WO2023084880A1 - 評価システム、方法、およびプログラム - Google Patents

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WO2023084880A1
WO2023084880A1 PCT/JP2022/032813 JP2022032813W WO2023084880A1 WO 2023084880 A1 WO2023084880 A1 WO 2023084880A1 JP 2022032813 W JP2022032813 W JP 2022032813W WO 2023084880 A1 WO2023084880 A1 WO 2023084880A1
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WO
WIPO (PCT)
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fault
failure
calculation
precision
fault tree
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/032813
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English (en)
French (fr)
Inventor
健太 桐原
昌洋 谷津
真太郎 上野
浩志 丹宗
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
Publication of WO2023084880A1 publication Critical patent/WO2023084880A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks

Definitions

  • This disclosure relates to technology for evaluating a network that is a social infrastructure.
  • the networks that form the social infrastructure require fault tolerance, and require adequacy and resilience against many contingency failures.
  • a network that serves as a social foundation may be hereinafter referred to as a social infrastructure network or an infrastructure network. It is important to evaluate the fault tolerance of social infrastructure networks and utilize the evaluation results in the operation of social infrastructure networks.
  • the fault tolerance evaluation of a social infrastructure network calculates an index that indicates the state of the network when a failure in each scenario occurs for scenarios that assume various failures in the network. Calculation of an index indicating the state of a network in a scenario assuming a failure is hereinafter sometimes referred to as failure calculation. A scenario that assumes a failure is sometimes called a failure case.
  • Patent Literatures 1 and 2 disclose techniques for speeding up failure calculation.
  • Patent Document 1 discloses a method of generating an equivalent circuit of an electric power system and reducing the scale of calculation by using it for failure calculation of an electric power system.
  • Patent Document 2 discloses a method that enables fault evaluation without transient calculations that increase calculation time by using a semi-analytic solution in power system fault calculations.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 propose to utilize the parallel computing performance of GPUs (Graphical Processing Units), whose technology is rapidly advancing, to speed up fault calculations.
  • GPUs Graphic Processing Units
  • Non-Patent Document 1 in order to obtain the solution of the simultaneous equations required for failure calculation, after preparing the matrix by incomplete LU decomposition, it is proposed to utilize a convergence operation called the BICGSTAB method in one more step. It is
  • Non-Patent Document 2 proposes parallelizing LU decomposition of multiple fault cases when performing circuit calculations for power systems.
  • Patent Document 1 Since the method of Patent Document 1 degenerates the network that is the target of failure calculation, it is difficult to maintain sufficient validity of calculation results in failure calculation of serious failure cases.
  • Non-Patent Document 1 In the method of Non-Patent Document 1, the number of layers of convergence operations is increased, so there is a risk that the convergence of calculations will deteriorate.
  • Non-Patent Document 2 With the method of Non-Patent Document 2, the failure cases that can be handled are limited, so there is a risk that various failure cases cannot be adequately handled.
  • the purpose of this disclosure is to provide a technology that enables speeding up of fault calculation while maintaining sufficient validity for various fault cases.
  • the evaluation system of the present disclosure is an evaluation system that evaluates the fault tolerance of a network composed of a plurality of devices, and is a failure of a single device and other devices that cause multiple device failures derived from the failure.
  • a failure tree creation unit that creates a failure tree showing the relationship between the fault and the failure, and according to the failure tree, performs single-precision failure calculation, and in the single-precision failure calculation, it is possible to set countermeasures against failure and a failure tree management unit that performs double-precision failure calculation for locations where calculation results cannot be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining relationships between an infrastructure network, an infrastructure network evaluation system, and related parties according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example in which the infrastructure network is an electric power system;
  • 2 is a block diagram showing a configuration example of functions possessed by the infrastructure network evaluation system;
  • FIG. It is a block diagram which shows an example of the hardware constitutions of an infrastructure network evaluation system.
  • 4 is a flowchart showing an example of processing performed by the infrastructure network evaluation system according to Embodiment 1; It is a figure which shows an example of a fault tree.
  • FIG. 6 is a flowchart showing detailed processing of step S4 in FIG. 5.
  • FIG. 3 shows the fault tree when the first single precision calculation is performed; Shows fault tree when double precision calculation is performed after single precision calculation Fig. 3 shows the fault tree after all calculations have been performed;
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a first example of output of calculation results;
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a second example of output of calculation results;
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of an infrastructure network evaluation system according to Embodiment 3;
  • FIG. 12 is a flow chart showing an example of processing performed by a fault tree management unit according to the third embodiment;
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the relationship between an infrastructure network, an infrastructure network evaluation system, and those concerned.
  • the infrastructure network SOL1 is a power system.
  • the infrastructure network SOL1 is not limited to the power system.
  • a fault case is a scenario assuming a fault, and includes information indicating, for example, the location of the fault, the type of fault, the timing of the fault, and the severity of the fault.
  • failure cases include a single device failure (N-1), multiple device failures (NX), chain failures (N-1-1), etc. for the devices that make up the infrastructure network SOL1.
  • N-1 single device failure
  • NX multiple device failures
  • N-1-1 chain failures
  • An infrastructure network operator SOL3 for example a power system operator, refers to the fault tolerance evaluation provided by the infrastructure network evaluation system SOL2, checks the fault tolerance of the infrastructure network SOL1, and operates the infrastructure network SOL1.
  • the infrastructure network owner SOL4 whose example is the transmission line owner, considers the enhancement of the infrastructure network SOL1 by referring to the enhancement proposal provided by the infrastructure network evaluation system SOL2. At this time, the infrastructure network owner SOL4 may use the enhancement proposal to make an enhancement request to the infrastructure network enhancement approver SOL5, for example a stakeholder of the transmission line owner. Further, the infrastructure network enhancement approver SOL5 may decide whether or not to enhance the infrastructure network SOL1 based on the enhancement proposal. The infrastructure network owner SOL4 may enhance the infrastructure network SOL1 when approval for enhancement is obtained from the infrastructure network enhancement approver SOL5.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example in which the infrastructure network is a power system.
  • the power system G1 is an infrastructure network composed of busbars, transmission lines, loads, generators, etc., and aims at stable power supply from the power generation area to the consumption area (load).
  • single device failure N-1
  • two device multiple failures N-2
  • three device multiple failures N-3) in the power system G1
  • L1-3, L1-2, L2-4, and L3-4 are devices that may fail, and fault tolerance evaluation of power system G1 is performed.
  • multiple equipment failures may include multiple equipment failures in which multiple equipments fail at the same time and chain failures of multiple equipments.
  • FIG. 3 is a block diagram of the infrastructure network evaluation system SOL2.
  • the infrastructure network evaluation system SOL2 has network data DB1, failure case information DB2, and countermeasure data DB3 as input data.
  • the infrastructure network evaluation system SOL2 has, as output data, a fault tree DB4, a fault tree archive DB5, and an enhancement proposal DB6.
