7646585 電力系統監視装置、電力系統監視装置用コンピュータプログラムおよび電力系統監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-07

(45)【発行日】2025-03-17

(54)【発明の名称】電力系統監視装置、電力系統監視装置用コンピュータプログラムおよび電力系統監視方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20250310BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20250310BHJP

【ＦＩ】

H02J3/00 170

H02J13/00 301K

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022012949

(22)【出願日】2022-01-31

(65)【公開番号】P2023111206

(43)【公開日】2023-08-10

【審査請求日】2024-03-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】加瀬 高弘

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 尚志

(72)【発明者】

【氏名】下尾 高廣

(72)【発明者】

【氏名】平戸 康太

(72)【発明者】

【氏名】中村 正

(72)【発明者】

【氏名】舘小路 公士

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－０１０５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８２８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３３２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０９００２１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／００ － ５／００

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電設備により発電された電力を供給する電力系統の、予め定められた範囲内に配置された１つ以上の送配電設備にかかる全ての前記送配電設備が上限温度以下となる潮流値であり、少なくとも１つの前記送配電設備の、予め定められた定格値以上となる前記潮流値を最大潮流値として算出する潮流値計算部と、
前記潮流値計算部により算出された前記最大潮流値にかかる電力が供給された場合における前記上限温度に対する余裕度を、前記送配電設備ごとに算出する余裕度計算部と、
前記余裕度計算部により算出された前記送配電設備ごとの前記余裕度を出力する出力部と、
を有する電力系統監視装置。

【請求項2】

前記余裕度計算部は、前記余裕度を余裕度の大きさに応じ色分けする、
請求項１に記載の電力系統監視装置。

【請求項3】

潮流値計算部は、予め定められた一定の時間後に、前記送配電設備の前記上限温度に達する前記潮流値を最大潮流値として算出する、
請求項１または２に記載の電力系統監視装置。

【請求項4】

前記送配電設備の少なくとも１つが、前記上限温度に達すると予測される場合、潮流計算の結果に基づいて上限温度に達しない前記発電設備の出力を算出し、発電計画データを作成する発電計画作成部を有する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力系統監視装置。

【請求項5】

前記発電計画作成部により算出された前記発電設備の出力が供給された場合、前記送配電設備の少なくとも１つが、前記上限温度以上になる予測される場合、
アラームを出力する、
請求項４に記載の電力系統監視装置。

【請求項6】

前記発電計画作成部は、前記余裕度が予め定められた余裕度以下である前記送配電設備をボトルネックとして示す、
請求項４または５に記載の電力系統監視装置。

【請求項7】

前記発電計画作成部は、送配電ロスの最小化、発電設備の発電コストの最小化、再生エネルギー発電装置の出力の最大化のうち、少なくとも１つを目的関数として、潮流計算の結果に基づいて上限温度に達しない前記発電設備の出力を算出し発電計画データを作成する、
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の電力系統監視装置。

【請求項8】

前記発電計画作成部は、過渡安定度、電圧安定度、周波数安定性のうち、少なくとも１つの限界値に基づき、潮流計算の結果に基づいて上限温度に達しない前記発電設備の出力を算出し発電計画データを作成する、
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の電力系統監視装置。

【請求項9】

前記電力系統の予め定められた全ての前記範囲内において、少なくとも１つの前記送配電設備の前記余裕度がゼロ未満になると判断した場合、前記発電計画作成部により作成された発電計画データを修正し、潮流計算により前記発電設備の出力電力を制限させる計画修正データを作成する計画修正部を有する、
請求項４乃至８のいずれか１項に記載の電力系統監視装置。

【請求項10】

前記計画修正部は、前記電力系統の故障による運用回線の減少による潮流増加に起因して、少なくとも１つの前記送配電設備の前記余裕度がゼロ未満になると判断した場合に、発電計画データを修正し、前記発電設備の出力電力を制限させる計画修正データを作成する、
請求項９に記載の電力系統監視装置。

【請求項11】

前記潮流値計算部は、受信した気象情報および需給計画に基づき、
前記需給計画の時間帯に対応した時間帯ごとに、予め定められた前記電力系統の範囲ごとの前記送配電設備について前記最大潮流値を算出する、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の電力系統監視装置。

【請求項12】

前記潮流値計算部は、受信した前記気象情報に基づき、気象予測値が予め定められた信頼度以上となる時間帯を判別し、前記時間帯にかかる前記最大潮流値を示す、
請求項１１に記載の電力系統監視装置。

【請求項13】

コンピュータに、
発電設備により発電された電力を供給する電力系統の、予め定められた範囲内に配置された１つ以上の送配電設備にかかる全ての前記送配電設備が上限温度以下となる潮流値であり、少なくとも１つの前記送配電設備の、予め定められた定格値以上となる前記潮流値を最大潮流値として算出させる潮流値計算ステップと、
前記潮流値計算ステップにより算出された前記最大潮流値にかかる電力が供給された場合における前記上限温度に対する余裕度を、前記送配電設備ごとに算出させる余裕度計算ステップと、を有し、
前記余裕度計算ステップにより算出された前記送配電設備ごとの前記余裕度を出力させる、
電力系統監視装置用コンピュータプログラム。

【請求項14】

前記潮流値計算ステップは、受信した気象情報および需給計画に基づき、
前記需給計画の時間帯に対応した時間帯ごとに、予め定められた前記電力系統の範囲ごとの前記送配電設備について前記最大潮流値を算出する、
請求項１３に記載の電力系統監視装置用コンピュータプログラム。

【請求項15】

発電設備により発電された電力を供給する電力系統の、予め定められた範囲内に配置された１つ以上の送配電設備にかかる全ての前記送配電設備が上限温度以下となる潮流値であり、少なくとも１つの前記送配電設備の、予め定められた定格値以上となる前記潮流値を最大潮流値として算出する潮流値計算手順と、
前記潮流値計算手順により算出された前記最大潮流値にかかる電力が供給された場合における前記上限温度に対する余裕度を、前記送配電設備ごとに算出する余裕度計算手順と、を有し
前記余裕度計算手順により算出された前記送配電設備ごとの前記余裕度を出力させる、
電力系統監視方法。

【請求項16】

前記潮流値計算手順は、受信した気象情報および需給計画に基づき、
前記需給計画の時間帯に対応した時間帯ごとに、予め定められた前記電力系統の範囲ごとの前記送配電設備について前記最大潮流値を算出する、
請求項１５に記載の電力系統監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、電力系統における電力の送配電を行う複数の電力機器を監視する電力系統監視装置、電力系統監視装置用コンピュータプログラムおよび電力系統監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電力系統において、電力の発電を行う電源装置は、電力の送配電を行う複数の送配電設備に接続される。複数の電源装置から出力された電力は、送配電設備を介し負荷に供給される。電力系統にかかる電力は、複数の送配電設備が適切に監視されることにより、電源装置が適切に制御され効率よく供給されることが望ましい。電力系統に設けられた複数の送配電設備の監視を行う電力系統監視装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開２０２０－０９００２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述のとおり、複数の電源装置から出力された電力は、電力の送配電を行う複数の送配電設備を介し負荷に供給される。電源装置は、水力、火力、原子力または風力や太陽光などの再生可能エネルギー等により発電を行う。送配電設備は、変圧器、送電線等により構成される。電力系統にかかる電力は、複数の電源装置が適切に制御されることにより調整される。電源装置は、負荷にて消費される電力の大きさに応じ、変圧器、送電線等の送配電設備の有する定格値以下にて発電を行うように制御されていた。定格値は、一定の温度において送配電設備が送配電することができる値に、更にマージンを与えた値として定義される。

