JP2019221008A - 系統断面データ管理装置および方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】入力データと出力データとの関係性が非線形であっても、入力データから出力データの複数のパラメータ値が分布する領域を推定する系統断面データ管理装置および方法を提供することにある。【解決手段】入力データと、入力データを分析して複数の出力パラメータを有する出力データと、入力データと前記出力データとの対応を複数記憶させる。出力データを、複数の出力パラメータの二つのパラメータに対応した二つの軸にプロットした出力データ分布を、分割する分割条件を抽出し、分割条件により出力データ分布を分割し、分割された出力データ分布の出力データを、二つの軸に対応した第1および第2の出力データ分布ルールとして導出する。新たな入力データに第1および第2の出力データ分布ルールを適応して第1のおよび第2の出力データ分布領域候補とを算出し、これを組み合わせて、新たな入力データの出力データ分布領域を推定する。【選択図】 図3

Description

本発明は電力系統などの設備の運用およびその計画おいて利用される技術に関する。
相関関係にある製造因子データと品質検査データの相関性を利用し、品質検査データから生成する品質指標と相関が高い潜在変数を特定し、品質検査データを目標に近づけるために製造因子の調整内容を提示する技術が特許文献1に記載されている。この特許文献1は、PLS演算手段を用いることで、品質指標と相関が高い潜在変数との相関が線形である場合に、任意の品質指標を達成するために潜在変数がとるべき値を線形の相関関係から予測することで製造因子の調整内容を決定している。
特開2010−218187号公報
特許文献1では、品質指標と相関が高い潜在変数との相関が線形である場合に、任意の品質指標を達成するために潜在変数がとるべき値を線形の相関関係から予測することで製造因子の調整内容を決定しているため、品質指標と、品質指標と相関が高い潜在変数との相関が非線形である場合、つまり、関係性はあるが相関関係が線形関数で表現できない場合の潜在変数がとるべき値を予測することについては考慮されていない。そのため、製造因子の調整内容を決定することや、製造因子から品質指標の値を推定することに課題がある。
そこで、本発明は複数のパラメータ値から構成される入力データを処理して複数のパラメータ値から構成される出力データを出力する処理において、潜在変数に対応する入力データの複数パラメータと、品質指標に対応する出力データの複数パラメータの関係性が非線形であっても、入力データから出力データの複数のパラメータ値が分布する領域を推定することができる系統断面データ管理装置および方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、好ましくは、複数の入力パラメータを有する系統断面データの入力データと、入力データを分析して複数の出力パラメータを有する出力データと、入力データと前記出力データとの対応を複数記憶させる分布ルール抽出準備部を有する。また、出力データを、複数の出力パラメータの少なくとも二つのパラメータに対応した少なくとも二つの軸にプロットした出力データ分布を、複数の領域に分割する二つの軸に対応した分割条件を抽出し、分割条件により出力データ分布を分割し、分割された出力データ分布の出力データを、二つの軸にそれぞれ対応した分割条件以上或いは以下の出力データに対応する入力データ群を第1及び第2の入力データグループとして、第1の入力データグループに所属するルールを第1の出力データ分布ルールとし、第2の入力データグループに所属するルールを第2の出力データ分布ルールとして導出する出力データ分布ルール導出部とを有する。さらに、新規な系統断面データを新たな入力データとし、新たな入力データに第1の出力データ分布ルールを適応して得られる第1の出力データ分布領域候補と、第2の出力データ分布ルールを適用して得られる第2の出力データ分布領域候補とを算出し、第1の出力データ分布領域候補と前記第2の出力分布領域候補とを組み合わせて、新たな入力データの出力データ分布領域を推定する出力データ分布推定部とを有する。
本発明によれば、系統断面データが保持する複数のパラメータ値(入力データ)と系統断面データに対する解析や分析の結果である複数のパラメータ値(出力データ)との関係が非線形であっても、入力データから出力データの分布領域を絞り込むことができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
データ管理対象である系統断面データの例を示す図。 系統断面データ分析結果の分布の例を示す図。 系統断面データ管理装置の例を示す図。 系統断面データ管理装置の処理フロー概要を示す図。 入力データ管理表の例を示す図。 出力データ管理表の例を示す図。 分布ルール抽出準備フローを示す図。 出力データ分布領域分割フローを示す図。 出力データ分布領域分割パターンの例を示す図。 出力データ分布領域管理表の例を示す図。 出力データ分布推定フローを示す図。 データ管理情報を出力する系統断面データ管理装置の例を示す図。 系統断面データ管理画面の例を示す図。 パラメータ候補を出力する系統断面データ管理装置の例を示す図。 パラメータ候補提示画面の例を示す図。 出力データ分布ルール導出フローを示す図。 入力データグループ管理表の例を示す図。
まず、本技術が適応される分野の一例について、簡単に説明する。
本技術は、電力系統などの設備の運用およびその計画おいて利用され、運用や計画時点での電力系統や設備の状態を示す複数のパラメータを保持する系統断面データに関して、系統断面データを入力データとして解析や分析し、その結果である出力データが分布する領域を推定し、その推定した出力データ分布領域の違いにより系統断面データを分類して管理する技術に適応されうる。
複数の系統断面データの解析や分析の結果から、出力データが分布する領域を複数に分割し、出力データのパラメータの分布領域と入力データの関係を示す出力データ分布ルールを出力データのパラメータごとに複数導出し、複数の出力データ分布ルールを新たな入力データに適用することで出力データの分布領域候補を複数推定する。
