JP2010130725A

JP2010130725A - 電力系統監視制御システム

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Publication number: JP2010130725A
Application number: JP2008299822A
Authority: JP
Inventors: Takuya Ashida; 卓也芦田; Masaaki Arimoto; 雅昭有本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-11-25
Also published as: JP5215141B2

Abstract

【課題】稼働率を向上させるとともに、システム全体のネットワーク負荷を軽減させる等価方式とした電力系統監視制御システムを得る。
【解決手段】二重系計算機１１、１２には、それぞれ入力接点１２１から、端末１２２からの入力情報、現地系統機器１２３の状態監視データを取り込み、データ保存部１０１により、ローカルディスクのデータ保存領域１３１に保存し、保存したデータの特性に応じて、二重書き処理、非同期二重書き処理、定周期差分等価処理を行うように、二重書き処理部１０２と、非同期二重書き処理部１０３とデータ差分等価部１０４を設け、非同期二重書き処理、定周期差分等価処理では、どちらかの計算機で故障が発生しても他の計算機へ影響が波及しないようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、電力系統を構成する開閉器、スイッチ、リレー等を遠方より監視・制御するとともに、系統機器の現在状態等の監視データを複数拠点に等価する電力系統監視制御システムに関するものである。

従来の電力系統監視制御システムにおけるデータ等価方式としては、機器の現在状態等のようなリアルタイム性が求められ、かつ重要度の高いデータから、作業メモデータのような更新頻度が低く、かつ比較的重要度の高くないデータまで、様々なデータに対して二重系計算機間の密なデータ連携による同期式等価処理（以下、二重書き処理と呼ぶ）が使用されている。
二重書き処理は、対象データを等価元となる自計算機、等価先計算機の両計算機のメモリ／ディスクに対して書き込み処理を行う。等価先計算機への等価処理を失敗すると、等価元となる自計算機もそれに引きずられ、故障判定となる形態をとっている。
また、電力系統監視制御システムに限った技術ではなく、ネットワークで接続された計算機間のデータ等価方式としては、特許文献１があげられる。特許文献１は、各データをオブジェクトグループへと分類し、各グループに対して等価先の計算機名称と伝播方式を割り当てている。伝播方式は、等価対象データの重要度に応じて同期、半同期、非同期と分類分けを行っている。

特開２００２−０１４８６１（第４〜１９頁、図２）

従来の電力系統監視制御システムにおけるデータの等価方式として採用されている二重書き処理は、等価先計算機の書き込み失敗による影響が等価元の自計算機にまで波及し、等価元の自計算機が故障判定となってしまう。そして、システム全体の稼働率低下に繋がってしまう恐れがあった。そのため、等価先計算機の失敗による影響を極力受けない等価方式を採用することが必要である。
また、更新頻度の高い系統機器の現在状態監視データから記録表、作業メモデータなどの更新頻度が少ないものの、サイズの大きいデータまで多種類のデータを更新される度に等価していたため、ネットワーク負荷が高く、通信経路を圧迫していた。そのため、データの等価周期を変化させ、ネットワーク負荷を軽減させる必要がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、稼働率を向上させるとともに、システム全体のネットワーク負荷を軽減させる等価方式とした電力系統監視制御システムを得ることを目的にしている。

この発明に係わる電力系統監視制御システムにおいては、
等価元及び等価先の計算機によって構成された電力系統監視制御システムであって、
各計算機は、
系統機器及び端末から取得するデータについて、データ特性及びデータサイズを基に分類された分類ごとの等価方式を定義したデータ等価方式定義テーブル、
系統機器及び端末から取得したデータを保存するデータ保存部、
データ等価方式定義テーブルの分類に基づき、データ保存部で保存されたデータをリアルタイムで等価処理する二重書き処理部、
データ等価方式定義テーブルの分類に基づき、データ保存部で保存されたデータを非同期で等価処理する非同期二重書き処理部、
並びにデータ等価方式定義テーブルの分類に基づき、データ保存部で保存されたデータ及び等価先のデータ保存部で保存されたデータの間の差分のみを等価処理するデータ差分等価部を備えたものである。