【0005】

しかしながら、昨今の電力自由化により風力発電装置や太陽光発電装置などの再生可能エネルギー発電装置等により発電された電力が、既設の送配電設備を介し送配電される場合も多くなった。このため、水力、火力、原子力等により発電を行う発電機にかかる電源装置から出力される電力、または再生可能エネルギー発電装置等の電源装置から出力される電力が、変圧器、送電線等の送配電設備の有する定格値により制限されてしまう場合があるとの問題点があった。

【0006】

昨今、既存の電力会社とは異なる、一般の企業により電力の発電が行われる場合も多くなってきている。このため、定義された定格値に制限されることなく、既設の送配電設備を用いて安全に、より多くの電力を送配電することが望まれる場合もある。一方、定義された定格値に制限されることなく、送配電設備を用いてより多くの電力を送配電した場合、安全性が損なわれる恐れがある。

【0007】

本実施形態は、送配電設備の定義された定格値より大きい電力を、既設の送配電設備により安全に送配電するように電力系統を監視する電力系統監視装置、電力系統監視装置用コンピュータプログラムおよび電力系統監視方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本実施形態の電力系統監視装置は、次のような特徴を有する。
（１）発電設備により発電された電力を供給する電力系統の、予め定められた範囲内に配置された１つ以上の送配電設備にかかる全ての前記送配電設備が上限温度以下となる潮流値であり、少なくとも１つの前記送配電設備の、予め定められた定格値以上となる前記潮流値を最大潮流値として算出する潮流値計算部を有する。
（２）前記潮流値計算部により算出された前記最大潮流値にかかる電力が供給された場合における前記上限温度に対する余裕度を、前記送配電設備ごとに算出する余裕度計算部を有する。
（３）前記余裕度計算部により算出された前記送配電設備ごとの前記余裕度を出力する出力部を有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態にかかる電力系統監視装置を用いたシステムの全体構成を示す図

【図2】第１実施形態にかかる電力系統監視装置の構成を示す図

【図3】第１実施形態にかかる電力系統監視装置のリアルタイムによる電力系統監視にかかる動作のプログラムを示すフロー図

【図4】第１実施形態にかかる電力系統監視装置により作成される余裕度データを示す図

【図5】第１実施形態にかかる色分けされて余裕度が示された系統の例を示す図

【図6】第１実施形態にかかるボトルネックが示された系統の例を示す図

【図7】第１実施形態にかかる電力系統監視装置の需給予測による電力系統監視にかかる動作のプログラムを示すフロー図

【発明を実施するための形態】

【0010】

［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
図１～２を参照して本実施形態の一例として、電力系統監視装置１について説明する。なお、本実施形態において、同一構成の装置や部材が複数ある場合にはそれらについて同一の番号を付して説明を行い、また、同一構成の個々の装置や部材についてそれぞれを説明する場合に、共通する番号にアルファベットの添え字を付けることで区別する。

【0011】

図１に、本実施形態にかかる電力系統監視装置を用いたシステムの全体構成を示す。本システムは、電力系統監視装置１、電力制御装置８、電力系統３を有する。後述する発電機４ａ、４ｂ、再生可能エネルギー発電装置５を総称して発電設備と呼ぶ場合がある。また、後述する送信部１２と表示部１５を総称して出力部と呼ぶ場合がある。

【0012】

（電力系統３）
電力系統３は、電力を供給する電力供給網である。電力系統３は、発電機４、再生可能エネルギー発電装置５、変圧器６、送電線７を有する。電力系統３は、一例として電力系統３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅにより構成される。電力系統３は、遮断器、断路器、調相器等を有していてもよい。

【0013】

電力系統３ａは、発電機４ａ、変圧器６ａ、送電線７ａにより構成される。発電機４ａは、水力、火力、原子力等により発電を行う設備である。発電機４ａは、出力電力を電力制御装置８により制御される。変圧器６ａは、発電機４ａから出力された電力の変圧を行う。変圧器６ａは、電圧切替用のタップを有する。送電線７ａは、変圧器６ａにより変圧された電力を送電する。

【0014】

同様に電力系統３ｂは、発電機４ｂ、変圧器６ｂ、送電線７ｂにより構成される。発電機４ｂにより発電された電力は、変圧器６ｂにより変圧され送電線７ｂにより送電される。

【0015】

電力系統３ｃは、再生可能エネルギー発電装置５、変圧器６ｃ、送電線７ｃにより構成される。再生可能エネルギー発電装置５は、風力や太陽光などの再生可能エネルギーにより発電を行う装置である。再生可能エネルギー発電装置５は、出力電力を電力制御装置８により制御される。

【0016】

電力系統３ｄは、変圧器６ｄ、送電線７ｄにより構成される。変圧器６ｄは、電力系統３ａ、電力系統３ｂ、電力系統３ｃから供給された電力を変圧する。送電線７ｄは、変圧器６ａにより変圧された電力を送電する。

【0017】

同様に電力系統３ｅは、変圧器６ｅ、送電線７ｅにより構成される。電力系統３ａ、電力系統３ｂ、電力系統３ｃから供給された電力は、変圧器６ｅにより変圧され送電線７ｅにより送電される。

【0018】

電力系統３ａ～３ｅの各変圧器６ａ～６ｅには、それぞれ測定装置６１ａ～６１ｅが設けられる。測定装置６１は、変圧器６における現在の温度、電力、電圧、電流、周波数を測定する。測定装置６１は、温度、電力、電圧、電流、周波数の測定回路および送受信回路により構成される。測定された温度、電力、電圧、電流、周波数にかかるデータは、測定データＤ１１として通信線９１を介し電力系統監視装置１に送信される。

【0019】

電力系統３ａ～３ｅの各送電線７ａ～７ｅには、それぞれ測定装置７１ａ～７１ｅが設けられる。測定装置７１は、送電線７における現在の温度、電力、電圧、電流、周波数を測定する。測定装置７１は、温度、電力、電圧、電流、周波数の測定回路および送受信回路により構成される。測定された温度、電力、電圧、電流、周波数にかかるデータは、通信線９１を介し電力系統監視装置１に送信される。

【0020】

（電力系統監視装置１）
図２に、本実施形態にかかる電力系統監視装置１の構成を示す。電力系統監視装置１は、定義された定格値に制限されることなく、既設の送配電設備の上昇温度が予め定められた限界値以下となる発電機４または再生可能エネルギー発電装置５より発電される発電量を算出する装置である。

【0021】

電力系統監視装置１は、通信線９１を介して電力系統３に、通信線９３を介して電力制御装置８に接続される。電力系統監視装置１は、コンピュータ等により構成される。電力系統監視装置１は、電力系統３の監視または制御を行う事業者の事務所等に設置される。

【0022】

電力系統監視装置１は、受信部１１、送信部１２、演算部１３、記憶部１４、表示部１５を有する。

【0023】

受信部１１は、通信回路により構成される。受信部１１は、通信線９１を介し電力系統３の測定装置６１、測定装置７１に接続される。通信線９１は、有線または無線により通信を行う専用線、インターネット回線、電話回線等であってよい。受信部１１は、測定装置６１、測定装置７１から測定データＤ１１を受信する。測定データＤ１１は、測定装置６１により測定された変圧器６の温度、電力、電圧、電流、周波数にかかるデータ、および測定装置７１により測定された送電線７の温度、電力、電圧、電流、周波数にかかるデータである。

【0024】

また受信部１１は、気象予報サービスにかかるサイト（図中不指示）から気象情報Ｄ１２を受信する。気象情報Ｄ１２は、現在および未来に予測される気象にかかる温度、風速、日射量等にかかる情報である。気象情報Ｄ１２は、気象等のサイトからインターネット回線を介し送信されるものであってよい。

