JP-2026077060-A - 電力系統設備の評価装置及び評価方法

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Abstract

【課題】長期的な状況変化の下でもエッジ装置等の情報システムの構成が十分な性能を備えているか否かを検証し、信頼性を維持することが可能な情報システム構成の計画を生成することができる技術を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の評価装置は、電力系統を、電力の流れを調整する電力システムとして評価する電力システム評価部と、電力系統を、情報処理や通信を行う情報システムとして評価する情報システム評価部と、評価期間における電力系統の変化の予測に基づき、電力系統の運用および処理モジュールの運用の計画を立案する処理条件判定部と、評価期間の前記計画が適用された場合について、電力システムとしての性能および情報システムとしての性能を示す性能指標を計算する評価判定部と、評価期間内の前記性能指標が性能要件を充足する情報システム構成を、前記計画を実行可能なシステム案として設定する構成評価部、を含むことを特徴とする。【選択図】図１

Inventors

末永晋也
金成昊
渡邊大地
船矢祐介
多田泰之
片山茂樹

Assignees

株式会社日立製作所

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (6)

プロセッサと、メモリと、少なくとも系統状態データを格納する記録部を備える、電力系統に含まれる設備である電力系統設備の評価装置であって、前記電力系統は、電気装置と、前記電気装置を制御する装置であって、変更可能な処理モジュールを有するエッジ装置とを含み、前記評価装置は、前記エッジ装置と接続可能であり、前記メモリは、前記電力系統を、電力の流れを調整する電力システムとして評価する電力システム評価部と、前記電力系統を、情報処理や通信を行う情報システムとして評価する情報システム評価部と、評価期間における前記電力系統の変化の予測に基づき、前記電力系統の運用および前記処理モジュールの運用の計画を立案する処理条件判定部と、前記評価期間の前記計画が適用された場合について、前記電力システムとしての性能および前記情報システムとしての性能を示す性能指標を計算する評価判定部と、前記評価期間内の前記性能指標が性能要件を充足する情報システム構成を、前記計画を実行可能なシステム案として設定する構成評価部、として前記プロセッサを実行させる処理命令を含むことを特徴とする評価装置。
請求項１に記載の評価装置であって、前記メモリは、前記システム案に変更を加えた情報システム構成である変更案を複数生成する情報システム変更案生成部として前記プロセッサを実行させる処理命令をさらに含み、前記構成評価部は、前記複数生成された変更案の内から、前記性能指標が性能要件を充足しかつ最低構築コストの情報システム構成を抽出する処理を行うことを特徴とする評価装置。
請求項１に記載の評価装置であって、前記メモリは、前記システム案に変更を加えた情報システム構成でありかつ一定以下の費用の構成である変更案を複数生成する情報システム変更案生成部として前記プロセッサを実行させる処理命令をさらに含み、前記構成評価部は、前記性能指標が性能要件を充足する前記複数生成された変更案の内から、最大の信頼性評価を持つ情報システム構成を抽出する処理を行うことを特徴とする評価装置。
請求項１に記載の評価装置であって、前記メモリは、前記システム案に変更を加えた情報システム構成である変更案を、変更候補の矛盾しない全ての組合せとして複数生成する情報システム変更案生成部として前記プロセッサを実行させる処理命令をさらに含むことを特徴とする評価装置。
請求項１に記載の評価装置であって、前記計画は、複数のシナリオについて立案され、前記構成評価部は、前記複数のシナリオに基づく情報システム構成について評価することを特徴とする評価装置。
少なくとも系統状態データを格納する記録部を備える、電力系統に含まれる設備である電力系統設備の評価装置において実施される評価方法であって、前記評価装置は、プロセッサと、メモリと、少なくとも系統状態データを格納する記録部を備え、前記電力系統は、電気装置と、前記電気装置を制御する装置であって、変更可能な処理モジュールを有するエッジ装置とを含み、前記評価装置は、前記エッジ装置と接続可能であり、前記評価方法は、前記メモリに記録されている処理命令によって、前記電力系統を、電力の流れを調整する電力システムとして評価し、前記電力系統を、情報処理や通信を行う情報システムとして評価し、評価期間における前記電力系統の変化の予測に基づき、前記電力系統の運用および前記処理モジュールの運用の計画を立案し、前記評価期間の前記計画が適用された場合について、前記電力システムとしての性能および前記情報システムとしての性能を示す性能指標を計算し、前記評価期間内の前記性能指標が性能要件を充足する情報システム構成を、前記計画を実行可能なシステム案として設定することを前記プロセッサに実行させることを特徴とする評価方法。

