別CE東北支部研究集会、資料削75−13

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計測自動制御学会東北支部第175回研究集会（1998．6．19）
資料番号1丁5−13

規制横軸時代の電力システ・ム分野の課厚と知能工学手法
TbpicsinPowerSystemEngine∈r】nga触rD即egulationandApplicationofIntelligenceErLgineer）ng
豊田淳肝、八戸工業大学−
J・Tbyoda，HachinoheInstituteofTechnology

可欠であり，短期的な行動の強調されがちな競1．グローバルに広がる規制緩和の波争市境が大幅に導入されるとは考えにくい。電

電力流通の設備利用を一般に開放する，送電ネットワークのコモンキャリア化の動きは先進諸国に♯通Lてみられる。規模と範囲の経備にもとづいて拡大発展してきた電気事業が，立地用地確保の国難，環儲規制，安い電力や料金の透明性を求める消費者インセンチイブなどに直面して，変革を迫られてきたということであろつ。
日本では，1995年電気事業法の改正により独立系発電会社（IPP）が電気事業の発電部門に参入できることになった。1996年の新規電源の公力価格に大きな地域差のあるアメリカやヨーロッパと比較して，価格の地域差が小さな日本にどの程度送電設備の開放化が定着するか疑問視する見方もある。
電力系統技術の世界の動向を見ると、規制樟和時代を反映した電力系統解析技術の台頭が見られる。本稿では、その背景といくつかの事例を紹介したい。

2．競争環境の特徴と電力取引の実現
規制緩和の結果、競争環境のもたされた電力シ

募蛙目鼻乱鮎55脚）ヒ封Lて，3〜5佑の庶幾

ステムには、共通Lて次のよぅな痛感が見られがあり，入札価格がその上限を10〜30％程度下回ったことなど大きな話題になった。
アメリカでは，1996年に送電サービスを一般る。
1）独立系発電会社、マーケッタ、消費者、発電セクタ、送電セクタ、配電セクタなど多様で多に開放するよう決めたルールⅣ0．8日8 とNo．889

数の関係者（entity：システムを構成する存在要がFERC（連邦エネルギー規制委員会）により公素・当事者、party、Stakeholder、business

布された。現実の屯カシステムにおいて，大＿暗partn打などとも呼ばれている）から構成されに自由化された電力取引をどのように物理的に実現させるかが重要な課常であり，NERC（北米借頼度協集会）とEPRI（米国電力研究所）を中心にして実行案が検討され施行に向けて準備が進められている。ヨーロッパでは，1990年イギ
リスでは発送記電事業を垂直分割Lて電気事業ている。

CE阿見ELの同期連系が成功して中欧も含めたヨーロッパ電力単一市場構想が進行している。EU
結成にともない、国際的な電力融通の自由化をうながす第三者アクセス（TPA：国をまたがる国際的な電力託送）など，今後ヨーロッパ圏内のの電力取引の自由化は進展していくものと予想

封関係者間の複雑な電力取引を」現実の電力システムで物理的に実現する手段が必要となる。
3）電力品質を維持し、将来にわたる設備計画を決めるためには、電力取引の利害に関して中立な帯3者組績が電力システムの運用・計画を担当することになる。
規制緩和が先行しているイギリスでは、プールコ型（単一電力市場型）の電力取引が採用されている。それぞれの発電会社は、送電ネットワーク会社の運用する電力市場に販売電力を応札し、やすい入札発電電力から順次系続並列が決まるというシステムである。スポット市場のされる。