  • the infrastructure network evaluation system SOL2 includes, as processing units, a fault calculation number calculation unit 1, a fault tree creation unit 2, a fault tree management unit 3, a fault tree archive unit 4, an enhancement location calculation unit 5, and an output unit 6. and have
  • the network data DB1 includes configuration information indicating connections between devices in the infrastructure network SOL1, measurement information indicating items measured by each of the devices, parameters related to the infrastructure network SOL1, and the like.
  • the failure case information DB2 is information on failure cases.
  • a fault case is indicated by information including at least one of information on the location of the fault, the type of fault, the timing of the fault, and the severity of the fault.
  • the countermeasure data DB3 is data related to countermeasures.
  • a countermeasure is defined by the state of the infrastructure network SOL1 in which the countermeasure should be executed and the procedure for executing the countermeasure.
  • the countermeasure data DB3 may be registered in advance.
  • the fault tree DB4 shows the relationship between the failure of a single device that constitutes the infrastructure network SOL1 and the failure of other devices that are derived from this failure and cause multiple device failures.
  • the fault tree DB 4 may also contain the results of fault calculations for fault tolerance evaluations obtained at each precision (eg, single precision or double precision).
  • the fault tree DB 4 manages relationships between assumed faults. For example, if the infrastructure network SOL1 is a power system, the fault tree DB4 manages N-1 faults and N-2 or N-1-1 faults derived from the N-1 faults.
  • an N-2 failure indicates that two devices fail at the same time
  • an N-1-1 failure indicates that two devices fail with a time lag.
  • the fault tree archive DB5 includes a past fault tree DB4.
  • the fault tree archive DB 5 associates each device in the fault tree DB 4 with the type of fault calculation result in single precision and/or double precision.
  • the fault tree archive DB5 is used, for example, to generate the enhancement proposal DB6.
  • the enhancement proposal DB 6 contains information on enhancement proposals for the infrastructure network SOL1.
  • the enhancement proposal DB 6 includes information indicating countermeasures for improving fault tolerance of enhancement locations in the infrastructure network SOL1.
  • the enhancement proposal DB 6 may include information indicating grounds for enhancing that portion.
  • the fault tree creation unit 2 creates a fault tree DB 4.
  • the failure tree management unit 3 performs single-precision failure calculations according to the failure tree DB 4, and double-precision failure calculations for locations where single-precision failure calculations do not provide calculation results that enable setting of countermeasures against failures. perform calculations. For example, the fault tree management unit 3 executes fault calculation based on fault case information. As a result, according to the fault tree DB 4, failure calculation is first performed with single precision, and then failure calculation with double precision is performed for locations where appropriate calculation results that enable countermeasures to be set cannot be obtained. It is possible to speed up the fault calculation while maintaining sufficient validity for the case.
  • the fault tree management unit 3 may execute fault calculation in double precision from the beginning without executing fault calculation in single precision for faults of multiple devices including faults calculated in double precision.
  • single-precision fault calculations cannot provide reasonable calculation results that enable countermeasures to be set for faults involving multiple devices, including faults calculated in double precision.
  • double precision By executing in double precision from the beginning, the operation can proceed efficiently.
  • the processing for updating the fault tree DB 4 is called “update tree update”, and the processing for performing fault calculation in single precision is called “single precision fault calculation”.
  • the process of performing fault calculation may be referred to as "double-precision fault calculation”.
  • the failure calculation number calculation unit 1 calculates both single precision and double precision data. , the number for which failure calculation can be executed concurrently is calculated. Further, the fault tree management unit 3 may concurrently execute as many fault calculations as possible in parallel for each of single precision and double precision. As a result, based on the network data, the number of failure calculations that can be executed in parallel at each accuracy is calculated, and the number of failure calculations of each accuracy that can be executed in parallel is executed in parallel. Using the characteristics of the dedicated computing unit 93 (for example, GPU) (see FIG. 4), fault calculations of various accuracies can be efficiently executed and speeded up.
  • the dedicated computing unit 93 for example, GPU
  • the failure calculation number calculation unit 1 specifies the amount of memory required when executing the power flow calculation and the optimum power flow calculation of the power system for each of single precision and double precision, Based on the amount of memory, the number of failure calculations that can be executed concurrently may be calculated. As a result, the number of failure calculations that can be executed in parallel in parallel is calculated according to the amount of memory required for power flow calculations and optimum power flow calculations for single precision and double precision, respectively, in fault tolerance evaluations of power systems. A number of fault calculations can be executed in parallel, and evaluation operations can be executed efficiently.
  • the fault tree archive unit 4 records a fault tree archive in which each device in the fault tree DB 4 is associated with the type of fault calculation result in single precision and/or double precision.
  • the enhancement location calculation unit 5 Based on the failure tree archive DB 5, the enhancement location calculation unit 5 identifies locations where calculation results that enable setting of countermeasures against failures cannot be obtained as enhancement locations, and measures the fault tolerance of the enhancement locations in the infrastructure network SOL1. Generates an enhancement proposal DB 6 of countermeasures that improve As a result, the types of failure calculation results in the past failure calculations are associated with the failure tree DB 4, and based on that information, enhancement points and enhancement proposals for improving their fault tolerance are generated. Accurate enhancement proposals can be obtained using the history.
  • the reinforcement location calculation unit 5 may generate, together with the reinforcement location and countermeasures, information on improving the fault tolerance of the infrastructure network SOL1 by adopting countermeasures for the reinforcement locations as ground information. As a result, it becomes possible to know the grounds of the enhancement proposal together with the countermeasures.
  • the output unit 6 outputs data stored in the fault tree DB4, fault tree archive DB5, or enhancement proposal DB6.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the infrastructure network evaluation system SOL2.
  • the infrastructure network evaluation system SOL2 includes at least one computer and a communication network.
  • the infrastructure network evaluation system SOL2 includes a communication unit 91 and a measuring instrument G11.
  • the measuring device G1 is installed in a power system G1, which is an example of an infrastructure network, and measures measurement information.
  • the measuring instrument G11 is connected to the communication section 91 through a predetermined communication network.
  • the infrastructure network evaluation system SOL2 includes a network data DB1, a failure case information DB2, a countermeasure data DB3, a failure tree DB4, a failure tree archive DB5, an enhancement proposal DB6,
  • a general-purpose computing unit 92, a computing unit 93, a memory 94, various program databases DB7, and an input/output unit 95 are included. These components are connected to a bus B1 and can send and receive data to and from each other over the bus B1. Further, another system 96 and a GUI device 97 may be connected to the input/output unit 95 .
  • the databases DB1 to DB6 contain the above-mentioned various information as databases, so the explanation is omitted here.
  • Various program databases DB7 hold computer programs and data for realizing the functions of the infrastructure network evaluation system SOL2 described above.
