JP7672948B2 - 電力系統用データベース運用システム - Google Patents

Description

本発明は、電力系統用データベース運用システムに関する。

特許文献１には、電力系統解析用データベース運用システムが記載されている。一般に、電力系統の設備形成計画に用いるデータと、形成された設備の運用解析に用いるデータとは異なる。長期予測に基づく系統の設備形成計画では、設備の新設や除却を検討するため、設備の地理的情報や大域的な情報が重要となる。一方、系統を運用する際には系統解析が必要となるため、より詳細な電気的情報が運用解析にあたり重要となる。そのため、これらデータの粒度的差異を適切にデータベースで管理する必要がある。

また、電力系統では、落雷や系統故障といった外乱に対してもある程度強靭であることが求められる。このため、将来の設備を形成する際には、多様な状態を想定して織り込んだ複数のシナリオに基づき、系統の信頼性を評価することが必要である。この際、設備形成や設備の増強・更新状態もシナリオに応じて変化するが、同一設備・同一時間において別シナリオでは設備が異なる状態に該当している事を、データベースに管理させる必要がある。さらに、該当設備が境界設備であり、管理する事業者が複数存在する場合、両事業者で該当設備の管理名が異なる可能性も存在する。これらデータのＩＤ的差異も適切にデータベースで管理する必要がある。

特開２０１３－２１９８５３号公報

ところで、特許文献１に記載の電力系統解析用データベース運用システムでは、電圧毎、発電・負荷モデルといった役割毎に設備レイヤを分割し、系統構成を管理している。そして、系統構成を管理するためのデータベースは、非リレーショナル型データベースとされている。

しかし、一般に非リレーショナル型データベースは、データベース内で完結したデータの整合性が担保できず、ＩＤ管理の部分で不整合が生じる可能性がある。加えて、系統構成に含まれる設備データが時不変な場合を想定しており、将来予測に応じた管理や、将来に該当設備が更新または廃止された場合の管理が困難になるという課題がある。

これに対し、パラメータに対応シナリオや存在期間を追加し管理することが考えられるが、この場合には、非リレーショナルデータベースであることから、該当設備がどの時点の設備と同一設備であるのかを整合的に管理することができないという課題が残る。

本発明の態様による電力系統用データベース運用システムは、複数の電力設備を含む電力系統設備モデルの系統設備データベースを、複数の前記電力系統設備モデルに関して備える電力系統用データベース運用システムであって、前記系統設備データベースは、上位の電力設備のデータを含む上位レイヤと前記上位の電力設備を構成する下位の電力設備のデータを含む下位レイヤの関係を有するレイヤを、２レイヤ以上備える階層型のデータベースであり、電力系統の系統計画および系統解析で利用される設備パラメータが前記レイヤに格納され、前記電力設備を全ての前記系統設備データベースにおいて一意に指定する第１ＩＤと、前記電力設備を該電力設備が含まれる前記系統設備データベースにおいて一意に指定する第２ＩＤとが、全ての前記電力設備の各々に対応付けて格納されている。

本発明によれば、系統計画および系統解析の双方で利用可能であって、多数シナリオに基づく系統設備データおよび系統構成データを整合的に扱うことができる。

図１は、第１の実施の形態における電力系統用データベース運用システムのハードウェア構成を示す図である。 図２は、系統構成データの構成の一例を示す図である。 図３は、３層構造のレイヤ構成を示す例である。 図４は、データＤ１２２１の一例を示す図である。 図５は、データＤ１２３１の一例を示す図である。 図６は、データＤ１２４１の一例を示す図である。 図７は、シナリオデータ１２５の一例を示す図である。 図８は、電力系統用データベース運用システムの動作を説明するフローチャートである。 図９は、処理ステップＳ２の詳細処理を示すフローチャートである。 図１０は、処理ステップＳ２０２およびＳ２０３における処理概要を示す図である。 図１１は、処理ステップＳ３の詳細処理を示すフローチャートである。 図１２は、処理ステップＳ３０２およびＳ３０３の処理概要の一例を示す図である。 図１３は処理ステップＳ４の詳細処理を示すフローチャートである。 図１４は、出力画面の一例を示す図である。 図１５は、断面３１１Ａの系統構成データＤ１２１１Ａの一例を示す図である。 図１６は、断面３１１Ｂの系統構成データＤ１２１１Ｂの一例を示す図である。 図１７は、外部システムにおける処理手順を示すフローチャートである。 図１８は、対策前の系統構成データを示す図である。 図１９は、対策候補１の系統構成Ｂを示す図である。 図２０は、対策候補２の系統構成Ｃを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。

－第１の実施の形態－
図１は、電力系統用データベース運用システムのハードウェア構成を示す図である。電力系統用データベース運用システム１は、一般的には計算機装置で構成されることになるので、コンピュータや計算機サーバ（CPU: Central Processing Unit）で構成される中央処理部１０、HDD等の記憶装置で構成される主記憶部１１、HDDやメモリ等で構成される補助記憶部１２、通信部１３、入力部１４、出力部１５で構成される。

