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専門分野（科研費分類） 【 表示 ／ 非表示 】

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

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• Application of PMUs to monitor large-scale PV penetration infeed on frequency of 60 Hz Japan power system: A case study from Kyushu Island

  Kerdphol T., Matsukawa Y., Watanabe M., Mitani Y.

  Electric Power Systems Research    185   2020年08月  [査読有り]

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  © 2020 Elsevier B.V. Recently, the large-scale photovoltaic (PV) penetration brings serious issues for system operators in monitoring and maintaining grid stability. The intermittent power output and loss of inertia property from high PV penetration critically affect the balance between generation and demand. These issues lead to larger frequency oscillations, generation tripping, and cascading failures. To overcome these challenges, this paper proposes an advanced application of phasor measurement units (PMUs) for monitoring dynamics of the system in the presence of high PV penetration. During such penetration, the data-driven analysis of the rate of change of frequency (ROCOF) is of great importance, reflecting the system stability. This approach is first demonstrated on Kyushu Island, and PMUs are installed at the domestic supply side. The contrastive scenarios of high-resolution PMUs recorded in each region are analyzed against different levels of PV penetration. The results reveal that monitoring system frequency and ROCOF variations not only indicate the oscillatory behavior of the grid, but also provide useful information for the wide-area dynamic stability. This paper also offers a recent overview of large-scale PV penetration infeed on frequency of the 60 Hz Japan power system, and it can be useful for improving a range of diagnostic/monitoring and control functionalities.

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• A Comprehensive Digital Protection Scheme for Low-inertia Microgrids Considering High Penetration of Renewables

  Magdy G., Shabib G., Elbaset A.A., Mitani Y.

  Power Systems      39 - 57   2020年01月  [査読有り]

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  © 2020, Springer Nature Switzerland AG. This chapter provides a digital scheme of frequency control and over/underfrequency relay (OUFR) protection for an islanded microgrid (μG) considering high penetration of renewable energy sources (RESs). Reducing system inertia by replacing synchronous generators with a large amount of RESs causes undesirable influence on system frequency stability, leading to weakening of the μG. In addition, sudden changes in load and short circuits cause large frequency fluctuations that threaten the system security. Therefore, this chapter proposes a coordination scheme between the digital frequency controller, which is designed based on Tustin’s technique, and the digital OUFR, which operates for both conditions of over- and underfrequency, to protect the power system against high frequency variations. To evaluate the effectiveness of the proposed digital coordination scheme, the simulation results of the studied islanded μG are executed by MATLAB software. Thus, the obtained results emphasized that the proposed coordination scheme can effectively handle several disturbances and high system uncertainty. Moreover, it can regulate the μG frequency and guarantee robust performance to maintain the dynamic security of low-inertia islanded μG.

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• A New Frequency Control Strategy in Real Power Systems Considering Wind Energy

  Magdy G., Shabib G., Elbaset A.A., Mitani Y.

  Power Systems      15 - 38   2020年01月  [査読有り]

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  © 2020, Springer Nature Switzerland AG. This chapter presents a coordination of secondary frequency control (i.e., load frequency control) and superconducting magnetic energy storage (SMES) technology using a new optimal PID controller in a real power system (e.g., Egyptian power system (EPS)) considering high wind power penetration (HWPP). This coordination scheme is proposed for compensating the system frequency deviation, preventing the conventional generators from exceeding their power ratings during load disturbances, and mitigating the power fluctuations from wind power plants. The EPS considering HWPP was tested by the MATLAB/Simulink simulation to prove the effectiveness of the proposed coordinated control strategy. The convention plants of the EPS are decomposed into three dynamics subsystems: hydro, reheat, and non-reheat power plants. Moreover, the physical constraints of the governors and turbines such as generation rate constraint (GRC) of power plants and speed governor dead-band are taken into consideration. The results show the superior robustness of the proposed coordination against all scenarios of various load profiles, and system uncertainties in the EPS considering HWPP. Furthermore, the results were verified by comparing it with both the optimal LFC with/without the effect of conventional SMES, which is without modifying the input control signal.

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• A New Trend in Control of Renewable Power Systems Based on Virtual Synchronous Generator

  Magdy G., Shabib G., Elbaset A.A., Mitani Y.