  • the general-purpose computing unit 92 executes processing (for example, executes a computer program) for realizing the functions of the infrastructure network evaluation system SOL2.
  • the general-purpose computing unit 92 may be read as a Central Processing Unit (CPU).
  • the dedicated computing unit 93 may be configured to include, in addition to the CPU, at least one of, for example, a Graphical Processing Unit (GPU), a Field Programmable Gate Array (FPGA), and an Application Specific Integrated Circuit (ASIC).
  • the dedicated computing unit 93 may be configured such that the processing speed for single-precision calculations differs from the processing speed for double-precision calculations.
  • the dedicated arithmetic unit 93 operates at a first processing speed when a mode for single-precision calculation is set, and operates at a second processing speed when a mode for double-precision calculation is set. may be configured to
  • the memory 94 is a storage medium that temporarily stores data. Examples of memory 94 include Random Access Memory (RAM) or Virtual Memory.
  • RAM Random Access Memory
  • Virtual Memory Virtual Memory
  • the GUI 97 accepts input from the user. Also, the GUI 97 displays output results from the infrastructure network evaluation system SOL2.
  • the GUI 97 may be a monitor, PC, smartphone, tablet, or the like.
  • the other system 96 is a system different from the infrastructure network evaluation system SOL2, and may be, for example, another server.
  • the input/output unit 95 inputs the information input to the GUI 97 to the infrastructure network evaluation system SOL2.
  • the input/output unit 95 outputs information generated by the infrastructure network evaluation system SOL2 to the GUI 97 .
  • the input/output unit 95 may input/output data to/from another system 96 .
  • the processing performed by the infrastructure network evaluation system SOL2 may be processing performed by the general-purpose computing unit 92 or the dedicated computing unit 93 in cooperation with other components. Therefore, in the present embodiment, the processing mainly performed by the infrastructure network evaluation system SOL2 or each block may be read as the processing mainly performed by the general-purpose computing unit 92 or the dedicated computing unit 93 .
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing performed by the infrastructure network evaluation system SOL2 according to the first embodiment.
  • the failure calculation number calculation unit 1 reads the network data DB1, the failure case information DB2, the countermeasure data DB3, and the like.
  • the failure calculation number calculation unit 1 calculates the number of failure calculations that can be executed in parallel for each of single precision and double precision based on the network data DB1 including configuration information and measurement information about the infrastructure network SOL1. do.
  • step S3 the fault tree creating unit 2 creates a fault tree DB4.
  • step S4 the fault tree management unit 3 executes single-precision fault calculation, double-precision fault calculation, and fault tree update to update the fault tree DB4.
  • the fault tree archive unit 4 stores the updated fault tree DB4 in the fault tree archive DB5.
  • the augmented portion calculation unit 5 calculates the augmented portion based on the fault tree archive DB5.
  • step S7 the output unit 6 outputs the calculation result.
  • step S1 will be described in detail.
  • the network data DB1 includes, for example, connection state information indicating the connection state of each device in the power system, and measurement information including measurement results of active power, reactive power, voltage, etc. of the power system. These pieces of information may be stored for each item in the network data DB1, or may be held in a processed form.
  • the processed form may be, for example, a state estimation result obtained by estimating system configuration and system state variables. Alternatively, the processed form may be a power flow snapshot obtained by estimating the power flow of the power system based on the state estimation result.
  • the failure case information DB2 includes, for example, power system failure target equipment, failure types such as bus line ground faults, timing between failures, and duration of failures.
  • the countermeasure data DB 3 includes, for example, the line apparent power (Complex Power) exceeding a predetermined range, or the bus voltage deviating from the upper and lower limits, etc., as failure types.
  • the countermeasure data DB 3 includes, for example, adjusting the output of the generator, switching devices in the electric power system, and interrupting the power transmission route with a relay as countermeasures against failure.
  • power flow calculation for calculating the power flow of the power system is performed in order to determine whether or not the apparent power of the power transmission route has deviated from a predetermined range due to a fault. Also, as a countermeasure against failure, an optimum power flow calculation, which is a modification of the power flow calculation, is performed.
  • step S2 will be described in detail.
  • both power flow calculation and optimum power flow calculation are performed for each fault case in order to determine whether the power flow limit has been deviated due to a fault.
  • step S2 in the dedicated computing unit 93, the memory capacity when power flow calculation and optimum power flow calculation are executed in single precision and the memory capacity when power flow calculation and optimum power flow calculation are executed in double precision are specified.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a fault tree.
  • the fault tree shown in FIG. 6 starts with N-1 faults, N-2 faults, N-3 faults, and more severe faults.
  • the N-1 failure indicates single failures of the devices L1-3, L1-2, L2-4, and L3-4.
  • the N-2 failures represent further failures derived from the N-1 failures.
  • An N-3 failure represents a more severe failure derived from an N-2 failure.
  • a circle in an N-1 failure indicates a failure of a single device included in the N-1 failure.
  • a circle in an N-2 failure or N-3 failure indicates failures of a plurality of equipment including the equipment included in the N-2 or N-3 failure and equipment on the root side of the tree.
  • the L1-2 circle at the top of the N-2 failure indicates multiple failures of two devices, L1-3 and L1-2.
  • the L2-4 circle at the top of the N-3 failure indicates multiple failures of three devices, L1-3, L1-2 and L2-4.
  • failure in the present embodiment assumes that the transmission line is released for some reason.
  • the extent of NX (where X is a positive integer) to be analyzed is defined by the failure case information DB2. Defining data in a tree structure in this way facilitates management.
  • step S4 will be described in detail with reference to FIG.
  • FIG. 7 is a flow chart showing detailed processing of step S4 in FIG.
  • step S401 the fault tree management unit 3 reads various data.
  • the fault tree management unit 3 determines whether or not there is a fault case that has not yet been calculated in the fault tree DB 4. If there is an uncalculated failure case (S402: Yes), the fault tree management unit 3 advances the process to step S403, and if there is no uncalculated fault case (S402: No), the process ends. do.
  • the fault tree management unit 3 executes single-precision fault calculation based on the number of fault calculations.
  • the fault tree management unit 3 determines whether or not there is a fault case that cannot be dealt with by single-precision fault calculation. Whether countermeasures are possible or not can be easily determined from calculation results or calculation progress. For example, it is possible to determine whether countermeasures are possible or not based on whether or not a feasible operational solution is obtained in power flow calculation. If there is no fault case that cannot be dealt with by the single-precision fault calculation (S404: No), the fault tree management unit 3 returns the process to step S402, and there is a fault case that cannot be dealt with by the single-precision fault calculation. If so (S404: Yes), the process proceeds to step S405.
  • step S405 the fault tree management unit 3 executes double-precision fault calculation for fault cases that cannot be handled by single-precision fault calculation.