中央処理部１０は一つまたは複数の半導体チップとして構成しても良いし、または、計算サーバのようなコンピュータ装置として構成しても良い。通信部１３は、通信ネットワークに接続するための回路及び通信プロトコルを備える。入力部１４は、例えば、キーボードスイッチ、マウス等のポインティング装置、タッチパネル、音声指示装置等の少なくとも一つを備えて構成できる。出力部１５は、例えば、ディスプレイ装置として構成されるが、ディスプレイ装置、プリンタ装置および音声出力装置等の少なくとも一つで構成するようにしても良い。出力部１５は、中央処理部１０で処理されたデータあるいは主記憶部１１及び補助記憶部１２に記録されたデータをデバイスに適した形で出力する。出力例は後述する。

外部システム２０は電力系統用データベース運用システム１と連携するシステムである。連携するシステムはなくてもよいし、複数あってもよい。図１において、補助記憶部１２には、系統構成データ１２１、レイヤ補間設定データ１２２、構成条件設定データ１２３、断面遷移データ１２４、シナリオデータ１２５、系統構成レイヤ補間プログラム１２６、系統構成生成プログラム１２７、多断面生成プログラム１２８が保持されている。

図２は、系統構成データ１２１の構成の一例を示す図である。系統構成データ１２１には、系統構成毎に、その系統構成に属する設備およびその設備のパラメータがレイヤ毎に格納されている。系統構成データ１２１には、実在する系統構成のデータＤ１２１１に限らず、モデル的な系統構成のデータＤ１２１１も含まれる。図２において、データＤ１２１１は、ある特定の系統構成のデータを表している。系統構成データ１２１は、複数の系統構成のデータＤ１２１１から構成されている。データＤ１２１１は、３種類のデータＤ１２１２，Ｄ１２１３およびＤ１２１４で構成されている。

データＤ１２１２には、各系統構成に割り振られた系統構成ＩＤ（＝Ａ）と、その系統構成に含まれる設備に割り振られたＩＤであるマスタＩＤ（＝0001,0011,…）が格納されている。データＤ１２１３は、データＤ１２１１に示す系統構成（系統構成ＩＤ＝Ａ）に含まれる設備（マスタＩＤ＝0001,0011,…）の内の、上位構成（以下では、上位レイヤとも呼ぶ）の設備のデータを表している。データＤ１２１４は、データＤ１２１１に示す系統構成（系統構成ＩＤ＝Ａ）に含まれる設備（マスタＩＤ＝0001,0011,…）の内の、下位構成（以下では、下位レイヤとも呼ぶ）の設備のデータを表している。上位レイヤおよび下位レイヤについては後述する。

上位レイヤの設備のデータを表すデータＤ１２１３には、上位レイヤの設備のマスタＩＤ、設備ＩＤ、各種規定のパラメータ、下位レイヤの設備のマスタＩＤ等が格納されている。下位レイヤの設備のデータを表すデータＤ１２１４は、下位レイヤの設備のマスタＩＤ、設備ＩＤ、規定のパラメータ等が格納されている。パラメータとは設備のパラメータであって、例えば、変電所の変圧器であれば容量やリアクタンスなどである。

ここで、マスタＩＤは全時間および全設備（すなわち、時間軸および空間軸）で一意に割り振られたＩＤであり、設備ＩＤは各系統構成内（すなわち、空間時）で一意に各設備に割り振られたＩＤである。マスタＩＤを指定することで、どの系統構成のどの設備であるかを指定することができる。例えば、マスタＩＤ＝0001は、データＤ１２１１に格納された「substation1」という設備のみを指定するもので、同じマスタＩＤを有する他の設備はこのデータＤ１２１１内にも他のデータＤ１２１１内にも存在しない。

ここで、系統構成に含まれる設備の上位レイヤと下位レイヤについて説明する。上位レイヤに属する設備は、より小さな電力設備から構成される設備（施設）であって、例えば、変電所や発電プラントといった施設があげられる。一例として変電所を例にとると、変電所は、概ね変圧器や送電線、母線といった電力設備で構成されている。この場合、上位レイヤの設備は変電所という施設であり、変圧器、送電線、母線が下位レイヤに属する設備である。このように、上位レイヤの施設に属するさらに詳細な設備群を表現したものが、下位レイヤである。すなわち、ある系統構成に含まれる上位レイヤの設備は、内部に下位レイヤに属する設備で構成される系統構成を持つ。

図２に示す例は、２層構造の場合のレイヤ構成を示したものであり、２つのレイヤを便宜上、上位、下位という言葉で表現した。しかし、３層以上のレイヤ構造も可能であり、そのような場合には、各レイヤを第１レイヤ、第２レイヤ、第３レイヤのように表現すれば良い。

図３は、３層構造のレイヤ構成を示す例である。図３において、データＤ１２１３が第１レイヤの設備のデータを示し、データＤ１２１４が第２レイヤの設備のデータを示し、データＤ１２１５が第３レイヤの設備のデータを示す。第１レイヤのデータＤ１２１３において、例えばマスタＩＤ＝1000の設備（変電所１）のデータおよび設備ＩＤが格納されており、下位設備の欄には、変電所１を構成する設備のマスタＩＤ＝0001，0002，0003が記載されている。第１レイヤの下位設備の欄に記載されているマスタＩＤが付された設備のデータおよび設備ＩＤは、データＤ１２１３の下位のレイヤである第２のレイヤのデータＤ１２１４に格納されている。例えば、変電所１を構成する設備のマスタＩＤ＝0001，0002，0003が付された設備（変電所１を構成する設備）のデータおよび設備ＩＤは、データＤ１２１４に格納されている。第２のレイヤの（データＤ１２１４）の下位設備の欄に記載されているマスタＩＤが付された設備のデータおよび設備ＩＤは、データＤ１２１４の下位のレイヤである第３のレイヤのデータＤ１２１５に格納されている。例えば、マスタＩＤ＝0001の設備を構成しているマスタＩＤ＝001A，001Bの設備のデータおよび設備ＩＤは、データＤ１２１５に格納されている。

