JP5452613B2 - 電力グリッドの供給停止および故障状況の管理 - Google Patents
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Description
本発明は、全般的に、電力グリッドを管理するシステムおよび方法に関し、特に、電力グリッドにおいて供給停止および故障状況を管理するシステムおよび方法に関する。
電力グリッドは、発電、送電、および配電のうちの1つまたはすべてを含み得る。電気は、石炭火力発電所、原子力発電所などの発電所を使用して生成され得る。効率性のために、生成された電力は、非常に高い電圧に昇圧されて(345Kボルトなど)送電線上で送られる。送電線は、州の境界を横断して、または国境を横断してなど、その卸売客に届くまで電力を長距離送ることもあり、卸売客は、地域の配電網を所有する企業であることもある。送電線は、送電変電所において終わると考えられ、送電変電所が、非常に高い電圧を、中間電圧(intermediate voltage)(138Kボルトなど)に降圧するとよい。送電変電所からは、より小さな送電線(副送電線など)が中間電圧を配電変電所へ送る。配電変電所において、中間電圧は再び「中電圧(medium voltage)」(4Kボルト〜23Kボルトなど)に降圧されるとよい。1つ以上のフィーダ回路(feeder circuit)が、配電変電所から出ていることもある。例えば、4〜数十のフィーダ回路が、配電変電所から出ていることもある。フィーダ回路は、4つのワイヤを含む3相回路である(3相それぞれに対する3つのワイヤ、および中性のワイヤ1つ)。フィーダ回路は、地上(柱上)または地下のいずれかでルーティングされるとよい。フィーダ回路上の電圧は、配電変圧器を使用して定期的に取り出されるとよく、配電変圧器が、「中電圧」から需要家電圧(120Vなど)に電圧を降圧するとよい。次に、需要家電圧を需要家が使用できる。
全体的アーキテクチャ
図面を参照する。図面では、同じ参照数字は類似した構成要素を指し、図1はINDEの全体的なアーキテクチャの一例を示す。このアーキテクチャは、スマートグリッドデータのエンドツーエンド収集、搬送、記憶、および管理を提供する参照モデルとなるものであり、さらに、解析および解析管理、ならびに前述の事項の電気会社プロセスおよびシステムへの統合を提供するとよい。したがって、これはエンタープライズ規模のアーキテクチャと見なされるとよい。運用管理、およびグリッド自体の側面などの特定の要素については、下記でより詳しく説明する。
上記のように、INDE参照アーキテクチャ内の種々のコンポーネントは、例えば(1)INDE CORE120、(2)INDE SUBSTATION180、および(3)INDE DEVICE188を含むとよい。以下の各セクションは、INDE参照アーキテクチャのこれら3つの例示構成要素グループについて説明し、各グループのコンポーネントの説明を提供する。
図2は、図1に示された、動作制御センターに存在するとよいINDE参照アーキテクチャの部分であるINDE CORE120を示す。INDE CORE120は、グリッドデータの記憶用の統一データアーキテクチャと、そのデータに対し行われる解析の統合スキーマとを含むとよい。このデータアーキテクチャは、その最上位スキーマとして、国際電気標準会議(IEC:International Electrotechnical Commission)共通情報モデル(CIM:Common Information Model)を使用するとよい。IEC CIMは、アプリケーションソフトウェアが電気ネットワークの構成およびステータスについての情報を交換できるようにすることを目標として、電気電力産業により開発されIECにより公式に採用された標準である。
図4は、INDE SUBSTATION180グループの上位アーキテクチャの例を示す。このグループは、変電所の電子機器およびシステムと同一の場所に配置された1つ以上のサーバ上で、変電所制御所にて変電所170内で実際にホストされている構成要素を含むとよい。
INDE DEVICE188グループは、様々な配電グリッドデバイス189(例えば、送電線上のラインセンサー)、顧客構内にある計器163など、スマートグリッド内の様々なセンサーを含め、スマートグリッド内の任意の種類のデバイスを含み得る。INDE DEVICE188グループは、特定の機能性を備えグリッドに追加されるデバイスを含んでもよく(専用プログラミングを含むスマートリモート端末ユニット(RTU)など)、または、追加機能性を備えるグリッド内の既存デバイスを含んでもよい(既にグリッド内に配置されており、スマートラインセンサーまたはスマートグリッドデバイスを作り出すためにプログラム可能な、既存のオープンアーキテクチャ柱上RTUなど)。INDE DEVICE188はさらに、1つ以上のプロセッサおよび1つ以上のメモリデバイスを含んでもよい。
アウトソースされるスマートグリッドデータ/解析サービスモデル