  • the fault tree management unit 3 determines whether or not there is a fault case for which countermeasures cannot be taken even with double-precision fault calculation. If there is no fault case that cannot be dealt with by the double-precision fault calculation (S406: No), the fault tree management unit 3 returns the process to step S402, and if there is a fault case that cannot be dealt with by the double-precision fault calculation. If there is (S406: Yes), the process proceeds to step S407.
  • the fault tree management unit 3 renders the fault case and the fault cases derived therefrom unremediable.
  • the fault tree management unit 3 then returns the process to step S402.
  • the fault tree management unit 3 when it obtains a calculation result enabling setting of countermeasures against the failure, it identifies the state of the infrastructure network SOL1 from the calculation result, and implements the countermeasures registered in the countermeasure data DB 3. From among them, a countermeasure to be taken for the identified condition may be selected. As a result, countermeasures are stored in a database as the countermeasure data DB 3, and countermeasures to be executed are selected from among them according to the state, so that countermeasures can be easily determined.
  • step S4 the series of steps in step S4 will be described in detail, taking the failure calculation of the electric power system as an example.
  • the state of the power system when there is a failed device can be obtained by power flow calculation of the power system.
  • the state variables of the power system (such as the bus voltage and phase) are obtained from the configuration of the power system, the bus voltage, the power consumption of the bus, and the generated power injected into the bus, and based on the power flow equation Calculate tidal currents.
  • the state variables of the power system such as the bus voltage and phase
  • the power flow equation Calculate tidal currents.
  • a technique using the Newton-Raphson method is known.
  • the state variable x is updated using the Jacobian J until the maximum error of the power flow error f is equal to or less than the threshold ⁇ or the maximum number of steps kmax is reached. For example, it is calculated by the following algorithm.
  • Pi(x) and Qi(x) are determined by the conductance matrix G and the susceptance matrix B.
  • the fault tree management unit 3 can simultaneously calculate a series of power flow calculations with single precision for a plurality of fault cases.
  • the fault tree management unit 3 can perform this single-precision power flow calculation at a higher speed.
  • the power flow calculation includes a procedure that requires the inverse matrix of the Jacobian J, so in the calculation with single precision, there is a possibility that the rank of the matrix will drop, in which case the failure case and/or calculation of countermeasures may be difficult.
  • FIG. 8 shows the fault tree when the first single precision calculation is performed.
  • FIG. 9 shows the fault tree when double precision calculations are performed after single precision calculations.
  • FIG. 10 shows the fault tree after all calculations have been performed.
  • a white circle symbol indicates that a single-precision calculation can be used to deal with a failure case of the equipment with that symbol.
  • a white circle with a slanted line indicates that it is impossible to take countermeasures with single-precision calculations for failure cases of equipment with that symbol.
  • a symbol with a hatched circle indicates that a failure case of the equipment with that symbol can be dealt with by double precision calculation.
  • Symbols with hatched circles and slashes indicate that countermeasures cannot be taken even with double-precision calculations, or that countermeasures have been determined to be impossible for failure cases of equipment with the symbols.
  • Fault tree DB4 shown in FIG. shows that it is impossible to take countermeasures with single-precision calculations for failures transitioning from L1-3 to L3-4.
  • step S405 the fault tree management unit 3 performs double-precision calculation for the N-2 L3-4 fault cases for which countermeasures have been determined to be impossible by single-precision calculation as shown in FIG.
  • double-precision calculation although the calculation time is increased, the convergence of the calculation is improved, and it becomes possible to determine whether countermeasures can be taken.
  • the fault tree management unit 3 actually performs single-precision calculation or double-precision calculation for L1-2 and L2-4 derived from L3-4, for which countermeasures could not be taken even by this double-precision calculation. Therefore, it may be determined that countermeasures cannot be taken even with double precision calculations.
  • the fault tree management unit 3 prunes (deletes) a more serious fault case derived from the fault case in the fault tree DB 4. you can This allows more failure calculations to be performed in a shorter time.
  • the fault tree management unit 3 executes the series of procedures described above, and finally generates a fault tree DB 4 as illustrated in FIG.
  • a fault tree DB4 As illustrated in FIG.
  • step S5 will be described in detail.
  • the fault tree archive unit 4 stores various fault tree DBs 4 generated by the above method in the fault tree archive DB 5 as archives. This is because, even if the configuration of the infrastructure network SOL1 is the same, the behavior at the time of failure may differ depending on the usage status of the infrastructure network SOL1.
  • step S6 will be described in detail.
  • the augmented portion calculation unit 5 uses the fault tree DB4 stored in the fault tree archive DB5 to calculate the augmented portion.
  • the reinforcement location calculation unit 5 uses the failure tree DB4 stored in the failure tree archive DB5 to calculate locations where countermeasures cannot be taken if a failure occurs in the infrastructure network SOL1.
  • the reinforced part calculation unit 5 proposes to reinforce the route bypassing the part where countermeasures cannot be taken.
  • the infrastructure network evaluation system SOL2 may repeat the procedure of steps S1 to S5 and calculate the result of the reinforcement, if the part is reinforced.
  • the augmented portion calculation unit 5 may perform the following processing.
  • the reinforcement location calculation unit 5 determines, as reinforcement locations, locations where no calculation results that enable setting of countermeasures can be obtained even with double-precision failure calculations, that is, locations where countermeasures cannot be taken against failures.
  • the enhancement location calculation unit 5 formulates an enhancement proposal for improving the fault tolerance of the infrastructure network SOL1 against a failure at that location by adding or enhancing a connection that bypasses that location on the infrastructure network SOL1.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a first example of output of calculation results.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a second example of output of calculation results.
  • the output unit 6 outputs the calculation result to the monitor M1.
  • the output unit 6 can select or adjust for each user which items of the calculation results are to be displayed.
  • the output unit 6 sends the power system infrastructure network operator SOL3 the current state of the power system or the calculation result of the fault case for the system in the near future (that is, the power real-time status of the system). At this time, the output unit 6 does not have to display the enhanced location and the effect of enhancing that location, which are important for the infrastructure network owner SOL4 but not so important for the infrastructure network operator SOL3. This allows the infrastructure network operator SOL3 to easily grasp the state of the infrastructure network SOL1.
  • the output unit 6 provides information obtained from the power system's infrastructure network owner SOL 4 with the enhancement location and the effect of enhancing the location (that is, information obtained from the past performance of the power system). ). At this time, the output unit 6 does not have to display the real-time state of the power system, which is important for the infrastructure network operator SOL3 but not so important for the infrastructure network owner SOL4. As a result, the infrastructure network owner SOL4 can present the enhancement request and the grounds for the enhancement to the infrastructure network enhancement approver SOL5.
  • This embodiment can also be applied to infrastructure networks in fields other than electric power systems, such as water supply and railways.
  • the same effects as those of the present embodiment can be achieved in that field.
