研究レポート
配電設備の台風被害予測システムの開発と精度向上に関する研究
エネルギア総合研究所 流通設備担当 増川 一幸

１

まえがき

平成16年の台風では，土砂崩れや樹木倒壊などによる設備被害が生じたため，広範囲に停電が発生し，また道路崩壊にともなう交通寸断等もあって，高圧停電の復旧に時間を要した場合があり，お客さまに大変ご迷惑をおかけすることとなった。
台風の規模・進路等からあらかじめ配電設備の被害場所，規模を想定し，事前準備を行うことで早期復旧を図ることを目的として，電力中央研究所に依頼し開発した配電設備の台風被害予測システムを紹介する。

２

概要と機能

（１）システム概要
本システムは，気象庁が無償で公表している台風情報（台風位置，台風の中心気圧，予報進路など）のみを入力として，中国電力の各営業所別の最大風速，暴風域，強風域の突入・離脱時刻，設備被害数を予測するシステムである。本システムの概要を図1に示す。

（２）システム機能
本システムでは，解析実行モジュール（以下，解析実行部）と結果表示モジュール（以下，ビューア部）の2つのモジュールから構成され，それぞれ以下の機能を有している。
a．解析実行部（a）台風進路予測シミュレーション
台風進路予測シミュレーションでは，気象庁の台風予報情報に基づき，計算開始時刻（台風現在値，既知情報）から指定した計算終了時刻までの任意時刻の台風位置，中心気圧・周辺気圧・最大旋衡風速半径を求める。ただし，入手可能な台風予報情報は3日後までの情報となるため，これ以降は過去の台風情報に基づくモンテカルロ法が実行される。
（b）地上風速・風向シミュレーション（a）で求めた進路上において，中国電力区域内をカバーする3次メッシュ単位で風速・風向・暴風半径（平均風速25m/s以上）・強風半径（平均風速15m/s以上）の値を10分刻みで求める。ここに，風速はすべて地上高10m位置の10分間平均風速を表す。
（c） 設備被害箇所数評価シミュレーション（b）で予測した3次メッシュ別の風向別最大風速と，各メッシュ内実配電設備の安全率から性能関数を定め，過去の被害実績に基づく被害率関数からメッシュ毎に電柱・電線被害数を求める。さらに，営業所単位で集約し営業所別の設備被害数を算定する。
b．ビューア部
台風予測進路・予報円・暴風域・強風域・平均風速・風向・被害電柱数を表示する。表示は拡大・縮小

図１

配電設備の台風被害予測システムの概要

本システムには，解析実行モジュール（台風進路予測機能，地上風速風向予測機能，設備被害箇所数評価機能）および解析評価に必要なDB（中国地方の地表面粗度・増速率，中国電力配電設備情報・営業所情報等）を実装している。また，表示機能については，解析結果はhtmlファイル形式で出力することができる。
一般に入手可能な台風情報に基づき，簡易でかつ短時間で風速・風向と被害数を評価できるものである。

表示を用いて任意の地域を表示することが可能であり，風速マップの色分けなどユーザの用途に応じて容易に表示変更ができるよう充実した機能を備えている。また，計算した結果はパソコンに蓄積され，過去の解析結果を表示することも可能である。
（３）システム使用手順
本システムは，解析結果を台風番号と計算開始日時で管理している。最初に，台風番号を選択すると，計算開始日時および台風の予報データを入力する画面に移動する。
（図2参照）

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配電設備の台風被害予測システムの開発と精度向上に関する研究4参照），「風向図」（図5参照），「電柱被害予測図」（図6参照）の7つがある。

図２

台風予報データ入力画面

図３

レイヤ管理画面例

図４

風速メッシュ図例

台風予報入力画面では，以下の項目について入力を行う。
【計算開始時刻】 台風予報データの0時にあたる月日および時間を入力する。計算終了時刻は，台風予報データの0時から起算した経過時間で入力を行い，最大144時間後（6日後）までである。
【中心気圧】 台風予報データを入力するにあたり，0時の中心気圧の入力は必須であるが，それ以降の入力は任意である。0時のみ中心気圧を入力する場合は「0時のみ指定する」を選択し，0時以降も中心気圧を入力する場合は「全ての時間で指定する」を選択する。
【予測値入力】 「経過時間」は計算開始時刻からの経過時間を入力する。
「緯度」および「経度」は，台風の予測進路の位置情報を度・分単位で入力する。
「予報円半径」は台風の位置情報を設定した時刻での予報円の半径をkm単位で入力する。同様に，「中心気圧」は台風の位置情報を設定した時刻での中心気圧をhPa単位で入力する。
全てを入力後，「計算開始」ボタンを押して台風シミュレーションを実行させる。
ビューアでは，解析実行で行った解析結果を図化することができる。ビューアではウィンドウ右側に台風の情報が表示され，ウィンドウ上部では表示範囲の設定を行うことができる。解析結果はレイヤ管理され，個別に表示内容を設定することが可能である（図3参照）。レイヤには「背景地図」，「背景地図緯度経度線」，「営業所界」，「台風予測進路図」，「風速メッシュ」（図エネルギア総研レビュー No.17

