JP2007156744A - 分散監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統監視制御システムなどの多重化されたシステムにおいて、頻繁に発生する設備データベースの変更を各計算機に迅速に反映させると共に、障害発生後の復旧作業は、各計算機で自律的に行えるようにする。
【解決手段】メンテナンス計算機Ｄにより、設備データベースの内容変更を主計算機Ａ、Ｂ、試験計算機Ｃに展開させるにあたり、設備データベース切替処理を行う都度、各計算機の主メモリ上に保持されるオンライン用設備ＤＢ１０４、２０４、３０４を、不揮発性記憶媒体を用いた退避用メモリ１０、１０５、２０５、３０５に退避させると共に、障害発生時の復旧は、退避用メモリに保持されたデータを用いて各計算機に個別に行わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電力系統監視制御システムのように、複数の分散化された計算機を含む分散監視制御システムに関し、特に各計算機にて保持される設備データベースの退避および復元技術に関する。

発電機、送電線、変圧器、開閉器などの電力系統を監視し、制御する電力系統監視制御システムでは、これらの装置に関するデータを、設備データベースにて管理している。そして、電力系統設備が年々拡大し複雑化していることを受け、電力系統監視制御システムには高い性能と信頼性が求められるようになってきている。このため、近年の電力系統監視制御システムでは、多重化、分散化したシステム構成が採用されており、複数の計算機から構成されるのが通常である。さらに、電力系統設備は日々変化するため、電力系統監視システムの保持する設備データベースは頻繁に更新される必要があり、その変更は、複雑化したシステム構成においても、正確かつ確実に行われる必要がある。

特許文献１には、電力系統の監視制御をオンラインで行う主計算機二台と、設備データベースのメンテナンスをするメンテナンス計算機、設備データベースの内容が更新された際に、運用のテストを行う試験計算機とで構成される分散監視制御システムにおいて、更新された設備データベースでの運用に問題が生じた場合にも、更新前の状態に復元できるよう、更新前の設備データベースの情報を、バックアップとしてメンテナンス計算機内の主メモリに退避させ、その内容を、メンテナンス計算機停止時に退避用ディスクに保存させるシステムについての開示がある。設備データの退避や復元はメンテナンス計算機によって制御される構成となっている。
特開２００５−３０１４３８号公報

ところが、各計算機の保持する設備データベースのバックアップや復元処理を、一台の計算機にて制御させている場合は、制御を行う計算機が障害発生等で停止してしまった時には、各計算機にて保持する設備データベースの退避や復元を自力で行うことができないという問題があった。

また、特許文献１に記載のシステムでは、データの退避が揮発性の主メモリ上にされる構成となっており、かつ、データはシステムの停止処理時までは主メモリ上に保持されるため、突然の障害などでシステムが停止した場合は、主メモリに退避されたデータは消失してしまい、復元時に使用されるデータが最新のものでなくなってしまう可能性があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、障害発生などで各計算機が停止した場合も、それぞれの計算機が自律的に設備データベースの復元を行えるようにすることを目的とする。

本発明は、設備データを格納したオンライン用設備データベースを有する、少なくとも二台以上の主計算機と、設備データのメンテナンスを行う、メンテナンス用設備データベースを有するメンテナンス計算機と、メンテナンス計算機により更新されたメンテナンス用設備データベースによって、オンライン用設備データベースが更新された状態で、オンライン用設備データベースを模擬試験する試験計算機とで構成される分散監視制御システムにおいて、設備データベース切替処理の度に、各計算機の主メモリ上に保持された各設備データベースを、各計算機に実装される不揮発性記憶媒体に退避させるようにしたものである。

本発明によると、各計算機が個別に設備データベースのバックアップデータを保持するため、障害等が発生した際も、それぞれの計算機が自律的に設備データベースの情報を復元できるようになる。

この場合、設備データベースが変更される毎に、それぞれの計算機内に設けられた不揮発性記憶媒体に更新前のデータが退避されるため、障害発生時にも、不揮発性記憶媒体内に保存された障害発生前の最新の設備データベースを用いて、迅速に復元を行うことができる。

