JP2019201505A - Power system monitoring system, power system monitoring method, and program - Google Patents
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Abstract
【課題】機械学習によるモデルを用いて評価された電力系統の安定度の精度を確認するための情報を利用者に提供することができる電力系統監視システム、電力系統監視方法、およびプログラムを提供すること。【解決手段】実施形態の電力系統監視システムは、推定部と、安定度評価部と、生成部とを持つ。推定部は、第1系統状態に基づいて、第2系統状態を推定する。安定度評価部は、前記推定部により推定された前記第2系統状態と、前記第2系統状態において想定される事故の情報とを学習済みの評価モデルに入力することにより、前記想定される事故後において予測される前記電力系統設備の安定度を導出する。生成部は、前記学習済みモデルの学習に利用された学習データと前記第2系統状態との比較に基づく比較画像を生成する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power system monitoring system, a power system monitoring method, and a program capable of providing a user with information for confirming accuracy of stability of a power system evaluated by using a model by machine learning. thing. A power system monitoring system according to an embodiment includes an estimation unit, a stability evaluation unit, and a generation unit. The estimation unit estimates the second system state based on the first system state. The stability evaluation unit inputs the second system state estimated by the estimation unit and information on an accident expected in the second system state into a learned evaluation model, thereby estimating the assumed accident. The stability of the power system equipment predicted later is derived. The generation unit generates a comparison image based on a comparison between the learning data used for learning the learned model and the second system state. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明の実施形態は、電力系統監視システム、電力系統監視方法、およびプログラムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a power system monitoring system, a power system monitoring method, and a program.
電力系統の安定度評価において、コンピュータによるシミュレーションを利用するものが知られている。しかしながらシミュレーションを利用する場合、複雑な数理解析処理に時間がかかるという問題があった。これに関連して、ニューラルネットワークを用いて、電力系統の安定度評価を行う技術が知られている。しかしながら、従来の技術のようにニューラルネットワークなどを用いて安定度を評価した後、その結果に不安を感じる利用者がシミュレーションを用いて再評価を行う場合があった。この場合、安定度評価全体としては時間の短縮にならず、再評価したいケースが多い場合、全てについてシミュレーションの再評価を行うことが困難な場合があった。 In the stability evaluation of an electric power system, what uses a computer simulation is known. However, when using simulation, there is a problem that it takes time for complicated mathematical analysis processing. In this connection, a technique for evaluating the stability of a power system using a neural network is known. However, after evaluating stability using a neural network or the like as in the prior art, a user who feels uneasy about the result may re-evaluate using simulation. In this case, the stability evaluation as a whole does not shorten the time, and when there are many cases where it is desired to re-evaluate, it may be difficult to re-evaluate the simulation for all.
本発明が解決しようとする課題は、機械学習によるモデルを用いて評価された電力系統の安定度の精度を確認するための情報を利用者に提供することができる電力系統監視システム、電力系統監視方法、およびプログラムを提供することである。 Problems to be solved by the present invention include a power system monitoring system and a power system monitoring system that can provide a user with information for confirming the accuracy of the stability of the power system evaluated using a machine learning model. A method and program are provided.
実施形態の電力系統監視システムは、推定部と、安定度評価部と、生成部とを持つ。推定部は、第1時点における電力系統設備の系統状態である第1系統状態に基づいて、前記第1時点から所定時間後の第2時点における前記電力系統設備の系統状態である第2系統状態を推定する。安定度評価部は、前記推定部により推定された前記第2系統状態と、前記第2系統状態において想定される事故の情報とを学習済みの評価モデルに入力することにより、前記想定される事故後において予測される前記電力系統設備の安定度を導出する。生成部は、前記学習済みモデルの学習に利用された学習データと前記第2系統状態との比較に基づく比較画像を生成する。 The power system monitoring system of the embodiment includes an estimation unit, a stability evaluation unit, and a generation unit. The estimating unit is a second system state that is a system state of the power system equipment at a second time after a predetermined time from the first time, based on a first system state that is a system state of the power system equipment at the first time. Is estimated. The stability evaluation unit inputs the information on the second system state estimated by the estimation unit and information on the accident assumed in the second system state into a learned evaluation model, thereby causing the assumed accident The stability of the power system equipment predicted later is derived. The generation unit generates a comparison image based on a comparison between learning data used for learning the learned model and the second system state.
以下、実施形態の電力系統監視システム、電力系統監視方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a power system monitoring system, a power system monitoring method, and a program according to embodiments will be described with reference to the drawings.