この技術によれば、電力系統の入力データについて、分析する前に出力データの分布を予測できるので、分析に時間をかけることなく電力系統の脆弱性や復旧不可による障害予兆を検知することが可能となる。なお、電力系統以外にも消費者に上水を提供する配水系統の設備保守計画策定のための分析にも活用することができる。例えば、設備の保守箇所、地域ごとの地盤の強さを入力パラメータとして、地震発生時に漏水や配管の破裂などの危険性がある箇所と影響を受ける世帯数を出力パラメータとする。この配水系統に対する分析により災害発生時の復旧コストや被害範囲を予測することが可能となる。この予測結果から災害時の復旧コストや被害範囲を低減するように保守計画を修正していくことができる。また、都市ガスの配管についても同様の分析が適用できる。
以下、発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
<基本:出力データの予測>
実施例1では、複数の入力データに対し系統断面データ分析装置が分析した複数の出力データの分布領域を分割する。新たに分析したい入力データの分析結果である出力データが、分割した複数領域のうちどの領域に分布するかを推定する例を示す。例えば、実施例1によれば、電力系統の入力データについて、分析する前に出力データの分布を予測できるので、電力系統や水道系統の障害等の予兆検知が可能となる。
また、系統断面データの分析に時間がかかる場合、分析する前に予測した出力データが過去の分析結果と同一分布の場合より、出力データの分布が異なる入力データを優先的に分析することで異なる分析結果を比較検証する分析を含む系統運用や計画業務を効率化できる。
以降では、ここで扱う系統断面データの例、系統断面データを系統断面データ分析装置の入力データとした場合の複数のパラメータの例、系統断面データ分析装置の出力データを構成する複数のパラメータとその分布の例を示し、出力データ分布領域を推定する系統断面データ管理装置・方法を説明する。
<断面データの解析、分析の例について>
図1に実施例1においてデータ管理対象とする系統断面データの例を示す。図1の系統断面データ102は電力系統101に含まれる電源、変電所などの設備とそれらの接続関係を任意の時刻で切り取ったデータである。この系統断面データ102には、電源の発電量や変電所間および電源と変電所を接続する送電線端の位相などをパラメータとして含む。パラメータは切り取った時刻ごとに異なり、過去、現在、未来(計画)の複数の時刻における系統断面データを分析結果の分布に応じて管理する。
図2では系統断面データを入力データとした線路脆弱性分析の結果の分布例を示す。例えば、系統断面データ102に含まれる1つの電源A103に着目して、その発電量(MWh)と位相(シータ)をそれぞれX軸、Y軸にとり、系統断面が対象とする時刻ごとにプロットすると電源Aの発電量および位相の2パラメータを持つ入力データ分布201となる。この入力データ分布201に含まれる各データに対して、系統断面データ分析装置202にて分析した結果の分布をプロットしたのが出力データ分布203である。
実施例1では、系統断面データ分析装置202が線路脆弱性分析204を実行することを例として説明する。線路脆弱性分析204は、電力系統の送電線のうち、1本が何らかの原因により利用不可となった場合のN−1状態から復旧可否を予測する分析である。この分析を実行することにより、電力系統の脆弱箇所の個数や脆弱エリアの数がわかる。
出力データ分布203では、線路脆弱性分析204の結果を、脆弱エリアの数を横軸(X軸)、脆弱箇所の個数を縦軸(Y軸)とし、脆弱箇所の個数および脆弱エリアの数の2つのパラメータをX軸、Y軸に対応させて出力データの分布を表現している。実施例1では、パラメータの数を2としているが、パラメータの数の増加させたい場合は、軸の数に応じて軸の数を増やせばよい。
図2に示す例では、脆弱箇所は多いが脆弱エリア数が少ない局所多数グループ205、脆弱箇所は少ないが脆弱エリア数が多い広範囲少数グループ206、にわけられる。このような出力データ分布を系統断面データ分析装置により分析される前に推定し、その推定結果により系統断面データを分類して管理する系統断面データ管理装置の例を以降では説明する。
<系統断面データ管理装置:構成>
図3は、実施例1における系統断面データ管理を実現する装置の構成例を示した図である。
この系統断面データ管理装置301は、メモリ311と、CPU312と、通信装置313と、ハードディスクなどの記憶装置314と、入力装置315と、表示装置316とを備える一般的なコンピュータを用いて実現することができる。
入力装置315は、キーボードやマウスなどのコンピュータに指示を入力するための装置であり、プログラム起動などの指示を入力する。表示装置316は、ディスプレイなどであり、系統断面データ管理装置301による処理の実行状況や実行結果などを表示する。CPU312は、メモリ311に格納される各種プログラムを実行する。通信装置313は、LAN(Local Area Network)などを介して、他の装置と各種データやコマンドを交換する。記憶装置314は、系統断面データ管理装置301を実行するための各種プログラム321、系統断面データ生成装置302が生成する様々な時刻の系統断面データに含まれるパラメータ値の集合である入力データ331、系統断面データ分析装置202が系統断面データを分析した結果の複数パラメータ値を含む出力データ332、出力データの分布領域を分割する分割条件である分割条件データ333、入力データ331の分析結果が出力データ分布領域のどの領域に分布するか推測する個別パラメータ分布ルール334、個別パラメータ分布ルール334を複数組合せることで絞り込んだ結果の出力データ分布タグ335を保存する。
系統断面データ管理装置301が持つCPU312は、記憶装置314に格納されたプログラム321と各種データをメモリ311に読み出して実行する。プログラム321には、分布ルール抽出準備部341、出力データ分布ルール導出部342、出力データ分布推定部343が含まれる。
<系統断面データ管理装置:全体処理フロー>
