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2018 年度 実績報告書

クープマンモード解析に基づく電力ネットワークのデータ駆動型運用技術の構築

研究課題

研究課題/領域番号 15H03964
研究機関大阪府立大学

研究代表者

薄 良彦  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40402961)

研究分担者 小島 千昭  富山県立大学, 工学部, 講師 (00456162)
太田 豊  東京都市大学, 工学部, 准教授 (50372537)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード電力工学 / 制御工学 / 計測工学 / クープマンモード / フェーザ計測装置(PMU) / オンラインアルゴリズム
研究実績の概要

本研究では,電力ネットワークの状態監視,診断,及び制御に関するデータ駆動型技術のクープマンモード解析(Koopman Mode Analysis:KMA)に基づく構築を目的とする。KMAとは,クープマン作用素のスペクトルに基づく時系列解析法であり,複雑時空間現象を表す時系列データを複数の単一周波数のモードに分解する方法である。本研究で対象とするシステム技術は,観測又は予測(シミュレーション)データから上記3つの機能を実現するアルゴリズムに関わるものであり,平成30年度は以下5項目を実施した。
- 状態監視技術として,遅れ座標とExtended Dynamics Mode Decompositionに基づくデータ駆動型電圧動特性解析に関する論文をまとめ,国際会議録として発表した。
- 診断技術として,KMAに基づいて非線形システムの寄与率(participation factor)を提案し,データ駆動型方法として整備した上で,その有効性を非線形電力システムモデルにより検討した一連の結果を雑誌論文として発表した。また,非線形電力システムモデルの新しい記述法につながる,クープマン作用素に基づく非線形システムのラプラス領域表現を導出した。
- 制御技術として,クープマン・モデル予測制御に基づくデータ駆動型緊急時制御に関する論文をまとめ,国際会議録として発表した。
- 本研究で整備してきた状態監視,診断,制御のシステム統合技術の構築について検討し,この構築に必要となるKMAのオンラインアルゴリズムを提案し,その有効性検討を国内に分散配置したフェーザ計測装置(PMU)のデータにより実施した。さらに,システム統合技術の構築において機械学習の方法論との融合に着眼し,マルチタスク・ガウス過程回帰によるKMAの研究を国際共同研究として実施した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] University of California, Santa Barbara/University of New Mexico/Virginia Tech(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of California, Santa Barbara/University of New Mexico/Virginia Tech
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] University of Namur(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      University of Namur
  • [雑誌論文] Data-Driven Participation Factors for Nonlinear Systems Based on Koopman Mode Decomposition2019

    • 著者名/発表者名
      Netto Marcos、Susuki Yoshihiko、Mili Lamine
    • 雑誌名

      IEEE Control Systems Letters

      巻: 3 ページ: 198~203

    • DOI

      10.1109/LCSYS.2018.2871887

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Assessment of offshore wind farm characteristics with the cloud resolving storm simulator: A case study in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Raak Fredrik、Susuki Yoshihiko、Tsuboki Kazuhisa、Kato Masaya、Eguchi Shinya、Hikihara Takashi
    • 雑誌名

      Wind Energy

      巻: 21 ページ: 531~543

    • DOI

      10.1002/we.2176

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of Power System Inertia Using Nonlinear Koopman Modes2018

    • 著者名/発表者名
      SUSUKI Yoshihiko、HAMASAKI Ryo、ISHIGAME Atsushi
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE Power & Energy Society Meeting

      巻: 1 ページ: 1

    • DOI

      10.1109/PESGM.2018.8586007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data-Based Voltage Analysis of Power Systems via Delay Embedding and Extended Dynamic Mode Decomposition2018

    • 著者名/発表者名
      Susuki Yoshihiko、Sako Kyoichi
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 51 ページ: 221~226

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2018.11.705

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Power grid transient stabilization using Koopman model predictive control2018

    • 著者名/発表者名
      Korda Milan、Susuki Yoshihiko、Mezic Igor
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 51 ページ: 297~302

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2018.11.718

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Introduction to Koopman Mode Decomposition for Data-Based Technology of Power System Nonlinear Dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Susuki Yoshihiko、Chakrabortty Aranya
    • 雑誌名

      IFAC-PapersOnLine

      巻: 51 ページ: 327~332

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2018.11.723

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] クープマン作用素による非線形ダイナミカルシステムの解析と制御2019

    • 著者名/発表者名
      薄 良彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会 複雑コミュニケーションサイエンス研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Gaussian process for Koopman spectral analysis with application to smart grids2019

    • 著者名/発表者名
      Manel Martinez-Ramon, Yoshihiko Susuki, Akitoshi Masuda, Satomi Sugaya, Andrea Mammoli, and Atsushi Ishigame
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven participation factors for nonlinear systems based on Koopman mode decomposition2019

    • 著者名/発表者名
      Marcos Netto, Yoshihiko Susuki, and Lamine Mili
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Expansion formula of the resolvents of Koopman operators: towards applications in analysis and synthesis of nonlinear dynamical systems2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Susuki. Alexandre Mauroy, and Igor Mezic
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Koopman mode decomposition of power grid phasor data on Japan’s western power system2018

    • 著者名/発表者名
      Akash Lohani, Yoshihiko Susuki, Atsushi Ishigame, Masayuki Watanabe, and Yasunori Mitani
    • 学会等名
      システム制御情報学会研究発表講演会
  • [学会発表] クープマン作用素による非線形ダイナミクスの解析と制御2018

    • 著者名/発表者名
      薄 良彦
    • 学会等名
      システム制御情報学会研究発表講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] クープマン作用素による非線形力学系の制御と解析: 最近の話題から2018

    • 著者名/発表者名
      薄 良彦
    • 学会等名
      京都大学 数理解析研究所, 共同研究「力学系---理論と応用の融合---」
  • [学会発表] Koopman operator techniques in data-driven power systems technology2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Susuki
    • 学会等名
      The University of Vermont, IGERT Seminar
    • 国際学会
  • [学会発表] Koopman operator techniques in data-driven power systems technology2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Susuki
    • 学会等名
      Rensselaer Polytechnic Institute, CURRENT Seminar
    • 国際学会
  • [学会発表] Introduction to the Koopman operator in systems and control2018

    • 著者名/発表者名
      Alexandre Mauroy and Yoshihiko Susuki
    • 学会等名
      SICE Annual Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Gaussian process regression for dynamic mode decomposition2018

    • 著者名/発表者名
      Akitoshi Masuda, Yoshihiko Susuki, Satomi Sugaya, Manel Martinez-Ramon, Andrea Mammoli, and Atsushi Ishigame
    • 学会等名
      電気学会 電力・エネルギー部門大会
  • [学会・シンポジウム開催] OPU-UNM Symposium on Energy Systems Research2018

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公開日: 2019-12-27  

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