なお、以下では、２層のレイヤ構成の場合を例に説明する。上述のように、上位レイヤのパラメータは下位レイヤの設備群から決定される、リレーショナルデータベースを想定している。そのため、上位レイヤに必要なパラメータは事前に決定し、データベースを構築する必要がある。この際に、上位レイヤのパラメータやデータ項目と下位レイヤのパラメータやデータ項目は一致する必要はない。例えば、位置情報は上位構成も下位構成も一緒なので、上位構成の施設には地理的な位置情報を入力するが、その下位構成の設備ではそれらは重要ではないとして簡略化するといった柔軟な構造を取ることが可能である。

図４に示すデータＤ１２２１は、レイヤ補間設定データ１２２の一例を示したものである。データＤ１２２１には、系統構成データ１２１の各レイヤにおける設備構成およびパラメータを補間する方法が格納されている。格納されている補間する方法は、ユーザからの入力、あるいは予めの設定によって生成される。各補間方法には、それぞれＩＤ（＝Ｂ１，Ｂ２）が割り振られている。なお、データＤ１２２１の使用方法については後述する。

図５に示すデータＤ１２３１は、図１に示した構成条件設定データ１２３の一例を示したものであ。図５に示す例では、データＤ１２３１には、ユーザの利用方法に応じた系統構成の生成方法が格納されている。それらの生成方法は、ユーザからの入力、あるいは予めの設定によって生成される。各構成条件には、それぞれＩＤ（＝Ｃ１，Ｃ２）が割り振られており、コメントの欄には、上位レイヤ指定の欄の設備に対する構成の生成方法が記載されている。なお、データＤ１２３１の使用方法については後述する。

図６に示すデータＤ１２４１は、図１に示した断面遷移データ１２４の一例を示したものである。断面遷移データ１２４には、系統構成データ１２１に格納された系統構成データ群（すなわち、データＤ１２１１の群）が、シナリオ毎および計画毎に時系列に応じてどの順で遷移するかといったデータが格納されている。データＤ１２４１は、後述するように計算の結果生成されるものであるが、ユーザの手動によって事前にデータを入力しておいてもよい。

図７に示すデータは、図１に示したシナリオデータ１２５の一例を示したものである。シナリオデータ１２５には、将来の電力需要や発電予測、地域毎の人口動態や電化率といった様々な将来予測に基づく時系列シナリオが格納されている。図７に示す例では、需要シナリオ、再エネ導入量シナリオおよび電化率シナリオが格納されている。図６のデータＤ１２４１に示したシナリオＩＤ＝Scenario1，Scenario2のシナリオもシナリオデータ１２５に格納されており、図７はシナリオＩＤ＝Scenario1のシナリオに関するデータを示したものである。

データＤ１２５１は、需要シナリオ、再エネ導入量シナリオおよび電化率シナリオを統合したマスタシナリオを保存している。シナリオＩＤ＝Scenario1のシナリオに関しては、需要シナリオＩＤは「Demand A」で、再エネ導入量シナリオＩＤは「RE A」で、電化率シナリオＩＤは「Electrification A」である。データＤ１２５２には、需要シナリオのＩＤ、時間およびその時間に対応したシナリオ値（需要値）が格納されている。データＤ１２５３には、再エネ導入量シナリオのＩＤ、時間およびその時間に対応したシナリオ値（導入値）が格納されている。データＤ１２５４には、電化率シナリオのＩＤ、時間およびその時間に対応したシナリオ値（電化率値）が格納されている。図７に示す例では、シナリオ値（需要値、導入値、電化率値）は、それぞれ基準値に対する倍率として設定されている。

図４～７に示したデータは、別システムで計算されたデータを引き継いでも良いし、データベースそのものが別システムに存在していても良い。なお、図１に示した系統構成レイヤ補間プログラム１２６、系統構成生成プログラム１２７、多断面生成プログラム１２８については後述する。

（動作説明）
図８は、図１に示した電力系統用データベース運用システム１の動作を説明するフローチャートである。この制御プログラムは電力系統用データベース運用システム１の主記憶部１１に格納され、中央処理部１０により実行される。

処理ステップＳ１では、主記憶部１１に入力された設備データを読み込み、読み込んだ設備データに基づいて初期状態となる系統構成を作成する。この設備データは、ユーザが入力部により入力したデータであっても良いし、別システム（例えば、図１の外部システム２０）から入力されたデータであっても良い。作成される系統構成は、図２に示すものと同様のデータ構造で作成される。この際に作成される系統構成は、入力された設備データに応じて一つまたは複数となる。

後述するように、系統構成データを生成する際は上位レイヤの構成及び下位レイヤの構成両方あるいは片方のみでもよい。また、系統構成を生成する際には、マスタＩＤはシステム側で一意な値を自動で割り振り、設備ＩＤは各事業者が利用しているシステム内で使用されているＩＤを用いる。処理ステップＳ１で作成された系統構成は処理ステップＳ２に引き継がれる。