図1は、実施形態の電力系統監視システム10の構成の一例を示す図である。電力系統監視システム10は、電力系統21の将来の系統状態の安定度を推定するシステムである。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a power
電力系統監視システム10は、現在の電力系統21の系統状態に基づいて、将来(例えば、現時点から30分後あるいは60分後)の系統状態を推定する。また、電力系統監視システム10は、例えば、電力系統21の需給状態を監視して、想定事故が起きた場合に実行される電力系統21に対する制御内容を推定する。電力系統監視システム10は、これらの推定結果に基づいて、想定事故が起きた場合の電力系統21の安定度を導出する。電力系統21の安定度の具体的な評価項目としては、例えば過負荷、電圧安定度、過渡安定度、周波数安定度などがある。これらの項目の値が予め定められた管理値(閾値)を超過した場合(あるいは下回った場合)、電力系統監視システム10は、電力系統21に含まれる設備の故障や脱落が発生し、停電を引き起こす可能性があるため、電力系統21の安定度が低いと判断する。
The power
[電力系統21]
先に、電力系統21について説明する。電力系統21には、例えば、複数の発電機22(22a、22b、…)と、複数の再生可能エネルギー電源23(23a、23b、23c、23d、…)と、複数の需要家24(24a、…)とが接続される。発電機22は、例えば、火力発電、水力発電、原子力発電等を行う大規模発電機である。再生可能エネルギー電源23は、例えば、再生可能エネルギーである太陽光、風力等を用いて発電する発電設備である。再生可能エネルギー電源23は、様々な規模で構築され得る。個々の再生可能エネルギー電源23や需要家24は、地域ごとにまとめられてもよく、例えば、地域集合31(31a、31b、31c)ごとにまとめられている。この地域集合31のパターンは、任意に設定されてよく、図示に限られず様々なパターンで設定可能である。
[Power system 21]
First, the
また、電力系統21は、電力系統監視システム10と連携するための装置として、複数の計測装置25(25‐1、25‐2、・・・、25‐m)と、複数の制御端末装置26(26‐1、26‐2、・・・、26‐m)とを備える。mは任意の自然数である。
The
複数の計測装置25は、電力系統21に含まれる各所(ブランチやノード)のそれぞれにおける系統状態を計測し、計測した系統状態を示す情報(以下、系統状態情報と記す)を、電力系統監視システム10に送信する。系統状態には、例えば、各ブランチや各ノードにおける電圧、位相、潮流、変圧器の負荷、発電機の出力などが含まれる。潮流は、電気が流れているある状態における各所の電気の流れの大きさを示す指標であって、例えば、有効電力、無効電力などの大きさで表される。
The plurality of
制御端末装置26は、電力系統監視システム10から受信した制御指令に基づいて、系統制御機器や発電機22(出力量等)の制御、再生可能エネルギー電源23の出力抑制などを行う。系統制御機器は、例えば、進相コンデンサ、分路リアクトル、SVC(Static Var Compensator)等を含む。
Based on the control command received from the power
[電力系統監視システム10]
次に、電力系統監視システム10について説明する。電力系統監視システム10は、例えば、入力部11と、表示部12と、記憶部13と、データ管理部14と、系統情報収集部15と、系統状態推定部16と、安定度評価部17と、制御内容決定部18と、生成部19と、学習処理部40とを備える。電力系統監視システム10は、一以上のプロセッサを含む。電力系統監視システム10は、単体のコンピュータ装置であってもよいし、二以上に分散化されたコンピュータ装置であってもよい。例えば、入力部11と表示部12だけがPC等の端末装置により実現され、記憶部13と、データ管理部14と、系統情報収集部15と、系統状態推定部16と、安定度評価部17と、制御内容決定部18と、生成部19とが、端末装置とネットワークを介して接続されるサーバ装置等により実現されるものであってもよい。
[Power system monitoring system 10]
Next, the power
入力部11は、例えば、各種キー、ボタン、ダイヤルスイッチ、マウス、表示部12と一体として形成されるタッチパネルなどのうち一部または全部を含む。また、入力部11は、外部装置と電気的に接続される接続部であってもよい。表示部12は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electroluminescence)表示装置などである。
The
記憶部13は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、SSDなどのフラッシュメモリ、HDDなどである。記憶部13には、例えば、想定事故ケース情報13A、再生可能エネルギー出力予測情報13B、需要予測情報13C、運用計画情報13D、第1系統情報13Eなどの情報が格納される。記憶部13は、電力系統監視システム10がネットワークを介してアクセス可能なNAS(Network Attached Storage)などの外部記憶装置であってもよい。
The
想定事故ケース情報13Aは、電力系統21において想定される予め類型化された想定事故に関する情報である。予め類型化された想定事故としては、例えば、送電線故障、母線故障、発電機故障(発電機22の故障)、変圧器故障などが代表的である。図2は、実施形態の想定事故ケース情報13Aの内容の一例を示す図である。図2に示されように、想定事故ケース情報13Aは、例えば、各事故を識別する識別情報(例えば、事故番号)に対して、事故対象箇所と、事故様相とが対応付けられた情報である。事故対象箇所は、電力系統21において事故が発生すると想定される場所である。事故対象箇所は、その場所を示す情報であって、例えば、線路番号、ノード名、ブランチ名等で表される。事故様相は、電力系統21において発生する事故の類型である。図中の「3Φ3LG」等の情報は、事故様相を表すコードである。これら事故番号、事故対応箇所、および事故様相の組み合わせを、以下、事故種別と記す。
The assumed
再生可能エネルギー出力予測情報13Bは、将来(例えば、現時点から30分後あるいは60分後)の再生可能エネルギー電源23の出力として予測される予測値に関する情報である。再生可能エネルギー電源23は、天候などの影響を受けて出力が変動するという不確実性を有している。再生可能エネルギー出力予測情報13Bは、不確実性を考慮して、例えば確率分布で表される。
The renewable energy
図3は、実施形態の再生可能エネルギー出力予測の確率分布の例を示す図である。図3のグラフにおいて、縦軸は発生確率、横軸は再生可能エネルギー出力である。図3に示されるように、再生可能エネルギー出力は、出力に変動が生じるため、何らかの確率分布を持つものとして定義する。再生可能エネルギー出力の不確実性は、例えば、出力の範囲が予測値の±σ(σ:標準偏差)の内側(68.27%)にあるものと定義することによって表される。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the probability distribution of the renewable energy output prediction according to the embodiment. In the graph of FIG. 3, the vertical axis represents the occurrence probability, and the horizontal axis represents the renewable energy output. As shown in FIG. 3, the renewable energy output is defined as having a certain probability distribution because the output varies. Uncertainty of the renewable energy output is expressed, for example, by defining that the output range is inside the predicted value ± σ (σ: standard deviation) (68.27%).