図4は、系統断面データ管理装置の処理フロー概要を示す図である。つまり、図4は、図3に示す系統断面データ管理装置が系統断面データ分析装置の第1の入力データと第1の入力データの分析結果である第1の出力データの分布の関係性から出力データ分布ルールを導出する処理を示したものである。第2の入力データに出力データ分布ルールを適用することで、第2の入力データが分析される前に第2の出力データが所属する出力データ分布領域を推定する処理フローの例である。本処理フローの概要を示した後、各処理部の詳細を説明する。
まず、分布ルール抽出準備部341が系統断面データ生成装置302により生成された系統断面データを受信し、図5に示す入力データ管理表501に登録する(処理401)。入力データ管理表501は、図3に示した記憶装置314内の入力データ331として記憶される。その後、系統断面データ分析装置に入力される入力データ、出力データ、および入出力データの対応関係を監視する(処理402)。
処理403で出力データを検知後、出力データおよび入出力データの対応関係である入出力関係データを図6に示す出力データ管理表601に登録する(処理404)。出力データ管理表601は、図3に示した記憶装置314内の出力データ332として記憶される。入力データと出力データとの対応について説明する。系統断面データ管理装置301が、系統断面データ生成装置302から受信した入力データである系統断面データを入力データ管理表501に登録する際に、入力データに対して入力IDを付加する。系統断面データ分析装置202は、系統断面データ管理装置301から受信した入力IDが付された入力データを分析し、分析結果に入力IDを付して系統断面データ管理装置301に送信することで、入出力データ関連付け部353は関連付けて、図6に示した出力データ管理表601に登録する。ここまでが、分布ルール抽出準備部341の処理となる。
出力データ分布ルール導出部342は、複数の出力データが出力データ管理表に登録された後に処理を開始し、出力データ分布領域を出力データに含まれる複数のパラメータ値を分割する分割条件(Xr,Yr)を抽出する(処理406)。出力データ管理表601から複数の出力データを読出し、この複数の出力データの複数の出力パラメータの内、脆弱エリア数Xと脆弱箇所Yの2パラメータを、それぞれX軸、Y軸として出力データをプロットした出力データ分布とする。そして出力データ分布から分割条件を算出する。出力データが脆弱箇所と脆弱エリア数といった2パラメータから構成されるので、脆弱エリア数をX軸、脆弱箇所をY軸とし、脆弱エリア数がXr以上か未満か、脆弱箇所がYr以上か未満か、により出力データN(Xn、Yn)の分布領域を分割する。このXrおよびYrが分割条件の一例となる。
処理407では、分割条件により出力データ分布領域を分割する。例えば、分割条件として前述のXr、Yrが抽出されたとすると、出力データN(Xn、Yn)に関して、Xn>XrかつYn>Yrとなる第1の領域2301(図2参照)、Xn<XrかつYn>Yrとなる第2の領域2302、Xn<XrかつYn<Yrとなる第3の領域2033、Xn>XrかつYn<Yrとなる第4の領域2034、の4領域に出力データ分布領域を分割し、出力データが4領域の何れに属するか判断し、出力データ所属グループIDを付す。例えば、分割された出力データが第1の領域に存在する場合は出力データ所属グループにG001、第2の領域の場合はG002として、図5の入力データ管理表及び図6の出力データ管理表の出力データ所属グループに登録する。
処理408では、出力データ分布ルール導出部342が入力データを系統断面データ分析装置202により分析した場合の出力データの分布候補を推定する出力データ分布ルールを計算する。
例えば、分割条件が前述のXr、Yrである場合、Xr以上の出力データと対応関係にある入力データ群を第1の入力データグループとして、第1の入力データグループに所属するルールを第1の出力データ分布ルールとして計算する。Yrについても同様に第2の出力データ分布ルールを計算する。第1の出力データ分布ルールでは、出力データN(Xn、Yn)に対してXnがXr以上であれば第1または第4の領域、Xr未満であれば第2または第3の領域と第1の出力データ分布領域候補を算出することで推定できる。第2の出力データ分布ルールでは、出力データN(Xn、Yn)に対してYnがYr以上であれば第1または第2、Yr未満であれば第3または第4の領域と出力データ分布の候補を第2の出力データ分布領域候補として算出することで推定できる。
最後に処理409では、出力データ分布推定部343が、出力データ分布ルールを系統断面データ分析装置202に入力される前の新規入力データに適用し、分析装置の分析結果である出力データが分布する領域を絞り込み、出力データ分布を推定する。その結果を入力データ管理表501の出力データ推定所属IDに登録する。例えば、G001は第1領域、G002は第2領域、G003は第3領域、G004は第4領域を示す。
前述の出力データN(Xn、Yn)は、Xnに関する第1の出力データ分布ルールと、Ynに関する第2の出力データ分布ルールが存在した場合、新規入力データにX軸に関する第1の出力データ分布ルールを適用することで出力データが第1または第4の領域か第2または第3の領域か候補を推定する。続いて、Y軸に関する第2の出力データ分布ルールを適用することで出力データが第1または第2の領域か第3または第4の領域か候補を推定する。この第1、第2の出力データ分布ルールで推定した候補を組合せることで4領域から1領域へと、出力データの所属する領域を絞り込むことができる。
<分布ルール抽出準備部>
分布ルール抽出準備部341では、分割条件および出力データ分布ルールを計算するために、系統断面データ分析装置202を監視することで入出力データを収集し、入力データ群を図5の入力データ管理表、出力データ群を図6の出力データ管理表で管理する。
図7にて分布ルール抽出準備部341が実行する分布ルール抽出準備フローを示す。この処理により、入力データ管理表(図5)で管理する入力データ群、および出力データ管理表(図6)で管理する出力データ群、出力データ群に入力データ群を対応させて記憶装置314に格納される。
まず、系統断面データ収集部351が、系統断面データ分析装置202を監視し、入力される系統断面データを入力データとして収集する(処理701)。
収集した入力データに対して、他の入力データと識別するための入力データIDを付与し、入力データに含まれる複数のパラメータとともに記憶装置314の入力データ管理表501に登録する(処理702)。