処理ステップＳ２では、図１の系統構成レイヤ補間プログラム１２６を実行し、処理ステップＳ１から引き継いだ系統構成（初期状態の系統構成）における不足の系統構成およびデータを補間する。処理ステップＳ２の詳細については後述する。処理ステップＳ２により構成が補間された設備データは処理ステップＳ３に引き継がれる。

処理ステップＳ３では、系統構成生成プログラム１２７を実行して、処理ステップＳ３から引き継いだ系統構成に対して再構築を行う。系統構成生成プログラム１２７の実行により、構成条件設定データ１２３に基づいて条件設定が必要な設備が抽出され、各設備について上位レイヤの構成または下位レイヤの構成が系統構成に追加されることにより、解析用の系統構成データが再構築される。再構築された解析用の系統構成は、系統構成データ１２１のデータベースに格納される。処理ステップＳ３の詳細については後述する。

処理ステップＳ４では、処理ステップＳ３で再構築された系統構成に関して、多断面生成プログラム１２８による計算処理を実行する。すなわち、入力されたシナリオ反映方法を用いてシナリオに含まれる各種パラメータを系統構成のパラメータに反映し、さらに、シナリオの期間と時間粒度とを用いて系統構成を多断面化する。さらに、多断面の系統構成に反映したシナリオＩＤと時系列順を記録した断面遷移データを作成する。多断面化により作成された系統構成群は図１の系統構成データ１２１のデータベースに保存され、作成された断面遷移データは図１の断面遷移データ１２４のデータベースに保存される。

処理ステップＳ５では、入力された系統構成全てに対して処理ステップＳ２，Ｓ３およびＳ４が実行されたか否かを判定する。処理ステップＳ５でＮＯと判定されると処理ステップＳ２へ戻り、処理ステップＳ５でＹＥＳと判定されると処理ステップＳ６へ進む。処理ステップＳ６では、処理ステップＳ２から処理ステップＳ５までの結果を出力する。例えば、図１の出力部１５に表示モニタに後述するような出力画面を表示しても良いし、出力データを外部システム２０に出力するようにしても良い。

（処理ステップＳ２の詳細説明）
図９は、処理ステップＳ２の詳細処理を示すフローチャートである。処理ステップＳ２０１では、処理ステップＳ１で生成された系統構成データに含まれる設備を探査し、上位構成あるいは下位構成の片方のみで構成されている設備データすなわち補間対象の設備データを抽出する。そして、抽出された各設備について、続く処理ステップＳ２０２およびＳ２０３の補間処理が実行される。

処理ステップＳ２０２では、処理ステップＳ２０１で抽出された設備と、レイヤ補間設定データ１２２（図４のデータＤ１２２１を参照）とを用いて、抽出された設備に下位レイヤの設備データがない場合、レイヤ補間設定データ１２２に登録されている補間方法を用いて、下位の設備データの構成を補間する。図４の例では、データＤ１２２１に登録されている下位構成のテンプレートを用いて補間する。なお、補間の方法は、テンプレートに基づく簡易的な手法でも良いし、上位設備の種別に応じたグラフ理論等の数学的手法を用いて生成してもよい。

処理ステップＳ２０３においても、処理ステップＳ２０１で抽出された設備とレイヤ補間設定データ１２２を用いて処理を行う。処理ステップＳ２０３では、抽出された設備に上位レイヤの電気的データがない場合、レイヤ補間設定データ１２２に登録されている補間方法を用いて、上位レイヤの電気的データを補間する。図４のデータＤ１２２１に示す例では、上位レイヤの変電所容量を下位設備の容量最小値で補間するものであり、例えば、全機器が直列に接続されている場合はその上位レイヤの容量はボトルネックとなる機器の容量と同じものである。

図１０は、処理ステップＳ２０２およびＳ２０３における処理概要を示す図であり、変電所設備に関して図４のデータＤ１２２１に示す補間方法を適用した場合を示す。ここで、変電所Ｘはユーザにより指定された設備（上位構成）である。処理ステップＳ２０１では、この変電所Ｘが、上位構成のみで構成されている設備データすなわち補間対象の設備データとして抽出される。

図１０の左側に示す処理が処理ステップＳ２０２の具体例を示し、右側に示す処理が処理ステップＳ２０３の具体例を示している。処理ステップＳ２０２において、矢印上側に示す処理前では、下位構成の設備が空欄になっている。一方、矢印下側の処理後においては、データＤ１２２１の補間方法Ｂ２に基づいて、変電所Ｘを構成する設備が補間されている。処理ステップＳ２０３において、矢印下側に示す処理前の上位構成においては、パラメータの欄が空欄になっている。一方、矢印上側に示す処理後においては、データＤ１２２１の補間方法Ｂ１に基づいて、上位構成のパラメータ欄が補間されている。

処理ステップＳ２０４では、処理ステップＳ２０１で抽出された全ての補間対象に関して補間処理が実行されたか否かを判定する。そして、全てに対する補間処理が完了していない場合にはステップＳ２０２へ戻り、全てに対する補間処理が完了した場合には図９の一連の補間処理、すなわち図８の処理ステップＳ２を終了し、図８の処理ステップＳ３へ進む。