図５

風向図例

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研究レポート

次に風速予測値と観測データの比較図を図8に示す。
最大風速値に若干の誤差が認められるものの，相対的な関係やその発生時刻はほぼ観測値と一致していることが確認できた。

図６３

成電柱被害予測図例

果（１）地上風予測
地上風予測手法の適用例として，2003年台風10号

図８

風速の観測値と本手法による予測値の比較（広島）を対象に算定した。入力は，気象庁発表時刻8月04日21時，5日09時，5日21時，6日09時，6日21時の実況と予報値（3時間，6時間，12時間，24時間，72時間後）としている。凡例は，T080421は，8月04日21時を初期値とした評価結果であることを示す。

さらに，局地風（おろし風）が発生した場合には，十分な被害予測精度が得られない場合が確認されたため，精度向上を目的として，別途，おろし風発生有無と風速を予測する手法を開発した。
おろし風発生判定法に基づく判定結果とおろし風発

図7は，台風の計算開始時間別進路の予測値と台風経路の比較図である。良好に台風経路の評価ができていることが判る。

生時の増速率を用いることにより，おろし風発生事例についても地上風予測が適用可能であることが確認された。おろし風が発生した2004年台風23号で検証した結果は図9のとおりである。

おろし風が発生した地域

図９−１

図７
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中国地方全域の最大風速分布

台風経路の比較エネルギア総研レビュー No.17

配電設備の台風被害予測システムの開発と精度向上に関する研究た。図10に2004年台風18号の推定結果を示す。

図10４

営業所別支持物被害数と推定値の比較

あとがき

本システムの特徴として，精度を向上するために，中国地方に発生するおろし風についても発生予測手法
図９−２

平均風速の時系列比較（２）被害予測
既往台風で被害予測を行った結果，十分な被害予測を開発し，電力中央研究所のWebサイトから発生有無情報を取得できるとともに，発生時には増速率DBを用いることで最大風速等の一致が確認されていること，降雨量の影響を考慮したシステムとしていることなどがあげられる。

精度が得られない場合があり，降雨の影響を考慮していないこと等が原因として考えられた。よって，被害を推定する被害関数を，支持物の強度と最大風速で表した性能値のみでなく，累積雨量，微地形区分，土地利用区分および線路構造を説明変数として，過去の被配電設備の特徴は，面的な広がりを持っており，かつ膨大な数を有することにある。被害を受けた設備の早期復旧という観点から，効果的な復旧支援技術の開害情報に基づき確率的に設定するよう改良した。ここ
で，微地形区分とは，地盤条件を表す属性，土地利用区分は，飛来物や樹木倒壊など間接被害を与える属性と考えることができる。

を蓄積し，被害予測の更なる精度向上を図ることが今後の課題と考えられる。

以上の結果，被害関数を性値の関数として次式でモ（1）石川智巳・小野秀治・朱牟田善治・吾郷誠二：「配電設備におデル化した。
fijkl（z）＝Lj・U（j α）
Ti・Bk・Sl・f（z）
l

発は重要なものであり，被害予測では，一応の成果が得られているが，今後発生する台風による被害データ参考文献

ける強風災害低減への取り組み」，日本風工学会誌，第33巻第1号 （2008-1）

lは線路構造l，性能値 z の基準被害率
ここで，f（z）
関数，Sl は線路構造lの線路構造係数，Bk は微地形区分の微地形係数，Ti は土地利用区分の土地利用係数を示す。また，U（j α），Lj は，それぞれ地域 j（本システ（2）増川一幸・和泉貴史・石川智巳・朱牟田善治：「配電設備の台ムでは営業所単位）の雨量αにおける雨量係数，地域係数（補正項）である。
改良後の被害関数を用いて，営業所別の支持物被害数を評価したところ概ねよく一致することが確認でき

部康男：「配電設備の台風被害予測システムの開発（その2）―

エネルギア総研レビュー No.17

風被害予測システムの開発（その1）―台風被害予測システムの概要―」平成21年度電気学会 電子・情報・システム部門大会（3）石川智巳・増川一幸・和泉貴史・朱牟田善治・杉本聡一郎・服台風被害予測手法の詳細―」平成21年度電気学会

電子・情報・システム部門大会

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