この発明は、以上説明したように、等価元及び等価先の計算機によって構成された電力系統監視制御システムであって、
各計算機は、
系統機器及び端末から取得するデータについて、データ特性及びデータサイズを基に分類された分類ごとの等価方式を定義したデータ等価方式定義テーブル、
系統機器及び端末から取得したデータを保存するデータ保存部、
データ等価方式定義テーブルの分類に基づき、データ保存部で保存されたデータをリアルタイムで等価処理する二重書き処理部、
データ等価方式定義テーブルの分類に基づき、データ保存部で保存されたデータを非同期で等価処理する非同期二重書き処理部、
並びにデータ等価方式定義テーブルの分類に基づき、データ保存部で保存されたデータ及び等価先のデータ保存部で保存されたデータの間の差分のみを等価処理するデータ差分等価部を備えたので、データ特性の高いデータのみを二重書き処理し、それ以外のデータは等価先計算機の書き込み失敗による影響を受けない等価方式を採用することにより、システム全体の稼働率を向上させ、かつシステム全体のネットワーク負荷を軽減させることができる。

実施の形態１．
以下、発明の実施の形態１を詳細に説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムの概要を示すシステム構成図である。
図１において、二重系計算機１１、１２は、密な連携を組み、お互いが主系計算機にも従系計算機にもなり得る。実施の形態１では、主系計算機１１、従系計算機１２を想定している。二重系計算機１１、１２は、広域ネットワークで繋がっており、別拠点に配置されている。

二重系計算機１１、１２には、それぞれ端末１２２、系統機器１２３が接続され、また、データ保存領域１３１、１３２をもつローカルディスクが接続されている。
二重系計算機１１、１２は、それぞれ次のように構成されている。
入力接点１２１は、端末１２２からの入力情報、現地系統機器１２３の状態監視データを取り込む。データ保存部１０１は、入力接点１２１から取り込んだ入力情報及び状態監視データをデータ保存領域１３１に保存する。二重書き処理部１０２は、二重書き処理を行う。非同期二重書き処理部１０３は、非同期二重書き処理を行う。データ差分等価部１０４は、定周期差分等価を行う。二重書き処理部１０２、非同期二重書き処理部１０３、データ差分等価部１０４は、データの特性に応じた等価方式を実行する。データ通信部１０５は広域ネットワークに接続され、等価先計算機との間で通信を行う。内部バッファ１４１は、非同期の二重書き処理のデータを格納する。
二重系計算機１１、１２に接続されるローカルディスクには、データ等価方式定義テーブル１１１、タイマー定義テーブル１１２が格納されている。

図２は、この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムのデータ等価方式定義テーブルを示す図である。
図２において、データごとに等価方式を定義している。等価方式としては、二重書き、非同期二重書き、定周期差分等価がある。

図３は、この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムのタイマー定義テーブルを示す図である。
図３において、タイマー時間が示されている。

図４は、この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムのデータ保存部の処理を示すフローチャートである。
図５は、この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムの二重書き処理部の処理を示すフローチャートである。

図６は、この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムの非同期二重書き処理部の処理を示すフローチャートである。
図６（ａ）は送信側計算機の処理を示し、図６（ｂ）は受信側計算機の処理を示す。
図７は、この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムのデータ差分等価部の処理を示すフローチャートである。

次に、動作について、図２〜図７を用いて説明する。
図１の入力接点１２１には様々な種別のデータが入ってくる。実施の形態１では、各データを特性（重要度、即時性、更新頻度）・サイズの情報を基に３つのグループに分類する。１つは、更新頻度、重要度、即時性共に高く、サイズの小さいデータ群（以下、データ群Ａ）。１つは、更新頻度、重要度、即時性、サイズ共に中程度のデータ（以下、データ群Ｂ）。１つは更新頻度、重要度、即時性共に比較的高くなく、サイズの大きいデータ（以下、データ群Ｃ）である。