複数のパラメータとは、例えば電源Aの出力や位相の値である。続いて、系統断面データ分析装置202が入力データを分析し、その結果が出力データとして出力されるまで待機する(処理703)。
処理704で、分析結果収集部352は、結果が出力されたと検知されれば、分析結果を出力データとして収集する(処理705)。
その後、入力データと同様に他の出力データと識別するための出力データIDを付与し、出力データに含まれる複数のパラメータとともに記憶装置314の出力データ管理表601に登録する(処理706)。
複数のパラメータとは、例えば脆弱エリアの数や脆弱箇所の個数である。最後に、入出力データ関連付け部353は、入力データIDを出力データと同じ行に登録することで入力データと出力データの関連付けを完了する(処理707)。
<出力データ分布ルール導出部:概要>
出力データ分布ルール導出部342では、入力データ管理表501で管理される入力データ群、出力データ管理表601で管理される出力データ群および入力データとの対応関係(入力データID)、の情報を用いて、入力データを系統断面データ分析装置202により分析した結果の出力データの分布候補を、分析前に推定可能とする出力データ分布ルールを導出する。
この出力データ分布ルール導出部342は2つの処理部から構成される。それぞれ、出力データの分布領域を複数に分割する出力データ分布領域分割部361、分析前に出力データが分布する領域の候補を入力データから推定するためのルールを導出するルール導出部362である。以降では、各処理部の詳細を説明する。
<出力データ分布領域分割部>
実施例1では、出力データがどの領域に所属するかにより入力データとなる系統断面データを管理する。そのため、出力データが全て同じ領域ならば所属領域に違いが出ないため、推定される出力データの違いにより入力データを分類できない。また、入力データの処理優先度を変更するなどのデータ管理もできない。実施例1では、この所属領域の違いが発生するように出力データ分布領域分割部361では、出力データ群を特定の1領域に偏らずに複数の領域に分散するように出力データ分布領域を分割する。
なお、出力データ分布領域とは、出力データが存在しうる領域である。例えば出力データが脆弱エリア数Xと脆弱箇所Yの2パラメータから構成され、任意の出力データNが(Xn、Yn)と表現されるとする。脆弱エリア数の最小値と最大値をXmin、Xmax、脆弱箇所の最小値と最大値をYmin、Ymax、とした場合、Xmin≦Xn≦Xmax、Ymin≦Yn≦Ymax、の2条件を満たす範囲で出力データ(Xn、Yn)は分布する。この分布範囲が出力データ分布領域である。
出力データ分布領域分割部361では出力データ分布領域分割フローにより、出力データ分布領域を分割する。その例を図8に示す。出力データ分布領域分割部361の処理フローでは、脆弱エリア数Xの大小で領域を分割するための分割条件Xrnと脆弱箇所Yの大小で領域を分割するための分割条件Yrnを4パターン生成し、出力データが複数の領域に分散するように特定の1パターンを選択する。以降、詳細を説明する。
まず、処理801では出力データ分布領域分割部361が出力データ管理表601に登録された複数の出力データを読み込む。読み出した複数の出力データを、複数の出力パラメータの内、脆弱エリア数Xと脆弱箇所Yの2パラメータを、それぞれX軸、Y軸にプロットした出力データ分布とする。
その後、処理802では任意の出力データNのパラメータをXn、Yn、出力データの各パラメータの最大値をXmax、Ymax、最小値をXmin、Ymin、とし、第1の分割条件(Xr1、Yr1)を次の第1の最適化問題を解くことにより導出する。
[第1の目的関数] Max:(Xr1−Xmin)×(Yr1−Ymin)
[第1の制約条件] Xn>Xr1 or Yn>Yr1
この第1の最適化問題は、任意の出力データNのパラメータXn、YnがXn>Xr1またはYn<Yr1を制約条件としてXr1とXminの距離およびYr1とYminとの乗算(Xr1−Xmin)×(Yr1−Ymin)の最大化を目的関数とするXr1、Yr1を求める。
処理803、処理804、処理805では、それぞれ第1の個別パラメータ分布ルールと同様に第2(Xr2、Yr2)、第3(Xr3、Yr3)、第4(Xr4、Yr4)の分割条件を次に示す目的関数と制約条件から導出する。
[第2の目的関数]Max:(Xmax−Xr2)×(Ymax−Yr2)
[第2の制約条件]Xn<Xr2 or Yn<Yr2
[第3の目的関数]Max:(Xmax−Xr3)×(Yr3−Ymin)
[第3の制約条件]Xn<Xr3 or Yn>Yr3
[第4の目的関数]Max:(Xr4−Xmin)×(Ymax−Yr4)
[第4の制約条件]Xn>Xr4 or Yn<Yr4
処理806では、各分割条件(Xrn、Yrn)により出力データ分布領域を4領域に分割する。第1の領域をX>XrnかつY>Yrn、第2の領域をX<XrnかつY>Yrn、第3の領域をX<XrnかつY<Yrn、第4の領域をX>XrnかつY<Yrn、とする。
その後、処理807では各領域に対して、出力データの存在有無を確認する。第1の領域および第3の領域に出力データが存在する場合は図9に示す第1の分割パターン901が得られ(処理808)、第2の領域および第4の領域に出力データが存在する場合は図9に示す第2の分割パターン902となる(処理809)。出力データ分布領域が第1の分割パターン或いは第2の分割パターンの何れかとなるよう、各分割条件(Xrn、Yrn)を適切に設定する。図9は、図2の出力データ分布で示したものと同様、例えば、縦軸Xは脆弱エリア数、横軸Ynは脆弱箇所を示したものとする。
図10に示す出力データ分布領域管理表1001に分割条件および各領域を示す領域ID、分割パターンID、を登録して(処理810)、処理を終了する。例えば、分割領域ID1は、第1の分割パターン901、分割領域ID2は第2の分割パターン902を示すものとする。分割パターンIDは、例えば、「1−1」ならば、最初の「1」が第1の分割パターンを意味し、次の「1」がシリアル番号である。出力データ分布領域管理表1001は、系統断面データ管理装置の記憶装置314の分割条件データ333に格納される。
<出力データ分布ルール導出部>