Description

本発明は、電力系統設備の評価装置及び評価方法に関する。従来、発電設備、送電設備、変電設備、配電設備、需要家設備といった電力の生産から消費までを行う設備全体（以下、「電力系統」と称する場合がある。）が知られている。電力系統においては、高品質な電力供給を維持するために、中央制御所などの広域での協調動作などを担う上位システムや、変電所などの装置の監視制御を担う下位システムなどが連携して動作している。電力系統の運用者は、これらシステムを利用して、例えば事故が発生した場合でも電力品質の長期的および短期的な維持、効率的な運用を実現している。変電所では、その設備群の状態監視や遮断器の開閉等の操作を行うと共に、電力系統の設備の故障や異常が発生した場合に、異常箇所を電力系統から切り離し、事故の波及を防止することで、電力の信頼性を維持する保護機能を提供している。設備の電流や電圧の過剰時に、対象設備を切り離す保護リレーなどがその例である。近年では、このような変電所設備のためのデータ伝送の国際規格（ＩＥＣ６１８５０）が整備されており、電力系統の制御システムを構築する場合に、インテリジェント電子デバイス（ＩＥＤ、Intelligent Electronic Device）と呼ばれる規格対応設備が採用されている。ＩＥＤにおいては、汎用的な通信規格を用いたデータ伝送が可能なため、各変電所の制御システムでは、専用の組込み機器以外に汎用的な計算機を用いることが可能となり、制御システムを柔軟に構築することが可能となっている。データ伝送を用いる社会インフラの例としては、電力系統の他にも、例えば計算機によって構成されるデータセンタが知られている。データセンタに関して、例えば、特許文献１では、処理の需要パターン増加に応じて情報システムの配置パターンの生成やコストの提示を行う技術が公開されている。具体的には、特許文献１は、データセンタの運用計画の立案において、新規ユーザの利用要請に応じて機器やデータセンタ内のインフラ設備や仮想化環境を効率的に提供する為に、インフラ設備の増強を計画的に行うことを課題とし、運用計画策定支援システム及び方法の発明として、次の内容を開示している。「データセンタの運用計画を立案支援する運用計画策定支援サーバ（１０１）において、過去の需要履歴を類型化する事により将来の需要（増加）パターンを生成し（１１０）、なおかつ需要パターンにおけるデータセンタ内のシステムの配置パターンを生成し（１１２）、前記配置パターンがユーザの求める条件やデータセンタの制約条件を満たすかを判定し、不足があれば条件改善値を生成し（１１４）、前記の需要パターンに基づくデータセンタのインフラ設備の増強に要する期間とコストを提示する」。特開２０１４－６７５６号公報図１は、評価装置の構成例を示す図である。図２は、電力系統制御装置および制御システムの構成例を示す図である。図３は、環境状態データの一例を示す図である。図４は、機器設定データの一例を示す図である。図５は、機器状態データの一例を示す図である。図６は、系統機器構成データの一例を示す図である。図７は、情報システム構成データの一例を示す図である。図８は、処理条件データの一例を示す図である。図９は、処理構成データの一例を示す図である。図１０は、処理評価データの一例を示す図である。図１１は、電力系統エッジ装置の情報システム構成を評価するフローチャートの一例を示す図である。図１２は、情報システム変更候補データの一例を示す図である。図１３は、情報システム変更案データの一例を示す図である。図１４は、情報システム構成を生成し評価するフローチャートの一例を示す図である。図１５は、処理条件の表示画面の一例を示す図である。図１６は、処理構成の表示画面の一例を示す図である。図１７は、処理評価の表示画面の一例を示す図である。図１８は、情報システム変更候補の表示画面の一例を示す図である。