  Power Systems      89 - 118   2020年01月  [査読有り]

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  © 2020, Springer Nature Switzerland AG. Today’s power systems have a high-level penetration of renewable energy sources (RESs). Therefore, the modern power systems become more susceptible to the system insecurity than conventional power systems due to lack of system inertia that results from replacing the conventional generators with RESs and frequency fluctuations that result from the intermittent nature of the RESs. Hence, this chapter presents a new strategy of frequency control including virtual inertia control based on virtual synchronous generator (VSG), which emulates the behavior of conventional synchronous generator in large power systems, thus adding some inertia to the system control loop virtually and accordingly stabilizing the system frequency during high penetration of RESs. Moreover, this chapter proposes an efficient coordination scheme of frequency control loops including the proposed virtual inertia control system-based VSG and digital over/underfrequency protection for maintaining the dynamic security of the renewable power systems because of the high integration level of the RESs. System modeling and simulation results are carried out using MATLAB/Simulink® software. Results approved that the proposed coordination scheme can effectively regulate the system frequency and guarantee robust performance to preserve the dynamic security of renewable power systems with high penetration of RESs for different contingencies.

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• Conclusions and Future Work

  Magdy G., Shabib G., Elbaset A.A., Mitani Y.

  Power Systems      145 - 146   2020年01月  [査読有り]

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  © 2020, Springer Nature Switzerland AG. In view of the analysis and investigations presented, the main conclusions can be summarized as follows: 1. This book has proposed new frequency control techniques based on SMES system, virtual inertia control, and VSG for frequency stability enhancement of RPS considering high penetration level of RESs. 2. A new coordination of the secondary frequency control (i.e., LFC) and the SMES technology using a new optimal PID controller-based MSA has been proposed to enhance the frequency stability of the EPS concerning HWPP under the impact of different load profiles, random load variation, wind power fluctuations, and system uncertainties. 3. A suitable inertia control technique could be applied together with ESSs to emulate additional inertia power to the community or power system, improving system inertia and eliminating the stability issues. Therefore, this book has proposed a novel concept of frequency control incorporating a virtual inertia controller to emulate virtual inertia into the RPS control loop, thus stabilizing RPS frequency during high penetration of RESs. 4. This book has proposed a new frequency control strategy based on VSG, which emulates the characteristics of a real synchronous generator that are as follows: the inertia and damping properties through the concept of virtual rotor as well as frequency control loops (i.e., primary and secondary frequency control) through the virtual primary and secondary control, to compensate the reduction in system inertia that results from adding more RESs (e.g., non-inertia sources), thus stabilizing the system frequency during high penetration of RESs. 5. The proposed frequency control strategies have coordinated with digital OUFR in RPSs for improvement of the frequency stability and preservation of the dynamic security of RPSs because of the high integration level of the RESs.

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• Power System Monitoring and Control

  Bevrani H., Bevrani H., Watanabe M., Mitani Y. ( 単著 )

  Power System Monitoring and Control  2014年06月 ISBN: 9781118852422

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  © 2014 by John Wiley & Sons, Inc. All rights reserved.Power System Monitoring and Control (PSMC) is becoming increasingly significant in the design, planning, and operation of modern electric power systems. In response to the existing challenge of integrating advanced metering, computation, communication, and control into appropriate levels of PSMC, Power System Monitoring and Control presents a comprehensive overview of the basic principles and key technologies for the monitoring, protection, and control of contemporary wide-area power systems. A variety of topical issues are addressed, including renewable energy sources, smart grids, wide-area stabilizing, coordinated voltage regulation, and angle oscillation damping-as well as the advantages of phasor measurement units (PMUs) and global positioning systems (GPS) time signal. End-of-chapter problems and solutions, along with case studies, add depth and clarity to all topics. Timely and important, Power System Monitoring and Control is an invaluable resource for addressing the myriad of critical technical engineering considerations in modern electric power system design and operation. Provides an updated and comprehensive reference for researcher and engineers working on wide-area power system monitoring and control (PSMC). Links fundamental concepts of PSMC, advanced metering and control theory/techniques, and practical engineering considerations. Covers PSMC problem understanding, design, practical aspects, and timely topics such as smart/microgrid control and coordinated voltage regulation and angle oscillation damping. Incorporates authors' experiences teaching and researching in various international locales including Japan, Thailand, Singapore, Malaysia, Iran, and Australia.

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口頭発表・ポスター発表等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 産業用電力系統における誘導電動機の順次再閉路時間決定法

  金子悠一

  平成29年度（第70回）電気・情報関係学会九州支部連合大会  (平成29年度（第70回）電気・情報関係学会九州支部連合大会)  2017年09月  -  2017年09月   