ルール導出部362では、入力データを分析する前に分析結果の出力データが分布する出力データ分布領域の候補を推定するための出力データ分布ルールを導出する。出力データ分布ルールとは、特定領域に存在する出力データ群に対応する入力データ群を入力データグループとし、新規入力データが入力データグループに所属するか判定するルールである。ルール導出部362は出力データ分布領域管理表1001に登録した分割パターンID毎に、この出力データ分布ルールを複数導出する。以降では、出力データ分布ルールの導出過程で生成される入力データグループを管理する図17の入力データグループ管理表1701および図16の出力データ分布ルール導出フローを参照し、ルール導出部362が実行する出力データ分布ルールを導出する処理の詳細を説明する。なお、ここでは第1の分割パターン901および第2の分割パターン902で出力データ分布領域を4領域に分割した場合を具体例とする。
図16は、ルール導出部362が実行する出力データ分布ルール導出フローを示す図である。
まず、図16に示した処理1601では、出力データ分布領域分割部361が出力データ分布領域管理表1001に登録した分割パターンID、分割条件Xr、分割条件Yrの値を受信する。
処理1602では、出力データ分布領域管理表1001には、第1の分割パターン901を分割領域ID1、第2の分割パターン902を分割領域ID2として登録されているので、この分割パターンIDより、分割パターンが図9に示した第1の分割パターンか第2の分割パターンか識別する。
第1の分割パターンならば処理1604に進み、第2の分割パターンならば処理1609に進む。処理1604では、出力データ管理表601を参照して出力データ群を取得し、Xn<Xrnを満たす出力データN(Xn、Yn)を第1のグループ9011、Yn>Yrnを満たす出力データN(Xn、Yn)を第2のグループ9012とする。具体的には、脆弱エリア数Xnが分割条件Xrnより小さければ第1のグループ9011、脆弱箇所数Ynが分割条件Yrnより大きい場合には、第2のグループ9012とする(図9参照)。出力データNの第1のグループ9011に対応する入力データ群を第1の入力データグループとし、出力データNの第2のグループに対応する入力データ群を第2の入力データグループとする。
次に処理1605では、出力データ管理表601の入力データIDを参照することで、出力データの対応関係を取得し、出力データが第1のグループに所属する入力データ群を第1の入力データグループとする。この第1の入力データグループは、図17の入力データグループ管理表1701において、処理1602で識別した分割パターンIDと、処理1604または処理1609で第1のグループまたは第2のグループと識別した分割領域IDの両方と同一行の入力データグループに追加する。例えば、分割パターンIDが1−1で、分割領域IDが1(第1の分割パターン)の場合、第1の入力データ群1702に入力データIDを追加する。
処理1606では、新規入力データが入力された場合に、第1の入力データグループに所属するか、否かを判断する第1の出力データ分布ルールを導出し、そのルールを示すIDを図17の出力データ分布ルール1703に登録する。この出力データ分布ルールの導出には、例えば第1の入力データグループを正解データとしてSVMのようなパターン識別の手法を用いる。
続いて、処理1607では、処理1605と処理1606と同様の処理を第2のグループに適用し、新規入力データが入力された場合に第2の入力データグループに所属するか、否かを分類する第2の出力データ分布ルールを導出する。その結果、所属する場合には、図17の入力データグループ管理表1701において、処理1602で識別した分割パターンIDと、処理1604または処理1609で第1のグループまたは第2のグループと識別した分割領域IDの両方と同一行の入力データグループに追加する。
処理1608では、第1の出力データ分布ルールと第2の出力データ分布ルールを図17に示した出力データ分布ルール1703に登録する。これにより、出力データに関する分割パターンを示すIDと分割領域を示す分割領域IDと、分割パターンおよび分割領域に存在する出力データに対応する入力データグループと出力データ分布ルールとを対応させた入力データグループ管理表を作成することができる。また、出力データ分布ルールは、出力データ分布領域管理表1001において、対応する分割領域ID、分割パターンIDと共に登録する。図10に示したように、実施例1では、X軸とY軸に関する二つの出力データ分布ルールを同一の分割領域IDに対応させて登録する。
処理1609では、第2の分割パターンの場合の処理を行う。この第2の分割パターンの場合には、Xn>Xrnを満たす出力データN(Xn、Yn)を第1のグループ9021、Yn>Yrnを満たす出力データN(Xn、Yn)を第2のグループ9022(図9参照)とする。その後は、処理1605から処理1607を実行し、処理1608で第1、第2の出力データ分布ルールを出力データ分布管理表1001に登録して処理を終了する。
新規入力データに対して図17の入力データグループ管理表の出力データ分布ルールを適用し、いずれの入力データグループに所属するか決定することができる。さらに、同一行の分割パターンIDと分割グループIDから新規入力データに対する分析後の出力分布の所属領域の候補を分析実行前に推定することができる。
さらに、図10の出力データ分布領域管理表に登録された第1の出力データ分布ルールおよび第2の出力データ分布ルールの両方を新規入力データに適用することで、分析後の出力分布の所属領域の候補を絞り込むことができる。このように分析実行前に候補を推定することで、分析結果が不要と判定される場合には分析自体を実行せずに他の新規入力データを分析することができる。これにより、不要な分析を削減し、分析を効率化することができる。
所属領域については、例えば第1の出力データ分布ルールを適用することで図9の出力データ分布の第1の分割パターン901における第1および第2の領域にまたがる領域9012に出力データが分布すると推定できる。一方、第2の出力データ分布ルールを適用することで図9の出力データ分布の第1の分割パターン901における第2および第3の領域にまたがる領域9011に出力データが分布すると推定できる。これら複数の出力データ分布領域の候補を組合せることで、その重なる領域へと出力データ分布領域を絞り込むことができる。以降では、出力データ分布推定部343が行う出力データ分布領域を絞り込む処理について説明する。