図１９は、情報システム変更案の表示画面の一例を示す図である。以下図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳述する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。（評価装置の構成）図１において、本実施の形態による電力系統設備評価装置（以下、単に「評価装置」ともいう。）１を示す。図１は、評価装置１の構成例を示す図である。評価装置１は、プロセッサと、メモリと、少なくとも系統状態データ２０１を格納する記録部２０を備える電力系統設備（図２を参照して後述する）の評価装置である。メモリは、後述する主処理部１０１、将来系統生成部１０２、将来情報システム生成部１０３、処理条件判定部１０４、電力システム評価部１０５、情報システム評価部１０６、評価判定部１０７、情報システム変更案生成部１０８、構成評価部１０９としてプロセッサを実行させる処理命令を含む。以下、具体的に説明する。評価装置１は、電力系統（例えば送電システム）の制御システムに関し、制御システムの電力システム（電気回路）としての評価および情報システムとしての評価をする。評価装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびマイクロプロセッサ等のコントローラ（処理装置、プロセッサ）と、メモリ、ハードディスクおよびＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置と、通信装置と、入力装置、出力装置とを備えた構成を有している。評価装置１は、例えば回路、プリント基板、サーバ、情報処理装置などの形態として実現することが可能である。評価装置１は、各種の処理を行う処理部１０と、各種の情報を記録（記憶）する記録部２０と、図１には示されない外部の装置と通信を行う通信部３１と、各種の情報を入力する入力部３２と、各種の情報を出力する表示部３３とを備える。処理部１０は、主処理部１０１、将来系統生成部１０２、将来情報システム生成部１０３、処理条件判定部１０４、電力システム評価部１０５、情報システム評価部１０６、評価判定部１０７、情報システム変更案生成部１０８、構成評価部１０９を備える。処理部１０の機能については後述する。記録部２０は、系統状態データ２０１、系統機器構成データ２０２、情報システム構成データ２０３、処理条件データ２０４、処理構成データ２０５、処理評価データ２０６、情報システム変更候補データ２０７、情報システム変更案データ２０８を備える。系統状態データ２０１は、環境状態データ２１１、機器設定データ２１２、機器状態データ２１３を備える。記録部２０に含まれるデータの内容については後述する。なお、本開示において、処理部１０はＣＰＵおよびコントローラによって構成される場合を説明するが、本開示はこの場合に限定されない。例えば、処理部１０は、記憶装置に記憶されかつコントローラによって処理される各種のプログラムの集まりであるソフトウェアによって特定することも可能であるし、回路等のハードウェアによって特定することも可能である。なお、処理部１０の他にも、後述する評価装置１の構成要素については、単一の装置で実現されるものに限られるものではなく、相互に通信可能に接続された複数の装置により実現されてもよい。また、記録部２０は、例えば記憶装置によって特定することが可能である。通信部３１は、例えば通信装置によって特定することが可能である。入力部３２は、例えばキーボード、マウス等のポインティングデバイス、タッチパネル、音声指示装置などの入力装置のうち、少なくとも１つを含む。表示部３３は、ディスプレイ装置、プリンタ、音声出力装置などの出力装置のうち、少なくとも１つを含む。なお、評価装置１のいずれの構成要素についても、ハードウェアの場合に限定されず、これらの機能を例えばクラウドサービス等によって構成することも可能である。