[論文レビュー] Real-Time Contingency Analysis with Corrective Transmission Switching - Part II: Results and Discussion

Xingpeng Li, Mostafa Sahraei‐Ardakani+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 15, 2016

Power System Optimization and Stability参考文献 6被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、大規模な送電系統における事後障害違反を迅速に解消するために是正送電線スイッチング（CTS）を用いたリアルタイム障害解析ツールを提示する。高速ヒューリスティクスと並列計算を組み合わせることで、ERCOT、PJM、TVAのシステムにおける違反を低減し、標準デスクトップ上で5分未塔の実行時間を達成した。これはCTSの実世界への導入可能性を示しており、信頼性とコストの面で顕著な利点をもたらすことを示している。

ABSTRACT

This paper presents the performance of an AC transmission switching (TS) based real-time contingency analysis (RTCA) tool that is introduced in Part I of this paper. The approach quickly proposes high quality corrective switching actions for relief of potential post-contingency network violations. The approach is confirmed by testing it on actual EMS snapshots of two large-scale systems, the Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) and the Pennsylvania New Jersey Maryland (PJM) Interconnection; the approach is also tested on data provided by the Tennessee Valley Authority (TVA). The results show that the tool effectively reduces post-contingency violations. Fast heuristics are used along with parallel computing to reduce the computational difficulty of the problem. The tool is able to handle the PJM system in about five minutes with a standard desktop computer. Time-domain simulations are performed to check system stability with corrective transmission switching (CTS). In conclusion, the paper shows that corrective switching is ripe for industry adoption. CTS can provide significant reliability benefits that can be translated into significant cost savings.

研究の動機と目的

• 事後障害違反を解消するための是正送電線スイッチング（CTS）行動を特定するリアルタイム障害解析（RTCA）ツールの開発を目的とする。
• ERCOT、PJM、TVAのような大規模システムの実際のEMSスナップショットを用いて、CTSベースのRTCAツールの性能を評価することを目的とする。
• 標準ハードウェア上で5分未塔の実行時間を達成するために、高速ヒューリスティクスと並列計算を用いることの妥当性を示すこと。
• 時間領域シミュレーションを用いて、CTSによるシステム安定性を検証すること。
• 是正スイッチングをリアルタイム送電系統運用に統合した場合の産業的実装可能性と、信頼性・コストの両面での利点を確立すること。

提案手法

• ツールは、線路や発電機の停止後の事後ネットワーク状態をシミュレートするためにAC潮流モデルを用いる。
• 高速ヒューリスティクスを適用して、熱的制約および電圧違反を緩和する高品質な是正スイッチング行動を特定する。
• 複数の障害シナリオを同時に評価するため、並列計算を用いて処理を高速化する。
• 実世界の妥当性を確保するため、ERCOT、PJM、TVAの実際のEMSスナップショットを用いてアプローチをテストする。
• 是正スイッチング行動下でのシステムの動的安定性を検証するために、時間領域シミュレーションを実施する。
• 是正スイッチングをリアルタイムセキュリティ評価に統合し、迅速な意思決定支援を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 是正送電線スイッチングは、大規模な送電系統における事後障害違反を効果的に低減できるか？
• RQ2 標準ハードウェア上で、CTSベースのリアルタイム障害解析ツールは、大規模システムのデータをどの程度の速さで処理できるか？
• RQ3 高速ヒューリスティクスと並列計算は、計算性能およびスケーラビリティにどのような影響を及ぼすか？
• RQ4 是正スイッチングは、事後障害状態下でもシステムの動的安定性を維持できるか？
• RQ5 CTSは、実世界の送電系統において、どの程度の運用リスク低減とコスト削減を実現できるか？

主な発見

• CTSベースのRTCAツールは、すべてのテスト対象システム（ERCOT、PJM、TVA）で事後障害違反を効果的に低減した。
• 標準デスクトップコンピュータ上での全PJMシステム処理において、処理時間は約5分を達成した。
• 時間領域シミュレーションにより、是正スイッチング行動下でもシステムが安定していることが確認され、動的セキュリティの妥当性が裏付けられた。
• 高速ヒューリスティクスと並列計算の統合により、計算負荷が顕著に低減されたが、解の品質に影響を与えることなく実現された。
• 結果として、是正スイッチングが運用上で実現可能であり、顕著な信頼性およびコストの利点をもたらすことが示された。
• 本研究は、CTSがリアルタイム送電系統運用における産業的採用に適していることを確認した。