スマートグリッドアーキテクチャの1つの応用は、電気会社が、グリッドデータ管理および解析サービスを契約して、その一方で組織内に従来の制御システムおよび関係する運用システムを保持することができるようにする。このモデルでは、電気会社はグリッドセンサーおよびデバイスを設置および所有するとよく(上記のように)、グリッドデータ搬送通信システムは、所有および運用しても、またはアウトソースしてもよい。グリッドデータは、電気会社からリモートのインテリジェントネットワークデータサービス(INDS)ホスティングサイトへ流れ、そこでデータが管理、記憶および分析されるとよい。その結果、電気会社は、適切なサービス財務モデルのもとでデータおよび解析サービスと契約するとよい。電気会社は、料金を払う代わりに、初期資本支出投資と、スマートグリッドデータ/解析インフラストラクチャの継続的な管理、サポート、および改良費を回避することができる。上記のINDE参照アーキテクチャは、本願明細書に記載される構成をアウトソースするのに適している。
INDSサービスモデルを実装するために、INDE参照アーキテクチャは、リモートでホストされるとよい構成要素のグループと、電気会社に残るとよいものとに分割されるとよい。図6は、INDE CORE120がリモートになると電気会社アーキテクチャがどのように見えると考えられるかを示す。サーバが、INDE CORE120の一部として含まれるとよく、リモートシステムへのインターフェースとして機能するとよい。電気会社システムには、これが仮想INDE CORE602に見えるとよい。
図1、6および7に示されているように、様々な機能性(ブロックにより表されている)がINDE CORE120に含まれており、示されているもののうち2つは、計器データ管理サービス(MDMS:meter data management services)121ならびにメータリング解析およびサービス122である。アーキテクチャのモジュール性が理由で、MDMS121ならびにメータリング解析およびサービス122などの様々な機能性を組み込むことができる。
上記のように、アプリケーションサービスの1つの機能性は、可観測性プロセスを含むとよい。可観測性プロセスは、電気会社がグリッドを「観測」できるようにするとよい。こうしたプロセスは、グリッド上のすべてのセンサーおよびデバイスから受信される生データを解釈して、それを実用的な情報へ変えることを担当するとよい。図8は、可観測性プロセスのいくつかの例の列挙を含む。
INDE参照アーキテクチャの構成要素のうちの1つ、いくつか、またはすべてを使用するとよい特定の技術アーキテクチャを判断するには、様々な手順がある。手順は、複数のステップを含むとよい。第1に、電気会社の現状のドキュメントを生成し、スマートグリッドに移行するための準備評価を行うために、ベースラインステップが実行されるとよい。第2に、将来の状態、およびこの状態に達するための詳しい要件の定義を生成するために、要件定義ステップが実行されるとよい。
Claims (11)
- 電力グリッドの少なくとも1つの部分に関連する供給停止状況を管理する方法であって、前記方法は少なくとも1つのプロセッサとメモリを有するコンピュータで実行可能であり、
前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分に関連する状況をそれぞれ示す、複数のイベントメッセージを受信するステップと、
前記少なくとも1つのプロセッサを使用して、前記複数のイベントメッセージのうちの少なくとも1つが、前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分に関連する供給停止状況を示すと判断するステップと、
前記電力グリッドの現在の需要状況を表すグリッド状態データの少なくとも一部分を読み出すステップと、
前記電力グリッドの物理的構成を表す接続性データの少なくとも一部分を読み出すステップと、
前記少なくとも1つのプロセッサを使用して、前記グリッド状態データおよび接続性データに基づき、前記供給停止状況の存在を検証するステップと、
前記少なくとも1つのプロセッサを使用して、前記供給停止状況を表す少なくとも1つのメッセージを生成するステップであって、前記メッセージは、前記供給停止状況の通知を提供するよう構成されている、前記ステップと、
前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分における少なくとも1つのデバイスから、前記複数のイベントメッセージの処理を一時停止するための少なくとも1つの一時停止メッセージを受信するステップであって、前記一時停止メッセージは、前記少なくとも1つのデバイスの検出された不正変更を示すものである、前記ステップと、
前記少なくとも1つの一時停止メッセージの受信に応答して、前記少なくとも1つのデバイスから受信した前記イベントメッセージの処理を一時停止するステップと、
を含む前記方法。 - 前記方法は、
前記電力グリッドの前記少なくとも一部分に関連する第1の状態を、前記複数のイベントメッセージに基づき判断するステップであって、前記第1の状態は、前記供給停止状況の存在しない、前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分の動作を示す、前記ステップと、
前記電力グリッドの前記少なくとも一部分に関連する第2の状態を、前記複数のイベントメッセージのうち、前記供給停止状況を示す前記少なくとも1つに基づき判断するステップと、