（処理ステップＳ３の詳細説明）
図１１は、処理ステップＳ３の詳細処理を示すフローチャートである。処理ステップＳ３０１では構成条件設定データ１２３を取得し、条件設定が必要な設備を抽出する。処理ステップＳ３０２では、処理ステップＳ３０１で抽出された設備とユーザの入力に基づく構成条件設定データ１２３とを比較し、抽出した各設備に関して上位レイヤの構成を用いるか、下位レイヤの構成を用いるかを決定する。処理ステップＳ３０３では、処理ステップＳ３０２で上位レイヤの構成を用いると決定した設備には上位構成を系統構成に追加し、処理ステップＳ３０２で下位レイヤの構成を用いると決定した設備には下位構成を系統構成に追加することで、解析用の系統構成を再構築する。

ユーザから系統構成条件について何も指示が無ければ、系統構成は下位レイヤのデータで構成される。一方、系統構成条件について指示がある場合には、上位レイヤの構成を用いる。すなわち、その上位レイヤに含まれる下位設備群を抽出し、その下位レイヤ設備群を丸めて上位レイヤ設備に置き換える縮約を行う。系統構成生成プログラム１２７の実行により、構成条件設定データ１２３に基づいて条件設定が必要な設備が抽出され、各設備について上位レイヤの構成または下位レイヤの構成が系統構成に追加されることにより、解析用の系統構成データが再構築される。

図１２は、処理ステップＳ３０２およびＳ３０３の処理概要の一例を示す図であり、破線２０で囲まれた設備群を需要地２１という上位構成を用いて再構築した例である。ユーザの指示により、破線２０で囲まれた設備群を下位構成とする上位構成（需要地２１）が設定される。破線２０で囲まれた設備群を縮約する指示が構成条件設定データ１２３に格納されている場合には、縮約が行われ、解析時は上位構成の電気的データが用いられる。

処理ステップＳ３０４では、処理ステップＳ３０１で抽出された設備の全てに対して処理ステップＳ３０２およびＳ３０３の処理が行われたか否かを判定する。処理ステップＳ３０４でＮＯと判定された場合には、処理ステップＳ３０２へ戻る。一方、処理ステップＳ３０４でＹＥＳと判定された場合には、処理ステップＳ３０５へ進んで、再構築された解析用の系統構成が系統構成データ１２１のデータベースに格納される。処理ステップＳ３で再構築された系統構成は、処理ステップＳ４に引き継がれる。

（処理ステップＳ４の詳細説明）
図１３は処理ステップＳ４の詳細処理、すなわち、多断面生成プログラム１２８による計算処理を示すフローチャートである。処理ステップＳ４の処理は、処理ステップＳ３で再構築された系統構成に基づいて実行される。処理ステップＳ４０１では、シナリオデータ１２５の読込みに加え、入力されたシナリオ反映方法を用いてシナリオに含まれる各種パラメータを系統構成のパラメータに反映する。加えて、各系統構成に関して、シナリオの期間と時間粒度を用いて系統構成に反映することで系統構成を時系列順に多断面化する。例えば、図７に示す需要シナリオのデータＤ１２５２の場合、その需要値をもって系統構成に含まれる負荷の値を補正すると共に、需要シナリオが５年分、１時間毎であるならば、それぞれの需要値を用いて１つの系統構成を５年分、１時間毎の系統構成に拡張する。

処理ステップＳ４０２では、処理ステップＳ４０１で生成された多断面の系統構成に反映したシナリオＩＤと時系列順を記録して、図６に示すような断面遷移データを作成する。処理ステップＳ４０３では、処理ステップＳ４０１で生成された全ての断面群に関して、処理ステップＳ４０２の処理が行われたか否かを判定し、ＮＯと判定された場合には処理ステップＳ４０２へ戻り、ＹＥＳと判定された場合には処理ステップＳ４０４へ進む。処理ステップＳ４０４では、シナリオを反映して多断面化することで得られた系統構成の群のデータ、および、断面遷移データをデータベースに格納する。系統構成の群のデータは系統構成データ１２１のデータベースに格納され、断面遷移データは断面遷移データ１２４のデータベースに格納される。

図１４は、上述した処理ステップＳ６（図８参照）における出力画面の一例を示す図である。画面左側には選択画面３０が表示され、画面右側には結果表示画面３１が表示される。選択画面３０の表示領域３０１は、系統構成が表示される領域である。ユーザ定義の系統構成が複数ある場合には、操作領域３０３の三角アイコン３０４を操作することで複数の系統構成の一つが選択され、その構成が表示領域３０１に表示される。図１４では、ユーザにより入力された系統構成の内の一つの構成Ａ１が選択表示されている。選択画面３０の表示領域３０２は、シナリオが表示される領域である。計算に用いたシナリオが複数ある場合には、操作領域３０５の三角アイコン３０６を操作することで複数のシナリオの一つが選択され、そのシナリオが表示領域３０２に表示される。図１４では、シナリオＢ１が選択表示されている。

画面右側の結果表示画面３１には、選択画面３０で選択した系統構成かつシナリオに基づく結果が表示される。図１４に示す例では、系統構成Ａ１かつシナリオＢ１に関する結果が表示されている。選択画面３０による選択に応じた断面遷移データが参照され、結果表示画面３１の画面上段に生成された時系列断面群３１１が表示され、断面群の中からユーザにより選択された断面３１１Ａの系統構成（詳細な設備情報）３１２が画面中段に表示される。系統構成３１２の設備３１３（変電所１）を選択すると、設備３１３（変電所１）を構成する設備群、すなわち設備３１３（変電所１）の設備情報３１４が画面下段に表示される。