• EV電費情報を付加した地理情報システム(GIS)利用による走行支援システム

  中山俊太朗

  平成29年度（第70回）電気・情報関係学会九州支部連合大会  (琉球大学　千原キャンパス)  2017年09月  -  2017年09月   

• Modeshapeおよび感度評価による電力系統動揺解析

  高橋響生

  平成29年度（第70回）電気・情報関係学会九州支部連合大会  (琉球大学　千原キャンパス)  2017年09月  -  2017年09月   

• 多地点同期位相計測による 系統間動揺周波数計測に基づく 太陽光発電大量導入の影響評価

  綱分智則

  平成29年度（第70回）電気・情報関係学会九州支部連合大会  (琉球大学　千原キャンパス)  2017年09月  -  2017年09月   

• 配電系統における分散設置効果を考慮したPV出力変動のコージェネレーションを用いた抑制制御効果の評価

  小井手孝徳

  平成29年度（第70回）電気・情報関係学会九州支部連合大会  (琉球大学　千原キャンパス)  2017年09月  -  2017年09月   

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講演 【 表示 ／ 非表示 】

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• Phasor Measurement Unit (PMU) as a Powerful Tool to Support Smart Power Delivery （Phasor Measurement Unit (PMU) as a Powerful Tool to Support Smart Power Delivery）

  The International Conference on Electrical Engineering （The International Conference on Electrical Engineering） ( Ｗeihai, China )  2017年07月05日 

• Application of Phasor Measurements to Monitor the Power System Dynamics Associated with Large Amount of PV Installations

  IEEJ P&ES - IEEE Thailand Joint Symposium （IEEJ P&ES - IEEE Thailand Joint Symposium） ( Bangkok, Thailand )  2017年03月07日 

• Applications of Phasor Measurement Unit (PMU) and Geographic Information System (GIS) in Power System Analysis

  Annual Conference of Korea Institute of Electrical Engineering ( Gwanju, Korea )  2016年11月03日  大韓電気学会

• スマート社会を支える電気エネルギー利用技術

  電気材料懇談会   2015年01月15日 

• Phasor and Node Voltage Measurements for Smart Monitoring of Power System Dynamics and Power Flows

  35th Electrical Engineering Conference (EECON-35) in Thailand ( Thailand )  2012年12月14日  35th Electrical Engineering Conference

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報道関係 【 表示 ／ 非表示 】

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• エコ大学　九工大が全国9位

  読売新聞  2013年01月08日

  三谷康範

• 震災後を考える　電力問題

  読売新聞  2011年06月11日

  三谷康範

• 研究室を歩く　環境にやさしい住まいに

  読売新聞  2009年07月30日

  三谷康範,伊東啓太郎

• 小屋でエコ競演　専攻の垣根越えて研究

  西日本新聞  2009年05月23日

  三谷康範

科研費獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

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• 自律分散型電気エネルギー流通監視システム

  基盤研究(A)

  研究期間:  2006年06月  -  2010年03月

  研究課題番号:  18206028

• GPS時刻同期位相計測装置による電力系統動特性監視システムの研究

  特別研究員奨励費

  研究期間:  2004年04月  -  2005年11月

  研究課題番号:  03F03227

• GPS時刻同期位相計測装置による電力系統動特性監視システムの研究

  特別研究員奨励費

  研究期間:  2003年11月  -  2004年03月

  研究課題番号:  03F00227

• 多地点同期フェーザ量計測に基づく広域連系電力系統動特性オンライン評定システム

  基盤研究(B)

  研究期間:  2002年06月  -  2005年03月

  研究課題番号:  14350145

受託研究・共同研究実施実績 【 表示 ／ 非表示 】

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• 災害時の「電力確保」まで想定した世界最先端のＧ空間防災モデルの構築

  受託研究

  研究期間:  2014年09月  -  2015年03月

その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

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• 電池の適正充放電管理に基づく自然エネルギー発電共生型電気自動車エネルギーマネジメント・制御システム

  提供機関:  電気事業連合会 

  研究期間:  2010年11月  -  2012年10月

担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

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FD活動への参加 【 表示 ／ 非表示 】

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学会・委員会等活動 【 表示 ／ 非表示 】

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社会貢献活動（講演会・出前講義等） 【 表示 ／ 非表示 】

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• 北九州市民カレッジ「未来を切り開く電気電子工学」

  2014年12月

  　

  　

• 電気エネルギーが創る未来型エネルギー社会

  2014年10月

  　

  　

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  夢ナビライブ

• 自然エネルギー発電の大量導入をサポートする スマートな電力システムの構築

  2014年09月

  　

  　

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  北九州工業高等専門学校　1年から5年生対象

• 北九州活性化協議会社会人育成プログラム　プロジェクトリーダー

  2014年04月

  -

  継続中

• JICA 太陽光エネルギー発電技術コース

  2012年04月

  -

  継続中

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  「太陽電池大量導入時の電気自動車利用」の講義
  

国際会議の開催 【 表示 ／ 非表示 】

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• 1st International Symposium on Nature Grid in Green Campus and City

  2012年09月30日  -  2012年09月30日  九州工業大学, 財団法人西日本産業貿易コンベンション協会

• International Seminar of Doctoral Students on Clean Energy Systems 2009

  2009年07月27日  -  2009年07月28日  JENESYS PROGRAM