<個別パラメータ分布ルール組合せ部>
<出力データ分布推定部:概要>
出力データ分布推定部343では、出力データ分布ルール導出部342にて導出した複数の出力データ分布ルールを組み合わせることで、系統断面データ分析装置の出力データの分布を入力データから推定する。
この出力データ分布推定部343は2つの処理部から構成される。それぞれ、分析後の出力データの分布を推定する対象となる入力データを取得する新規入力データ取得部371、新規入力データ取得部371で取得した入力データに複数の出力データ分布ルールを適用して出力データの分布を推定する出力データ分布ルール組合せ部371である。以降では、新規入力データ取得部371と出力データ分布ルール組合せ部371により実現する出力データ分布推定を図11に示す出力データ分布推定フローにより説明する。
<出力データ分布推定部>
まず、処理1101では、新規入力データ取得部が系統断面データ生成装置302を監視する。系統断面データ生成装置302が系統断面データ分析装置の入力となる系統断面データを生成した際に、系統断面データを新規入力データとして新規入力データ取得部が取得し処理1102に進む。
処理1102では、出力データ分布ルール組合せ部372が出力データ分布領域管理表1001から任意の行に記載の第1の出力データ分布ルール(例えば、X軸に対応するルール)と第2の出力データ分布ルール(例えば、Y軸に対応するルール)を取得する。ここで選択する行は任意の1行でも良いし、複数または全ての行に対して以降の処理1103から処理1106を実施しても良い。
その後、処理1103では、新規入力データに第1の出力データ分布ルールを適用し、第1のグループ所属か所属しない(無所属)かを、推定する。例えば、図9の第1の分割パターン901において、第1の出力データ分布ルールは出力データがXn<Xrnを満たす第1のグループ所属か、Xn<Xrnを満たさないかにわけることができる。これと第1から第4の領域との関係は、第1の分割パターン901において、出力データが第1のグループに所属する際には第1の領域もしくは第4の領域と、出力データの分布領域の候補を推定することとなる。
処理1104では、新規入力データに第2の出力データ分布ルールを適用し、第2のグループ所属か所属しない(無所属)か推定する。例えば、図9の第1の分割パターン901において、第2の出力データ分布ルールは出力データがYn>Yrnを満たす第2のグループ所属か、Yn>Yrnを満たさないかにわけることができる。第1の分割パターン901において、出力データが第2のグループに所属する際には第1の領域もしくは第2の領域と、出力データの分布領域の候補を推定することとなる。
処理1105では、処理1103および処理1104で第1、第2の出力データ分布ルールから推定した複数の出力データの分布領域候補を組み合わせることで出力データの分布領域を絞り込む。例えば、処理1103にて出力データ分布領域候補を第1もしくは第4の領域と推定し、処理1105にて出力データ分布領域候補を第1もしくは第2の領域と推定したならば、その組合せにより出力データ分布領域は第1の領域と推定できる。
処理1106では、処理1105で絞り込んだ出力データの分布領域のIDを入力データ管理表501の出力データ推定所属グループIDに登録して処理を終了する。なお、処理1102において、出力データ分布領域管理表1001から複数行を選択し、複数の出力データ推定所属グループIDを導出した場合には、それら複数の出力データ推定所属グループIDを登録する。
実施例1によれば、入力データと出力データの関係性が非線形であっても出力データ分布のパターンから導出した出力データ分布ルールにより、出力データの分布領域を推定することができる。これにより、入力データに対し非線形の関係の出力データとして知られる電力系統について、入力データを分析装置で分析する前に、出力データの分布を予測できるので、電力系統や水道系統の障害等の予兆検知を行うことが可能となる。
例えば、図9の第1の分割パターン901で示すように出力データが第4の領域に存在しない場合においても、入力データに第1、第2の複数の出力データ分布ルールを適用することで、第4の領域に出力データが分布することを推定することができる。
また、実施例1では理解を容易にするため、出力データを2パラメータから構成されるデータとし、出力データ分布領域を4分割したが、3パラメータとして8分割、4パラメータとして16分割と、2にパラメータ数を乗じた分割数としてもよい。または、3パラメータ以上であっても複数パラメータから2パラメータを選び出して出力データ分布領域を4分割してもよい。
実施例2は、実施例1において出力データの分布領域を推定した結果を用いて系統断面データを管理する例を示す。実施例2により、系統断面データの分析を行う分析者は、過去の分析結果と類似の出力データが得られると推定される入力データを分析する優先度を下げることで不要な分析処理を削減し、分析の効率化を図ることができる。一般に実施例1で示した系統断面データ分析装置202は、その分析には多くの時間を要するため、出力データが推定できる入力データについては、その分析を省略することで、不要な分析処理を削減することができる。尚、実施例2において、実施例1と同じ構成の説明には同じ符号を付し、説明を省略する。
さらに、入力データを推定される出力データの分布領域ごとにまとめて管理し可視化することで、分析をする優先度の高い入力データの数や、その数から分析業務時間の見通しを立てることができる。
図12は実施例2におけるデータ管理情報を出力する系統断面データ管理装置の例である。データ管理情報を出力する系統断面データ管理装置は、図13に示す系統断面データ管理画面を出力するため、系統断面データ管理装置301にデータ管理情報出力部1201を追加した装置である。データ管理情報出力部1201は、管理対象の入力データ一覧を画面に表示するためのデータ一覧表示部1211、入力データに対して分析した結果の出力データの分布を表示する出力データ分布表示部1212から構成される。
以下、図13の系統断面データ管理画面の例を参照して、過去の分析結果と相違する出力データが得られると推定される入力データを分析対象に選択する例を説明する。