上述のように、本実施の形態の電力系統用データベース運用システム１では、系統構成データベース１２１は、図２および３に示すように、系統構成に含まれる複数の電力設備に関して、上位の電力設備のデータを含む上位レイヤと上位の電力設備を構成する下位の電力設備のデータを含む下位レイヤの関係を有するレイヤを、２レイヤ以上備える階層型のデータベースである。さらに、電力設備を全ての系統構成において一意に指定するマスタＩＤとその電力設備が含まれる系統構成において一意に指定する設備ＩＤ、すなわち、時間軸および空間軸で一意なマスタＩＤと空間軸で一意な設備ＩＤが、系統構成に含まれる複数の電力設備にそれぞれ付与されている。

例えば、図１４の時系列断面群３１１の内の、日時の異なる二つの断面３１１Ａ，３１１Ｂについて考える。図１５は断面３１１Ａの系統構成データＤ１２１１Ａの一例を示し、図１６は断面３１１Ｂの系統構成データＤ１２１１Ｂの一例を示したものである。各断面３１１Ａ，３１１Ｂには複数の設備が存在するが、各設備にはマスタＩＤと設備ＩＤとがそれぞれ割り振られている。

系統構成データＤ１２１１Ａと系統構成データＤ１２１１Ｂとを比較すると、変電所１の構成（下位構成）に変化はなく同一構成になっている。しかし、同一構成の変電所１であっても、系統構成データＤ１２１１Ａと系統構成データＤ１２１１Ｂとでは日時（すなわち、時間軸上での位置）が異なる。そのため、変電所１のマスタＩＤの値は異なり、系統構成データＤ１２１１ＡではＩＤ＝1000であり、系統構成データＤ１２１１ＢではＩＤ＝2000である。そのため、マスタＩＤにより、各設備を、系統構成データ１２１のデータベースにおいて時間的および空間的に一意に指定することができる。

一方、設備ＩＤは断面内での管理に関するものであり、例えば、変電所１の設備ＩＤはXであるが、同じ設備ＩＤはこの断面内のいずれの設備にも割り振られることはない。また、マスタＩＤの場合には同じ設備であっても断面が異なればＩＤの値が異なるが、図１５，１６に示すように、変電所１の設備ＩＤはいずれの断面においてもXが割り振られている。そのため、設備ＩＤで管理することで設備の同一性を保持することができる。

このように、系統構成データベース１２１では、設備管理に複数層のレイヤ構造を用い、各レイヤの設備にマスタＩＤと設備ＩＤとを割り振り管理している。そして、電力系統の系統計画および系統解析で利用される設備パラメータが、各レイヤに格納されている。そのため、各レイヤで同一のＩＤ管理構造を持つことでデータ取得や加工が容易となり、各レイヤを順番に追うことで該当設備が何で構成されているかを網羅することが可能となる。

その結果、電力系統における設備データから施設や個別の設備といったデータを適切に管理しながら、設備計画、運用解析といった異なる業務の目的に沿った空間的粒度（例えば、変電所とその内部の変圧器といった関係）および時間的粒度（例えば、設備計画における１年毎の系統構成、運用解析における１時間毎の系統構成といった関係）の系統構成を生成することが可能となる。すなわち、設備計画および運用の双方で利用可能な長期・多シナリオの系統設備データを、整合性を保って扱うことができる。これにより、系統構成の利用者はデータの違いを意識することなく目的に応じた系統構成を容易に取り出すことができ、作業の労力を低減できる。

－第２の実施の形態－
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に記載した電力系統用データベース運用システム１を、設備計画およびその設備計画に基づく系統の解析に利用した場合について説明する。第２の実施の形態におけるハード構成図は、第１の実施の形態の図１に示す構成と同様である。第２の実施の形態では、図１の外部システム２０が系統計画システムである場合を仮定する。そして、設備対策として、所定の将来に変電所を増強する場合、および、所定の将来に変電所を新設する場合のそれぞれについて、系統の信頼度や運用コストについて解析する場合を考える。

図１７は、外部システム２０における処理手順を示す図である。処理ステップＳ２１では、将来の需要変化に対処するための、設備の対策候補を作成する。ここで、対策候補の作成方法は、人間による入力、他システムからの引継ぎ、あるいは数学的な処理による生成等どのような方法を用いても良く、作成の方法については問わない。ここでは、将来に利用率が増えることが予想される変電所に関して、変電所を増強する対策候補１と、既設変電所を除却して別変電所を新設する対策候補２を作成する。

処理ステップＳ２２では、作成された対策候補１および対策候補２に対して、設備対策後の系統構成に関するデータを作成する。ここで、作成の方法は人間による入力や他システムからの引継ぎ、あるいはシステムによる自動生成を問わない。まず、現在の設備すなわち設備対策を施す前の系統構成については、系統構成データ１２１に既に格納されているとする。図１８は、対策前の系統構成データを示したものである。対策前の系統構成Ａには、容量１０ＭＶＡの変圧器１を備える変電所１のデータが格納されている。変電所１および変圧器１のマスタＩＤは0001および1001であり、設備ＩＤはXおよびTr1である。系統構成Ａは、断面全体についての設備構成が網羅されており、設備ＩＤ＝Xの変電所はその一部の構成である。