  • Embodiment 2 describes a modification of the infrastructure network evaluation system SOL2.
  • the fault tree management unit 3 once performs single-precision calculations for all fault calculations.
  • the fault tree management unit 3 does not perform single-precision calculations once for all fault calculations, but for locations where it is known in advance that high precision is required, even if calculations are performed in double-precision from the beginning. good.
  • single-precision calculations are omitted for locations where it is known in advance that high accuracy is required, more failure calculations can be performed in a shorter time.
  • Embodiment 1 The procedure described in Embodiment 1 is based on the premise that there is no problem with the calculation accuracy if the convergence operation can be performed with single-precision calculation.
  • Embodiment 3 describes a method for preventing single-precision calculations from providing an optimistic solution and improving the reliability of the infrastructure network evaluation system SOL2.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of an infrastructure network evaluation system SOL2 according to the third embodiment. Next, with reference to FIG. 13, differences from the infrastructure network evaluation system SOL2 according to Embodiment 1 shown in FIG. 3 will be described.
  • the single-precision calculation evaluation parameter DB8 is a parameter for determining whether single-precision calculation is valid or invalid.
  • the single-precision calculation evaluation parameter DB 8 includes route usage rates, network adjustment device usage conditions, network states after failure evaluation, and the like.
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of processing performed by the fault tree management unit 3 according to the third embodiment.
  • a modification of the process shown in FIG. 7 that is, a detailed modification of step S4 shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG.
  • differences from FIG. 7 will be described, and descriptions of common points with FIG. 7 will be omitted.
  • step S403b is added between steps S403 and S404 of the flowchart shown in FIG.
  • the fault tree management unit 3 evaluates the single-precision calculation result according to the single-precision calculation evaluation parameter DB8. For example, even if it is determined that the overload of the power transmission route can be eliminated in the case after the failure in the single precision calculation, the fault tree management unit 3 determines that the usage of the device is high and the overload can be eliminated. If the margin is insufficient, invalidate the single precision calculation. The fault tree management unit 3 performs double-precision calculation in step S405 for the portion where single-precision calculation is invalidated.
  • the reliability of the infrastructure network evaluation system SOL2 is improved by providing a configuration that prevents the optimistic solution from being output in places where there is a high possibility that an optimistic solution can be obtained in single-precision calculations. can be improved. That is, the infrastructure network evaluation system SOL2 can provide users with more reliable information.
  • the infrastructure network evaluation system SOL2 may perform calculations using a plurality of mutually different algorithms when performing single-precision failure calculations and double-precision failure calculations.
  • the infrastructure network evaluation system SOL2 may use the Gauss-Cedal method in addition to the Newton-Raphson method described above. As a result, the infrastructure network evaluation system SOL2 can provide users with more reliable information.

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Abstract

様々な故障ケースに十分な妥当性を維持しつつ故障計算の高速化を可能にする。複数の機器で構成されたネットワークの耐障害性を評価する評価システムは、単一の機器の故障と該故障から派生して複数機器故障を生じさせる他の機器の故障との関係を示す故障ツリーを作成する故障ツリー作成部と、故障ツリーに従って、単精度による故障計算を実行し、単精度による故障計算では故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られない箇所について倍精度による故障計算を実行する故障ツリー管理部と、を有する。