次に、図１において、系統機器１２３から送信されてくる現在機器の状態監視データのようにデータ群Ａに分類されるデータを入力接点１２１が受信したときの二重系計算機１１、１２内の動作を説明する。
等価元の入力接点１２１は、データを受信すると、等価元のデータ保存部１０１に受信データを渡す。データ保存部１０１は、図４のように受信データをローカルディスクのデータ保存領域１３１へ保存する処理ＳＴ１を実行する。次いで、ローカルディスクに格納しているデータ等価方式定義テーブル１１１を読み込む処理ＳＴ２を実施する。ＳＴ２で取得したデータ等価方式定義テーブル１１１と受信データとを突き合わせ、該当するデータのデータ等価方式Ｎｏ．を取得する。

データ群Ａに属しているデータは、ＳＴ４で二重書き処理部１０２をコールする。図５より、等価先の二重系計算機１２の運転状態確認処理ＳＴ１１を実行する。二重書き可能であれば、受信データの送信バッファセット処理であるＳＴ１２を実行し、等価元のデータ通信部１０５を介して、等価先の二重系計算機１２へデータ送信するデータ同期イベント送信処理ＳＴ１３を実行する。

処理はデータ保存部１０１へ戻り、図４のＳＴ５で等価元のデータ保存部は、リプライ待ちループに入る。所定の時間内に等価先の二重系計算機１２からのリプライがあるか否かの判定を行う処理ＳＴ５を実行し、返信があれば正常終了、なければ故障判定処理を実施し、異常終了となる。
異常終了となった場合は、等価元の二重系計算機１１はダウンしてしまう。等価先の二重系計算機１２は、等価元の二重系計算機１１から送信されてきたデータを等価先のデータ保存部１０１へ渡し、ローカルディスクのデータ保存領域１３２へ保存する。

次に、図１において、入力接点１２１に端末１２２で編集された記録データのようにデータ群Ｂに分類されるデータを入力接点１２１が受信したときの二重系計算機１１、１２内の動作を説明する。
等価元のデータ保存部１０１のＳＴ１〜ＳＴ３の処理については、上述したものと同じである。ＳＴ３で、データ群Ｂのデータの場合は、等価方式として非同期の二重書き処理を実施する。入力接点１２１から受信したデータは、図４の等価元のデータ保存部１０１の処理、ＳＴ７で非同期の二重書き処理部１０３をコールする。

図６の非同期の二重書き処理部１０３のフローにおいて、図６（ａ）で等価元の自計算機１１の内部バッファ１４１に取り込むＳＴ２１を実行する。内部バッファ１４１にデータを格納すると等価元のデータ保存部１０１の処理は終了となる。
図６（ｂ）で、等価先の二重系計算機１２は、等価元の内部バッファ１４１を常時監視（ＳＴ２２）しており、内部バッファ１４１に任意のデータが入る（ＳＴ２３）と、それを抜き取り、そのデータをローカルディスクのデータ保存領域１３２へ保存する処理ＳＴ２４を実行する。送信側、受信側のどちらかの処理でエラーが発生しても、その影響が相手計算機へ波及することはない。