処理ステップＳ２２で作成される対策候補１および対策候補２の系統構成は、系統構成Ａの一部である変電所に関するデータである。対策候補１の場合、変電所の増強によっては変電所の管理名を変更せず、増強によって変圧器の容量のみを１０ＭＶＡから１５ＭＶＡへ変更する。対策候補２の場合には、変電所の内部構成は問わず、スペックのみを定めた変電所を新設する場合であり、容量を２０ＭＶＡとする。これらのデータと共にシナリオ反映方法のデータが処理ステップＳ２２で作成されることになる。

処理ステップＳ２３では、処理ステップＳ２２で作成されたデータを、通信を介して図１に示した電力系統用データベース運用システム１に入力する。次いで、処理ステップＳ０が実行される。この処理ステップＳ０は電力系統用データベース運用システム１で実行される処理であり、外部システム２０から入力された対策候補１および２のデータに基づいて、第１の実施の形態で説明した図８の処理が実行される。

以下では、図８の処理の詳細な説明は省略し、要点のみを記載する。図８の処理ステップＳ１では、入力された対策候補１および２のデータに基づいて、対策候補１の場合の系統構成および対策候補２の場合の系統構成をそれぞれ生成する。そして、各系統構成に対して、処理ステップＳ２から処理ステップＳ４までの処理が実行される。図１９は対策候補１の系統構成Ｂを示す図で、図２０は対策候補２の系統構成Ｃを示す図である。

図８の処理ステップＳ２では、系統構成レイヤ補間プログラム１２６が実行される。対策候補２の系統構成Ｃの場合、図２０の系統構成Ｃの変電所２（新設される変電所）に関する下位レイヤは補間され、テンプレートに基づく系統構成が仮で入力される。図８の処理ステップＳ３では、系統構成生成プログラム１２７が実行される。今回は問題となっている設備は変電所であるから、周囲の詳細な解析は不要であると仮定し、周囲の系統構成を上位レイヤの施設に丸める。図８の処理ステップＳ４では、多断面生成プログラム１２８が実行され、所定期間・所定粒度のシナリオが反映された系統構成の断面群を得る。そして、図８の処理ステップＳ６において、処理結果がデータベースに登録されると共に、通信を介して外部システム２０へ出力される。

処理ステップＳ２４では、生成された各断面について電圧や熱容量等といった所定の信頼度解析コストや利用率といった所定のKPI(KPI: Key Performance Indicator)を計算する。この際、例えば変電所に対策する年までの解析も可能であるし、処理ステップＳ０で反映するシナリオをより長期化することで、得られる断面も長期的なものとなり、より長期にわたる設備対策による信頼度・KPI評価を行うことも可能である。

また、この段階で系統構成の上位レイヤおよび下位レイヤの整合性は取れているため、両者を対象にとった解析や設備対策へのフィードバックも可能である。例えば、変電所を新設する系統構成Ｃでは信頼度に問題なしであったが、変電所に増強を実施する系統構成Ｂでは信頼度に影響があった場合、解析者は変電所の変圧器の増強値をより向上させる、あるいは他の機器も増強するべきといったフィードバックを設備対策者に行うことが可能である。その際に、設備計画および系統解析という異業種間でデータの作り直しが発生しないので、異業種間での連携が容易になる。

以上のように、第２の実施の形態によれば、電力系統用データベース運用システム１を設備計画およびその設備計画に基づく系統の解析に利用した場合について、異なる業務間での共通データの円滑な利用が可能である。加えて、データの統合管理による業務間協調の強化や、過去の系統構成をアーカイブ化する作業の簡易化が期待できる。また、電力系統用データベース運用システム１を利用することで、異なる事業者同士の境界設備の粒度が違う場合や管理方法が違う場合においても、レイヤ別に分類する、あるいは新たに上位レイヤに設備を追加することで共通の系統構成を生成することが可能である。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）図１，２に示すように、電力系統用データベース運用システム１は、複数の電力設備を含む電力系統設備モデルである系統構成の系統設備データベースを、複数の電力系統設備モデルに関して備える。図２に示すデータＤ１２１１は、系統構成Ａに関する系統設備データベースである。データＤ１２１１は、上位の電力設備のデータを含む上位レイヤであるデータＤ１２１３と上位の電力設備を構成する下位の電力設備のデータを含む下位レイヤであるデータＤ１２１４の関係を有するレイヤを、２レイヤ以上備える階層型のデータベースである。データＤ１２１１において、電力系統の系統計画および系統解析で利用される設備パラメータがデータＤ１２１３，Ｄ１２１４に格納され、電力設備（例えば、substation1）を全てのデータＤ１２１１において一意に指定するマスタＩＤと、電力設備（substation1）を該電力設備が含まれるsubstation1において一意に指定する設備ＩＤとが、全ての電力設備の各々に対応付けて格納されている。

図２に示す系統構成データ１２１の全てのデータＤ１２１１において電力設備を一意に指定するマスタＩＤを、各電力設備に割り振ることにより、マスタＩＤによって時系列順に並んだ断面の内のどの断面のどの設備かを認識することができる。また、予測シナリオが異なれば同一日時の時間的に並列な断面であってもマスタＩＤが異なるので、長期または多シナリオの系統設備データを、整合性を保って扱うことができる。さらに、断面内の設備構成を設備ＩＤで管理することで、設備の同一性が保持される。そのため、設備計画および運用の双方で利用可能な長期・多シナリオの系統設備データを、整合性を保って扱うことができる。

