JP2702926B2

JP2702926B2 - 電力系統の故障判定装置

Info

Publication number: JP2702926B2
Application number: JP14315387A
Authority: JP
Inventors: 雅彦天野; 潤三川上; 千尋福井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-06-10
Filing date: 1987-06-10
Publication date: 1998-01-26
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JPS63310319A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はシステムの異常情報からこのシステムの異常
内容を推論するシステム異常診断装置に係り、特にシス
テムの異常内容を推論する場合に用いられる故障判定規
則を容易に作成することのできるシステム異常診断装置
に関する。〔従来の技術〕システムに異常が起きた時、それに伴つて発生した現
象に基づいて警報などの情報を発して、運転者に異常を
知らせるようになつているものがある。例えば、簡単な
ものではビルにおける火災報知器、複雑なものでは電力
系統における保護リレー信号などである。運転者は、そ
の情報に基づいて推論し異常の内容を診断するが、複雑
なシステムになると、その診断が難しくなる。特に、警
報が一度にいくつも動作した場合、多重事故が起きた場
合、情報に誤りがある場合などは、熟練した運転者にと
つても正確な診断が困難となる。そこで、そのような異常診断を自動的に行つたり、運
転者の判断を支援したりするものとして、知識工学を応
用した異常診断装置が考えられている。これは、熟練し
た運転者が持つノウハウを規則として知識ベースに蓄
え、推論機構が異常に関する情報と規則とから推論して
異常診断するというものである。例えば、電力系統の場
合には、特開昭59−188317号公報に示されるような事故
設備自動判定装置がある。〔発明が解決しようとする問題点〕上記従来技術は、知識の獲得方法について配慮がされ
ておらず、知識ベースが容易に作成できない場合があ
る、という問題があつた。一般に、知識ベースを作成する際には、専門家、すな
わち熟練した運転者にインタビユーして知識を抽出し、
それを整理して規則の形に書き換えるという手順をと
る。しかし、専門家の知識は断片的なものである場合が
多く、完全な知識ベースを作成するためには、インタビ
ユー方法や知識の整理などに相当の工夫が必要となる。
また、インタビユーに多くの時間を要し、専門家に多大
な負担をかけることになる。さらに、そのようにして作
成した知識ベースが正しく機能するかどうかの検証もま
た大変である。本発明の目的は、上述した従来方法の問題点を解決
し、知識ベースとして故障判定規則が容易に作成できる
システム異常診断装置を提供することにある。〔問題点を解決するための手段〕上記目的は、電力系統に接続されている保護リレーの
動作の情報を入力し、電力系統の故障を推論する電力系
統の故障判定装置において、リレーが電力系統内のどの
機器に接続されているか及び各リレーの動作方式につい
てのリレー知識を記憶する記憶部と、電力系統内の機器
の結線に関する機器結線知識を記憶する記憶部と、前記
リレー知識及び前記機器結線知識から、各リレーの保護
範囲を表す故障判定規則を生成する故障判定規則生成部
と、前記故障判定規則を記憶する故障判定規則記憶部と
を有し、電力系統異常時に動作したリレーの情報を入力
し、この入力した情報と前記故障判定規則とから、電力
系統内の故障機器を推論することにより達成される。〔作用〕系統異常時には、予め上記故障判定規則生成部で生成
し上記故障判定規則記憶部に記憶した故障判定規則を用
いて、電力系統内の故障機器及び故障種別を推論するの
で、系統異常発生時に、電力系統内の機器の結線に関す
る機器結線知識に基づいた系統内経路探索を行って各リ
レーの保護範囲を確かめる必要がなく、故障推論が迅速
に行える。また、リレー知識を記憶する記憶部と、機器
結線知識を記憶する記憶部と、前記リレー知識及び前記
機器結線知識から各リレーの保護範囲を表す故障判定規
則を生成する故障判定規則生成部とを備えるため、系統
内の機器結線状態に変更が生じても、機器結線状態の変
更に対応した各リレーの保護範囲を表す故障判定規則を
自動的に生成することができ、効率よく系統異常発生に