Description

評価システム、方法、およびプログラム
　本開示は、社会的な基盤であるネットワークを評価する技術に関する。
　電力系統あるいは交通網など社会的な基盤となるネットワークには、耐障害性が求められ、多くの想定故障に対するアデカシーおよびレジリエンスが必要とされる。社会的な基盤となるネットワークを、以下、社会インフラネットワークあるいはインフラネットワークという場合がある。社会インフラネットワークの耐障害性を評価し、評価結果を社会インフラネットワークの運用に活用することが重要である。
　社会インフラネットワークの耐障害性評価は、ネットワークにおける様々な故障を想定したシナリオに対し、各シナリオの故障が発生したときにネットワークの状態を示す指標を計算する。以下、故障を想定したシナリオについてネットワークの状態を示す指標を計算することを故障計算ということがある。また、故障を想定したシナリオを故障ケースということがある。
　社会インフラネットワークの故障計算には計算コストがかかる。複数の機器が同時に故障することを想定すると計算コストは増大する。複数の機器が同時に故障することを以下、多重故障ということがある。大規模な社会インフラネットワークでは、故障を想定すべき機器の個数が膨大となるため、多重故障の可能性が高まる。そのため、近年では社会インフラネットワークにおける多重故障の評価の必要性が高まっており、それを可能にすることは、社会インフラネットワークの運用者や所有者にとって大きな価値がある。
　このような背景のもと、社会インフラネットワークにおける多重故障の故障計算に対応するため様々な技術が提案されている。例えば、故障計算を高速化する手法が特許文献１、２に開示されている。
　特許文献１には、電力系統の故障計算を対象とし、電力系統の等価回路を生成し、それを用いることにより計算規模を縮退する手法が開示されている。
　特許文献２には、電力系統の故障計算において、Ｓｅｍｉ－ａｎａｌｙｔｉｃ　ｓｏｌｕｔｉｏｎを用いることにより、計算時間増加の要因となる過渡計算をせずに故障の評価を可能にする手法が開示されている。
　また、飛躍的に技術が進展しているＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）による並列計算の性能を活用し、故障計算を高速化することが非特許文献１および非特許文献２にて提案されている。
　非特許文献１には、故障計算に必要となる連立方程式の解を求めるため、不完全ＬＵ分解による行列を整備した上で、さらにもう一段階、ＢＩＣＧＳＴＡＢ法と呼ばれる収束演算を活用することが提案されている。
　非特許文献２には、電力系統の回路計算をするにあたり、複数の故障ケースのＬＵ分解を並列化することが提案されている。
ＵＳ２０１５／０３７８３８４明細書 ＵＳ２０１７／０１５３６８２明細書
Ｋ．　Ｔａｎｇ，　Ｓ．　Ｄｏｎｇ，　Ｂ．　Ｚｈｕ，　Ｑ．　Ｎｉ　ａｎｄ　Ｙ．　Ｓｏｎｇ，　"ＧＰＵ－Ｂａｓｅｄ　Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｎ－１　ＡＣ　Ｐｏｗｅｒ　Ｆｌｏｗ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　Ｗｉｔｈ　Ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄ　Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ　Ｍｅｔｈｏｄ，"２０１８　ＩＥＥＥ　Ｐｏｗｅｒ　＆　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　（ＰＥＳＧＭ），　２０１８，　ｐｐ．　１－５，　ｄｏｉ：　１０．１１０９／ＰＥＳＧＭ．２０１８．８５８６３９９． Ｇ．　Ｚｈｏｕ　ｅｔ　ａｌ．，　"ＧＰＵ－Ｂａｓｅｄ　Ｂａｔｃｈ　ＬＵ－Ｆａｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｓｏｌｖｅｒ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｍａｓｓｉｖｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｆｌｏｗｓ，"　ｉｎ　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，　ｖｏｌ．　３２，　ｎｏ．　６，　ｐｐ．　４９７５－４９７７，　Ｎｏｖ．　２０１７，　ｄｏｉ：　１０．１１０９／ＴＰＷＲＳ．２０１７．２６６２３２２．
　特許文献１の手法は、故障計算の対象となるネットワークを縮退するので、重篤な故障ケースの故障計算において計算結果の十分な妥当性を維持することが困難である。
　特許文献２の手法は、過渡計算を省略することにより計算時間を短縮するので、元々の故障計算に過渡計算が含まれない故障ケースでは計算時間が短縮されない。
　非特許文献１の手法では、収束演算の階層を増やすことになるので計算の収束性が低下する恐れがある。
　非特許文献２の手法では、対応可能な故障ケースが限定されるので、様々な故障ケースに十分に対応できない恐れがある。
　本開示の目的は、様々な故障ケースに十分な妥当性を維持しつつ故障計算の高速化を可能にする技術を提供することである。
　本開示の評価システムは、複数の機器で構成されたネットワークの耐障害性を評価する評価システムであって、単一の機器の故障と該故障から派生して複数機器故障を生じさせる他の機器の故障との関係を示す故障ツリーを作成する故障ツリー作成部と、前記故障ツリーに従って、単精度による故障計算を実行し、前記単精度による故障計算では故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られない箇所について倍精度による故障計算を実行する故障ツリー管理部と、を有する。
　本開示によれば、様々な故障ケースに十分な妥当性を維持しつつ故障計算の高速化を可能にする技術を提供できる。
実施の形態１に係るインフラネットワークとインフラネットワーク評価システムとそれらの関係者との関係性を説明するための概要図である。 インフラネットワークが電力系統である場合の一例を示す模式図である。 インフラネットワーク評価システムが有する機能の構成例を示すブロック図である。 インフラネットワーク評価システムのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係るインフラネットワーク評価システムが行う処理の一例を示すフローチャートである。 故障ツリーの一例を示す図である。 図５のステップＳ４の詳細な処理を示すフローチャートである。 １回目の単精度計算が実行されたときの故障ツリーを示す。 単精度計算の後に倍精度計算が実行されたときの故障ツリーを示す すべての計算が実行された後の故障ツリーを示す。 算出結果の出力の第１例を示す模式図である。 算出結果の出力の第２例を示す模式図である。 実施の形態３に係るインフラネットワーク評価システムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態３に係る故障ツリー管理部が行う処理の一例を示すフローチャートである。
　以下、いくつかの実施の形態について図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
　図１は、インフラネットワークとインフラネットワーク評価システムとそれらの関係者との関係性を説明するための概要図である。
　本実施の形態では、インフラネットワークＳＯＬ１が電力系統である場合について説明する。ただし、インフラネットワークＳＯＬ１は電力系統に限られない。
　インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、インフラネットワークＳＯＬ１から取得するネットワークデータに基づいて、インフラネットワークＳＯＬ１で発生する故障ケースに対する耐障害性評価及び増強提案等を行う。故障ケースは、故障を想定したシナリオであり、例えば、故障個所、故障種別、故障タイミング、および、故障の重度などを示す情報を含む。例えば、故障ケースには、インフラネットワークＳＯＬ１を構成する機器についての、単一機器の故障（Ｎ－１）、複数機器の故障（Ｎ－Ｘ）、連鎖故障（Ｎ－１－１）などが含まれてよい。
　電力系統運用者を一例とするインフラネットワーク運用者ＳＯＬ３は、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２から提供される耐障害性評価を参考に、インフラネットワークＳＯＬ１の故障に対する耐性を確認し、インフラネットワークＳＯＬ１を運用する。