出力データ分布表示部1212は出力データ管理表601を参照し、出力データを系統断面データ管理画面において散布図1305で表現される分析結果にプロットする。その後、分析結果の領域を分割する領域分割を行う。
領域分割では、出力データ分布領域管理表1001を参照し、分割条件Xrと分割条件Yrの値を取得する。これら取得した値により、出力データの分布を分割した結果を分析結果の画面1305に表示する。例えば、XrとYrの2値で分割した場合には領域は4分割され、それぞれの領域を一意に示す領域IDとして(1)から(4)の番号を表示する図13では各領域を丸付き数字で表している。
データ一覧表示部1211は、入力データ管理表501より入力データID、出力データ所属グループID、出力データ推定所属グループIDの一覧を取得する。その後、入力データIDは系統断面データ管理画面のデータID1301に表示する。出力グループIDおよび出力データ推定所属グループIDについては、各IDが対応する領域を散布図1305に表示した分割後の4領域から特定し、それぞれの領域ID(1)から(4)の番号を分析結果分布領域1302および推定分布領域1303に表示する。
この時、データ分析前で出力データ所属グループIDが存在しない場合は、未済と分析前とわかるようにする。分析済みのデータに対しては、行の背景色を変更しても良い。
これらの表示により、例えば系統断面データを分析する分析者がデータ一覧表と分析結果を確認することで過去の分析と異なる領域に出力データが分布する可能性のある入力データを分析する前に特定することができる。
系統断面データ管理画面においてはデータ一覧表のデータを選択可能にしておき、選択すると、入力データ管理表1001から各パラメータを取得して系統断面データに表示、描画してもよい。また、分析対象としてデータIDを記載して分析実行ボタンを押下することでデータIDにより特定される入力データを即時に分析、優先的に分析しても良い。この際、過去に分析にかかった時間から分析見込み時間を表示しても良い。
実施例3は、実施例1において、出力データ分布領域を分割した結果を用いて系統断面データのパラメータ候補を出力する例を示す。実施例3により、系統断面データの分析を行う分析者や系統断面データを生成する計画者は、所望の出力データを得るための入力データ、つまり系統断面データのパラメータ候補の情報が得られる。パラメータ候補の情報により、分析者や計画者は所望の出力データが得られるまで実施する試行錯誤の作業となる系統断面データの生成、分析の繰り返し回数を低減し、系統断面データの分析や計画の業務時間を低減、効率化できる。尚、実施例3において、実施例1と同じ構成の説明には同じ符号を付し、説明を省略する。
図14は実施例3におけるパラメータ候補を出力する系統断面データ管理装置の例である。パラメータ候補を出力する系統断面データ管理装置は、図15に示すパラメータ候補提示画面を出力するため、実施例1の系統断面データ管理装置301にパラメータ候補出力部1401を追加した装置である。パラメータ候補出力部1401は、分析者や計画者が所望する出力データの領域を選択領域として受信する選択領域受信部1411、選択領域と関連する入力データを収集する候補データ収集部1412、収集した入力データから選択領域に出力データが所属するための入力データのパラメータ候補を導出するパラメータ候補導出部1413から構成される。
以下、図15のパラメータ候補提示画面の例を参照して、分析者や計画者が系統断面データのパラメータ候補を取得する例を示す。まず、選択領域受信部1411は分析者や計画者により選択された分析結果の領域情報を選択領域として受信する。この選択領域は例えば、(1)から(4)に分割された領域としても良いし、例えば、図15のように、分析結果が表示され領域から分析者や計画者が描画ツールなどで所望の領域を囲う形1505で選択しても良い。続いて、候補データ収集部は選択領域の情報を用いて関連する入力データを入力データ管理表501から検索して収集する。この検索方法は例えば、選択領域の値域として脆弱箇所は13から17、脆弱エリア数は4から6と選択領域内にデータが存在した場合のパラメータ候補を導出する。その後、出力データ管理表601より、脆弱箇所が13から17の出力データ、脆弱エリア数が4から6の出力データをそれぞれ収集する。ここで得られた出力データ群から、出力データ管理表で管理される入力データIDを介して関連する入力データ群を収集する。
パラメータ候補導出部1513では、収集した入力データ群について、入力データ管理表501で管理される入力パラメータを取り出し、図15に示すパラメータ候補提示画面1506に系統断面データのパラメータ1507として表示する。ここで表示する値は入力パラメータ候補を羅列してもよいし、パラメータ候補の最大値と最小値を表示してもよい。また、出力データが分布していた領域により、パラメータ候補をわけて表示してもよい。例えば、脆弱箇所が13から17の場合のパラメータと脆弱エリア数は4から6の場合のパラメータと違いがわかるように色を変えるなどして表示してもよい。
なお、本技術は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本技術を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
202:系統断面データ分析装置、301:系統断面管理装置、302:系統断面データ生成装置、311:メモリ、312:CPU、314:記憶装置、341:分布ルール抽出準備部、342:出力データ分布ルール導出部、343:出力データ分布推定部、1201:データ管理情報出力部、1401:パラメータ候補出力部。

Claims (14)

  1. 複数の入力パラメータを有する系統断面データの入力データと、前記入力データを分析して複数の出力パラメータを有する出力データと、前記入力データと前記出力データとの対応を複数記憶させる分布ルール抽出準備部と、