備えることができる。〔実施例〕以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。第１図は、本発明を変電所の故障判定装置に応用した
場合の構成を示したものである。変電所内で事故が起き
ると、その事故に対応したいくつかの保護リレーが動作
する。動作した保護リレーの番号は、入力部11を介して
取り込まれ、故障判定用推論機構13がその動作リレー番
号と故障判定規則14とから推論して、どの機器にどんな
故障が起きたか、という故障判定結果を導き出す。そし
て、出力部12を介して、故障判定結果が外部に出力され
る。故障判定規則14は、要素知識ごとに記述した知識ベー
スと規則生成用推論機構15により、自動作成される。本
実施例では、要素知識を、リレーの一般的知識16,リレ
ーの結線に関する知識17,機器の結線に関する知識18の
３つとした。その他の種々の要素知識にすることも可能
である。第２図は、リレーの一般的知識を記述した例で
ある。ここには、どの変電所の場合にも成り立つ一般的
なリレーの知識について記述する。第２図の知識21は、「リレー名称Ａは、電流差動方式で、地絡と短絡の故障
を検出する。」という内容を表している。以下、リレー名称ＢおよびＣ
についても第２図に示す通りである。第３図は、リレーの結線に関する知識を記述した例で
ある。ここには、実際に設置されているリレーについ
て、具体的なリレー番号，リレー名称、及び検出器の名
称を記述する。第３図の知識31は、「リレー番号A1は、リレー名称がＡで、検出器は１次C
T,2次CT,3次CTである。」という内容を表している。リレー番号B1についても第３
図に示す通りである。第４図は、機器の結線に関する知識を記述した例であ
る。ここには、変電所を構成する各機器が物理的にどの
ような接続になつているかを記述されている。第４図の
知識41は、「機器名１次CTは、１次巻線及び１次Arという機器に接
続されている。」という内容を表している。他の機器名１次巻線等につい
ても第４図に示す通りである。以上の要素知識を用いて、規則生成用推論機構15が、
リレー番号と故障との対応関係を表す故障判定規則14を
作成する。具体的には次のようにする。まず、検出器と機器の結線とからリレーの保護範囲を
探し出す。例えば、リレー番号A1の場合には、知識31か
ら、検出器は１次CT,2次CT,3次CTの３つであることがわ
かる。リレー名称がＡで知識21から電流差動方式である
ことがわかるので、３つの検出器で囲まれた部分が保護
範囲となる。機器の結線に関する知識をたどつていく
と、１次CTに１次巻線がつながり（知識41）,1次巻線に
２次巻線がつながり（知識42）,2次巻線に２次CTがつな
がつている（知識43）ことがわかる。１次CTと２次CTで
囲まれる部分は、（１次CT,1次巻線、２次巻線,2次CT）
となる。このようにして１次CT,2次CT,3次CTの３つで囲
まれる部分を求めれば、リレー番号A1の保護範囲は、保護範囲＝（１次CT,2次CT,3次CT,1次巻線,2次巻線,3
次巻線）というように求められる。次に、リレーの一般的知識から故障種別を求める。リ
レー番号A1の場合には、知識31からリレー名称がＡで、
知識21から故障種別は、故障種別＝（地絡，短絡）と求められる。そして、先に求めた保護範囲と故障種別との組み合わ
せが故障となる。故障判定規則14には、そのようにして
求めた故障とリレー番号とを対にして記述する。第５図
にその例を示す。知識51は、「リレー番号A1が動作した時には、１次CTの地絡故障、
または１次CTの短絡故障、……、または３次巻線の短絡
故障の可能性がある。」という規則の内容を表している。同様にして、リレー番号B1について対応する故障を求
めると、第５図の知識52に示すような故障判定規則が得
られる。このようにして、リレーの結線に関する知識16に記述
されたすべてのリレー番号について、故障判定規則を求
めておく。そして、実際の故障判定は、この故障判定規
則を用いて行う。具体的には次のようにする。まず、動作したリレー番号について、それぞれ故障判
定規則を用いて、対応する故障を列挙する。このうち、
動作したすべてのリレー番号に共通な故障を求めて、そ
れを仮の結論とする。次に、それらの故障について、故
障判定規則を逆にたどつて、動作すべきリレー番号を求
める。そして、その動作すべきリレー番号が実際に動作
したリレー番号に合致するかどうかをチエツクし、合致
するものだけを最終的な結論とする。例えば、リレー番号A1とB1が動作した場合には、知識
51と知識52とから両者に共通な故障を求めると、（２次巻線の地絡故障、または２次CTの地絡故障）という２つの故障が、仮の結論となる。次に、この２つ
