【本学研究者情報】

〇大学院情報科学研究科システム情報科学専攻情報システム評価学分野　教授　伊藤健洋
研究室ウェブサイト

〇大学院情報科学研究科システム情報科学専攻アルゴリズム論分野　准教授　鈴木顕
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 配電系統における停電復旧の「しやすさ」を評価・分析するアルゴリズムを開発。
• シミュレーション実験を通して、配電損失量が少なく環境に良い配電経路は、過酷な事故の発生時でも停電復旧しやすいことを分析。
• 脱炭素化社会の推進が望まれる中、天災や故障への備えが、環境配慮と両立できることを示唆。 今後、実際の配電運用への活用が期待される。

【概要】

停電発生時、故障が生じていない停電区間は、隣接する配電エリアの供給余力を融通することで、早期に停電復旧できることがあります。停電の早期復旧の可否は、常時運用系統（事故発生前の配電経路）に依存するため、あらかじめ停電復旧しやすいように常時運用系統を設定しておきたいという要望があります。しかし、配電系統のいつどこで事故や故障が発生するかは予測できるものではなく、停電復旧の「しやすさ」を定量的に評価し、数理解析する方法は確立されていませんでした。

この課題を解決し、配電系統の事故耐性をより高めるため、本研究では、停電復旧のしやすさを評価する指標を提唱し、その数理解析アルゴリズムを開発しました。（特許共同出願中）。本研究の分析によって、配電損失量（注１）が小さい常時運用系統は、事故時の停電残量（注２）（早期に復旧できない停電量）も小さいという興味深い結果が得られました。これは、東北大学大学院情報科学研究科の伊藤健洋教授と鈴木顕准教授を中心とする研究グループと、株式会社明電舎が、２０２０年より取り組んだ産学共同研究による成果です。主にアルゴリズムの研究は東北大学が行い、電力系統技術分野の研究は明電舎が行いました。

本研究では、供給源（配電線の送出点）そのものが故障するという過酷な事故を想定し、配電系統の日本標準モデル（注３）において、１２０通りの需要パターンでシミュレーション実験を行いました。その結果、全ての需要パターンにおいて、同モデルにて公開されている一般的な配電経路と比べ、本研究では停電残量を同等または低減することに成功しました。特に、停電を完全復旧（すなわち停電残量をゼロ）にまで低減することに成功した事例もありました。このような高い事故耐性をもつ配電経路の算出は、配電損失を最適化することで得られています。なお、配電損失の最適化アルゴリズムも、東北大学と明電舎の産学共同研究に依って開発済みです。（特許登録済み）。

本研究の成果は、配電系統における高い事故耐性が、環境配慮とともに実現できることを示唆しています。脱炭素化社会の推進へ向け、今後、本研究成果の配電運用への活用が期待されます。

【用語解説】

注1. 配電損失量
電気は配電線を伝って需要家に届けられますが、配電線の電気抵抗によって（需要家に届くことなく）消費されてしまう電気の量です。配電損失量を少なくすることは省エネルギーに繋がるため、環境配慮の重要な要素です。

注2. 停電残量
隣接する配電エリアの供給余力のみでは、停電を完全復旧できないときがあり、その停電残量を評価しています。停電残量が小さいほど、停電復旧がしやすいことになります。なお本研究では、停電の早期復旧を評価するため、遠方の配電エリアから電力を融通すること（多段融通）は考慮していません。

注3. 配電系統の日本標準モデル
日本の実際の配電系統に基づいて設計された実用規模の配電系統データです。シミュレーション実験のベンチマークテスト用として公開されました。制御可能な開閉器数４６８、電力の供給源（配電線の送出点）数７２、総需要量７３－１７０ＭＷｈ、線路容量３００Ａ、送り出し電圧６．６ｋＶ、電圧許容範囲６．３－６．９ｋＶとなっています。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 大学院情報科学研究科
准教授 鈴木 顕
Tel: 022-795-7165
E-mail: akira*tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学 大学院情報科学研究科 広報室
TEL: 022-795-4529
E-mail: koho*is.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）