中国電力ネットワークと富士通、再生可能エネルギーの導入拡大および送電設備の保全業務高度化に向けた実証試験を実施

中国電力ネットワーク株式会社（注1）（以下、中国電力ネットワーク）と富士通株式会社（注2）（以下、富士通）は再生可能エネルギーの導入拡大のために次世代電力ネットワーク技術として期待されているダイナミックレーティング（注3）の実現、および送電設備の保全業務高度化におけるドローンの活用に向けて、中国電力ネットワークの送電設備を活用して取得・変換した風況などの環境データ（注4）の実用性について2021年9月から1年間の実証試験を実施しました。

　送配電事業者は、2050年カーボンニュートラル（注5）の実現に向けて、太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギーの導入拡大のため、電力系統（注6）の増強や系統制御技術の開発などによる電力ネットワークの次世代化を目指しており、中国電力ネットワークにおいてもカーボンニュートラル推進計画を策定し、積極的に取り組んでいます。
　また、電力の安定供給を維持するための保安業務のうち、特に送電設備の巡視点検業務は膨大な労力と時間を要しており、労働者人口の減少が課題となる中、ドローンなどのICTを活用した保安レベルの維持・向上や保全業務の高度化といったスマート保安（注7）の推進が求められています。中国電力ネットワークは、設備の巡視点検業務や故障発生箇所の特定などの保全業務にドローンを活用していますが、ドローンの飛行は風に大きく左右されるため、さらなる活用には広範囲に設置された送電線近傍の環境データ（風況）をリアルタイムかつ正確に把握する必要があります。

　本実証試験では、送電線の光ファイバー複合架空地線（以下、OPGW（注8））に、光ファイバーセンシング技術（注9）を用いて取得したOPGWの振動データを富士通独自のデータ変換技術で変換し、送電線近傍の環境データを推定するとともに、現地の実測データと比較検証した結果、概ね一致していることが確認できました。これにより、広範囲に設置されている送電線近傍の環境データ（風況）を効率的かつ正確に取得できるため、ダイナミックレーティングやドローンを活用した巡視点検への適用拡大が可能になり、再生可能エネルギーの導入拡大や送電設備の保全業務のさらなる高度化が実現できます。

【 実証試験について 】
1.     概要
　中国電力ネットワークの変電所などにおいてOPGW振動測定用の光ファイバーの測定装置や計算用コンピューターなど機器一式を設置し、ミリ秒単位の振動データを長さ70キロメートルに渡り、数メートル間隔で取得します。その振動データをもとに富士通独自のデータ変換技術を活用して環境データ（風況）や送電線温度を推定し、これらのデータをドローンの運航支援やダイナミックレーティングに活用するための検証を行い、有効性を確認しました（図1）。

図1：実証試験の概要イメージ

1.     期間
2021年9月1日から2022年9月30日まで

2.     実証箇所
中国電力ネットワークが所有する中国地方（島根県、広島県、山口県）の送電線　計3線路

3.     内容と結果
（1）ドローンの飛行可否の判断に向けたデータ変換技術の検証
　本実証試験において、OPGWの振動データを変換して取得した環境データ（風況）と現地に設置した風速計の実測データとの比較を行ったところ、概ね一致していることが確認できました（図2）。これにより、本実証試験で活用した技術が、起伏によって風況が複雑に変化する山間部においても、正確かつ効率的にデータを取得することができ、ドローンの飛行可否の判断や風況を考慮した飛行ルートの選定に適用可能であることが検証できました。
　本技術を活用することで、中国電力ネットワークでのドローンによる巡視点検時の安全性向上と保全業務高度化が図れます。

 

図2：（左）OPGWによる振動データから変換した環境データ（風況） （右）鉄塔に設置した風速計と振動データから変換した環境データ（風況）の比較

（2）送電容量の拡大に向けたダイナミックレーティングへの適用検証
　送電線は送電電圧や電線の太さに加え、気象条件を、例えば風速0.5m/s（メートル毎秒）、日射量1,000W/m2（ワット毎平方メートル）および外気温40℃といった一定の固定値として定め、電気を流すことができる容量の上限（以下、送電容量）を決定し、運用しています。今後、再生可能エネルギーの導入拡大を実現するためには、刻々と変化する気象条件から送電線の温度を正確に推定し、送電容量を弾力的に運用するダイナミックレーティングの活用が有効となります。
　本実証試験では、送電線の温度を推定するため、（1）で推定した環境データ（風況）と鉄塔に設置した各種センサーで実測した日射量および外気温、実際に送電線に流れる電流値をパラメーターとして、温度データに変換し、送電線の温度を推定しました。また、赤外線サーモグラフィカメラを設置して送電線の温度を実測したところ、精度が概ね一致していることが確認できました（図3）。これにより、本技術がダイナミックレーティングに適用可能であることが検証できました。
　本技術を活用することで、送電線の温度変化に最も寄与する送電線近傍の環境データ（風況）を全域に渡ってリアルタイムで把握できるようになり、これまで固定値で運用していた送電容量を弾力的に運用することによって送電容量の増加が見込めるため、再生可能エネルギーの導入拡大に寄与します。
 