をさらに含み、
前記供給停止状況を表す前記少なくとも1つのメッセージを生成するステップは、前記第2の状態の判断を含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記供給停止状況を示す前記複数のイベントメッセージを受信するステップは、前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分から電力供給停止通知メッセージを受信するステップを含み、前記電力供給停止通知メッセージは、前記供給停止状況の存在を示すよう構成されている、
請求項1に記載の方法。 - 前記供給停止状況が、前記電力グリッドの前記少なくとも一部分から除去されると、前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分から電力復旧通知メッセージを受信するステップをさらに含む、
請求項3に記載の方法。 - コンピュータの少なくとも1つのプロセッサによって実行可能な供給停止インテリジェンスアプリケーションを含む電力グリッド供給停止管理システムであって、前記供給停止インテリジェンスアプリケーションは、
前記電力グリッドの少なくとも1つの部分に関連する動作状況を示す複数のイベントメッセージであって、前記複数のイベントメッセージのうちの少なくとも1つは、前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分に関連する供給停止状況を示す、前記複数のイベントメッセージを受信し、
前記電力グリッドの現在の需要状況を表すグリッド状態データの少なくとも一部分を読み出し、
前記電力グリッドの物理的構成を表す接続性データの少なくとも一部分を読み出し、
前記複数のイベントメッセージのうちの前記少なくとも1つ、前記グリッド状態データ、および前記接続性データに基づき、前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分に関連する供給停止状況の存在を判断し、
前記供給停止状況の前記存在を示し、前記供給停止状況の前記存在の通知を中央電力局に提供するよう構成されている、少なくとも1つのメッセージを生成し、
前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分における少なくとも1つのデバイスから、前記複数のイベントメッセージの処理を一時停止するための少なくとも1つの一時停止メッセージを受信し、ここで前記一時停止メッセージは、前記少なくとも1つのデバイスの検出された不正変更を示すものであり、
前記少なくとも1つの一時停止メッセージの受信に応答して、前記少なくとも1つのデバイスから受信した前記イベントメッセージの処理を一時停止するよう実行可能である、
電力グリッド供給停止管理システム。 - 前記供給停止インテリジェンスアプリケーションは、
前記供給停止状況が存在している時間を判断し、
前記時間と、所定の期間とを比較し、
前記判断された時間が前記所定の時間より長ければ、前記供給停止状況は持続的供給停止状況であると判断し、
前記供給停止状況は持続的供給停止状況であると、前記少なくとも1つのメッセージにおいて示すようさらに実行可能である、
請求項5に記載の電力グリッド供給停止管理システム。 - 前記供給停止インテリジェンスアプリケーションは、
前記供給停止状況が存在している時間を判断し、
前記時間と、所定の期間とを比較し、
前記判断された時間が前記所定の時間より短ければ、前記供給停止状況は瞬時供給停止状況であると判断し、
前記供給停止状況は瞬時供給停止状況であると、前記少なくとも1つのメッセージにおいて示すようさらに実行可能である、
請求項5に記載の電力グリッド供給停止管理システム。 - 前記供給停止インテリジェンスアプリケーションは、前記少なくとも1つのメッセージを、供給停止イベントログに送るようさらに実行可能である、
請求項7に記載の電力グリッド供給停止管理システム。 - 前記供給停止インテリジェンスアプリケーションは、
前記複数のイベントメッセージの処理を再開するための少なくとも1つの再開メッセージを受信し、
前記少なくとも1つの再開メッセージの受信に基づき、前記複数のイベントメッセージの処理を再開するようさらに実行可能である、
請求項5に記載の電力グリッド供給停止管理システム。 - 前記電力グリッドの前記少なくとも1つの部分は、フィーダ回路であり、前記供給停止インテリジェンスアプリケーションは、
前記フィーダ回路内の前記供給停止状況の前記存在を示し、前記フィーダ回路内の前記供給停止状況の前記存在の通知を中央電力局に提供するよう構成されている、少なくとも1つのメッセージを生成するようさらに実行可能である、
請求項5に記載の電力システム供給停止管理システム。 - 前記供給停止インテリジェンスアプリケーションは、前記フィーダ回路内の前記供給停止状況の前記存在に基づき、前記フィーダ回路と相互接続した少なくとも1つのデバイスからのイベントメッセージの処理を一時停止するようさらに実行可能である、
請求項10に記載の電力システム供給停止管理システム。
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