【0025】

さらに受信部１１は、外部装置（図中不指示）から需給計画データＤ１３を受信する。需給計画データＤ１３は、発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５にかかる、例えば３０分毎または５分ごとの発電計画にかかるデータである。需給計画データＤ１３は、電力制御装置８から送信されるものであってもよい。

【0026】

受信部１１は、演算部１３に接続される。受信部１１は、演算部１３により通信動作を制御される。受信部１１は、測定データＤ１１、気象情報Ｄ１２、需給計画データＤ１３を演算部１３に送信する。

【0027】

送信部１２は、通信回路により構成される。送信部１２は、通信線９３を介し、電力制御装置８に接続される。通信線９３は、有線または無線により通信を行う専用線、インターネット回線、電話回線等であってよい。また、送信部１２は、演算部１３に接続される。送信部１２は、演算部１３により通信動作を制御される。

【0028】

送信部１２は、演算部１３により作成された潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を電力制御装置８に送信する。

【0029】

表示部１５は、液晶表示器、プラズマ表示器等により構成される。表示部１５は、演算部１３により作成された潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を表示する。送信部１２と表示部１５を総称して出力部と呼ぶ場合がある。

【0030】

演算部１３は、コンピュータにより構成される。演算部１３は、電力系統監視装置１の内部において受信部１１、送信部１２、記憶部１４、表示部１５に接続される。演算部１３は、潮流値計算部２１、余裕度計算部２２、発電計画作成部２３、計画修正部２４、制御指令作成部２５を有する。潮流値計算部２１、余裕度計算部２２、発電計画作成部２３、計画修正部２４、制御指令作成部２５は、コンピュータ内の演算部または、ソフトウェアモジュールにより構成される。

【0031】

潮流値計算部２１、余裕度計算部２２、発電計画作成部２３、計画修正部２４、制御指令作成部２５が、コンピュータプログラムによるソフトウェアモジュールにて構成される場合、潮流値計算部２１を調整値計算ステップと、余裕度計算部２２を余裕度計算ステップと、発電計画作成部２３を発電計画作成ステップと、計画修正部２４を計画修正ステップと、制御指令作成部２５を制御指令作成ステップと呼ぶ場合がある。

【0032】

潮流値計算部２１は、測定データＤ１１および後述する定格データＦ１に基づき潮流値データＤ２１を作成する。測定データＤ１１は、変圧器６、送電線７における現在の温度、電力、電圧、電流、周波数にかかるデータである。定格データＦ１は、変圧器６、送電線７の定格電力および上限温度に関するデータである。定格データＦ１は、記憶部１４に予め設定され記憶される。

【0033】

潮流値データＤ２１は、変圧器６、送電線７の定格電力に制限されることなく、変圧器６、送電線７の温度が予め定められた上限温度以下となる電力が算出されることにより作成される。作成された潮流値データＤ２１は、記憶部１４に記憶される。

【0034】

余裕度計算部２２は、潮流値計算部２１により算出された潮流値データＤ２１に基づき、電力系統３ａ～３ｅの各変圧器６ａ～６ｅ、および各送電線７ａ～７ｅごとの余裕度を算出し、余裕度データＤ２２を作成する。余裕度データＤ２２は、潮流値データＤ２１にかかる電力を電力系統３ａ～３ｅにて送電した場合の、各変圧器６ａ～６ｅ、および各送電線７ａ～７ｅごとの余裕度を示す。作成された余裕度データＤ２２は、記憶部１４に記憶される。

【0035】

発電計画作成部２３は、需給計画データＤ１３、潮流値計算部２１により作成された潮流値データＤ２１、余裕度計算部２２により作成された余裕度データＤ２２に基づき、発電計画データＤ２３を作成する。需給計画データＤ１３は、発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５にかかる、現在または未来における例えば３０分毎または５分ごとの発電計画にかかるデータである。

【0036】

潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２に基づき、変圧器６、送電線７の温度が上限温度以下となる電力が算出され、需給計画データＤ１３が修正されることにより発電計画データＤ２３が作成される。作成された発電計画データＤ２３は、記憶部１４に記憶される。

【0037】

計画修正部２４は、気象情報Ｄ１２、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３に基づき、計画修正データＤ２４を作成する。

【0038】

電力系統３における事故の発生、再生可能エネルギー発電装置５の出力増加などによる電流の上昇、天候の急変等により変圧器６、送電線７の温度が定格データＦ１にかかる上限温度以上になると予測される場合、計画修正部２４は、気象情報Ｄ１２に基づき変圧器６、送電線７の温度が定格データＦ１にかかる上限温度以下となる電力を再度算出する。再度算出された電力に基づき、発電計画データＤ２３が修正され計画修正データＤ２４が作成される。作成された計画修正データＤ２４は、記憶部１４に記憶される。

【0039】

制御指令作成部２５は、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３または計画修正部２４により作成された計画修正データＤ２４に基づき、制御指令データＤ２５を作成する。

【0040】

制御指令データＤ２５は、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３または計画修正部２４により作成された計画修正データＤ２４にかかる電力が、電力系統３ａ～３ｅにおいて供給されるための制御を示すデータである。制御指令データＤ２５は、例えば発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の発電量の制御を指示する。また、電力系統３ａ～３ｅにおける電流の遮断を判断する保護リレー（図中不示）の遮断電流値の変更を指示するものであってもよい。作成された制御指令データＤ２５は、記憶部１４に記憶される。

【0041】

記憶部１４は、半導体メモリやハードディスクのような記憶媒体にて構成される。記憶部１４は、演算部１３に接続される。記憶部１４は、演算部１３によりデータの書き込み、読出しが制御される。記憶部１４は、予め設定され定格データＦ１を記憶する。定格データＦ１は、変圧器６、送電線７の定格電力および上限温度に関するデータである。

【0042】

また、記憶部１４は、潮流値計算部２１により作成された潮流値データＤ２１、余裕度計算部２２により作成された余裕度データＤ２２、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３、計画修正部２４により作成された計画修正データＤ２４、制御指令作成部２５により作成された制御指令データＤ２５を記憶する。

【0043】

（電力制御装置８）
電力制御装置８は、電力系統３の実際の制御を行う装置である。電力制御装置８は、通信線９２を介して電力系統３に、通信線９３を介して電力系統監視装置１に接続される。電力制御装置８は、コンピュータ等により構成される。電力制御装置８は、電力系統３の監視または制御を行う一般送配電事業者の変電所などに設置される。電力制御装置８は、中央制御装置と呼ばれる場合がある。

【0044】

電力制御装置８は、需給計画データＤ１３に基づき例えば発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の発電量の制御を指示する。

【0045】

また、電力制御装置８は、電力系統監視装置１から潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を受信する。電力制御装置８は、潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を参照して電力系統３の制御を行う。

【0046】

以上が、電力系統監視装置１の構成である。

【0047】

［１－２．作用］
次に、図１～４に基づき本実施形態の電力系統監視装置１の動作の概要を説明する。以下では、一例として電力系統監視装置１は、図１に示す電力系統３を監視するものとするが、電力系統監視装置１により監視される電力系統はこれに限られず任意の構成であってよい。

【0048】

電力系統監視装置１の各部において以下のデータが受信、送信される。
測定データＤ１１
気象情報Ｄ１２
需給計画データＤ１３
潮流値データＤ２１
余裕度データＤ２２
発電計画データＤ２３
計画修正データＤ２４
制御指令データＤ２５
定格データＦ１