なお、この範囲については任意に決定することができ、例えば、再生可能エネルギー出力の範囲は、予測値の±2σや±3σの内側と定義してもよいし、標準偏差以外の指標、例えば、再生可能エネルギー電源23の容量比を用いて予測値の±10%の内側などと定義してもよい。このような不確実性を含んだ再生可能エネルギー出力予測情報13Bを、再生可能エネルギー電源23あるいは地域集合31毎に記憶部13に記憶させる。
This range can be arbitrarily determined. For example, the range of the renewable energy output may be defined as ± 2σ or ± 3σ of the predicted value, or an index other than the standard deviation, for example, The capacity ratio of the renewable energy power source 23 may be used to define the inside of ± 10% of the predicted value. Renewable energy
図4は、実施形態の再生可能エネルギー出力予測情報13Bの一例を示す図である。図4に示されるように、この再生可能エネルギー出力予測情報13Bでは、エリア(地域集合31)毎に、再生可能エネルギー出力予測値と確率分布における±σに相当する値が与えられている。例えば、再生可能エネルギー電源23に関する出力の予測値は、予測値よりも所定量大きい値(例えば予測値+σ)、および、予測値よりも所定量小さい値(例えば予測値−σ)を含む。このような再生可能エネルギー出力予測情報13Bを用いることで、電力系統監視システム10は、不確実性によって変動が生じる再生可能エネルギー出力を含む系統状態のあらゆる組合せパターンに対して、将来の電力系統21の信頼度を維持可能であるか否かを評価することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the renewable energy
需要予測情報13Cは、1日の各時間帯(例えば30分毎)における需要の大きさを予測した情報であり、系統運用者の経験則等から高精度に予測される。運用計画情報13Dは、調相設備の投入・解列、発電機22の起動・停止、発電機22の出力の増減など、予め決められた電力系統21の運用計画の情報である。
The demand prediction information 13C is information in which the magnitude of demand in each time zone (for example, every 30 minutes) of the day is predicted, and is predicted with high accuracy from a system operator's rule of thumb. The
データ管理部14、系統情報収集部15、系統状態推定部16、安定度評価部17、制御内容決定部18、および生成部19の各機能部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することで実現される。また、これらの各機能部のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等のハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されていてもよいし、DVDやCD−ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。
Each function unit of the
データ管理部14は、例えば電力系統21の運用者により入力部11を用いて入力された情報を、記憶部13に格納する。また、データ管理部14は、ネットワークを介して外部装置から受信した情報を、記憶部13に格納してもよい。
The
系統情報収集部15は、電力系統21に設置した計測装置25から受信した系統情報に基づいて、現在の電力系統21の系統状態(以下、第1系統状態と記す)に関する各種の情報を収集する。系統情報収集部15は、収集した情報を系統状態推定部16に出力してもよく、第1系統情報13Eの一部として記憶部13に格納してもよい。第1系統状態は、電力系統21が現時点において供給する電力の状態であって、例えば、電力系統21内の複数箇所の電圧、位相、負荷、発電機出力、潮流の少なくともいずれかを含む。
The system
第1系統情報13Eは、例えば、ノードデータとブランチデータとを含む。図5は、ノードデータの内容の一例を示す図である。図6は、ブランチデータの内容の一例を示す図である。図5に示すノードデータは、ノード名に対して、電圧と、位相と、発電機出力(有効電力出力、無効電力出力)と、負荷(有効電力負荷、無効電力負荷)と、調相設備の情報とが対応付けられた情報である。また、図6に示すブランチデータは、ブランチ名に対して、有効電力潮流と、無効電力潮流と、有効電力損失と、無効電力損失の情報とが対応付けられた情報である。
The
系統状態推定部16は、電力系統21の現在の系統状態(第1系統状態)に基づいて、電力系統21の将来の系統状態(以下、第2系統状態と記す)を推定する。系統状態推定部16は、第1系統状態を示す情報を、系統情報収集部15から取得してもよく、記憶部13から読み出してもよい。系統状態推定部16は、第2系統状態を推定する際、さらに、再生可能エネルギー電源23の出力の予測値(再生可能エネルギー出力予測情報13B)、電力需要に関する需要予測(需要予測情報13C)、電力系統21内の電力供給に関する運用計画(運転計画情報13D)なども参照する。また、系統状態推定部16は、再生可能エネルギー電源23の出力として予測される予測値の幅に応じて、この予測値を変えて複数の第2系統状態を推定してもよい。
The system
安定度評価部17は、系統状態推定部16により推定された第2系統状態と、第2系統状態において想定される事故(想定事故ケース情報13A)とを評価モデルに入力することにより、想定される事故後の電力系統21における安定度を導出する。安定度評価部17は、安定度を導出する際に、さらに再生可能エネルギー出力予測情報13Bを評価モデルに入力することにより安定度を導出してもよい。評価モデルは、例えば学習処理部40により生成された学習済みモデルである。なお、評価モデルは、外部の学習処理装置により生成された情報であって、記憶部13に格納されていてもよい。安定度は、電力系統21における電力供給の安定性を示す指標であって、例えば、過負荷余裕、過渡安定度余裕、電圧安定度余裕、周波数安定度余裕のうちの少なくともいずれか1つを含む。