屯カプライス変動を抑制（へツヂ）するため、原子力発電を将来の主力電源と位置づける
フランスと日本は．投資の面から長期戦暗が不発電全社・配電会社間の直捷長期契約も併用されの民営化が始まり．1g95年にはUNIPEDE と＋〒03l一且501八戸市字妙事大欄＝娼−1ている。イギリスの状況については、これまで

fhx．017昌一宜5−1ヰ30，tel．0178−25・8176 toYO血＠hi・tBCh．ac．jp

SICE東北支部研究集会、辛料削7ト13

P．ユにも多くの紹介があるので、本稿では、現在急速に進展しているアメリカの電力取引の状況を中心に紹介したい。
アメリカの連邦間の電力取引は、バイラテ

F
十賢苧★十与i与十i去∴⊥子÷÷十ラルコントラクト型がベースとなっており、一対の電力取引を単位とした多数の電力取引が同−マーケッタ

Ⅰ工亡 岨t力 分■王廿■ ♯tー力市■ 嬬t会社−■萬時に存在する。イギリスのように電力取引に対する共通の市主副ま存在しない。このように複雑な電力取引を、どのようにして物理的に電力シ〔浪SエS

ステムの上に実現したらよいであろうか。
ヨ 1 彗 ∃・岳幸・両室 送t予約のタグ付け （セキュリティ コーディネータ） フローゲートのⅢ⊂吉子エツク

アメリカの設備所有者は流通設備の空き容量（ATC）とその利用料金を公示することが，ルール恥．8呂8に，より義務づけられている。このルールの施行にともなって，設備を持たない多数のマーケッタが電力取引に参入してきている。
電力取引を電力システム上で現実の電力潮流として実現するまでには，

1） 関係者間の電力取引の成立、
2） 電力取引を実現させるために送電の権利を予約し送奄容量を確保する、

3） すべての屯力取引を取りまとめて運用計画を立て、電力取引を菓システムの上に実現する、の3段階のプロセスをふむ必要がある。電力取引にかかわる関係者は，マーケッタ，電源（発電会社），負荷（消費者），制御所であり．電源あるいは余剰電力をもつ制御所からの「買い」と負荷あるいは電力が不足している制御所への「売り」が電力取引の始まりである。NERCの考え方では、セキュリティコーディネータ（全アメリカで22ケ所）が各地域の電力取引を取りまとめることになっており、その方式を送電予約システムと呼んでいる。

これによれば、マーケッタはインターネット経由でオンライン情報システムOASIS に公示されている送電線の空き尊皇と料金をにらみながら，OASISを経由してセキュリティコーディネータに送屯利用の予約を申L込むことになる。
セキュリティコーディネータは，この送電利用の申込がネットワーク内の電力潮流分布に及ぼす影響を計算して，申し込まれた予約が電力取引のための空き容量の範周内にあることを確認して，予約タグを発行することになる。
NERCと EPRIは，主として制御所間の連系送電網を対象とした送電予約の取り扱いと予約確認の方法について報告書をまとめており、1996年12月にNERC評議員会の承認を得ている。匡1
1．はⅣERCの送電予約システムのコンセプトであり，左側が電力取引の掠，右側が実システムを示Lている。マーケッタがOASIS経由で送電図1，電力取引を実現させる送電予約システム
予約を申し込むと，連系系統送電網の要所要所に設定したフローゲート（送電余裕のチェックポイント）の空き容量ATCをチェックして，広域通借システムISNにより連系系統内の確認をとりつつ，無理がなければ予約確認のタグをOASIS経由で発行するシステムである。ホテルの予約システムにおいて，空き部屋をチェックして予約確蘭書を発行するシステムとなんらかわらない。送電予約が送電ネットワークの電力潮流に及ぼす影響を計算する点が複雑なだけである。融通電力分配計算装置Ⅰ肛を支援システムとしたフローベー
ス送電予約法を用いて，送電予約申込に対する予約確認（タグ発行）を行うことになる。

3．丘争環境がもたらしした技術課歴
電力システムのように巨大で複雑なシステ
ムに電力取引にかかわる多数の関係者が参入してきたとき，「だれがJ「どのように」電力品質や信頼性の維持に責任をもつのか，「どのような設備を」中つ」計画していけばよいのかなど技術課題が山浦している。ルール恥．8掴では，その役割を第三者による公正なシステム運用組織ISOが果たすことになっており，ニューイン
グランド州では1997年7月にスタートし．カリ