の故障について、動作すべきリレー番号を求め、実際に
動作したリレー番号と合致するかどうかチエツクする。
ここで、例えば（２次CTの地絡故障）に対して動作すべ
きリレー番号が（A1,B1,B2）であつたとすれば、リレー
番号B2は実際に動作していないので、合致しないことに
なる。そこで、最終的な結論は、（２次巻線の地絡故障）だけとなる。本実施例では、知識ベースを、３つの要素知識に分け
て記述した。このうち、リレーに関する一般的知識は、
リレーの専門家の知識を用いてあらかじめ作成しておけ
ばよい。リレーの結線に関する知識と機器の結線に関す
る知識は、変電所の結線図があれば機械的に入力でき
る。このように、知識の獲得が容易にできる。また、こ
れらの要素知識から故障判定規則を自動的に作り出し、
その規則を用いて推論するため、効率良い故障判定がで
きる。さらに、構成の異なる変電所に対しては、リレー
の結線に関する知識と機器の結果に関する知識を入れ換
えるだけで対応できる。なお、上述の実施例では、保護リレーの動作に誤りが
ないものとして故障判定したが、保護リレーの誤動作や
誤不動作を考慮した判定も行うことができる。例えば、
上述の実施例において、リレー番号B2が動作していなか
つたため、（２次CTの地絡故障）を結論からはずした
が、ここで、リレー番号B2が誤不動作した、という仮説
を設ければ、（２次CT地絡故障、かつリレー番号B2の誤
不動作）という結論を導くことができる。要素知識のとり方には、上述の例以外にも様々なもの
があるのは言うまでもない。例えば、主保護リレーと後
備保護リレーがある場合にはリレー間の関係についての
知識，遮断器の情報を用いる場合には遮断器に関する一
般的知識、というように、システムの複雑さに応じて様
々なものが考えられる。そのような場合にも、なるべく
獲得しやすい形に要素知識を整理し、それらを故障判定
規則に自動的に取り込むようにすれば、本発明の目的は
実現できる。また、判定規則を自動検証することにより、リレーの
動作条件などを自動的に規則に取り込むことも可能であ
る。上述の方法で生成した判定規則では、各リレーはそ
れぞれ独立して働くものと考えているが、実際には、後
備保護リレーは主保護リレーが不動作の場合にのみ動作
する、というような動作条件が存在する。この場合、主
保護リレーと後備保護リレーでは判定時間が異なるた
め、あらかじめ規則の中に判定時間を記述しておけば、
一種の定性シミユレーシヨンを行うことにより、自動的
に動作条件を設定することができる。例えば、第６図に示すように、ともに２次巻線の地絡
故障を検出するリレーD1,E1があるとする。検証前の規
則101,102では、まだ条件はなく、判定時間のみが記述
されている。なお、この判定時間は、リレーの結線に関
する知識17の中で各リレーについて記述しておき、それ
を判定規則に取り込むものとする。ここで、２次巻線に
地絡故障が起きた時、実際にどういうタイミングでリレ
ーが動作するかを、調べてみる。第６図に示すように、
この場合は、まず１〜２サイクル後にリレーD1が動作
し、その１〜２サイクル後に事故遮断される。一方、リ
レーE1が動作するのは30サイクル後であるから、リレー
D1が動作し事故遮断されれば、リレーE1は動作しない。
よつて、リレーE1はリレーD1が不動作という条件で動作
することがわかる。そこで、検証後の規則103,104に
は、リレーE1の条件に、リレー番号D1不動作が付加され
る。このように、一種の定性シミユレーシヨンを行つ
て、規則の自動検証を行うことができる。上述の実施例では、要素知識から故障判定規則を自動
作成し、故障判定規則だけを用いて判定したが、計算機
の記憶容量に制限がある場合には、すべての規則を格納
できないことも考えられる。そのような場合には、一部
の要素知識のみを規則化して、故障判定の際には、その
規則と残りの要素知識を用いるようにすればよい。例え
ば、上述の実施例の場合には、リレー番号に対応する保
護範囲だけを規則化して、故障種別については要素知識
を用いて推論するようにする、というような方法が考え
られる。以上の説明では、すべての変電所の故障判定装置に応
用した例について述べたが、システムの異常時に発生し
た現象に基づく情報から異常内容を診断するような、い
かなる異常診断装置にも応用できることは言うまでもな
い。他の応用例としては、発電所における故障判定、自
動車の異常診断、ビル内の事故判定など、様々なものが
考えられる。第７図は、本発明をビルの事故判定装置に応用した場
合の構成を示したものである。ビル内で火災等の事故が
起きると、ビル内の各所に取り付けられた様々なセンサ