The stability evaluation unit 17 is assumed by inputting the second system state estimated by the system
制御内容決定部18は、安定度評価部17により導出された安定度が不安定レベルであるか否かを判定する。例えば、制御内容決定部18は、安定度が閾値(例えば、1.05)以下である場合、不安定レベルであると判定する。安定度が不安定レベルであると判定された場合、制御内容決定部18は、電力系統21内の機器のうち、安定度との相関性が所定以上高い入力変数を制御できる機器を制御対象機器として決定する。制御内容決定部18は、決定した制御対象機器に対して安定度が不安定レベルでなくなるような制御内容を決定し、決定した制御内容に基づく制御指令を制御端末装置26に送信する。制御端末装置26は、受信した制御指令に基づいて、系統制御機器や発電機22(出力量等)の制御、再生可能エネルギー電源23の出力抑制を行う。
The control
生成部19は、表示部12に表示させるための出力情報を生成し、表示部12に出力する。例えば生成部19は、安定度評価部17により導出された安定度に基づいて、例えば第2系統状態や想定事故種別ごとに安定度を表示する安定度画面を表示させるための出力情報を生成する。また生成部19は、評価モデルの学習に利用された学習データと第2系統状態との比較に基づく比較画像を生成し、比較画像を表示させるための出力情報を生成する。生成部19が比較画像を生成する処理については後述する。
The
[学習処理部40]
学習処理部40は、評価モデルを生成する。図7は、学習処理部40の構成の一例を示す図である。図7に示す通り、学習処理部40は、例えば、データ取得部41と、記憶部42と、学習部43と、導出部44とを備える。学習処理部40は、電力系統監視システム10により実現されてもよく、外部装置により実現されてもよい。データ取得部41、学習部43、および導出部44の各機能部のうち一部または全部は、CPU等のプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することで実現される。また、これらの各機能部のうち一部または全部は、LSIやASIC、FPGA、GPU等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。記憶部42は、例えば、RAM、ROM、SSDなどのフラッシュメモリ、HDDなどにより実現される。記憶部42には、例えば、学習データ42A、安定度42B、評価モデル42C、相関係数情報42Dなどが格納されている。
[Learning processing unit 40]
The
データ取得部41は、学習データDtと安定度Stとを取得し、それぞれ学習データ42A一部と安定度42Bの一部として、記憶部42に格納する。図8は、複数の学習データDtと複数の安定度Stの一例を示す図である。複数の学習データDtは、例えば、学習データDt(1)、Dt(2)…Dt(n)を含む。nは、自然数である。各学習データDtは、想定される系統状態を示す情報や、想定事故種別を示す情報などを含む。各学習データDtについて、想定事故種別ごとに複数の安定度Stがシミュレーションにより導出されている。例えば、複数の安定度St(1)−1、St(1)−2、…、St(1)−kは、学習データDt(1)が示す系統状態において想定されるk個の想定事故種別ごとに、シミュレーションにより導出された安定度である。
The
学習部43は、データ取得部41により取得された学習データDtと安定度Stとの関係を学習することにより、学習済みモデルである評価モデルを生成する。例えば、学習部43は、各学習データDtに含まれる系統情報のそれぞれをベクトルの要素としてニューラルネットワーク等の識別器に入力した場合にシミュレーション結果に至る結果が得られるように、識別器の最適なパラメータを求めることで、評価モデルを生成し、評価モデル42Cとして、記憶部42に格納する。
The
ここで、図9を参照して、学習部43による処理と評価モデルの一例について説明する。図9は、学習部43による処理と評価モデルの一例を説明するための参考図である。学習部43は、複数の学習データDtと複数の安定度Stとに基づいて機械学習を実行することにより、評価モデルEmを生成する。評価モデルEmは、入力データを入力することにより、安定度を導出する。例えば、入力データが推定データDeである場合、評価モデルEmは、安定度Seを導出する。入力データが学習データDtである場合、評価モデルEmは、安定度Stmを導出する。
Here, with reference to FIG. 9, an example of processing by the
推定データDeは、系統状態推定部16により推定された第2系統状態を示す情報や、第2系統状態を推定する際に用いた想定事故種別を示す情報などを含む。図10は、推定データDeと複数の安定度Seの一例を示す図である。複数の推定データDeは、例えば、推定データDe(1)、De(2)…De(j)を含む。jは自然数である。各推定データDeは、第2系統状態を示す情報や、第2系統状態において想定される想定事故種別を示す情報などを含む。各推定データDeについて、想定事故種別ごとに複数の安定度Seが評価モデルを用いて導出されている。例えば、複数の安定度Se(1)−1、Se(1)−2、…、Se(1)−kは、推定データDe(1)が示す系統状態において想定されるk個の想定事故種別ごとに、評価モデルを用いて導出された安定度である。
The estimation data De includes information indicating the second system state estimated by the system
導出部44は、全ての学習データDtについて、学習データDtに含まれる要素ごとに、学習データDtの一部とその安定度との相関を示す相関係数ρを導出する。例えば、導出部44は、ノードの電圧や、ブランチの有効電力等の学習データDtに含まれる各次元について、相関係数ρを導出する。また、導出部44は、想定事故種別ごとに、相関係数ρを導出してもよい。導出部44は、導出した相関係数ρを、相関係数情報42Dの一部として記憶部42に格納する。