    前記出力データを、前記複数の出力パラメータの少なくとも二つのパラメータに対応した少なくとも二つの軸にプロットした出力データ分布を、複数の領域に分割する前記二つの軸に対応した分割条件を抽出し、前記分割条件により前記出力データ分布を分割し、前記分割された前記出力データ分布の前記出力データを、前記二つの軸にそれぞれ対応した分割条件以上或いは以下の出力データに対応する入力データ群を第1及び第2の入力データグループとして、前記第1の入力データグループに所属するルールを第1の出力データ分布ルールとし、前記第2の入力データグループに所属するルールを第2の出力データ分布ルールとして導出する出力データ分布ルール導出部と、
    新規な系統断面データを新たな入力データとし、前記新たな入力データに前記第1の出力データ分布ルールを適応して得られる第1の出力データ分布領域候補と、前記第2の出力データ分布ルールを適用して得られる第2の出力データ分布領域候補とを算出し、前記第1の出力データ分布領域候補と前記第2の出力データ分布領域候補とを組み合わせて、前記新たな入力データの出力データ分布領域を推定する出力データ分布推定部とを有することを特徴とする系統断面データ管理装置。
  2. 前記分布ルール抽出準備部は、
    複数の入力パラメータを有する系統断面データを、前記入力データとして収集し、入力データ毎に入力データIDを付して入力データに含まれる複数のパラメータと対応させて記憶させる系統断面データ収集部と、
    前記入力データに対するデータの分析結果を出力データとして、出力データ毎に出力データIDを付して、出力データに含まれる複数のパラメータと対応させて記憶させる分析結果収集部と、
    前記分析結果収集部により記憶された出力データに対応する入力データIDを関連付けて記憶する入出力データ関連付け部とを有することを特徴とする請求項1記載の系統断面データ管理装置。
  3. 前記出力データ分布ルール導出部は、
    前記分布ルール抽出準備部から複数の出力データを読み出し、前記複数の出力データを、前記複数の出力パラメータの少なくとも二つのパラメータをX軸、Y軸にプロットした出力データ分布が、X>XrnかつY>Yrnの領域を第1の領域、X<XrnかつY>Yrnを第2の領域、X<XrnかつY<Yrnを第3の領域、X>XrnかつY<Yrn第4の領域とした場合、前記第1の領域および第3の領域である第1の分割パターンあるいは、第2の領域および第4の領域である第2の分割パターンの何れかとなるように分割する前記分割条件(Xrn、Yrn)を抽出する出力データ分布領域分割部を有することを特徴とする請求項1記載の系統断面データ管理装置。
  4. 前記出力データ分布ルール導出部は、
    前記第1の領域から第4の領域の内、特定領域に存在する出力データ群に対応する入力データ群を入力データグループとし、新規入力データが前記入力データグループに所属するか判定するルールを導出するルール導出部を有することを特徴とする請求項3記載の系統断面データ管理装置。
  5. 前記出力データ分布推定部は、
    入力データを取得する新規入力データ取得部と、
    前記新規入力データ取得部により入力された入力データに前記第1の出力データ分布ルール及び第2の出力分布ルールを適応し、出力データ分布領域を絞り込む処理を行う出力データ分布ルール組合せ部を有することを特徴とする請求項1記載の系統断面データ管理装置。
  6. 前記分割条件により前記複数の出力データを分割した状態を前記二つの軸と共に表示する表示装置を有することを特徴とする請求項1記載の系統断面データ管理装置。
  7. 前記表示装置は、前記出力データ分布推定部により推定された推定分布領域を表示することを特徴とする請求項6記載の系統断面データ管理装置。
  8. 前記入出力データ関連付け部により対応付けられた分析対象とする入力データを選択する入力データ選択手段とを備える請求項7記載の系統断面データ管理装置。
  9. 前記表示装置は、入力データに対し出力データの分布が対応している場合には、特定の領域を表示し、入力データに対し出力データの分布が対応していない場合には、分析前であることを表示させるデータ管理情報出力部を有することを特徴とする請求項7記載の系統断面データ管理装置。
  10. 複数の入力パラメータを有する系統断面データを入力データとして入力し、
    前記入力データを分析して複数の出力パラメータを有する出力データを入力し、
    前記入力データと前記出力データとを対応させて記憶し、
    前記出力データを、前記複数の出力パラメータの少なくとも二つのパラメータに対応した少なくとも二つ軸にプロットした出力データ分布を複数の領域に分割する前記二つの軸に対応した分割条件を抽出し、
    前記分割条件により前記出力データ分布を分割し、
    前記分割された前記出力データ分布の前記出力データを、前記二つの軸にそれぞれ対応した分割条件以上の出力データに対応する入力データ群を第1及び第2の入力データグループとして、前記第1の入力データグループ所属するルールを第1の出力データ分布ルールとし、前記第2の入力データグループに所属するルールを第2の出力データ分布ルールとして導出し、
    新規な系統断面データを新たな入力データとし、前記新たな入力データに前記第1の出力データ分布ルールを適応して得られる第1の出力データ分布領域候補と、前記第2の出力データ分布ルールを適用して得られる第2の出力データ分布領域候補とを算出し、
    前記第1の出力データ分布領域候補と前記第2の出力データ分布領域候補とを組み合わせて、前記新たな入力データの出力データ分布領域を推定することを特徴とする系統断面データ管理方法。
  11. 前記分割条件により前記複数の出力データを分割した状態を前記二つの軸と共に表示することを特徴とする請求項10記載の系統断面データ管理方法。
  12. 前記推定された推定分布領域を表示することを特徴とする請求項11記載の系統断面データ管理方法。
  13. 入力データに対し出力データの分布が対応している場合には特定の領域を表示し、入力データに対し出力データの分布が対応していない場合には、分析前であることを表示することを特徴とする請求項12記載の系統断面データ管理方法。
  14. 前記表示された出力データ分布領域を選択し、前記選択された出力データに対応する入力データのパラメータを、前記出力データのパラメータ候補として表示することを特徴とする請求項12記載の系統断面データ管理方法。
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