以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

図１は、本例システムの構成例を示す図である。電力系統の監視制御をオンラインで実行する二重系の主計算機Ａと主計算機Ｂ、設備データベースをメンテナンスするメンテナンス計算機Ｄ、メンテナンス計算機にてメンテナンスされた設備データベースを使って、オンライン業務を模擬試験する試験計算機Ｃとで構成してある。主計算機Ａと主計算機Ｂは二重系システムとして稼動しており、一方が主系としてオンライン業務を行う間は、他方は従系として待機の状態にあるものとする。

主計算機Ａと主計算機Ｂはそれぞれ、オンライン用設備ＤＢ１０４とオンライン用設備ＤＢ２０４を備えており、これらのＤＢは同一の内容としてある。オンライン業務処理機能部１０１、２０１は、オンライン用設備ＤＢ１０４と２０４に保存されているデータを使用して、電力系統の電圧や電流の監視、発電機制御、開閉器のオン・オフ操作指令などのオンライン業務を行う。

メンテナンス計算機Ｄは、データ入力装置５から設備データベースの変更を受け付けると、まずメンテナンス用設備ＤＢ７のデータを退避用メモリ１０に退避させる。次に、設備ＤＢ変更機能部６によって、受け付けられた変更内容がメンテナンス用設備ＤＢ７に展開される。設備ＤＢ変更機能部６では、設備データの変更、追加、削除などのメンテナンスを行うようにしてある。また、メンテナンス計算機Ｄは設備ＤＢ状態テーブル８を備えており、ここには各計算機における設備ＤＢの過渡状態と、設備ＤＢ切替時における設備ＤＢの状態正常・異常と、各計算機のハードウェア的な正常・異常とが記録される。設備ＤＢの状態や各計算機の状態は、それぞれの計算機内に設けられた異常検出機能部１０２、２０２によって監視されており、障害が検知された場合は、メンテナンス計算機Ｄ内の設備ＤＢ状態テーブル８の値が更新されるようにしてある。設備ＤＢ状態テーブル８の詳細については、後述する。

試験計算機Ｃは、メンテナンス計算機Ｄのメンテナンス用設備ＤＢ７から変更されたデータを受け取り、そのデータをオンライン用設備ＤＢ３０４に展開させて模擬試験する。オンライン用設備ＤＢへのデータの展開は、設備ＤＢ切替機能部３０３により行われるようにしてある。なお、ここでいう模擬試験とは、あくまでもソフトウェア上での模擬的な試験を意味しており、実際のオンライン業務における試験が行われるわけではない。また、設備ＤＢ切替機能部は、主計算機Ａと主計算機Ｂ内にも設けられており、両計算機における設備ＤＢ切替機能部も、受け付けた変更内容をオンライン用設備ＤＢに反映させる働きをする。

なお、メンテナンス計算機Ｄにおけるメンテナンス用設備ＤＢ７、試験計算機Ｃにおけるオンライン用設備ＤＢ３０４、主計算機ＡとＢにおけるオンライン用設備ＤＢ１０４と２０４は、すべて揮発性の主メモリ上に割り当てられてある。また、主計算機Ａ、主計算機Ｂ、試験計算機Ｃ、メンテナンス計算機Ｄにはそれぞれ不揮発性半導体メモリを使用した退避用メモリを持たせており、ここには、設備データベースの変更が行われるタイミングで、その時点で各計算機が保持している設備データベースが退避されるようにしてある。

設備ＤＢ状態テーブル８は、設備データベース変更処理に際し、以下のような誤った処理が行われないように、各計算機の過渡状態や稼動状態を管理するために設けられたものである。誤った処理とは、試験計算機Ｃによって模擬試験された結果、問題があると判断されたデータベースを使用して、主計算機Ａのオンライン用設備ＤＢ１０４や、主計算機Ｂのオンライン用設備ＤＢ２０４が更新されてしまったり、メンテナンスの途中であるメンテナンス用設備ＤＢ７を用いて、オンライン用設備ＤＢ１０４または２０４が更新されてしまったりする処理を指す。各設備ＤＢの変更処理の際に必ず設備ＤＢ状態テーブル８が参照される事により、これらの問題の発生を防ぐことができる。