The deriving
[生成部19と比較画像について]
生成部19は、推定データDeに基づいて、第1比較画像または第2比較画像のうち少なくとも一方を生成する。なお、生成部19は、想定事故種別ごとに第1比較画像や第2比較画像を生成し、生成した複数の比較画像を一つの画面内において並べて表示させてもよい。
[
The
はじめに、第1比較画像について説明する。図11は、第1比較画像510の一例を示す図である。第1比較画像510は、例えば、横軸をノード電圧、縦軸を電圧安定度余裕とした散布図を含む画像である。ノード電圧は、あるノードにおける電圧値であって、系統状態の一部である。電圧安定度余裕は、安定度に含まれる「負荷余裕」の一つである。
First, the first comparison image will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the
第1比較画像510は、「シミュレーションにおける系統状態と安定度との関係」と「評価モデルにおける系統状態と安定度との関係」とを、同一の散布図に表した画像である。「シミュレーションにおける系統状態と安定度との関係」とは、学習データDtに含まれる系統状態の一部とシミュレーションにより導出された安定度Stとの関係である。「評価モデルにおける系統状態と安定度との関係」とは、推定データDe(第2系統状態)のうち対応する一部と安定度評価部17により導出された安定度Seとの関係である。
The
生成部19は、「シミュレーションにおける系統状態と安定度との関係」を示す座標を、例えば第1の図形(図ではひし形)で散布図にプロットする。また生成部19は、「評価モデルにおける系統状態と安定度との関係」を示す座標を、第2の図形(図では十字)で散布図にプロットする。第1の図形で示す座標値は、学習データDtに含まれるあるノード電圧に基づいてシミュレーションにより導出された安定度Stを示す値である。第2の図形で示す座標値は、推定データDeに含まれるあるノード電圧を評価モデルEmに入力することにより導出された安定度Seである。なお、両方の安定度St,Seを導出する際に想定される事故種別は、同じ事故種別である。
The
次に、第2比較画像について説明する。図12は、第2比較画像520の一例を示す図である。第2比較画像520には、横軸をケースID、縦軸を電圧安定度余裕の差としたグラフを含む画像である。ケースIDは、系統状態と想定事故種別との組み合わせごとに割り当てられる識別情報である。電圧安定度余裕の差とは、推定データDeを評価モデルEmに入力することにより導出された安定度Seに対する、学習データDtをシミュレーションに入力することにより導出された安定度Stの差分である。
Next, the second comparison image will be described. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the
第2比較画像520は、例えば、推定データDeを評価モデルEmに入力することにより導出された安定度Seに対する、推定データDeとの類似度が高い学習データDtをシミュレーションに入力することにより導出された安定度Stの差分を、想定事故種別ごとに表示した画像である。なお、第2比較画像520は、安定度Seに対する安定度Stの差分を、ケース(系統状態×想定事故種別)ごとに表示した画像であってもよい。
The
また第2比較画像520は、学習データDtと推定データDeとの類似度を、安定度Seと安定度Stとの差分に対応付けて表示する画像である。例えば、第2比較画像520のグラフでは、安定度Seに対する安定度Stの差が、座標値(d11…等)により表現されている。また第2比較画像520のグラフでは、学習データDtと推定データDeとの類似度が、座標値に示されるアイコンの色の濃さで表現されている。例えば、色が濃いほど、学習データDtと推定データDeの類似していることを意味する。生成部19は、推定データDeに対して、すべての学習データDtとの類似度を算出する。生成部19は、例えば推定データDeに対して、すべての学習データDtとのユークリッド距離を算出する。次いで、生成部19は、算出した距離が短い順に並べた際に一番距離が短いものから上位5つを選択する。そして、生成部19は、選択した上位5つのそれぞれの距離の値をあらかじめ定めておいた基準値と比較した結果に基づき、5段階で分類されている類似度1〜5のうちのいずれに該当するかを判定することにより、類似度を5段階で算出する。
The
第2比較画像520において安定度の差が小さい(同一のケースIDに対応付けられた座標値同士のばらつきが小さい)場合、第2比較画像520を見た運用者は、不安定であると判定された安定度Seの精度が高いことがわかる。逆に、第2比較画像520において安定度の差が大きい(同一のケースIDに対応付けられた座標値同士のばらつきが大きい)場合、第2比較画像520を見た運用者は、不安定であると判定された安定度Seの精度が低いことがわかる。
When the difference in stability is small in the second comparison image 520 (the variation between coordinate values associated with the same case ID is small), the operator who viewed the
ケースID(F27PV1334)の場合、5つの座標値d11〜d15がプロットされている。座標値d11〜d15はそれぞれ、例えば、安定度Se(1)に対する安定度St(1)〜St(5)の差分である。例えば、座標値d11は、安定度Se(1)に対する安定度St(1)の差分である。 In case ID (F27PV1334), five coordinate values d11 to d15 are plotted. The coordinate values d11 to d15 are, for example, differences between the stability St (1) to St (5) with respect to the stability Se (1). For example, the coordinate value d11 is a difference of the stability St (1) with respect to the stability Se (1).