フォルニア州では1g98年1月に向けて設立の準備が進められている。
199丁年聞RCより競争環境下での信頼度維持について中間報告書が提出されており、それによれば

1） 電力システムの信頼度維持と競争市場オープン化の共存を目指す、
2） 信頼度維持の故に電力産業の市場化に不必要な制約をかけてはならない、

3） 信頼度維持は吟味された技術基準の元に

SICE東北支部研究集会、資料削75−tヨ行われなければならない．
4） 技術基準は明確で、透明性が高く、関係者に差別をつけることなく、実行可能であり、関係者すべての承蒔が必要である、
5） 信頼度維持はシステム運用者によるところが大きい、公正な第三者組織であること必要、

6） 信頼度維持に関わる経費は回収できなければならない、またその経費は関係者が公正に負担しなければならない、などがポイントとしてあげられている。最終報
告書は1998年1月に公表されるとのこと。
規制捏和の結果、厳しい競争環境が遠国と見られる事例が発生している。アメリカ西部甘SCC系統で1996年丁月2日とB月10日の2度にわたり，広域犬侍電事故が発生した。いずれの事故も，カナダの安い電力が南下して南西部の冷房帯要をまかなっていたときであり，猛暑やリレーの誤動作から誘発された電圧崩壊が事故の直接の原因とされている。8月10日の事故は，軽度線路事故が次々と広い地域にわたって3回発生し．それが大事故のきっかけになっている。
いわば（ロー3）セキュリティが問われていることにもなる。事故の概略を図3．に示した。8月10日の事故は，T50万戸を停電に巻き込んでおり，日本の19即年電圧崩壊事故と比較しても，数倍も大きな事故であった。

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さいけれども厳しい運用状態に対する運転員の理解と諷識を助けるツールが必要、十分な監視設備を背景に無効電力供給力の現在量が信頼度維持に十分であるか把握するための解析ツール
を開発中、
4）需給計画：需給担当者と運転担当者の密接な連携が必要、需給計画段階で無効電力の確保が必要、とくに発電機による緊急時の無効電力供給能力について把握しておく必要あり、
5）訓練：補修作業についての訓練不足、通信設
備の利用の仕方について訓練不足、位相変圧器、新型保護リレーシステムなど高機能機器について運転且が習熟していない、連系運用の資格諷定など検討中、
郎j線下用地の補修：樹木の刈り込み不足、訓練も含め「よき電力会社の運用」ガイドラインを検討中などがあげられている。
別の事例として、1g9丁年夏にアメリカ東部地域（NEPOOLとⅡA川一地域）では、10甜近くの原子力発電設備が作業停止または休止したため、表1に示すようにこれらの地域の供給予備率が著しく低下Lて、電力不足の危機を招いた。これに対応して、表2に示す緊急対応策と次節で述べる緊急時の過負荷解消方策LLRや輪番停電プログラムを併用して、重大な事態を回避することができたとしている。

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囲2．耶CC系統の広域大停電事故
甘SCC系統事故より得られた教訓としては，
1）系統保護：保護リレーの構成点検が不十分、保護リレー間の協調が十分でない、隣接システムのレスポンスも配慮したモデル構築が必要、

現在保護リレー試験方式を検討中、
2）通信：制御所間の連絡が不足、特に事故継続中に十分な通借が確保できなかった経験を生かして、効率性を度外視したセキュリティ用通信
回線ISNを準備中、
3）運用のための解析ツール：小事故の集まりが大事故に発展したことを踏まえ、発生頻度は小［互］