次に、図１において、入力接点１２１に端末１２２で編集された操作票データのようなデータ群Ｃに分類されるデータを入力接点１２１が受信したときの二重系計算機１１、１２内の動作を説明する。
データ保存部１０１のＳＴ１〜ＳＴ３の処理については、上述したものと同じである。ＳＴ３で、データ群Ｃのデータの場合は、等価方式として定周期差分等価を実施する。
図７に示すデータ差分等価部１０４は、計算機の立ち上がりと同時に起動されるようになっており、初回起動時は自計算機に存在するタイマー定義テーブル１１２を読み込む処理ＳＴ３１を実行し、そこに定義されている時間だけウエイトする処理ＳＴ３２を実行する。
その後、ＳＴ３１で取得した周期毎に起動し、起動毎にデータ等価方式定義テーブル１１１を読み込む処理ＳＴ３３を実行し、データ群Ｃに該当するデータ名称一覧を取得する処理ＳＴ３４を実行する。
ＳＴ３４で取得したデータ名称について、その名称に対応するデータをローカルディスクから検索する処理ＳＴ３５を実行する。対象データが存在すれば、そのデータのハッシュ値の計算処理ＳＴ３６を実行する。ＳＴ３６の結果データをデータ通信部１０５へ送信要求する処理ＳＴ３７を実行する。データ通信部１０５は、等価先の計算機へ要求されたデータを非同期で送信する。

受信した等価先の計算機では、自動的に対象データのハッシュ値を計算し、等価元の計算機のハッシュ値と比較演算を行い、同データであれば、処理なし、異なるデータであれば、等価元の計算機へ差分データのみの等価処理を要求する。
等価元の計算機は、等価先の計算機へ要求された差分データを送信し、等価先の計算機は、データ保存部１０１が受信したデータをローカルディスクのデータ保存領域１３２へ保存する。このように、データ群Ｃに属するデータは、データの更新頻度に関係なく、定周期かつ非同期で等価される。

以上説明したように、実施の形態１によれば、等価対象データを３つのグループに分類し、データ特性の高いデータグループに属するデータのみを二重書き処理にて等価し、それ以外のグループは、非同期の等価方式、または非同期かつ定周期の等価方式とするため、システム全体の故障率を軽減でき、かつネットワーク負荷を軽減させるという効果を奏する。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による電力系統監視制御システムの概要を示すシステム構成図である。
図８において、１１、１２、１０１〜１０３、１０５、１２１〜１２３、１３１、１３２、１４１は図１におけるものと同一のものである。図８では、等価方式３の場合の等価周期が定義されているデータ等価方式・等価周期定義テーブル１１３が設けられている。データ差分等価部１０６の処理は実施の形態１とは異なっている。

図９は、この発明の実施の形態２による電力系統監視制御システムのデータ等価方式・等価周期定義テーブルを示す図である。
図９において、データごとの等価方式を定義するとともに、等価方式３のデータには等価周期が定義されている。

図１０は、この発明の実施の形態２による電力系統監視制御システムのデータ差分等価部の処理を示すフローチャートである。

実施の形態１では、データの重要度、サイズ等に着目し、各データの等価方式を変化させるデータ等価方式について述べたが、実施の形態２は、図８のシステム構成で、図９に示すように、等価方式３のデータの等価周期にも変化を持たせる項目を設け、定周期に等価処理を実施するデータを、さらに分類分けして等価するようにしたので、よりそのデータのデータ特性に見合った等価が行えるようになり、ネットワーク負荷をより軽減させることができる。

次に、実施の形態２の定周期差分等価処理について、図９のフローチャートに基づき説明する。
まず、図９のデータ等価方式・等価周期定義テーブル１１３を読み込む処理ＳＴ４１を実行する。読み込んだデータ等価方式・等価周期定義テーブル１１３の情報から等価方式が３のデータ名称だけを抽出する処理ＳＴ４２を実行し、その後、各データは、データ等価方式・等価周期定義テーブル１１３で定義されている秒数毎に等価処理が実行される。等価処理の部分であるＳＴ４４〜ＳＴ４６は、図７のＳＴ３５〜ＳＴ３７と同様の処理である。

以上説明したように、実施の形態２によれば、定周期差分等価方式を採用するデータについて、等価周期を可変にできるよう定義テーブルに項目を追加することで、無駄な等価処理を省くことができ、ネットワーク負荷を軽減できるという効果がある。