また、生成部19は、図12に示すグラフにおいて、横軸(ケースID)の並び順を安定度の差に応じて決定してもよい。図12に示す並び順では、安定度の差の平均値が小さい程、横軸の左側にくるように、安定度の差の平均値が大きい程、横軸の右側にくるようになっている。安定度の平均値は、例えば、座標値d11〜d15の安定度の差の平均値である。
Further, the
なお、図13に示す比較画像522は、第2比較画像の他の例である。生成部19は、図示のような、全てのケースIDに対応する座標値を表示するような比較画像522を生成してもよい。
Note that the
図14は、電力系統監視システム10における全体的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、比較画面を生成するための処理について主に説明し、制御内容を決定する処理の説明については省略する。
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of the overall processing flow in the power
まず、系統情報収集部15が、現在の電力系統21の系統状態である第1系統状態を示す系統情報を収集する(ステップS101)。系統状態推定部16が、この第1系統状態を示す系統情報に基づいて、電力系統21の将来の系統状態である第2系統状態を推定する(ステップS102)。安定度評価部17が、系統状態推定部16により推定された第2系統状態と、第2系統状態において想定される事故(想定事故ケース情報13A)とを評価モデルEmに入力することにより、想定される事故後の電力系統21における安定度Seを導出する(ステップS103)。
First, the system
次に、生成部19は、安定度画面や比較画面などを表示部12に表示させるための出力情報を生成する(ステップS104)。そして、生成部19は、安定度画面を表示させるための出力情報を、表示部12に出力する。これにより、表示部12は、安定度画面を表示させる(ステップS105)。次いで、生成部19は、入力部11を用いて比較画面の表示指示を受け付けたか否かを判定する(ステップS106)。生成部19は、入力部11を用いて受け付けた指示に従って、指定された比較画像を表示部12に表示させる(ステップS107)。
Next, the production |
図15は、生成部19が比較画像を生成する処理の流れの一例を示すフローチャートである。生成部19は、入力部11を用いて運用者から比較画像の対象範囲の指定があったか否かを判定する(ステップS201)。対象範囲には、例えば、安定度が閾値以上である(あるいは閾値以下である)範囲や、指定された想定事故種別、系統状態、あるいは地域集合などが含まれる。対象範囲の指定があった場合、生成部19は、指定された対象範囲の推定データDeを抽出する(ステップS202)。なおステップS201において対象範囲の指定がない場合、生成部19は、全ての推定データDeを比較画像の対象とする。
FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a process flow in which the
次いで、生成部19は、例えば、学習処理部40の記憶部42を参照し、学習データDtに含まれる次元ごとに、相関係数ρが閾値以上である学習データ(以下、学習データDt´と記す)があるか否かを判定する(ステップS203)。学習データDt´がある場合、生成部19は、入力部11を用いて運用者から第2比較画像の表示が選択されているか否かを判定する(ステップS204)。運用者が第2比較画像の表示を選択していない場合、生成部19は、学習処理部40の記憶部42から学習データDt´を抽出し(ステップS205)、抽出した学習データDt´に基づいて第1比較画像を生成する(ステップS206)。こうすることにより、系統状態に含まれる次元レベルで系統状態と安定度との相関が高い学習データDt´と推定データDeとを比較することができる。なお、図11において、「シミュレーションにおける系統状態と安定度との関係」も「評価モデルにおける系統状態と安定度との関係」も、直線L1で示す傾向を示している。このように、第1比較画像において学習データDt´と推定データDeが類似する場合、不安定レベルであると判定された安定度の精度が高いことがわかる。
Next, the
次いで、生成部19は、入力部11を用いて運用者から第2比較画像の表示が指示されたか否かを判定する(ステップS207)。運用者が第2比較画像の表示を指示しない場合、生成部19は、処理を終了する。
Next, the
ステップS203において学習データDt´がない場合、ステップS204またはステップS207において運転者により第2比較画像の表示が選択されている場合、生成部19は、学習処理部40の記憶部42を参照し、全ての学習データDtのうち推定データDeに類似する学習データ(以下、学習データDt´´と記す)を抽出する(ステップS208)。例えば、生成部19は、推定データDeごとに全ての学習データDtとの類似度を導出し、類似度が高い順から上位5位までの学習データDtを、類似する学習データDt´´として抽出する。例えば、生成部19は、例えば、ユークリッド距離やコサイン類似度等の算出手法を用いて、類似度を導出する。これに限られず、例えば、生成部19は、同じ次元の学習データの一部をベクトルあるいは行列に変換し、変換後の値を正規化することにより類似度を導出してもよい。
When there is no learning data Dt ′ in step S203, when display of the second comparison image is selected by the driver in step S204 or step S207, the
生成部19は、抽出した学習データDt´´に対応する安定度(以下、安定度St´´と記す)を、学習処理部40の記憶部42から読み出し(ステップS209)、読み出した安定度St´´に基づいて、第2比較画像を生成する(ステップS210)。こうすることにより、安定度St´´と安定度Seとの差や、ケース(系統状態×想定事故種別)ごとの学習データDt´´と推定データDeとの類似度の観点の下で、互いに類似する学習データDt´´と推定データDeとを比較することができる。
The
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、第1時点における電力系統設備の系統状態である第1系統状態に基づいて、前記第1時点から所定時間後の第2時点における前記電力系統設備の系統状態である第2系統状態を推定する推定部と、前記推定部により推定された前記第2系統状態と、前記第2系統状態において想定される事故の情報とを学習済みの評価モデルに入力することにより、前記想定される事故後において予測される前記電力系統設備の安定度を導出する安定度評価部と、前記学習済みモデルの学習に利用された学習データと前記第2系統状態との比較に基づく比較画像を生成する生成部と、を持つことにより、機械学習によるモデルを用いて評価された電力系統の安定度の精度を確認するための情報を利用者に提供することができる。 According to at least one embodiment described above, based on the first system state that is the system state of the power system facility at the first time point, the power system facility at the second time point after a predetermined time from the first time point. An estimation unit for estimating a second system state that is a system state, the second system state estimated by the estimation unit, and information on an accident assumed in the second system state are input to a learned evaluation model A stability evaluation unit for deriving the stability of the power system equipment predicted after the assumed accident, learning data used for learning the learned model, and the second system state Providing users with information to confirm the accuracy of power system stability evaluated using a machine learning model by having a generator that generates comparison images based on comparisons Rukoto can.