16．1

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SICE東北支部研究集会、資榊1丁5−1ヨ4．竜力系統解析技術の新たな展開
規制緩和が先行しているアメリカ・ヨーロッパの系統技術には、いくつかの新しい解析技術の台頭が見える。
4．1．線路の空き容量ATCの評価

p．4

わせにより異なる。系統の状況に合わせて計算する装置を融通電力計革装置Ⅰ虻 といい、送電予約システムの根幹となる。1g97年7月に99

荷変動や電甑の故障など確率変動に対応する送電予備室丁柑と連系により設備節約した分に対ケ所の制御所と1164ケ所のフローゲートから構成されるアメリカ東部地域を対泉としたIDCのプロトタイプが試行を始めており、分配係数の要素は数百万のオーダーになるという。1998年にはアメリカ全域をカバーするIDCが実行段階に入るとしている。計算の基本は、電力取引を制御所への単位入射フローとした直流法による潮流計算である。
4．3．その他興味ある解析対象
重潮流領域回避方策、電力取引に応じた電力フ応する予備量CBMを差L引き、さらに計画潮流ローの色づけの問題、アンシラリーサービスの関係を差し引いて決まることになる。

者間の分担、情報タグ・通信メディアの設計の問題、線路の物理的な輸送容量TTCは、（熱限界容量、電圧安定性に関わる限界容量、位相安定性に関わる限界容量）の最小値から決まるが、これらの値は系統状況に応じて複雑に変化する。

電力取引のための空き容量ATCは、TTCから負ATC＝TTC−TRⅢ−C別一ト（計画潮流）

ATCは電力取引と送・電子的の鍵となるパラメターである。その計算法については関係者すべての同意が必要であり、計算法の確定が急務とされている。
4．2．電力取引がネットワークに及ぼす影響、分配係数、融通t力計算装置ⅠⅨ
囲3．は制御所AからFに電力取引があった関係者による自律分散型運用と秩序生成の問題など由制蹟和に付随して多くの技術課層が出てきている。

5．知能工学事故の応用可能性
5．1TARGETOFAIAPPLICAT10NSINJAPANThrget ofAI叩画icationsinJapanese utilities are

summariヱ亡din fburissues．Firstissue wouldbe a

とき、各制御所間の線路（フローゲート）を流れ古電力フローの割合（分配係数）を示してある。もし電力取引が1200MWであれば、線路E−

realizationofhetlristicapp一山血byusingAItooIs・

Fには1200XO．11＝1321Ⅳのフローが流れていSOlution丘ommixtureofquantitative，quaLitatiYeandることになる。各線路のフローがその線路の空き容量の範囲内であれば、この電力取引は成立する。もしも線路E−Fの空き容量が100肝であったとすれば、ほかの線路に余裕があっても電力取引は成立しない。削減すべき取引量は（132−100）÷8．11＝291脚であり、修正した取引丑
は1200−291＝909hⅣとなる。

uncertaindata，Ifsuchawe11−traiTledenglneerCanWe））expcnenced englneer Can Obtain signi鮎ant

berEPhcedbyATmachilleS｝itwillbetlSe且11as且SuPPOrt SyStem fbr operadon of power 5yStCm・

Flexibility and robustness ofthe5e maChines are
ne亡鮎Sa町b亡用uSモ血eo卵価m呈＄触iEnOt且1w且yS
紬那加靴tin血モP8W∈r町如m．

MaintargetofAImachinewouldbcreal血tionofa
human‑oriented intelligent system. It will be
Biendlytotheop亡ratOrOfhcilitiesinthevertical1y
btlndled system・In competitive circumstance，itshou）d be more customer−0ricnted and more
bu5iness−PartnerOri6nted，Frompracticalvievvoint，

moree飽ctivetooIswo11Ldberealizedbyembedding
AIteclm0logleSintotheexistingtechnologleS・nLe 亡XPert SySt印Iand the kllOWledBe・basedapproachprovepowerfultooLsa5SuPPOrtSyStemS触■diagnosjs，mOnjtorLng，OPeratioJl，maintcnance andr8釦Ora土ion・ Th亡 亡Xp血 5y弛mis 止∈血y
図3．制御所A−F聞の電力取引と分配係数の例
この分配備数は電力取引の制御所の組み合

estabLishedin power鮎Id・The artincialneuralnetworkandthefuq・basedapproachexhibittheirabilityinload furecasting，eXCiter contro10f
gen亡ratOrandothernon−1inear仁OntrOIproblem・The

