ローカル系統における事故時の供給支障量を低減する復旧最適化手法の開発

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主要な研究成果

背景

ローカル系統における大規模な事故時の復旧操作は、広範囲の系統切替が必要になるなど複雑化する。事故時復旧操作を支援するシステムはこれまでにも開発が進められてきたが、基本となる復旧論理は複雑な組合せ問題となるため、復旧目標系統とそこに向けた系統操作手順はそれぞれ別々に決定されることが多く、必ずしも全体として最適性が確保できているとは限らなかった。さらに、復旧操作においては、過負荷発生を回避するなどの運用上の制約もあり、これらを条件としつつ、供給支障電力量を最小化する手法の開発が望まれていた。

目的

復旧過程での過負荷発生を回避しつつ、供給支障量を最小化する復旧最適化手法を開発する。

主な成果

1．操作手順を考慮した事故時復旧最適化手法の開発「復旧目標系統の探索」と「系統操作手順の探索」を一体化することで最適な系統操作を求める、遺伝的アルゴリズム（GA）を基本とした手法を開発した（図 1）。開発した手法は、以下の手順の繰り返しからなる。（1）復旧目標系統の探索復旧操作終了時の目標系統を GA により探索しつつ、計算高速化の点から局所的な系統切替法と組み合わせることで、供給支障が局所的に最小となる復旧目標系統を生成する。（2）系統操作手順の探索（1）で探索したひとつの目標系統に対し、供給支障が最も小さい切替操作を逐次選択することで操作手順を決定する。その際、一部の系統に過負荷が生じる場合には、その切替操作を候補から除き、まず供給支障区域に隣接する系統からの供給力を確保する（図 2）。 2．開発した復旧最適化手法の有効性の検証開発した手法を図 2 に示したテスト系統に適用した結果、すべての事故ケースで高速に最適な復旧操作手順が得られた（表 1）。隣接系統からの供給力を確保する操作が実施されており、より実態を反映した復旧操作が実現できることを確認した。

今後の展開

開発した復旧最適化手法の実用化に向けて、より実態を反映した実運用上の制約を考慮することについて検討を進める。主担当者システム技術研究所情報システム領域主任研究員渡邊勇関連報告書「隣接系統からの供給力確保を考慮した二次系統の事故時復旧操作の最適化」電力中央研究所報告： R05023（2006 年 6 月） 78

ローカル系統における事故時の供給支障量を低減する

復旧最適化手法の開発

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4．電力流通／流通コストの低減・信頼性確保

79 表1 開発した復旧最適化手法の有効性の検証結果 0.07 0.04 0.03 平均計算時間（秒） 0.07 0.09 0.21 平均計算時間（秒）供給支障量（MW分）供給支障量（MW分） 100 100 100 最適解の獲得回数 85.0 33.0 30.0 平均値 85 33 30 最適値 6 5 4 事故ケース 100 122.0 122 3 100 68.0 68 2 100 189.0 189 1 最適解の獲得回数平均値最適値事故ケース 0.07 0.04 0.03 平均計算時間（秒） 0.07 0.09 0.21 平均計算時間（秒）供給支障量（MW分）供給支障量（MW分） 100 100 100 最適解の獲得回数 85.0 33.0 30.0 平均値 85 33 30 最適値 6 5 4 事故ケース 100 122.0 122 3 100 68.0 68 2 100 189.0 189 1 最適解の獲得回数平均値最適値事故ケース ※遺伝的アルゴリズム（GA）は毎回同じ解が得られるとは限らないので、100回計算を実行した ※全22ケース中、6ケースのみを抜粋図2 隣接系統からの供給力確保を考慮した切替論理供給支障区域供給支障区域電源ノード負荷ノード過負荷 ① ② 過負荷となる一部の候補は除外し（①）、復旧元の一部の負荷を他の系統に移し（②）、供給力を確保することで復旧過程で過負荷を生じさせない復旧操作を求める図1 遺伝的アルゴリズム（GA）を用いたローカル系統の事故時復旧最適化手法開始初期目標系統の生成局所的な系統切替法※ 指定回数に達した？貪欲法※ 終了目標系統の探索最適な復旧操作の出力（復旧までの供給支障量最小）開始初期目標系統の生成局所的な系統切替法※ 指定回数に達した？貪欲法※ No 終了より良い目標系統 Yes 求まった目標系統目標系統に対する評価復旧目標系統の探索目標系統に対する操作手順の探索 ※供給支障を局所的に最小化 ※供給支障の最も小さい切替操作を逐次選択 GAによる目標系統の探索時間供給支障電力復旧までの供給支障量時間供給支障電力復旧までの供給支障量最適な復旧操作の出力（復旧までの供給支障量最小）