これにより、電力系統21の運用者は、安定度が不安定なレベルであっても、シミュレーションにより再評価をする前に、安定度の精度を確認することができる。そして、シミュレーションによる再評価が不要であると運用者により判断された場合、安定度評価全体としての時間が短縮される。
Thereby, the operator of the
本発明のいくつかの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り、発明の範囲を限定することは意図していない。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、置き換え、変更を行うことができる。これら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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
また生成部19は、図15のフローチャートにおけるステップS203に相当する処理をせずに、入力部11を用いて運用者により指定された第1比較画像あるいは第2比較画像を生成し、表示部12に表示させるようにしてもよい。この場合、生成部19は、指定された比較画像だけを生成してもよく、第1比較画像と第2比較画像の両方を作成しておき指定された比較画像だけを表示部12に表示させるようにしてもよい。
Further, the
また生成部19は、例えば、安定度評価部17により導出された安定度が不安定レベルであるか否かを判定し、安定度が不安定レベルであると判定された推定データDeに基づいて、比較画像を生成してもよい。例えば、生成部19は、安定度が閾値(例えば、1.05)以下である場合、不安定レベルであると判定する。また、異なる想定事故種別において不安定レベルと判定された安定度が複数ある場合、生成部19は、想定事故種別ごとに第1比較画像や第2比較画像を生成し、生成した複数の比較画像を一つの画面内において並べて表示させてもよい。
Further, the
また生成部19は、学習処理部40の記憶部42を参照し、相関係数ρが閾値以上である学習データDt´を抽出できるか否かを想定事故種別ごとに判定してもよい。学習データDt´を抽出できないと判定した場合、生成部19は、第2比較画像を生成するようにしてもよい。こうすることにより、第1比較画像では不安定レベルであると判定された安定度の精度が高いか否かが分かりにくい場合であっても、第2比較画像のように互いに類似する学習データDt´´と推定データDeとを比較することにより、電力系統21の運用者は、不安定レベルであると判定された安定度の精度を判断することができる。
The
また生成部19は、比較画面や安定度画面内に、制御内容決定部18による制御を実行させるための指示を受け付ける操作ボタンを表示させてもよい。生成部19は、操作ボタンがクリックされた場合、操作ボタンが表示されていた比較画像を生成するための元データ(推定データ)の対象範囲について、制御するよう制御内容決定部18に指示する。
Further, the
10…電力系統監視システム、11…入力部、12…表示部、13…記憶部、14…データ管理部、15…系統情報収集部、16…系統状態推定部、17…安定度評価部、18…制御内容決定部、19…生成部、21…電力系統、22…発電機、23…再生可能エネルギー電源、24…需要家、25…計測装置、26…制御端末装置、31…地域集合、40…学習処理部、41…データ取得部、42…記憶部、43…学習部、44…導出部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記推定部により推定された前記第2系統状態と、前記第2系統状態において想定される事故の情報とを学習済みの評価モデルに入力することにより、前記想定される事故後において予測される前記電力系統設備の安定度を導出する安定度評価部と、
前記学習済みモデルの学習に利用された学習データと前記第2系統状態との比較に基づく比較画像を生成する生成部と、
を備える電力系統監視システム。 Estimation that estimates a second system state that is a system state of the power system facility at a second time point after a predetermined time from the first time point, based on a first system state that is a system state of the power system facility at a first time point And
The second system state estimated by the estimation unit and the information on the accident assumed in the second system state are input to the learned evaluation model, so that the prediction is made after the assumed accident. A stability evaluation unit for deriving the stability of power system facilities;
A generation unit that generates a comparison image based on a comparison between learning data used for learning the learned model and the second system state;
A power system monitoring system comprising:
請求項1に記載の電力系統監視システム。 The generation unit includes a relationship between a part of the system state included in the learning data and a stability derived by simulation based on the learning data, and a part corresponding to the part of the second system state. And an image representing the relationship between the stability derived by the stability evaluation unit and the same scatter diagram as the comparative image,
The power system monitoring system according to claim 1.
前記学習データに含まれる系統状態の一部と、前記学習データに基づくシミュレーションにより導出された安定度との相関関係を示す相関係数を参照し、
前記学習データに含まれる系統状態のうち、前記相関係数が高い系統状態の一部に基づいて、前記比較画像を生成する、
請求項2に記載の電力系統監視システム。 The generator is
With reference to a correlation coefficient indicating a correlation between a part of the system state included in the learning data and the stability derived by the simulation based on the learning data,
The comparison image is generated based on a part of the system state having a high correlation coefficient among the system states included in the learning data.
The power system monitoring system according to claim 2.
請求項1から3のうちいずれか一項に記載の電力系統監視システム。 The generation unit extracts a system state similar to the second system state from the system state included in the learning data, the stability derived by simulation based on the learning data of the extracted system state, and the stability An image displaying the difference between the stability derived by the degree evaluation unit for each accident type is generated as the comparison image,
The power system monitoring system according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の電力系統監視システム。 The generation unit further generates, as the comparison image, an image in which the similarity between the system state included in the learning data and the second system state is associated with the difference between the stability levels.