【0049】

電力系統監視装置１は、予め定められた電力系統３の範囲内に配置された１つ以上の送配電設備にかかる潮流値であって、範囲内に配置された全ての送配電設備が上限温度以下となる潮流値であり、少なくとも１つの送配電設備の、予め定められた電気量の上限値を示す定格値以上となる潮流値を算出し、潮流値にかかる電力が供給された場合における上限温度に対する余裕度を、送配電設備ごとに算出し出力する。電力系統監視装置１は、いわゆるダイナミックレーティングにかかる技術を応用して、送配電設備にかかる潮流値を計算する。

【0050】

上記において、予め定められた電力系統３の範囲とは電力系統３ａ～３ｅに相当する。送配電設備は変圧器６、送電線７に、発電設備は発電機４、再生可能エネルギー発電装置５に相当する。気象情報Ｄ１２は、現在および未来に予測される気象にかかる温度、風速、日射量等にかかる情報である。

【0051】

電力系統監視装置１は、予め定められた電気量の上限値を示す定格値に制限されることなく、気象状況に対応し既設の送配電設備の上昇温度が予め定められた上限温度以下となる発電機４または再生可能エネルギー発電装置５より発電される発電量を算出する。定格値は、一定の温度において送配電設備が送配電することができる値に、更にマージンを与えた値として定義される。

【0052】

電力系統監視装置１の動作を、リアルタイムによる電力系統監視にかかる動作、需給予測による電力系統監視にかかる動作に分けて以下に説明する。リアルタイムによる電力系統監視にかかる動作、需給予測による電力系統監視にかかる動作は、電力系統監視装置１の表示部１５の画面上において、作業者により選択される。

【0053】

［リアルタイムによる電力系統監視にかかる動作］
電力系統監視装置１の運転が開始されることにより、受信部１１は、測定データＤ１１、気象情報Ｄ１２、需給計画データＤ１３を逐次受信する。受信部１１は、受信した測定データＤ１１、気象情報Ｄ１２、需給計画データＤ１３を演算部１３に送信する。

【0054】

演算部１３のプログラムのフローを図３に示す。演算部１３は、例えば１分、５分、３０分等の周期にて測定データＤ１１、需給計画データＤ１３を受信部１１から受信する。演算部１３は、気象情報Ｄ１２を受信してもよい。また、演算部１３は、定格データＦ１を記憶部１４から受信する（ステップＳ３０１）。定格データＦ１は、変圧器６、送電線７の定格電力および上限温度に関するデータである。

【0055】

演算部１３の潮流値計算部２１は、電力系統３ａ～３ｅのそれぞれにおいて許容することができる最大潮流値を算出する（ステップＳ３０２）。最大潮流値は、変化する気象に対応するため、例えば１分、５分、３０分等の周期にて算出される。また最大潮流値は、予め定められた電力系統３の範囲である電力系統３ａ～３ｅごとに算出される。最大潮流値は、電力系統３ａ～３ｅが許容することができる最大電力または、最大電流である。算出された最大潮流値は、潮流値データＤ２１として記憶部１４に記憶される。

【0056】

電力系統３ａ～３ｅに配置された送配電設備である変圧器６、送電線７は、定格データＦ１により定格電力が定義される。定格データＦ１にかかる定格電力は、一定の温度において送配電設備が送配電することができる値に、更にマージンを与えた値として定義される。したがって変圧器６、送電線７は、周囲の温度等の条件により、定格電力以上の電力を許容することができる。許容される定格電力以上の電力を最大潮流値と呼ぶこととする。

【0057】

例えば電力系統３ａに配置された変圧器６ａ、送電線７ａは、変圧器６ａ、送電線７ａの温度が定格データＦ１にかかる上限温度以下である最大潮流値にかかる電力を許容することができる。変圧器６ａ、送電線７ａの上限温度は、それぞれを構成する部材のうち、最小の上限温度を有する部材により決定される。例えば変圧器６ａ、送電線７ａの上限温度は、構成部品である絶縁材料の上限温度に基づき決定される。

【0058】

電力系統３ａの最大潮流値は、変圧器６ａ、送電線７ａの現在の温度と上限温度との差分に応じ算出される。また、変圧器６ａ、送電線７ａの温度は、変圧器６ａ、送電線７ａを取り囲む周囲の温度（気象にかかる温度）、風速、日射量等に基づき変動する。例えば送電線７の上限温度と最大潮流の関係は（式１）に示すとおりとなる。（式１）に基づき、上限温度を入力すると、想定する気象条件に見合った最大潮流値が算出される。（式１）は熱流入項と熱流出項が均衡した平衡点における式（定常状態の式）であるが、平衡点に達する手前で熱流入項と熱流出項が釣り合わない状態で用いられる微分方程式（過渡状態の式）を用いてもよい。

【数1】

・・・・・（式１）

【0059】

潮流値計算部２１は、気象情報Ｄ１２にかかる現在の温度、風速、日射量等に関する情報、定格データＦ１にかかる変圧器６ａ、送電線７ａの上限温度、測定データＤ１１にかかる変圧器６ａ、送電線７ａの現在の温度に基づき、変圧器６ａ、送電線７ａの両者が上限温度以下となる潮流値であり、変圧器６ａ、送電線７ａの少なくとも一方が定格値以上となる潮流値を最大潮流値として算出する。

【0060】

最大潮流値は、定格データＦ１にかかる定格電力に制限されることなく算出される。演算部１３の潮流値計算部２１は、時々刻々変化する気象に対応し、例えば１分、５分、３０分等の周期にて、電力系統３ａ～３ｅごとの最大潮流値の算出を行う。

【0061】

また、最大潮流値は、予め定められた一定の時間後に、変圧器６ａまたは送電線７ａの上限温度に達する潮流値として算出されるようにしてもよい。潮流値計算部２１は、例えば、発電計画の時間帯に対応する時間である１分、５分または３０分後に、変圧器６ａまたは送電線７ａの上限温度に達する潮流値を最大潮流値として算出するようにしてもよい。

【0062】

変圧器６ａまたは送電線７ａは、定格電力を超える潮流値にかかる電力が供給された場合であっても、上限温度に達するまでに時間を要する。したがって予め定められた時間に対応し、定格電力を超える潮流値を最大潮流値とすることができる。最大潮流値をこのように算出することにより、より大きい電力を電力系統３ａ～３ｅに供給することができる。

【0063】

演算部１３の余裕度計算部２２は、算出された最大潮流値にかかる電力が供給された場合における上限温度に対する余裕度を、送配電設備ごとに算出する（ステップＳ３０３）。余裕度は、例えば電力系統３ａ～３ｅの変圧器６、送電線７ごとに算出される。算出された余裕度は、余裕度データＤ２２として記憶部１４に記憶される。

【0064】

余裕度は、算出された最大潮流値にかかる電力が供給された場合における送配電設備の温度と上限温度との差分に基づき、送配電設備が上限温度に達するまで、更に許容することができる電力または電流の量として算出される。例えば、電力系統３ａにおける最大潮流値にかかる電力が供給された場合、図４に示すように変圧器６ａの温度が上限温度９５℃に達する場合、変圧器６ａの余裕度はゼロとなる。一方、最大潮流値にかかる電力が供給された場合、図４に示すように送電線７ａの予測温度が８０℃である場合、上限温度である９０℃に対し余裕があるため、送電線７ａの余裕度は例えば１００ＭＷとなる。

【0065】

余裕度計算部２２は、電力系統３ａ～３ｅの変圧器６、送電線７ごと余裕度を、色分けして余裕度データＤ２２を作成する。例えば、最大潮流値にかかる電力が供給された場合、定格データＦ１にかかる定格電力以下である場合は青色にて、定格電力以上であるが上限温度未満となる場合は橙色にて、上限温度以上となる場合は赤色にて送配電設備の余裕度が示される。余裕度データＤ２２の一例を図４に示す。また図５に示すように、電力系統３上に余裕度が色分けして示されるようにしてもよい。