SICE東北支部研究集会、資榊1丁5−1ユSimulatdⅧ肌組肋払廿帽辞ne血al卯d血m，th亡血ao5

andotherA・1i飴typeapproachwouldbeusefu）when
they us亡d withthe existing and we11establishedm亡thdolo訂IwouldJiketoi）lustratethreeexampleswhich

appLiedinthereaLpowersystem．

Figure5・Realtimestabilizationbyg∈neration

Shedding

Appli∝止ionorbowl亡dg針b鮎亡d叩pma￠hFi旦tJre4・MaiJltenanC6St）PPOrtSyStemin275kV
血相dsub卓也donFirstexamplejsamaintetlanCeSuPPOrtSyStemin275

kVunmannedsubstationofKan姐i町eaaSShownin
FkLlre4・WhenthchultocctlrSinthesubstation，
the既匹止Sy批m t鮮血良化n比engin亡匹血ms
hultdiagnosis・nLeCngLneergOeStOthesubstationto

iTLSPeCt th亡 hult status in 30 rnin．． Detailed
diagnosisis done byuslng theiJtSPeCtion report・Fin且）ly）AImachine shows the procedtms forrestorationtotheopera土中L TheoperatorinthczLr亡aCOntrOIcenterexectLteSthモrCStOratiYePrOCCdure且fter
CheckirLgtheresults如mAIm乱Chi凪 丁鮎ssystem

i5eYaluatcda5ESmachincisequiYalcnttooneofthe
叩亡陀10rS．

rmesecondexaq）leisanapplicationofthefusedOnce fhuLt occurredin tTle netWOrk，aknowledgc−

ba5ed machinc cx餌utCS the hult diagI10Sis．

Compared withthe slmuLatiollreSuLt5 by tlSing
lmowledge−bascddata，anemergenCySheddingaction．
th亡 Selection of shedding g亡neratOr，is decided，亡andidateBeneratOrSarel叩datedinevery＄PCCi丘edpモ血d，S町税血5min山e．
Re＄earCh activities rehted to AItechno］ogleS WaSVery hotin the begirLning of1990

5．After thearnendment of utilities hw，R＆D activity of AI

machineseemstobenotstrongamongtheinvestor−OWned−utility．In the academic side，WG fbr

SurYeylngOfAIteclmologieshasb6CnOrganizedin
IEEJapinPeriodica）Iy，ln帥ery20r3year＄，Since

middle of1980

s． P且neltypc fbrutnS Of AI

appli閥．tionwashcldbyCoopcrativeOrgaJlizzLtionof
El出血叫■ 鮎馳机hinl粥8 帥din1995，respectiYely．TbpicsofWG sandforuJnIsar亡1isted
in血亡ー亡飴m叫5．−阜．）．

technology ofANN aJ）d the aJlalog且nd digital

5．ユINTELLIGEMCE EⅣGmEERIⅣG AFrERSPCC打unlanalyzx，rinTEPCO・ThepurposeofAImachineis to delect abnormalstateinthe gas
izIBulatedsysteTn．CausesDfabnormalstatesandthe
SenSOrSigna）sarcYerybroadむIdspr亡adout．RoughextractionDfsi印且Iftaturcsisdoncbythc叩eCtrum

analyzer．ANNmachineisuscdfbrmoredetailedd∈随dionora．bmom孔1弛随．
L鮎t eXamPIcis th亡 realtime stabilization bygeneration sheddingin Chubu EPCo．as shownin
Figure5・Innormaland／omlcr（State，thc打弧Sicnt
StabiJitysimul且血nidenti触acandi血匝geTleratOr
fhr sh亡dding・lt depend＄Onthe contingency fbr
SimuIatit〕n．