　送電線所有者を一例とするインフラネットワーク所有者ＳＯＬ４は、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２から提供される増強提案を参考に、インフラネットワークＳＯＬ１の増強を検討する。このとき、インフラネットワーク所有者ＳＯＬ４は、増強提案を用いて、送電線所有者のステークホルダーを一例とするインフラネットワーク増強承認者ＳＯＬ５に対して増強要求を行ってよい。また、インフラネットワーク増強承認者ＳＯＬ５は、増強提案に基づいて、インフラネットワークＳＯＬ１の増強を行うか否かの決定を行ってよい。インフラネットワーク所有者ＳＯＬ４は、インフラネットワーク増強承認者ＳＯＬ５から増強の承認が得られた場合、インフラネットワークＳＯＬ１の増強を行ってよい。
　インフラネットワークＳＯＬ１の増強には、多大な時間と労力がかかるため、十分な根拠が求められる。インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２が、より多くの故障ケースについて限られた時間内に故障計算を行い、耐障害性評価及び増強提案を提供することにより、ソリューションに関係する上述した各プレイヤーＳＯＬ３、ＳＯＬ４、ＳＯＬ５は、十分な根拠に基づいて、より適切なアクションをとることができる。
　図２は、インフラネットワークが電力系統である場合の一例を示す模式図である。
　電力系統Ｇ１は、母線、送電線、負荷、及び、発電機等によって構成されるインフラネットワークであり、発電地域から消費地域（負荷）まで、安定した電力供給を目的とする。
　安定した電力供給には、送電ルートに定められた送電限界を超えず、母線電圧を一定範囲内に保ち、交流電圧の周波数を一定範囲内に保つことが求められる。これらの条件が満たされない場合、電力系統を構成する機器の破損を防ぐために、保護機器が作動する。
　本実施の形態では、電力系統Ｇ１における、単一の機器の故障（Ｎ－１）、２つの機器の多重故障（Ｎ－２）、３つの機器の多重故障（Ｎ－３）を対象とし、Ｌ１－３、Ｌ１－２、Ｌ２－４、Ｌ３－４を故障する可能性のある機器とし、電力系統Ｇ１の耐障害性評価を行う場合について説明する。なお、以下、複数機器が同時に故障する多重故障と複数機器の連鎖的な故障とを含めて複数機器故障という場合がある。
　図３は、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２のブロック図である。
　インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、入力データとして、ネットワークデータＤＢ１と、故障ケース情報ＤＢ２と、対策データＤＢ３とを有する。
　インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、出力データとして、故障ツリーＤＢ４と、故障ツリーアーカイブＤＢ５と、増強提案ＤＢ６とを有する。
　インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、処理部として、故障計算数算出部１と、故障ツリー作成部２と、故障ツリー管理部３と、故障ツリーアーカイブ部４と、増強箇所計算部５と、出力部６と、を有する。
　次に、入力データについて説明する。
　ネットワークデータＤＢ１は、インフラネットワークＳＯＬ１における機器間の接続を示す構成情報、当該機器のそれぞれにて計測される項目を示す計測情報、および、インフラネットワークＳＯＬ１に関するパラメータ等を含む。
　故障ケース情報ＤＢ２は、故障ケースに関する情報である。故障ケースは、故障の生じる個所の情報、故障の種別、故障が生じるタイミング、故障の重度の少なくとも１つを含む情報により示される。
　対策データＤＢ３は、対策に関するデータである。対策は、当該対策を実行すべきインフラネットワークＳＯＬ１の状態と、当該対策を実行する手順とにより規定される。対策データＤＢ３は予め登録されてよい。
　次に、出力データについて説明する。
　故障ツリーＤＢ４は、インフラネットワークＳＯＬ１を構成する単一の機器の故障と該故障から派生して複数機器故障を生じさせる他の機器の故障との関係を示す。また、故障ツリーＤＢ４は、各々の精度（例えば単精度または倍精度）で得られた耐障害性評価に関する故障計算の結果を含んでよい。つまり、故障ツリーＤＢ４は、想定される故障間の関係性を管理するものである。例えば、インフラネットワークＳＯＬ１が電力系統である場合、故障ツリーＤＢ４は、Ｎ－１故障と、当該Ｎ－１故障から派生するＮ－２故障またはＮ－１－１故障等とを管理する。ここで、Ｎ－２故障は、２つの機器が同時に故障することを示し、Ｎ－１－１故障は、２つの機器が時間差をおいて故障することを示す。
　故障ツリーアーカイブＤＢ５は、過去の故障ツリーＤＢ４を含む。例えば、故障ツリーアーカイブＤＢ５は、故障ツリーＤＢ４における各機器に対して単精度および／または倍精度による故障計算の結果の種別を関連付けたものである。故障ツリーアーカイブＤＢ５は、例えば、増強提案ＤＢ６の生成に用いられる。
　増強提案ＤＢ６は、インフラネットワークＳＯＬ１の増強提案に関する情報を含む。例えば、増強提案ＤＢ６は、インフラネットワークＳＯＬ１における増強箇所の耐障害性を向上するような対策を示す情報を含む。加えて、増強提案ＤＢ６は、その箇所を増強すべき根拠を示す情報を含んでよい。
　次に、各処理機能について説明する。
　故障ツリー作成部２は、故障ツリーＤＢ４を作成する。故障ツリー管理部３は、故障ツリーＤＢ４に従って、単精度による故障計算を実行し、単精度による故障計算では故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られない箇所について倍精度による故障計算を実行する。例えば、故障ツリー管理部３は、故障ケース情報に基づいて故障計算を実行する。これにより、故障ツリーＤＢ４に従ってまずは単精度による故障計算を実行し、それで対策を設定することを可能にする妥当な計算結果が得られない箇所について倍精度による故障計算を実行するので、様々な故障ケースに十分な妥当性を維持しつつ故障計算を高速化することが可能となる。
　また、故障ツリー管理部３は、倍精度で計算した故障を含む複数機器の故障については、単精度による故障計算を実行せず、最初から倍精度で故障計算を実行してもよい。これにより、倍精度で計算した故障を含む複数機器の故障は単精度の故障計算では対策を設定することを可能にする妥当な計算結果が得られないことが分かっているので、その故障計算を最初から倍精度で実行することにより、効率よく演算を進めることができる。
　また、故障ツリー管理部３が実行する処理において、故障ツリーＤＢ４を更新する処理を「更新ツリー更新」と称し、単精度で故障計算を行う処理を「単精度故障計算」と称し、倍精度で故障計算を行う処理を「倍精度故障計算」と称してもよい。
　故障計算数算出部１は、インフラネットワークＳＯＬ１における機器間の接続を示す構成情報と機器のそれぞれにて計測される項目を示す計測情報とを含むネットワークデータに基づいて、単精度と倍精度のそれぞれについて、同時並行で故障計算を実行できる個数を算出する。また、故障ツリー管理部３は、単精度と倍精度のそれぞれにおける同時並行で故障計算を実行できる個数だけ故障計算を同時並行して実行してよい。これにより、ネットワークデータに基づいて各精度にて同時並行で故障計算を実行できる個数を算出し、それぞれの精度の故障計算を同時並行で故障計算を実行できる個数だけ同時並行して実行するので、専用演算部９３（例えばＧＰＵ）（図４参照）の特性を利用して各精度の故障計算を効率よく実行して高速化することができる。
　また、インフラネットワークＳＯＬ１が電力系統である場合、故障計算数算出部１は、単精度と倍精度のそれぞれについて、電力系統の潮流計算および最適潮流計算を実行した場合に要するメモリ量を特定し、メモリ量に基づいて、同時並行で故障計算を実行できる個数を算出してよい。これにより、電力系統の耐障害性の評価において、単精度および倍精度のそれぞれについて潮流計算および最適潮流計算に要するメモリ量に応じて同時並列で実行できる故障計算の個数を算出するので、的確な個数の故障計算を並列実行し、効率よく評価の演算を実行することができる。
　故障ツリーアーカイブ部４は、故障ツリーＤＢ４における各機器に対して単精度および／または倍精度による故障計算の結果の種別を関連づけた故障ツリーアーカイブを記録する。増強箇所計算部５は、故障ツリーアーカイブＤＢ５に基づいて、故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られない箇所を増強箇所として特定し、インフラネットワークＳＯＬ１における増強箇所の耐障害性を向上するような対策の増強提案ＤＢ６を生成する。これにより、過去の故障計算における故障計算結果の種別を故障ツリーＤＢ４に関連づけておき、その情報を元に、増強箇所とその耐障害性を向上する増強提案を生成するので、過去の故障計算の履歴を利用して的確な増強提案を得ることができる。
　また、増強箇所計算部５は、増強提案ＤＢ６において、増強箇所および対策と共に、増強箇所に対策を採用することによるインフラネットワークＳＯＬ１の耐障害性の向上に関する情報を根拠情報として生成してよい。これにより、増強提案において対策と共にその根拠を知得することが可能となる。
　出力部６は、故障ツリーＤＢ４、故障ツリーアーカイブＤＢ５、または、増強提案ＤＢ６に格納されているデータを出力する。