【0066】

演算部１３の発電計画作成部２３は、需給計画データＤ１３、潮流値計算部２１により作成された潮流値データＤ２１、余裕度計算部２２により作成された余裕度データＤ２２に基づき発電計画データＤ２３を作成する（ステップＳ３０４）。作成された発電計画データＤ２３は、記憶部１４に記憶される。

【0067】

発電計画データＤ２３は、発電設備により発電される、例えば５分後までの電力の発電量を計画するデータである。需給計画データＤ１３は、発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５にかかる、現在または未来における例えば５分ごとの発電計画にかかるデータである。

【0068】

潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２に基づき、変圧器６、送電線７の温度が上限温度以下となる電力が算出され、需給計画データＤ１３が修正されることにより発電計画データＤ２３が作成される。

【0069】

発電計画データＤ２３は、需給計画データＤ１３にかかる発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５による発電量が調整され作成される。変圧器６、送電線７が上限温度に達すると予測される場合、つまり変圧器６または送電線７の余裕度がゼロ未満である場合、潮流計算により発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の最適出力を算出し、発電計画データＤ２３が作成される。

【0070】

発電計画データＤ２３は、発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を上げること、下げることを含めて作成される。発電計画データＤ２３にかかる発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の発電量は、例えば、電力系統３における全体の電力損失が最小となるように潮流計算により算出される。発電計画データＤ２３にかかる発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の発電量は、電力系統３における電力コストが最小となるように算出されるようにしてもよい。発電計画データＤ２３にかかる発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の発電量は、電力系統３ａ～３ｅの過渡安定度、電圧安定度、周波数安定度が変圧器６、送電線７の余裕度データＤ２２にかかる余裕度に優先して判断され作成される。または、電力系統３ａ～３ｅの過渡安定度、電圧安定度、周波数安定度が、変圧器６、送電線７の余裕度データＤ２２にかかる余裕度と比較し、それらの中で最小となる余裕度から判断して作成してもよい。

【0071】

発電計画データＤ２３にかかる電力が発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５から供給された場合、電力系統３ａ～３ｅにおいて余裕度が低い変圧器６、送電線７により電力の供給が制限される。発電計画作成部２３は、図６に示すように発電計画データＤ２３において、余裕度が低いことに起因して電力の供給が制限される変圧器６、送電線７をボトルネックとして示すようにしてもよい。発電計画作成部２３は、余裕度が予め定められた余裕度以下である変圧器６、送電線７をボトルネックとして示す。

【0072】

計画修正部２４は、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３を修正し、計画修正データＤ２４を作成する（ステップＳ３０５）。計画修正部２４は、気象情報Ｄ１２に基づき発電計画データＤ２３を修正し、計画修正データＤ２４を作成するようにしてもよい。作成された計画修正データＤ２４は、記憶部１４に記憶される。

【0073】

事故の発生、天候の急変等により変圧器６、送電線７の温度が定格データＦ１にかかる上限温度以上になると予測される場合、計画修正部２４は、測定データＤ１１、気象情報Ｄ１２に基づき変圧器６、送電線７の温度が定格データＦ１にかかる上限温度以下となる電力を再度算出する。

【0074】

再度算出された電力に基づき、発電計画データＤ２３が修正され計画修正データＤ２４が作成される。また、変圧器６、送電線７の温度が定格データＦ１にかかる上限温度以上になると予測される場合、表示部１５および送信部１２からアラームが出力される。表示部１５が、警報ランプ等の表示による警報装置や音声による警報装置を備えるように構成し、これらの警報装置によりアラームが出力されるようにしてもよい。

【0075】

事故の発生、天候の急変等により電力系統３全体の電力供給量が制限される場合がある。例えば電力系統３において電力系統３ｂが事故により給電することができなくなった場合、電力系統３全体の電力供給量を維持するため、電力系統３ａ、３ｃの電力供給量を増加させる場合がある。この場合、計画修正データＤ２４は、発電機４ａおよび再生可能エネルギー発電装置５による発電量が調整され作成される。

【0076】

計画修正部２４は、電力系統３ａ、３ｃの電力供給量を増加させた場合、電力系統３ａ、３ｃの変圧器６または送電線７の余裕度がゼロ未満になるかの判断を行う。変圧器６または送電線７の余裕度が電力系統３ａ、３ｃの両方においてゼロ未満になる場合、計画修正部２４は、潮流計算により発電機４ａ、再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を算出し、発電機４ａ、再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を制限させる計画修正データＤ２４を作成する。電力系統３ａ、３ｃの変圧器６または送電線７が余裕度ゼロに相当する電力を供給するように、計画修正データＤ２４は作成される。

【0077】

計画修正データＤ２４は、発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を上げること、下げることを含めて作成される。計画修正データＤ２４は、電力系統３ａ～３ｅの過渡安定度、電圧安定度、周波数安定度が変圧器６、送電線７の余裕度データＤ２２にかかる余裕度に優先して判断され作成される。または、電力系統３ａ～３ｅの過渡安定度、電圧安定度、周波数安定度が、変圧器６、送電線７の余裕度データＤ２２にかかる余裕度と比較し、それらの中で最小となる余裕度から判断して作成してもよい。

【0078】

制御指令作成部２５は、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３または計画修正部２４により作成された計画修正データＤ２４に基づき、制御指令データＤ２５を作成する（ステップＳ３０６）。作成された制御指令データＤ２５は、記憶部１４に記憶される。

【0079】

制御指令データＤ２５は、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３または計画修正部２４により作成された計画修正データＤ２４にかかる電力が、電力系統３ａ～３ｅにおいて供給されるための制御を示すデータである。制御指令データＤ２５は、例えば発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の発電量の制御を指示する。また、電力系統３ａ～３ｅにおける電流の遮断を判断する保護リレー（図中不示）の遮断電流値の変更を指示するものであってもよい。

【0080】

送信部１２は、演算部１３により作成された潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を電力制御装置８に送信する。

【0081】

表示部１５は、演算部１３により作成された潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を表示する。

【0082】

電力制御装置８は、電力系統監視装置１の送信部１２から送信された潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を受信する。電力制御装置８は、潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を参照して電力系統３の制御を行う。

【0083】

電力制御装置８は、制御指令データＤ２５に基づき、例えば発電機４ａ、４ｂ、再生可能エネルギー発電装置５の発電量の制御を指示する。

【0084】

以上がリアルタイムによる電力系統監視にかかる動作の概要である。

【0085】

［需給予測による電力系統監視にかかる動作］
電力系統監視装置１の運転が開始されることにより、受信部１１は、測定データＤ１１、気象情報Ｄ１２、需給計画データＤ１３を逐次受信する。受信部１１は、受信した測定データＤ１１、気象情報Ｄ１２、需給計画データＤ１３を演算部１３に送信する。

【0086】

需給計画データＤ１３は、発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５にかかる、需給予測により計画された未来における例えば３０分や１時間ごと、または１日、１週間、１か月ごとの発電計画にかかるデータである。以下では一例として発電計画は、３０分ごとに作成されているものとする。需給計画データＤ１３は、電力制御装置８から送信されるものであってもよい。

【0087】

演算部１３のプログラムのフローを図７に示す。演算部１３は、例えば１分、５分、３０分等の周期にて測定データＤ１１、気象情報Ｄ１２、需給計画データＤ１３を受信部１１から受信する。また、演算部１３は、定格データＦ１を記憶部１４から受信する（ステップＳ７０１）。定格データＦ１は、変圧器６、送電線７の定格電力および上限温度に関するデータである。