（制御システムの構成）図２は、電力系統制御装置および制御システムの構成例を示す図である。図２は、評価装置１の計算対象（評価対象）である制御システム１Ａを示す。制御システム１Ａは、電力系統制御装置（以下、単に「制御装置」という。）２、電力系統エッジ装置群（以下、単に「エッジ装置群」という。）５Ａ、電力系統電気装置群（以下、単に「電気装置群」という。）６Ａを備え、制御装置２とエッジ装置群５Ａとは第一の通信ネットワーク３を介して通信可能に接続され、エッジ装置群５Ａと電気装置群６Ａは第二の通信ネットワーク４を介して通信可能に接続される。電力系統ＥＧは、エッジ装置群５Ａおよび電気装置群６Ａによって構成される。なお、エッジ装置群５Ａは複数の電力系統エッジ装置（以下、単に「エッジ装置」という。）５ｎ（ｎは１以上の整数）を含み、電気装置群６Ａは複数の電力系統電気装置（以下、単に「電気装置」という。）６ｎを含む。エッジ装置５ｎと電気装置６ｎが、第二の通信ネットワーク４を介して通信可能に接続される。また、エッジ装置５ｎは、管理部５０１ｎと通信部５０２ｎと保護制御モジュール５０ｎ（モジュール処理部５５１ｎ、モジュール記録部５５２ｎ、モジュール通信部５５３ｎを含む）を含み、電気装置６ｎは計測機器６０１ｎと電気機器６０２ｎを含む。なお、エッジ装置５ｎに含まれる保護制御モジュール５０ｎの数は１の場合に限定されず、対応する電気装置６ｎによって複数であってもよい。以下の説明において、特に区別する必要がない場合には、添え字ｎを省略して説明する。このため、例えば、電力系統ＥＧは、電気装置６と、電気装置６を制御する装置であって、変更可能な処理モジュール（保護制御モジュール５０）を有するエッジ装置５を含む、ということが可能である。なお、第一の通信ネットワーク３および第二の通信ネットワーク４についても、それぞれ単一の通信ネットワークである場合に限定されず、複数の通信ネットワークを含んでいてもよい。評価装置１は、制御装置２に含まれても良いし、第一の通信ネットワーク３もしくはその他の通信ネットワークにより制御装置２に接続されていても良い。評価装置１は、電力系統ＥＧに含まれる設備である電力系統設備（電気装置６とエッジ装置５）を評価する。評価装置１は、後述するように、エッジ装置５と接続可能である。制御装置２は、電力系統ＥＧの制御をする。具体的には、制御装置２は、エッジ装置５を介して電気装置６から提供される計測機器６０１の計測データ、およびエッジ装置５から提供される制御システム１Ａの情報システムとして状態を示す情報システム状態データを利用して、電力系統ＥＧの電気的な状態（電力システムとしての状態）および情報システムの利用状況（情報システムとしての状態）を把握する。制御装置２は、ユーザによって定められた変化を検知した場合には、変化に対応したエッジ装置５の保護制御モジュールを選択し変更した場合での、電力系統ＥＧの電気的な状態（電力システムとしての観点）および情報システムとしての観点を評価し計算する。制御装置２は、計算した電力系統ＥＧの電力システムとしての評価および情報システムとしての評価が事前に定めた評価値を満足した場合には、選択した保護制御モジュール５０をエッジ装置５に送信して実行させることができる。エッジ装置５は、保護制御モジュール５０の構成を管理する管理部５０１と、第一の通信ネットワーク３を介して制御装置２と通信を行う通信部５０２と、電気装置６に対する保護制御の処理を行う保護制御モジュール５０とを備える。エッジ装置５は、計測データの取得や処理、電気装置６の操作や設定変更の具体的な処理の内容ごとに機能がまとめられた保護制御モジュールを一つ以上保持することが可能であり、管理部５０１によって保持している保護制御モジュール５０のうちから実際に処理を実行する保護制御モジュールが一つ以上選択される。エッジ装置５は、仮想マシンやコンテナといった公知の技術により保護