設備ＤＢ状態テーブル８の詳細について、図２と図３を参照にして説明する。設備ＤＢ状態テーブル８は、図２にて説明されるデータベース状態テーブル８Ａと、図３にて説明される件名状態テーブル８Ｂとで構成される。図２のデータベース状態テーブル８Ａでは、件名番号、切替状態、計算機状態という三つの項目を管理している。件名番号における件名とは、データベースの来歴を区分するものであり、件名番号はその識別子である。件名番号は、例えば１〜１０という整数値で構成され、図３にて例示されているように、件名番号１であれば運用完了、２であれば保存完了といったように、各計算機における設備ＤＢの過渡状態に対応して番号が割り振られてある。

切替状態とは、オンライン用設備ＤＢ１０４、２０４が正常か異常かを示すフラグ値であり、計算機状態は、計算機のハードウェアが正常か異常かを示すフラグ値である。各計算機において設備ＤＢを運用中に障害が発生した場合は、異常検出機能部１０２あるいは２０２が検知し、それがソフトウェア障害であった場合は、切替状態に異常フラグが立ち、ハードウェア障害であった場合は、計算機状態に異常フラグが立つようにしてある。なお、設備ＤＢ状態テーブル８の内容に変更が加えられる都度、メンテナンス計算機Ｄ内の退避用メモリ１０にテーブルの内容が退避されるようにしてある。

図２と図３から、主計算機Ａ、主計算機Ｂ、試験計算機Ｃ、メンテナンス計算機Ｄがどのような状態であるかを読み取ると、主計算機Ａのオンライン用設備ＤＢ１０４と計算機Ｂのオンライン用設備ＤＢ２０４は、共に運用中（件名番号４＝運用中）で、切替状態、計算機状態共に正常、試験計算機Ｃとメンテナンス計算機Ｄは、共に試験中（件名番号７＝試験中）ということが分かる。運用中とは、設備データベースを使用して主計算機がオンライン稼働中もしくは稼動可能状態であることを示しており、試験中とは、設備データベースの模擬試験中であることを示している。

次に、分散型監視制御システムにおける、設備データベースの切替処理手順の例を、図４のフローチャートを参照して説明する。

設備データベースに変更が加わった場合、それぞれの計算機が保持するオンライン用設備ＤＢを、個別に変更していくのでは効率が悪いため、本例では、変更の入力はメンテナンス計算機Ｄが受け付け、その内容を試験計算機Ｃに模擬試験させた上で、メンテナンス計算機Ｄにより、変更された設備データを、主計算機Ａと主計算機Ｂに展開させる構成としてある。

まず、設備データベースの変更は、ユーザによりデータ入力装置５を通してメンテナンス計算機Ｄに入力される（ステップＳ１）。入力される情報は、例えばキャラクターコード形式の変更指示データなどであるとする。入力情報を受け付ける前に、メンテナンス用設備ＤＢ７のデータが退避用メモリ１０に退避される（ステップＳ２）。次に、入力情報を受け、設備ＤＢ変更機能部６によりメンテナンス用設備ＤＢ７の内容が変更される（ステップＳ３）。この時、必ずメンテナンス計算機Ｄ内の設備データ状態テーブル８が参照され、メンテナンス計算機Ｄの件名番号が１０の作成待か、４の運用中である場合にのみ変更が行われるようにする。４の運用中とは、メンテナンス用設備ＤＢ７の内容が、既に主計算機Ａと主計算機Ｂに展開され、運用されている状態を示す。この状態であれば、メンテナンス用設備ＤＢ７の内容が変更されても良いと判断される。設備データ状態テーブル８の値は、変更の状況に応じて変更され、メンテナンス用設備ＤＢ７が変更される直前には「作成中」に変更され、変更処理完了後には「試験待」に変更される。以降の設備データ状態テーブル８の値は、図４のフローチャートの左側に図示された通りに変化するものとする。設備データベースの切替が行われる各段階において、フローチャート左側に示された件名状態以外の状態であった場合には、切替が行われないようインターロック機能が働き、切替処理が停止される。