【0088】

演算部１３の潮流値計算部２１は、時々刻々変化する気象の状況に応じ、電力系統３ａ～３ｅのそれぞれにおいて許容することができる最大潮流値を算出する（ステップＳ７０２）。最大潮流値は、変化する気象に対応するため、需給計画データＤ１３にかかる発電計画の時間帯に対応し、例えば未来における３０分の時間帯ごとに算出される。また最大潮流値は、予め定められた電力系統３の範囲である電力系統３ａ～３ｅごとに算出される。最大潮流値は、電力系統３ａ～３ｅが許容することができる最大電力または、最大電流である。算出された最大潮流値は、潮流値データＤ２１として記憶部１４に記憶される。

【0089】

電力系統３ａ～３ｅに配置された送配電設備である変圧器６、送電線７は、定格データＦ１により定格電力が定義される。定格データＦ１にかかる定格電力は、一定の温度において送配電設備が送配電することができる値に、更にマージンを与えた値として定義される。したがって変圧器６、送電線７は、周囲の温度等の条件により、定格電力以上の電力を許容することができる。許容される定格電力以上の電力を最大潮流値と呼ぶこととする。

【0090】

例えば電力系統３ａに配置された変圧器６ａ、送電線７ａは、変圧器６ａ、送電線７ａの温度が定格データＦ１にかかる上限温度以下である最大潮流値にかかる電力を許容することができる。変圧器６ａ、送電線７ａの上限温度は、それぞれを構成する部材のうち、最小の上限温度を有する部材により決定される。例えば変圧器６ａ、送電線７ａの上限温度は、構成部品である絶縁材料の上限温度に基づき決定される。

【0091】

電力系統３ａの最大潮流値は、変圧器６ａ、送電線７ａの現在の温度と上限温度との差分に応じ算出される。また、変圧器６ａ、送電線７ａの温度は、変圧器６ａ、送電線７ａを取り囲む周囲の温度（気象にかかる温度）、 風速、日射量等に基づき変動する。例えば送電線７の上限温度と最大潮流の関係は（式２）に示すとおりとなる。（式２）に基づき、上限温度を入力すると、想定する気象条件に見合った最大潮流値が算出される。（式２）は熱流入項と熱流出項が均衡した平衡点における式（定常状態の式）であるが、平衡点に達する手前で熱流入項と熱流出項が釣り合わない状態で用いられる微分方程式（過渡状態の式）を用いてもよい。

【数2】

・・・・・（式２）

【0092】

潮流値計算部２１は、気象情報Ｄ１２により発電計画の時間帯に対応した未来における３０分の時間帯ごとの温度、風速、日射量等の気象予測に関する情報を受信する。潮流値計算部２１は、気象情報Ｄ１２に基づき、発電計画の時間帯に対応した未来における３０分の時間帯ごとの変圧器６ａ、送電線７ａの温度を予測する。

【0093】

潮流値計算部２１は、予測された変圧器６ａ、送電線７ａの温度、定格データＦ１にかかる変圧器６ａ、送電線７ａの上限温度に基づき、最大潮流値を算出する。変圧器６ａ、送電線７ａの両者が上限温度以下となる潮流値であり、変圧器６ａ、送電線７ａの少なくとも一方が定格値以上となる潮流値が最大潮流値として算出される。最大潮流値は、発電計画の時間帯に対応した未来における３０分の時間帯ごとに算出される。

【0094】

最大潮流値は、定格データＦ１にかかる定格電力に制限されることなく算出される。演算部１３の潮流値計算部２１は、時々刻々変化する気象に対応し、例えば３０分の時間帯ごとの、電力系統３ａ～３ｅごとの最大潮流値の算出を行う。

【0095】

潮流値計算部２１は、気象情報Ｄ１２に基づき、予め定められた信頼度以上である気象予測値を有する時間帯を潮流値データＤ２１に示す。潮流値計算部２１は、気象予測にかかる信頼度が高い時間帯がある場合、潮流値データＤ２１に気象予測が高信頼である旨を示す。気象予測の誤差の統計により気象予測値の信頼度を求めることにより、気象予測にかかる信頼性が高いことが判断される。予め定められた信頼度以上である気象予測値を有する時間帯の気象予測値をより積極的に使用する。気象予測が高信頼である時間帯の潮流値データＤ２１は、色分け等により示される。

【0096】

潮流値計算部２１は、受信した気象情報Ｄ１２に基づき、気象予測値が予め定められた信頼度以上となる時間帯を判別し、当該時間帯に対して最大潮流値を示す。

【0097】

また、最大潮流値は、予め定められた一定の時間後に、変圧器６ａまたは送電線７ａの上限温度に達する潮流値として算出されるようにしてもよい。潮流値計算部２１は、例えば、発電計画の時間帯に対応する時間である３０分後に、変圧器６ａまたは送電線７ａの上限温度に達する潮流値を最大潮流値として算出するようにしてもよい。

【0098】

変圧器６ａまたは送電線７ａは、定格電力を超える潮流値にかかる電力が供給された場合であっても、上限温度に達するまでに時間を要する。したがって予め定められた時間に対応し、定格電力を超える潮流値を最大潮流値とすることができる。最大潮流値をこのように算出することにより、より大きい電力を電力系統３ａ～３ｅに供給することができる。

【0099】

演算部１３の余裕度計算部２２は、算出された最大潮流値にかかる電力が供給された場合における上限温度に対する余裕度を、送配電設備ごとに算出する（ステップＳ７０３）。余裕度は、例えば電力系統３ａ～３ｅの変圧器６、送電線７ごとに算出される。余裕度は、発電計画の時間帯に対応した未来における３０分の時間帯ごとに算出される。算出された余裕度は、余裕度データＤ２２として記憶部１４に記憶される。

【0100】

余裕度は、算出された最大潮流値にかかる電力が供給された場合における送配電設備の温度と上限温度との差分に基づき、送配電設備が上限温度に達するまで、更に許容することができる電力または電流の量として算出される。例えば、電力系統３ａにおける最大潮流値にかかる電力が供給された場合、図４に示すように変圧器６ａの温度が上限温度９５℃に達する場合、変圧器６ａの余裕度はゼロとなる。一方、最大潮流値にかかる電力が供給された場合、図４に示すように送電線７ａの予測温度が８０℃である場合、上限温度である９０℃に対し余裕があるため、送電線７ａの余裕度は例えば１００ＭＷとなる。

【0101】

余裕度計算部２２は、電力系統３ａ～３ｅの変圧器６、送電線７ごと余裕度を、色分けして余裕度データＤ２２を作成する。例えば、最大潮流値にかかる電力が供給された場合、定格データＦ１にかかる定格電力以下である場合は青色にて、定格電力以上であるが上限温度未満となる場合は橙色にて、上限温度以上となる場合は赤色にて送配電設備の余裕度が示される。発電計画の時間帯に対応した３０分ごとの余裕度データＤ２２、余裕度が色分けして示された電力系統図が、作成される。余裕度データＤ２２は、図４に示すものと同様であり、余裕度が色分けして示された電力系統図は、図５に示すものと同様である。

【0102】

演算部１３の発電計画作成部２３は、需給計画データＤ１３、潮流値計算部２１により作成された潮流値データＤ２１、余裕度計算部２２により作成された余裕度データＤ２２に基づき発電計画データＤ２３を作成する（ステップＳ７０４）。発電計画データＤ２３は、需給計画データＤ１３に対応した時間帯ごとに作成される。作成された発電計画データＤ２３は、記憶部１４に記憶される。

【0103】

発電計画データＤ２３は、発電設備により発電される、例えば未来における３０分ごとの電力の発電量を計画するデータである。需給計画データＤ１３は、発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５にかかる、未来における例えば３０分ごとの発電計画にかかるデータである。