The power system monitoring system according to claim 4.
前記学習データに含まれる系統状態の一部と、前記学習データに基づくシミュレーションにより導出された安定度との相関関係を示す相関係数を参照し、
前記学習データに含まれる系統状態の中に、前記相関係数が高い系統状態の一部が存在しない場合に、前記比較画像を生成する、
請求項5に記載の電力系統監視システム。 The generator is
With reference to a correlation coefficient indicating a correlation between a part of the system state included in the learning data and the stability derived by the simulation based on the learning data,
In a system state included in the learning data, when a part of the system state having a high correlation coefficient does not exist, the comparison image is generated.
The power system monitoring system according to claim 5.
前記学習データに含まれる系統状態の一部と、前記学習データに基づくシミュレーションにより導出された安定度との関係と、前記第2系統状態のうち前記一部に対応する一部と前記安定度評価部により導出された前記安定度との関係とを、同一のグラフに表した画像と、
前記学習データに含まれる系統状態から前記第2系統状態と類似する系統状態を抽出し、抽出した系統状態の前記学習データに基づいてシミュレーションにより導出された安定度と、前記安定度評価部により導出された安定度との差を事故種別ごとに表示した画像とのうち、利用者により選択された種類の画像を、前記比較画像として生成する、
請求項1から6のうちいずれか一項に記載の電力系統監視システム。 The generator is
Relationship between a part of the system state included in the learning data and the stability derived by simulation based on the learning data, a part corresponding to the part of the second system state, and the stability evaluation An image representing the relationship with the stability derived by the unit in the same graph;
A system state similar to the second system state is extracted from the system state included in the learning data, the stability derived by simulation based on the learning data of the extracted system state, and derived by the stability evaluation unit The image of the type selected by the user is generated as the comparative image among the images displaying the difference between the stability and the accident type for each accident type.
The power system monitoring system according to any one of claims 1 to 6.
請求項1から7のうちいずれか一項に記載の電力系統監視システム。 A learning unit that generates the evaluation model by learning a relationship between the learning data and stability in a system state included in the learning data;
The power system monitoring system according to any one of claims 1 to 7.
第1時点における電力系統設備の系統状態である第1系統状態に基づいて、前記第1時点から所定時間後の第2時点における前記電力系統設備の系統状態である第2系統状態を推定し、
推定された前記第2系統状態と、前記第2系統状態において想定される事故の情報とを学習済みの評価モデルに入力することにより、前記想定される事故後において予測される前記電力系統設備の安定度を導出し、
前記学習済みモデルの学習に利用された学習データと前記第2系統状態との比較に基づく比較画像を生成する、
電力系統監視方法。 Computer
Based on the first system state that is the system state of the power system equipment at the first time point, the second system state that is the system state of the power system equipment at the second time point after a predetermined time from the first time point is estimated,
By inputting the estimated second system state and information on the assumed accident in the second system state into a learned evaluation model, the power system facility predicted after the assumed accident is input. Deriving stability,
Generating a comparison image based on a comparison between learning data used for learning the learned model and the second system state;
Power system monitoring method.
第1時点における電力系統設備の系統状態である第1系統状態に基づいて、前記第1時点から所定時間後の第2時点における前記電力系統設備の系統状態である第2系統状態を推定させ、
推定された前記第2系統状態と、前記第2系統状態において想定される事故の情報とを学習済みの評価モデルに入力することにより、前記想定される事故後において予測される前記電力系統設備の安定度を導出させ、
前記学習済みモデルの学習に利用された学習データと前記第2系統状態との比較に基づく比較画像を生成させる、
プログラム。 On the computer,
Based on the first system state that is the system state of the power system facility at the first time point, the second system state that is the system state of the power system facility at the second time point after a predetermined time from the first time point is estimated,
By inputting the estimated second system state and information on the assumed accident in the second system state into a learned evaluation model, the power system facility predicted after the assumed accident is input. Derived stability,
Generating a comparison image based on a comparison between learning data used for learning the learned model and the second system state;
program.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2018095667A JP2019201505A (en) | 2018-05-17 | 2018-05-17 | Power system monitoring system, power system monitoring method, and program |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112488471A (en) * | 2020-11-17 | 2021-03-12 | 国网新疆电力有限公司 | New energy running state information evaluation method and system based on big data |
| JP2024516628A (en) * | 2021-04-21 | 2024-04-16 | エックス デベロップメント エルエルシー | Simulation of modifications to the power grid |
| WO2024203739A1 (en) * | 2023-03-30 | 2024-10-03 | 東京エレクトロン株式会社 | Computer program, information processing method, and information processing device |
-
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112488471B (en) * | 2020-11-17 | 2024-06-07 | 国网新疆电力有限公司 | New energy running state information evaluation method and system based on big data |
| JP2024516628A (en) * | 2021-04-21 | 2024-04-16 | エックス デベロップメント エルエルシー | Simulation of modifications to the power grid |
| JP7681126B2 (en) | 2021-04-21 | 2025-05-21 | エックス デベロップメント エルエルシー | Simulation of modifications to the power grid |
| WO2024203739A1 (en) * | 2023-03-30 | 2024-10-03 | 東京エレクトロン株式会社 | Computer program, information processing method, and information processing device |
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