DEREGmATIONFigure6i）1ustratesthe tFend ofinhstruCttUein
SOCietyinordertoident坤therequifementS血rAlmachines under competitive circtJmStanC亡． A

dereguhtedsocictyappcarsinpowerindus町inthe
be由Ⅰ山1ng Of1990 s．1ntemet andintT皿etwill
PmmOtCthc spread of multi・medi乱．Grow山ofCIcc廿icjty印nSumPtioTLis not5b・Onginthis era，Lower grow仙rateintrodllCeS StrOElger COnSLLmCr
incentiYetO uSe亡1ecbicity wiselyby selectingthe
PrO貝血bl￠加肝組dDSMpro騨am．Popu血血tionOfmu）ti−rnediaacc早IcratesthisteTldency．

SICE東北支部研究集会、資料＃1751ユ

p．占entitiesbモhaYiorandtomaintainthepowerquality．
AIappli⊂ation wo111d be strongty rehted tothe
behavi8rOr∈ntity．

Figure6，Ttendinin如struCture
Keywordsbehr巳der喝ulationsocietyzLrethecost−e脆亡tiven亡SSandthereliabilivenhancementwithin
thelimitedinve血1ent鮎＄howniJIFi呈ure7・The

Op即atOr 触ndly AImachhcis am 叫画t ofdevelopment・A鮎rdereguh（jon皇OCie払aYariety
Ofentities，SuCh asIPP，marketers，CuStOmerS andOthers，joined in the pow併 SySt亡m． Thc

perbmaJICeOfentitiesisevaluatedbythepront・
maxLmizatjon． Customer−0ricnted or bIISiness＿Parher増riented approach wiLL b亡 adopted．

Ancjlbry serYice ofnctwork wil）be charged by
Separated way，Sl）Ch asthe prlClng Offrequency
印n伽l，也叩rl血唱げⅥ血聯用Ⅲ加l，血叩n亡1ngOr
平皿Ⅷ封職印帽抑ds00m．

Figure葛．Engineering−btlSinessmix8dsyst6m

Asi11ustratedinFi旦tm8，SeCuritycoordinatoracts
likeabarrierorawa11betweenthebusinesssystcm
andthe cngine亡nng SyStem．Ttwi11moves bybaLanCeOfthcmarketpowerandthepowerqu且1ity．
Ifthemarketpowerbecomesstrong，tOtalsystemwilL
moveintotheinsectlreCOndjtion．Alapplic且tionsWi）1beusefulinbothside．

New type AIapplication willappear a罰一er
deregulation・Oneisasupportsy良temtOnndo11t
p和知・maXimi甜血n s廿如亡訂 払Ⅰ・￠adl閻山町，
Anotherisa島uPPOrt5y＄temtO make coordiJlation

amongentitjesandtomaintainthepowerqualityina
SPeCiBedleveL There訂e Other possibilities血r
CleYeruSCOfAIteclm0logiesincompet辻ion・based
SySt亡m・Figtm7・PowerindustryintocDmPetetion
Rationality，tranSParenCy and con伝dentiality are

5．むすぴにかえて
1990年代にはいって、電気事業の規制緩和の渡は先進諸国のみならず、新工業化国も巻き込
approach． For fhir competitioIland non− んで急ピッチに進展している。1998年4月のカリフォルニア州のISO開設にタイミンダを合わ
discriminatoryt7uSaCtion，theadoptcdmethodoIogy
せて、AⅢ というグリーンパワー利用者を対象
should not include uncertainty or any ambiguity.としたマーケッタが設立されている。ソーラー、
rrransparency and coJl茄dentiality are contradi
important key wordsin the 亡OmPetition・based

風力など発電設備の所有者とそのようなエネル
ギーを利用したい消費者を結び付ける会社である。規制緩和は、消費者に発生電力の素性も選One of significant pr叩叫y of competitiYe
択しうる境をもたらしているといえる。地球温CircumstanceisavarietyofentitiesinthemarkEt．
Bchaviorofentitiesarcbasedonprofit−maXimization．暖化対策に協力するため原子力で発生した電力を利用したいという消費者にも対応できるはず
Nonpro翫thirdpartyhasresponsibilitytocoordinateである。

印n亡母ptea血0血eL