【0104】

潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２に基づき、変圧器６、送電線７の温度が上限温度以下となる電力が算出され、需給計画データＤ１３が修正されることにより発電計画データＤ２３が作成される。

【0105】

発電計画データＤ２３は、需給計画データＤ１３にかかる発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５による発電量が調整され作成される。変圧器６、送電線７が上限温度に達すると予測される場合、つまり変圧器６または送電線７の余裕度がゼロ未満である場合、潮流計算により発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の最適出力を算出し、発電計画データＤ２３が作成される。

【0106】

発電計画データＤ２３は、発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を上げること、下げることを含めて作成される。発電計画データＤ２３にかかる発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の発電量は、電力系統３における全体の電力損失が最小となるように潮流計算により算出される。発電計画データＤ２３にかかる発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の発電量は、電力系統３における電力コストが最小となるように算出されるようにしてもよい。発電計画データＤ２３にかかる発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の発電量は、電力系統３ａ～３ｅの過渡安定度、電圧安定度、周波数安定度が変圧器６、送電線７の余裕度データＤ２２にかかる余裕度に優先して判断され作成される。または、電力系統３ａ～３ｅの過渡安定度、電圧安定度、周波数安定度が、変圧器６、送電線７の余裕度データＤ２２にかかる余裕度と比較し、それらの中で最小となる余裕度から判断して作成してもよい。

【0107】

発電計画データＤ２３にかかる電力が発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５から供給された場合、電力系統３ａ～３ｅにおいて余裕度が低い変圧器６、送電線７により電力の供給が制限される。発電計画作成部２３は、図６に示すように発電計画データＤ２３において、余裕度が低いことに起因して電力の供給が制限される変圧器６、送電線７をボトルネックとして示すようにしてもよい。発電計画作成部２３は、余裕度が予め定められた余裕度以下である変圧器６、送電線７をボトルネックとして示す。

【0108】

計画修正部２４は、気象情報Ｄ１２に基づき、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３を修正し、計画修正データＤ２４を作成する（ステップＳ７０５）。計画修正データＤ２４は、需給計画データＤ１３に対応した時間帯ごとに作成される。作成された計画修正データＤ２４は、記憶部１４に記憶される。

【0109】

電力系統３の工事やメンテナンス、気象予測の変更等により変圧器６、送電線７の温度が定格データＦ１にかかる上限温度以上になると予測される場合、計画修正部２４は、測定データＤ１１、気象情報Ｄ１２に基づき変圧器６、送電線７の温度が定格データＦ１にかかる上限温度以下となる電力を再度算出する。

【0110】

再度算出された電力に基づき、発電計画データＤ２３が修正され計画修正データＤ２４が作成される。また、発電計画作成部２３により算出された発電機４ａ、４ｂ、再生可能エネルギー発電装置５の出力が供給された場合、変圧器６、送電線７の温度が定格データＦ１にかかる上限温度以上になると予測されるとき、表示部１５および送信部１２からアラームが出力される。表示部１５が、警報ランプ等の表示による警報装置や音声による警報装置を備えるように構成し、これらの警報装置によりアラームが出力されるようにしてもよい。

【0111】

電力系統３の工事やメンテナンス、気象予測の変更等により電力系統３全体の電力供給量が制限される場合がある。例えば電力系統３において電力系統３ｂが工事やメンテナンスにより給電することができなくなった場合、電力系統３全体の電力供給量を維持するため、電力系統３ａ、３ｃの電力供給量を増加させる場合がある。この場合、計画修正データＤ２４は、発電機４ａおよび再生可能エネルギー発電装置５による発電量が調整され作成される。

【0112】

計画修正部２４は、電力系統３ａ、３ｃの電力供給量を増加させた場合、電力系統３ａ、３ｃの変圧器６または送電線７の余裕度がゼロ未満になるかの判断を行う。変圧器６または送電線７の余裕度が電力系統３ａ、３ｃの両方においてゼロ未満になる場合、計画修正部２４は、潮流計算により発電機４ａ、再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を算出し、発電機４ａ、再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を制限させる計画修正データＤ２４を作成する。電力系統３ａ、３ｃの変圧器６または送電線７が余裕度ゼロに相当する電力を供給するように、計画修正データＤ２４は作成される。

【0113】

計画修正データＤ２４は、発電機４ａ、４ｂおよび再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を上げること、下げることを含めて作成される。計画修正データＤ２４は、電力系統３ａ～３ｅの過渡安定度、電圧安定度、周波数安定度が変圧器６、送電線７の余裕度データＤ２２にかかる余裕度に優先して判断され作成される。または、電力系統３ａ～３ｅの過渡安定度、電圧安定度、周波数安定度が、変圧器６、送電線７の余裕度データＤ２２にかかる余裕度と比較し、それらの中で最小となる余裕度から判断して作成してもよい。

【0114】

制御指令作成部２５は、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３または計画修正部２４により作成された計画修正データＤ２４に基づき、制御指令データＤ２５を作成する（ステップＳ７０６）。制御指令データＤ２５は、需給計画データＤ１３に対応した時間帯ごとに作成される。作成された制御指令データＤ２５は、記憶部１４に記憶される。

【0115】

制御指令データＤ２５は、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３または計画修正部２４により作成された計画修正データＤ２４にかかる電力が、電力系統３ａ～３ｅにおいて供給されるための制御を示すデータである。制御指令データＤ２５は、例えば発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の発電量の制御を指示する。また、電力系統３ａ～３ｅにおける電流の遮断を判断する保護リレー（図中不示）の遮断電流値の変更を指示するものであってもよい。

【0116】

送信部１２は、演算部１３により作成された潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を電力制御装置８に送信する。

【0117】

表示部１５は、演算部１３により作成された潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を表示する。

【0118】

電力制御装置８は、電力系統監視装置１の送信部１２から送信された潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を受信する。電力制御装置８は、潮流値データＤ２１、余裕度データＤ２２、発電計画データＤ２３、計画修正データＤ２４、制御指令データＤ２５を参照して電力系統３の制御を行う。

【0119】

電力制御装置８は、制御指令データＤ２５に基づき、例えば発電機４ａ、４ｂ、再生可能エネルギー発電装置５の発電量の制御を指示する。

【0120】

以上が需給予測による電力系統監視にかかる動作の概要である。

【0121】

［１－３．効果］
（１）本実施形態によれば、電力系統監視装置１は、発電設備により発電された電力を供給する電力系統３の、予め定められた範囲内に配置された１つ以上の送配電設備である変圧器６、送電線７にかかる全ての送配電設備である変圧器６、送電線７が上限温度以下となる潮流値であり、少なくとも１つの送配電設備である変圧器６、送電線７の、予め定められた定格値以上となる潮流値を最大潮流値として算出する潮流値計算部２１と、潮流値計算部２１により算出された最大潮流値にかかる電力が供給された場合における上限温度に対する余裕度を、送配電設備である変圧器６、送電線７ごとに算出する余裕度計算部２２と、余裕度計算部２２により算出された送配電設備である変圧器６、送電線７ごとの余裕度を出力する出力部と、を有するので、送配電設備の定義された定格値より大きい電力を、既設の送配電設備により安全に送配電するように電力系統を監視する電力系統監視装置１を提供することができる。

【0122】

定義された定格値に制限されることなく、送配電設備を用いてより多くの電力を送配電した場合、安全性が損なわれる恐れがあるが、電力系統監視装置１は、送配電設備である変圧器６、送電線７が上限温度以下となる潮流値を最大潮流値として算出するので、安全に電力の送配電を行うことができる。

【0123】

電力系統監視装置１は、送配電設備である変圧器６、送電線７の、予め定められた定格値以上となる潮流値を最大潮流値として算出するので、送配電設備を用いてより多くの電力を送配電することができる。