図3：推定した送電線温度と実測した送電線温度の比較

（3）業務実装に向けたプロトタイプシステムの作成と運用検証
　富士通は本実証試験によって得られた環境データ（風況）や送電線の温度など各種の推定データを、送電設備に合わせて地図上に可視化する送電網高度運用支援のプロトタイプシステムを作成しました。中国電力ネットワークは、本システムでの広範囲に渡るこれらのデータの把握や実運用を見据えた操作感、利便性について検証を行いました（図4）。
　本システムを活用することで、可視化されたデータに基づいたダイナミックレーティングの実施やドローン飛行の可否判断による業務の高度化が図れます。
 

図4：送電網高度運用支援のプロトタイプシステムの画面イメージ

【 今後について 】
　両社は今後、ダイナミックレーティングによる送電容量の弾力的な運用、およびドローンを活用した保全業務の高度化に向けて、環境データ（風況）や送電線温度のデータが活用できる送電網高度運用支援システムの早期構築に向けた開発を進めるとともに、デジタルトランスフォーメーション（DX）をさらに進展させ、保全業務の改革やサステナブルなエネルギー供給などの社会課題解決を目指します。
　中国電力ネットワークは、お客さまの期待に応える電力品質・業務品質の追求や、多様化するネットワーク利用形態への対応のため、先端技術を活用した業務の高度化・最適化を進めるとともに2050年カーボンニュートラル実現に向けた再生可能エネルギーの導入拡大に貢献していきます。
　富士通は、サステナブルな世界の実現を目指す「Fujitsu Uvance」のもと、ニューノーマルへの変革をアジャイルに推進する「Digital Shifts」のデータドリブンマネジメントの取り組みを進めていきます。

【 商標について 】
記載されている製品名などの固有名詞は、各社の商標または登録商標です。

【 注釈 】
（注1）   中国電力ネットワーク株式会社：本社 広島県広島市、代表取締役社長：松岡 秀夫
（注2）   富士通株式会社：本社 東京都港区、代表取締役社長：時田 隆仁
（補足：掲載先メディアや閲覧環境の仕様によっては「隆」の文字が正しく表示されない場合があります。正しくは「隆」の「生」の上に「ー」が入ります。）
（注3）   ダイナミックレーティング：送変電設備の送電容量を弾力的に運用する技術。
（注4）   環境データ：光ファイバー複合架空地線（OPGW）およびそのごく近傍の環境状態（風況など）を推定したデータ群。
（注5）   カーボンニュートラル： 温室効果ガスの排出量と吸収量を均衡させることを意味する。2020年10月、日本政府は2050年までに温室効果ガスの排出を全体としてゼロにする、カーボンニュートラルを目指すことを宣言。
（注6）   電力系統：発電所から需要家まで電気を届けるための、「送電」「変電」「配電」からなる一連の電力設備・システムのこと。
（注7）   スマート保安：電気保安分野においてセンサーIoTやAI、ドローンなどの新たな技術を導入することで、保安力の維持・向上と生産性の向上を両立（＝電気保安のスマー ト化）させる取り組み。
「電気保安分野 スマート保安アクションプラン」参照。
https://www.meti.go.jp/shingikai/safety_security/smart_hoan/denryoku_anzen/index.html
（注8）  Optical Ground Wire（光ファイバー複合架空地線）の略。送電線を落雷から保護するための架空地線に光ファイバーケーブルを内蔵した設備。
（注9） 光ファイバーセンシング技術：通信用光ファイバーケーブルに特定のレーザーパルス光を入力し、後方散乱光などの光の変化や成分を測定することで、光ファイバーケーブルがどのように振動しているのかをリアルタイムに測定できる技術。測定には専用の測定装置とデータを処理する計算用コンピューターを用いる。

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ネットワーク設備部（技術高度化）
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富士通コンタクトライン（総合窓口）
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