不測の事態（電力網）

電力網における偶発事象とは、単一の主要構成要素（発電機や送電線など）の予期せぬ故障のことであり^[1]、これによりシステム状態が変化することで電力網の安全性が脅かされるほどの事態をいう。^[2]保護リレーの中には、単一の障害によって複数の個別構成要素が切断されるように設定されているものもあり、この場合、グループ内のすべてのユニットの停止が単一の偶発事象としてカウントされる。^[3]計画停電（メンテナンスなど）は偶発事象ではない。^[4]

この用語の選択は、単一の障害がシステムに非常に急速に深刻な損害を与える可能性があり、オペレータが介入する時間がないという事実を強調しており、したがって、障害に対する反応は防御的にシステム構成に事前に組み込まれていなければならない。^[5]一部の情報源では、この用語を「障害」や「障害」と交換可能に使用している。^[2]

偶発事象分析アプリケーションは、オペレーション センターのコンピューターで定期的に実行され、グリッドの現在の状態と偶発事象の選択に基づいてオペレーターに提案を提供します。^[5]ソフトウェアは、「アラーム」の形式で「what if」シナリオに対する回答を提供します。「コンポーネント X が失われると、Y が Z% 過負荷になります。」^[3] 1990 年代までに、大規模な相互接続システムの分析には、何千もの偶発事象 (二重偶発事象を考慮すると数百万) のテストが含まれていました。各偶発事象の影響には、電力フロー計算を実行する必要があります。電力システムの状態は急速に変化するため、結果が役立つためには、アプリケーションの実行は数分 (最大 30 ^{[6] ) で完了する必要があります。 [7]}通常、プロセスを高速化するために、選択された偶発事象 (ほとんどは単一の偶発事象、一部の偶発事象) のみが考慮されます。偶発事象の選択は、問題を引き起こす可能性が最も高い偶発事象を選択するためのエンジニアリング判断を使用します。^[6]

予測され分析された不測の事態は信頼できるものと呼ばれます。これらの例としては、以下の失敗が挙げられます。^[4]

• 送電線または連系線/ HVDCリンク;
• 発電機;
• 変圧器;
• 変動性再生可能エネルギークラスター。
• 電圧補償装置。

ヨーロッパ大陸では、これらの不測の事態は「正常」であると考えられており、「例外的な」信頼できる不測の事態とは、以下の失敗である。^[4]

• 二重回線伝送線路。
• 2台の発電機
• バスバー。​

信頼性の低い（「範囲外」とも呼ばれる）不測の事態は、稀であり、その影響を予測することが難しいため、計画には使用されません。たとえば、次のような障害です。^[4]

• 変電所全体;
• 2 つ以上の回線を伝送する送電塔。

エネルギー供給の信頼性を確保するには、通常、主要なユニットが 1 台故障しても、現在の負荷を供給できるだけの十分なリソースがシステムに残っている必要があります。この要件を満たすシステムは、N-1 不測事態基準を満たすと説明されます (N は機器の数を示します)。N-2 および N-3 不測事態は、それぞれ 2 台または 3 台の主要ユニットが同時に故障した場合の計画を指します。これは、重要なエリア (ダウンタウンなど) で行われることがあります。^[8]

N-1 要件は、発電所から変電所まで、ネットワーク全体に適用されます。ただし、配電レベルでは、計画者はより緩やかな解釈を認めることがよくあります。つまり、単一の障害では、少なくとも「緊急レベル」(ANSI C84.1 の範囲 B ^[9] ) ではほぼすべての顧客に電力が途切れることなく供給される必要がありますが、元の障害を含むネットワークの小さなセクションでは、約 1 時間のサービス中断を伴う手動切り替えが必要になる場合があります。 ^[8]

緊急時対応計画が人気なのは、次のような利点があるからです。

• システム内の N 個の要素はそれぞれ個別に分析されるため、実行する作業量が制限され、障害オプション (発電機の故障、短絡など) が簡素化されます。
• このプロセスは、不測の事態が発生した場合にそれに対処する方法を本質的に提供します。^[8]

N-1コンティンジェンシー計画は、通常、ピーク負荷と容量の比率が通常のシステム（70%未満）では十分です。比率が大幅に高いシステムの場合、N-1計画では満足のいく信頼性が得られず、N-2およびN-3基準でも十分ではない可能性があります。そのため、個々のコンティンジェンシーの確率を考慮した信頼性ベースの計画が使用されます。 ^[8]

N-1-1コンティンジェンシーは、単一の障害が発生し、その後手動の回復手順が実行され、最初の障害からの回復が成功した後に別の障害が発生することと定義されます。通常の動作状態はN-0と呼ばれることもあります。^[10]

• Willis, H. Lee (2004 年 3 月 1 日)。「コンティンジェンシー ベースの計画基準」。配電計画リファレンス ブック、第 2 版(第 2 版)。CRC プレス。pp. 499–500。ISBN 978-1-4200-3031-0。
• ウッド、アレン J.; ウォレンバーグ、ブルース F. (1984)。発電、運用、制御。ジョン ワイリー アンド サンズ。ISBN 978-0-471-09182-0. OCLC  1085785794.
• Pavella, Mania; Ernst, Damien; Ruiz-Vega, Daniel (2012 年 12 月 6 日)。電力システムの過渡安定性: 評価と制御への統一アプローチ。Springer Science & Business Media。pp. 6– 。ISBN 978-1-4615-4319-0. OCLC  44650996.
• Balu, N.; Bertram, T.; Bose, A.; Brandwajn, V.; Cauley, G.; Curtice, D.; Fouad, A.; Fink, L.; Lauby, MG; Wollenberg, BF; Wrubel, JN (1992). 「オンライン電力システムセキュリティ分析」( PDF )。IEEEの議事録。80 (2): 262–282。doi :10.1109/5.123296。ISSN 0018-9219  。
• Hadjsaid, Nouredine (2017 年 12 月 19 日)。「セキュリティ分析」。Leonard L. Grigsby (編) 著「電力システムの安定性と制御(第 3 版)」。CRC Press。pp. 24-1 から 24-?。ISBN 978-1-4398-8321-1。
• Heylen, Evelyn; De Boeck, Steven; Ovaere, Marten; Ergun, Hakan; Van Hertem, Dirk (2018 年 1 月 26 日)。「定常セキュリティ」。持続可能な電力システムのための動的脆弱性評価とインテリジェント制御。John Wiley & Sons, Ltd. pp. 21–40。doi : 10.1002 /9781119214984.ch2。ISBN 978-1-119-21495-3。
• Wang , Lei; Lin, Xi; Howell, Fred; Morison, Kip (2016)。「動的セキュリティ評価」。スマートグリッドハンドブック、3巻セット。John Wiley & Sons, Ltd. pp. 265–287。doi :10.1002/ 9781118755471.sgd090。ISBN 978-1-118-75548-8。