（２）また、図１，４、１０に示すように、レイヤにおける電力設備の構成および／または設備パラメータを補間する情報であるデータＤ１２２１が格納されているデータベースであるレイヤ補間設定データ１２２と、データＤ１２２１に基づいて、レイヤにおいて不足している電力設備の構成および／または設備パラメータを補間するレイヤ補間部として機能する中央処理部１０および系統構成レイヤ補間プログラムと、を備える。その結果、入力された系統構成データに不足があった場合でも適切なデータ構成に補間され、設備計画における地理的および大域的な設備情報と、系統解析における詳細な電気的情報のいずれにも対応が可能となる。

（３）また、図１，５，１１，１２に示すように、電力系統用データベース運用システムの利用方法に応じた設備構成を生成する情報であるデータＤ１２３１は構成条件設定データ１２３のデータベースに格納されている。そして、データＤ１２３１に基づいて運用目的に応じた粒度に系統構成を再構築する再構築部として、中央処理部１０および系統構成生成プログラムを備える。その結果、運用目的に応じた系統構成に再構築され、設備計画における地理的および大域的な設備情報と、系統解析における詳細な電気的情報のいずれにも対応が可能となる。

（４）さらに、図１，７，１３に示すように、将来予測情報に基づく将来想定シナリオであるシナリオデータＤ１２５１が格納されているデータベースであるシナリオデータ１２５と、シナリオデータＤ１２５１と再構築された系統設備データベースである系統構成とに基づいて、新たな系統構成を時系列に複数生成する第１生成部として機能する中央処理部１０および多断面生成プログラム１２８と、を備える。入力データに基づいて、将来想定シナリオに応じた時系列断面群が生成される。

（５）さらに、図１，６，１３，１４に示すように、中央処理部１０および多断面生成プログラム１２８は、生成された複数の系統構成の時系列的な遷移順を記録した遷移データを生成する第２生成部としても機能し、図６に示すような断面遷移データが自動的に生成される。

（６）また、図１に示すように、電力系統用データベース運用システム１は、電力系統設備モデルである図２に示す系統構成Ａを構成するためのデータ、すなわち、系統構成Ａに含まれる電力設備に関するデータの、入力部として機能する入力部１４および通信部１３と、入力されたデータを系統構成ＡのデータＤ１２１１に変換する変換部として機能する中央処理部１０とを備える。電力系統用データベース運用システム１の使用目的に関わらず、データ入力の効率化を図ることができる。

以上説明した各実施の形態はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１…電力系統用データベース運用システム、１０…中央処理部、１１…主記憶部、１２…補助記憶部、１３…通信部、１４…入力部、１５…出力部、２０…外部システム、
１２１…系統構成データ、１２２…レイヤ補間設定データ、１２３…構成条件設定データ、１２４…断面遷移データ、１２５…シナリオデータ、１２６…系統構成レイヤ補間プログラム、１２７…系統構成生成プログラム、１２８…多断面生成プログラム

Claims (6)

1. 複数の電力設備を含む電力系統設備モデルの系統設備データベースを、複数の前記電力系統設備モデルに関して備える電力系統用データベース運用システムであって、
   前記系統設備データベースは、
   上位の電力設備のデータを含む上位レイヤと前記上位の電力設備を構成する下位の電力設備のデータを含む下位レイヤの関係を有するレイヤを、２レイヤ以上備える階層型のデータベースであり、
   電力系統の系統計画および系統解析で利用される設備パラメータが前記レイヤに格納され、
   前記電力設備を全ての前記系統設備データベースにおいて一意に指定する第１ＩＤと、前記電力設備を該電力設備が含まれる前記系統設備データベースにおいて一意に指定する第２ＩＤとが、全ての前記電力設備の各々に対応付けて格納されている、電力系統用データベース運用システム。
2. 請求項１に記載の電力系統用データベース運用システムにおいて、
   前記レイヤにおける前記電力設備の構成および／または前記設備パラメータを補間する第１情報が格納されている第１情報データベースと、
   前記第１情報に基づいて、前記レイヤにおいて不足している前記電力設備の構成および／または設備パラメータを補間するレイヤ補間部と、を備える電力系統用データベース運用システム。
3. 請求項１に記載の電力系統用データベース運用システムにおいて、
   前記電力系統用データベース運用システムの利用方法に応じた設備構成を生成する第２情報が格納されている第２情報データベースと、
   前記第２情報に基づいて、運用目的に応じた粒度に前記系統設備データベースを再構築する再構築部と、を備える電力系統用データベース運用システム。
4. 請求項３に記載の電力系統用データベース運用システムにおいて、
   将来予測情報に基づく将来想定シナリオが格納されているシナリオデータベースと、
   前記将来想定シナリオと前記再構築された系統設備データベースとに基づいて、新たな系統設備データベースを時系列に複数生成する第１生成部と、を備える電力系統用データベース運用システム。
5. 請求項４に記載の電力系統用データベース運用システムにおいて、
   生成された前記複数の系統設備データベースの時系列的な遷移順を記録した遷移データを生成する第２生成部を備える、電力系統用データベース運用システム。
6. 請求項１に記載の電力系統用データベース運用システムにおいて、
   前記電力系統設備モデルに含まれる電力設備に関する第３情報が入力される入力部と、
   入力された前記第３情報を前記系統設備データベースに変換する変換部と、を備える電力系統用データベース運用システム。

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