60が動作し、その情報が入力部61を介して自動的に取り
込まれる。事故判定用推論機構63は、その情報と事故判
定規則64とから事故を判定し、結果が出力部62を介して
ビル警備員に提示される。要素知識は次の４つから成る。センサの一般的知識66
には、センサの種類ごとに、どんな現象を検知するかを
記述する。例えば、「センサタイプＡは、温度上昇を検知する。」というようなものである。センサの種類としては、この
他に、煙，ガス，ドアの開閉状態などを検知するものが
考えられる。部屋の配置に関する知識67には、各部屋の
名称とそれが何階のどこに位置するかを記述する。セン
サの配置に関する知識68には、具体的なセンサ名とその
センサタイプ、及び設置されている部屋名を記述する。
事故と現象との対応関係の知識69には、事故の発生によ
つてどのような現象が起こり得るか、を記述する。例え
ば、「ある部屋が火災ならば、その部屋および隣りの部屋で
温度上昇し、かつその部屋で煙が発生する。」というようなものである。これらの要素知識を用いて、規則生成用推論機構65が
事故判定規則64を自動生成する。事故判定規則は、セン
サ名とそれに対応する事故名とを記述したものである。
例えば、「センサ名4B−Ａが動作したならば、部屋名4A,4B,4C,3
B,5Bで火災の可能性がある。」というようなものである。これは、各センサ名ごとに、
そのセンサがどんな現象を検知するもので、その現象を
引き起こすのは何の事故か、というように前述の要素知
識をたどつていくことにより作成できる。この実施例の場合、センサの一般的知識と、事故と現
象との対応関係の知識とを専門家から抽出しておけば、
あとは機械的に知識ベースを作成できる。また、センサ
情報が自動的に入力されて、事故判定した結果がビル警
備員に提示されるため、事故発生時により敏速で的確な
対応でとれるようになる。〔発明の効果〕本発明によれば、要素知識から異常診断のための故障
判定規則が自動的に生成されるようになり、システム全
体の規則作成の効率化が図れるようになる。また、大規模なシステムでシステム構成の変更があっ
た場合でも、変更に関係する機器に関した要素知識のみ
を準備するだけで、新たなシステム全体の規則作成が行
なえるようになる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図はリレーの
一般的知識の構成図、第３図はリレーの結線に関する知
識の構成図、第４図は機器の結線に関する知識の構成
図、第５図は故障判定規則の構成図、第６図は規則の自
動検証の説明図、第７図は本発明の他の実施例の構成図
である。 13……故障判定用推論機構、14……故障判定規則、15…
…規則生成用推論機構、16……リレーの一般的知識、17
……リレーの結線に関する知識、18……機器の結線に関
する知識。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−26112（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−9729（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−34671（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−24637（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．電力系統に接続されている保護リレーの動作の情報
を入力し、電力系統の故障を推論する電力系統の故障判
定装置において、リレーが電力系統内のどの機器に接続されているか及び
各リレーの動作方式についてのリレー知識を記憶する記
憶部と、電力系統内の機器の結線に関する機器結線知識を記憶す
る記憶部と、前記リレー知識及び前記機器結線知識から、少なくとも
各リレーの保護範囲を表す故障判定規則を生成する故障
判定規則生成部と、前記故障判定規則を記憶する故障判定規則記憶部とを有
し、電力系統異常時に動作したリレーの情報を入力し、この
入力した情報と前記故障判定規則とから、電力系統内の
故障機器を推論する故障推論部を備えた電力系統の故障判定装置。２．特許請求の範囲第１項において、前記リレー知識を
記憶する記憶部は、前記リレー知識に加えて各リレーが
どのような種別の故障に対して動作するかについての知
識を記憶し、前記故障判定規則生成部は、各リレーの保
護範囲と検出される故障種別とを含む故障判定規則を生
成し、前記故障推論部は、電力系統内の故障機器と故障
種別とを推論する電力系統の故障判定装置。