実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３による電力系統監視制御システムのデータ等価方式・等価周期・等価先定義テーブルを示す図である。
図１１において、データごとに等価方式と等価先を定義するとともに、等価方式３のデータについては等価周期を定義している。

実施の形態１、２では、等価先計算機が固定されている場合について述べたが、実施の形態３は、ユーザーの運用形態にあわせ、等価先の変更、複数箇所への等価というニーズにも対応できるようにした。
図１１は、図９のデータ等価方式・等価周期定義テーブルに、さらに等価先の項目を加えている。等価先には、計算機名、ストレージ名などが複数指定できる。つまり、実施の形態３は、実施の形態２に等価先変更、複数先等価が可能になるという付加価値のついた形態である。

以上説明したように、実施の形態３によれば、データ等価先の切替えに対応できるようにしたことで、ユーザーのニーズにあった等価形態を構築でき、また複数箇所に等価可能であることからシステム全体の信頼性向上に繋がる効果がある。

この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムの概要を示すシステム構成図である。この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムのデータ等価方式定義テーブルを示す図である。この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムのタイマー定義テーブルを示す図である。この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムのデータ保存部の処理を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムの二重書き処理部の処理を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムの非同期二重書き処理部の処理を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１による電力系統監視制御システムのデータ差分等価部の処理を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２による電力系統監視制御システムの概要を示すシステム構成図である。この発明の実施の形態２による電力系統監視制御システムのデータ等価方式・等価周期定義テーブルを示す図である。この発明の実施の形態２による電力系統監視制御システムのデータ差分等価部の処理を示すフローチャートである。この発明の実施の形態３による電力系統監視制御システムのデータ等価方式・等価周期・等価先定義テーブルを示す図である。

符号の説明

１１二重系計算機（主系）
１２二重系計算機（従系）
１０１データ保存部
１０２二重書き処理部
１０３非同期二重書き処理部
１０４データ差分等価部
１０５データ通信部
１０６データ差分等価部
１１１データ等価方式定義テーブル
１１２タイマー定義テーブル
１１３データ等価方式・等価周期定義テーブル
１２１入力接点
１２２端末
１２３系統機器
１３１、１３２データ保存領域
１４１内部バッファ

Claims

等価元及び等価先の計算機によって構成された電力系統監視制御システムであって、
上記各計算機は、
系統機器及び端末から取得するデータについて、データ特性及びデータサイズを基に分類された分類ごとの等価方式を定義したデータ等価方式定義テーブル、
上記系統機器及び端末から取得したデータを保存するデータ保存部、
上記データ等価方式定義テーブルの分類に基づき、上記データ保存部で保存されたデータをリアルタイムで等価処理する二重書き処理部、
上記データ等価方式定義テーブルの分類に基づき、上記データ保存部で保存されたデータを非同期で等価処理する非同期二重書き処理部、
並びに上記データ等価方式定義テーブルの分類に基づき、上記データ保存部で保存されたデータ及び等価先のデータ保存部で保存されたデータの間の差分のみを等価処理するデータ差分等価部を備えたことを特徴とする電力系統監視制御システム。
上記データ差分等価部は、上記等価処理するデータについてハッシュ値を計算し、上記ハッシュ値を等価先の計算機へ送信し、これを受信した等価先の計算機は、自計算機の対象データのハッシュ値との比較演算を行い、異なっていれば、上記差分のみの等価処理を等価元の計算機へ要求することを特徴とする請求項１記載の電力系統監視制御システム。
上記データ等価方式定義テーブルには、等価処理を実施する周期情報を含み、上記データ差分等価部は、上記周期情報に基づいて、等価処理することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電力系統監視制御システム。
上記データ等価方式定義テーブルには、等価先の計算機を指定する等価先情報を含み、上記等価元の計算機は、上記等価先情報に基づき、等価処理することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電力系統監視制御システム。