【0124】

余裕度計算部２２により算出された、送配電設備である変圧器６、送電線７ごとの余裕度が出力されるので、作業者は、余裕度を参照して電力制御装置８により、安全に電力系統３の制御を行うことができる。

【0125】

（２）本実施形態によれば、電力系統監視装置１の余裕度計算部２２は、余裕度を余裕度の大きさに応じ色分けするので、作業者は、送配電設備である変圧器６、送電線７ごとの余裕度を容易に認識することができる。これにより、余裕度の誤認が軽減され、送配電設備の定義された定格値より大きい電力を、安全に送配電することができる。

【0126】

（３）本実施形態によれば、電力系統監視装置１の潮流値計算部２１は、予め定められた一定の時間後に、送配電設備である変圧器６、送電線７の上限温度に達する潮流値を最大潮流値として算出するので、送配電設備である変圧器６、送電線７を用いてより大きい電力を送配電することができる。

【0127】

（４）本実施形態によれば、電力系統監視装置１は、送配電設備である変圧器６、送電線７の少なくとも１つが、上限温度に達すると予測される場合、潮流計算の結果に基づいて上限温度に達しない発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の出力を算出し、発電計画データＤ２３を作成する発電計画作成部２３を有するので、送配電設備である変圧器６、送電線７の上限温度を超えない適切な発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の発電量を算出することができる。これにより、送配電設備である変圧器６、送電線７の上限温度を超えない電力を、電力系統３に安全に送配電することができる。

【0128】

（５）本実施形態によれば、電力系統監視装置１は、発電計画作成部２３により算出された発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の出力が供給された場合、送配電設備である変圧器６、送電線７の少なくとも１つが、上限温度以上になる予測される場合、アラームを出力するので、気象予測の変更等により送配電設備である変圧器６、送電線７が上限温度以上になることを容易に認識することができ、作業者は、電力制御装置８により、安全に電力系統３の制御を行うことができる。

【0129】

（６）本実施形態によれば、電力系統監視装置１の発電計画作成部２３は、余裕度が予め定められた余裕度以下である送配電設備である変圧器６、送電線７をボトルネックとして示すので、作業者は、示されたボトルネックを参照して電力制御装置８により、安全に電力系統３の制御を行うことができる。

【0130】

（７）本実施形態によれば、電力系統監視装置１の計画修正部２４は、電力系統３の予め定められた全ての範囲内である電力系統３ａ～３ｅにおいて、少なくとも１つの送配電設備である変圧器６、送電線７の余裕度がゼロ未満になると判断した場合、発電計画作成部２３により作成された発電計画データＤ２３を修正し、潮流計算により発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を制限させる計画修正データＤ２４を作成する計画修正部２４を有するので、作業者は、計画修正データＤ２４を参照して電力制御装置８により、安全に電力系統３の制御を行うことができる。

【0131】

（８）本実施形態によれば、電力系統監視装置１の潮流値計算部２１は、受信した気象情報Ｄ１２および需給計画Ｄ１３に基づき、需給計画Ｄ１３の時間帯に対応した時間帯ごとに、予め定められた電力系統３の範囲である電力系統３ａ～３ｅごとの送配電設備である変圧器６、送電線７について最大潮流値を算出するので、未来における需給計画Ｄ１３の時間帯の
最大潮流値が算出される。

【0132】

これにより、未来における需給計画Ｄ１３の時間帯において、送配電設備の定義された定格値より大きい電力を、既設の送配電設備により安全に送配電するように電力系統を監視する電力系統監視装置１を提供することができる。

【0133】

定義された定格値に制限されることなく、送配電設備を用いてより多くの電力を送配電した場合、安全性が損なわれる恐れがあるが、電力系統監視装置１は、未来における需給計画Ｄ１３の時間帯における送配電設備である変圧器６、送電線７が上限温度以下となる潮流値を最大潮流値として算出するので、安全に電力の送配電を行うことができる。

【0134】

電力系統監視装置１は、送配電設備である変圧器６、送電線７の、予め定められた定格値以上となる潮流値を、未来における需給計画Ｄ１３の時間帯ごとに最大潮流値として算出するので、送配電設備を用いてより多くの電力を送配電することができる。

【0135】

（９）本実施形態によれば、電力系統監視装置１の潮流値計算部２１は、受信した気象情報Ｄ１２に基づき、気象予測値が予め定められた信頼度以上となる時間帯を判別し、当該時間帯にかかる最大潮流値を示すので、気象の信頼度に応じ、作業者は、電力制御装置８により、安全に電力系統３の制御を行うことができる。

【0136】

［２．他の実施形態］
変形例を含めた実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。以下は、その一例である。

【0137】

（１）上記実施形態では、電力系統３は、送配電設備として変圧器６、送電線７を備えるものとしたが、電力系統３が備える送配電設備は、変圧器６、送電線７に限られない。電力系統３は、送配電設備として任意の機器を備えるものであってよい。

【0138】

（２）上記実施形態では、電力系統３は、発電設備として発電機４、再生可能エネルギー発電装置５を備えるものとしたが、電力系統３が備える発電設備は、発電機４、再生可能エネルギー発電装置５に限られない。電力系統３は、発電設備として任意の機器を備えるものであってよい。

【0139】

（３）上記実施形態では、電力系統３は、予め定められた範囲として電力系統３ａ～３ｅを有するものとしたが、電力系統３における予め定められた範囲は、電力系統３ａ～３ｅに限られない。電力系統３における予め定められた範囲は、任意の数、任意の機器を備えた電力系統であってよい。

【0140】

発電計画作成部２３は、送配電ロスの最小化、発電設備の発電コストの最小化、再生エネルギー発電装置の出力の最大化のうち、少なくとも１つを目的関数として、潮流計算の結果に基づいて上限温度に達しない発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の出力を算出し、発電計画データＤ２３を作成するようにしてもよい。このように構成することで、送配電ロスの最小化、発電設備の発電コストの最小化、再生エネルギー発電装置の出力の最大化を含め、発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の出力が算出されるので、より安定した電力系統３の制御を行うことができる。

【0141】

発電計画作成部２３は、過渡安定度、電圧安定度、周波数安定性のうち、少なくとも１つの限界値に基づき、潮流計算の結果に基づいて上限温度に達しない発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の出力を算出し、発電計画データＤ２３を作成するようにしてもよい。このように構成することで、過渡安定度、電圧安定度、周波数安定性が確保された、発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の出力が算出されるので、より安定した電力系統３の制御を行うことができる。

【0142】

計画修正部２４は、電力系統３の故障による運用回線の減少による潮流増加に起因して、少なくとも１つの送配電設備である変圧器６、送電線７の余裕度がゼロ未満になると判断した場合に、発電計画データを修正し、発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の出力電力を制限させる計画修正データを作成するようにしてもよい。このように構成することで、電力系統３の故障による運用回線の減少により潮流増加があった場合であっても、発電設備である発電機４、再生可能エネルギー発電装置５の適切な出力電力を算出することができ、安定した電力系統３の制御を行うことができる。

【符号の説明】

【0143】

１・・・電力系統監視装置
１１・・・受信部
１２・・・送信部
１３・・・演算部
１４・・・記憶部
１５・・・表示部
２１・・・調整値計算部
２２・・・余裕度計算部
２３・・・発電計画作成部
２４・・・計画修正部
２５・・・制御指令作成部
３・・・電力系統
４・・・発電機
５・・・再生可能エネルギー発電装置
６・・・変圧器
７・・・送電線
８・・・電力制御装置
６１，７１・・・測定装置
９１，９２，９３・・・通信線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】