次に、試験計算機Ｃ内の設備ＤＢ切替機能部３０３により、メンテナンス計算機Ｄ内のメンテナンス用設備ＤＢの内容をもって、オンライン用設備ＤＢ３０４の内容が更新される（ステップＳ４）。その後、更新されたオンライン用設備ＤＢ３０４が模擬試験され（ステップＳ５）、試験結果が、正常か否かが判断される（ステップＳ６）。問題があると判断された場合は、ステップＳ１に戻り、メンテナンス用設備ＤＢ７の変更からやり直される。正常と判断された場合は、主計算機Ａをオフラインにすると共に、主計算機Ｂをオンラインにさせる（ステップＳ７）。主計算機Ａのオンライン用設備ＤＢ１０４のデータを退避用メモリ１０５に退避させ（ステップＳ８）、次に、設備ＤＢ切替機能部１０３によって、変更されたメンテナンス用設備ＤＢ７のデータがオンライン用設備ＤＢ１０４に展開され、データが更新される（ステップＳ９）。

次に、主計算機Ｂがオフラインにされると共に、主計算機Ａがオンラインにされる（ステップＳ１０）。主計算機Ａの場合と同様に、主計算機Ｂのオンライン用設備ＤＢ２０４のデータが、退避用メモリ２０５に退避され（ステップＳ１１）、主計算機Ｂの設備ＤＢ切替機能部２０３により、オンライン用設備ＤＢ２０４の内容が更新される（ステップＳ１２）。最後に、主計算機Ｂがオンラインにされる（ステップＳ１３）。このとき、主計算機Ａの代わりに主計算機Ｂを主系として稼動させても良く、その場合は主計算機Ｂをオンラインにし、主計算機Ａは待機させるようにする。

主計算機Ａまたは主計算機Ｂにおいて、更新されたオンライン用設備ＤＢ１０４あるいは２０４を使用してオンラインでの運用が行われた結果、問題が発生した場合は、更新前のデータベースを用いて復元が行われる必要がある。次のステップＳ１４にて、こういった問題の発生の有無を確認している。

問題が発生し、更新前の状態への復元が要求されている場合は、主計算機Ａがオフラインにされると共に、主計算機Ｂがオンラインにされ（ステップＳ１５）、設備ＤＢ切替機能部１０３の制御により、退避用メモリ１０５に保存されたデータが読み込まれ、復元が行われる（ステップＳ１６）。

次に、主計算機Ｂがオフラインにされると共に、主計算機Ａがオンラインにされる（ステップＳ１７）、同じく設備ＤＢ切替機能部２０３により、退避用メモリ２０５に保存されたデータを用いて復元が行われる（ステップＳ１８）。最後に、主計算機Ｂがオンラインにされる（ステップＳ１９）。この場合も、主計算機Ａに代わって主計算機Ｂを主系としてオンライン稼動させても良く、その際には主計算機Ｂをオンライン稼動させ、主計算機Ａを待機させるようにする。

次に、主計算機Ａ、主計算機Ｂ、試験計算機Ｃとメンテナンス計算機Ｄにおける立上げ時の処理例について、図５のフローチャートを参照して説明を行う。この立上げ処理は、それぞれの装置にて個別に行われるものとする。まず、各装置は単独で立上げられ（ステップＳ２１）、基本ソフトウェアの開始処理が行われる（ステップＳ２２）。次に、各計算機に実装された退避用メモリ内に保存されたデータを使って、オンライン用設備ＤＢ１０４、２０４、３０４、メンテナンス用設備ＤＢ７、それぞれの復元が行われる（ステップＳ２３）。その後は業務ソフトウェアの開始処理が行われ（ステップＳ２４）、開始処理が正常に終了したかの判断が行われる（ステップＳ２５）。業務ソフトウェア開始処理が正常に終了した場合は、オンライン業務が開始され（ステップＳ２６）、正常に終了しなかった場合は、異常要因が除去された上で（ステップＳ２７）再びステップＳ２１に戻って立上げ処理が行われる。

このようにして、主計算機Ａ、主計算機Ｂ、試験計算機Ｃ、メンテナンス計算機Ｄそれぞれにて設備データベースの退避や復元を行わせるようにしたため、障害が発生した場合にも、いずれかの装置に依存することなく、各計算機が自律的に設備データベースの復元を行えるようになる。

また、メンテナンス用設備ＤＢ７、オンライン用設備ＤＢ１０４、２０４、３０４は各計算機の主メモリ上に割り当てられているため、データの高速な書き込みや読み出しが可能となり、設備データベースの切替処理も高速に行われるようになる。

また、退避用メモリ１０５、２０５、３０５として不揮発性半導体メモリを採用しているため、障害等で突然電源が遮断しても退避されたデータは消失せず、退避されたデータを用いて迅速に復旧させることができる。

さらに、メンテナンス用設備ＤＢ７、オンライン用設備ＤＢ１０４、２０４、３０４の内容が退避用メモリ１０５、２０５、３０５に退避されるタイミングを、設備データベースの切替処理が行われるごとと設定したため、退避用メモリ１０５、２０５、３０５に保存されるデータは常に最新に保たれ、障害発生後も障害発生の直前の状態にまで、速やかに復旧することができる。

なお、上述した実施の形態では、主計算機を二台使用した二重系システムを例に挙げて説明を行ったが、それぞれが独立して動作する主計算機を並列接続するシステムにも適応可能であり、主計算機は三台以上から構成されるようにしても良い。

本発明の一実施の形態による分散監視制御システムのハードウェア構成例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態によるデータベース状態テーブルの構成例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による件名状態テーブルの構成例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による設備データベース切替処理手順の例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態による各計算機における立上げ処理の例を示すフローチャートである。

符号の説明

Ａ、Ｂ…主計算機、Ｃ…試験計算機、Ｄ…メンテナンス計算機、５…データ入力装置、６…設備ＤＢ変更機能部、７…メンテナンス用設備ＤＢ、８…設備ＤＢ状態テーブル、９…設備ＤＢ管理機能部、１０１、２０１、３０１…オンライン業務処理機能部、１０２、２０２…異常検出機能部、１０３、２０３、３０３…設備ＤＢ切替機能部、１０４、２０４、３０４…オンライン用設備ＤＢ、１０、１０５、２０５、３０５…退避用メモリ

Claims (3)

1. 設備データを格納したオンライン用設備データベースを有する、少なくとも二台以上の主計算機と、
   前記設備データのメンテナンスを行う、メンテナンス用設備データベースを有するメンテナンス計算機と、
   前記メンテナンス計算機により更新された前記メンテナンス用設備データベースによって、オンライン用設備データベースが更新された状態で、前記オンライン用設備データベースを模擬試験する試験計算機とを有し、
   前記メンテナンス計算機には、更に、前記各主計算機の設備データベースの過渡状態と、設備データベース切替処理時の前記主計算機の正常・異常状態とを保持する設備データベース状態テーブルが備えられた分散監視制御システムにおいて、
   前記各主計算機と試験計算機の前記各オンライン用設備データベースと、前記メンテナンス計算機の前メンテナンス用設備データベース、前記設備データベース状態テーブルとが主メモリ上に配置される一方、
   前記主計算機、前記メンテナンス計算機および前記試験計算機は、各々が不揮発性記憶媒体を備え、前記不揮発性記憶媒体に前記メンテナンス用設備データベースおよび前記各オンライン用設備データベースを退避させると共に、
   前記メンテナンス用設備データベース、前記設備データベース状態テーブルおよび前記各オンライン用設備データベースの退避は、前記設備データベースの切替処理の度に行われることを特徴とする分散監視制御システム。
2. 請求項１記載の分散監視制御システムにおいて、
   前記主計算機および前記試験計算機は、前記設備データベース状態テーブルに保持されている設備データベースの状態に基づき、前記メンテナンス用設備データベースによる前記オンライン用設備データベースの更新可否を判断し、更新可能と判断した場合に、前記オンライン用設備データベースの切替を行う設備データベース切替手段を備えることを特徴とする分散監視制御システム。
3. 請求項１記載の分散監視制御システムにおいて、
   前記主計算機、前記メンテナンス計算機および前記試験計算機は、それぞれが自律的に立上げ処理を行い、前期オンライン用設備データベース、前記メンテナンス用設備データベースの復元を行うことを特徴とする分散監視制御システム。
   

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