　図４は、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
　インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、少なくとも１つの計算機と通信網とを含んで構成される。
　インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、通信部９１及び計測器Ｇ１１を含む。計測器Ｇ１は、インフラネットワークの一例である電力系統Ｇ１に設置され、計測情報を計測する。計測器Ｇ１１は、所定の通信網を通じて、通信部９１に接続される。
　また、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、上記した通信部９１に加えて、ネットワークデータＤＢ１と、故障ケース情報ＤＢ２と、対策データＤＢ３と、故障ツリーＤＢ４と、故障ツリーアーカイブＤＢ５と、増強提案ＤＢ６と、汎用演算部９２と、演算部９３と、メモリ９４と、各種プログラムデータベースＤＢ７と、入出力部９５と、を含む。これらの構成要素は、バスＢ１に接続され、当該バスＢ１を通じて互いにデータを送受信できる。また、入出力部９５には、他システム９６及びＧＵＩ装置９７が接続されてよい。
　ＤＢ１からＤＢ６のデータベースについては、前述した各種情報をデータベースとして保有したものであるため、ここでは説明を省略する。各種プログラムデータベースＤＢ７は、前述した、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２が有する機能を実現するためのコンピュータプログラム及びデータを保有する。
　汎用演算部９２は、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２が有する機能を実現するための処理を実行（例えばコンピュータプログラムを実行）する。汎用演算部９２は、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）と読み替えられてもよい。
　専用演算部９３は、ＣＰＵに加え、例えば、Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ（ＧＰＵ）、Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）、および、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）の少なくとも１つを含んで構成されてよい。専用演算部９３は、単精度計算を行う場合の処理速度と、倍精度計算を行う場合の処理速度とが異なるように構成されてよい。例えば、専用演算部９３は、単精度計算を行うモードが設定された場合、第１の処理速度で動作し、倍精度計算を行うモードが設定された場合、第２の処理速度で動作するように構成されてよい。
　メモリ９４は、データを一時的に記憶する記憶媒体である。メモリ９４の例として、Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）、または、Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｍｅｍｏｒｙが挙げられる。
　ＧＵＩ９７は、ユーザからの入力を受け付ける。また、ＧＵＩ９７は、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２から出力結果を表示する。ＧＵＩ９７は、モニタ、ＰＣ、スマートフォン、または、タブレット等であってよい。
　他システム９６は、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２とは異なるシステムであり、例えば、他のサーバであってよい。
　入出力部９５は、ＧＵＩ９７に入力された情報を、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２に入力する。入出力部９５は、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２にて生成された情報を、ＧＵＩ９７に出力する。また、入出力部９５は、他システム９６と互いにデータを入出力してもよい。
　なお、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２が行う処理は、汎用演算部９２または専用演算部９３が他の構成要素と協働して行う処理であってよい。したがって、本実施の形態において、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２または各ブロックが主体として行う処理は、汎用演算部９２または専用演算部９３を主体とする処理に読み替えられてもよい。
　図５は、実施の形態１に係るインフラネットワーク評価システムＳＯＬ２が行う処理の一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ１として、故障計算数算出部１は、ネットワークデータＤＢ１、故障ケース情報ＤＢ２、および、対策データＤＢ３等を読み込む。
　ステップＳ２として、故障計算数算出部１は、インフラネットワークＳＯＬ１に関する構成情報および計測情報を含むネットワークデータＤＢ１に基づいて、単精度と倍精度のそれぞれについて、同時並行で故障計算を実行できる個数を算出する。
　ステップＳ３として、故障ツリー作成部２は、故障ツリーＤＢ４を作成する。
　ステップＳ４として、故障ツリー管理部３は、単精度故障計算と、倍精度故障計算と、故障ツリー更新と実行して、故障ツリーＤＢ４を更新する。
　ステップＳ５として、故障ツリーアーカイブ部４は、更新した故障ツリーＤＢ４を、故障ツリーアーカイブＤＢ５に格納する。
　ステップＳ６として、増強箇所計算部５は、故障ツリーアーカイブＤＢ５に基づいて、増強箇所を計算する。
　ステップＳ７として、出力部６は、計算結果を出力する。
　以下、上記の各ステップについて詳細に説明する。
　まず、ステップＳ１について詳細に説明する。
　ネットワークデータＤＢ１には、例えば、電力系統の各機器の接続状態を示す接続状態情報と、電力系統の有効電力、無効電力および電圧等の計測結果を含む計測情報とが含まれる。これらの情報は、ネットワークデータＤＢ１において、項目ごとに格納されてもよいし、加工された形で保有されてもよい。加工された形とは、例えば、系統構成と系統の状態変数を推定した状態推定結果であってよい。あるいは、加工された形とは、その状態推定結果に基づいて電力系統の潮流を推定した、潮流断面（Ｐｏｗｅｒ　Ｆｌｏｗ　Ｓｎａｐｓｈｏｔ）であってもよい。
　故障ケース情報ＤＢ２には、例えば、電力系統故障対象機器と、母線地絡などの故障種別と、故障間のタイミングと、故障の継続時間とが含まれる。
　対策データＤＢ３には、故障の種別として、例えば、線路の皮相電力（Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｐｏｗｅｒ）が所定範囲を超過する、または、母線の電圧が上下限を逸脱する、などが含まれる。また、対策データＤＢ３には、故障の対策として、例えば、発電機の出力を調整する、電力系統の機器を切り替える、リレーで送電ルートを遮断する、などが含まれる。なお、本実施の形態では、故障によって送電ルートの皮相電力が所定範囲を逸脱しているか否かを判断するために、電力系統の潮流を計算する潮流計算を行う。また、故障の対策として、潮流計算の変形例である最適潮流計算を行う。
　次に、ステップＳ２について詳細に説明する。
　前述した電力系統において、故障によって潮流制限が逸脱しているか否かを判定するためには、故障ケースごとに、潮流計算と最適潮流計算の両方を行う。
　ステップＳ２では、専用演算部９３において、単精度で潮流計算及び最適潮流計算を実行した場合のメモリ量と、倍精度で潮流計算及び最適潮流計算を実行した場合のメモリ量とを特定する。
　ＧＰＵに代表される専用演算部９３は、汎用演算部９２とは異なるメモリ領域にアクセスして計算を行う。そのため、専用演算部９３が使用可能なデバイスメモリのサイズを、単精度と倍精度のそれぞれについて、故障計算に必要なメモリ量で除算することによって、保有可能な最大故障ケース数を算出できる。例えば、デバイスメモリのサイズが２ＧＢであり、単精度での故障計算に必要なメモリ量が、１つの故障ケースあたり２５０ＭＢであり、倍精度での故障計算に必要なメモリ量が、１つの故障ケースあたり５００ＭＢであるとする。この場合、単精度の最大故障ケース数は８（＝２ＧＢ／２５０ＭＢ）と計算され、倍精度の最大故障ケース数は４（＝２ＧＢ／５００ＭＢ）と計算される。
　このように、最大故障ケース数を事前に計算しておくことにより、１周期の計算における、専用演算部９３へのデータ移動を削減できる。つまり、効率的に処理を行うことができる。
　次に、図６を参照して、ステップＳ３について詳細に説明する。図６は、故障ツリーの一例を示す図である。
　図６に示す故障ツリーは、Ｎ－１故障から始め、Ｎ－２故障、Ｎ－３故障とより重度な故障を表している。Ｎ－１故障は、機器Ｌ１－３、機器Ｌ１－２、機器Ｌ２－４、機器Ｌ３－４のそれぞれ単独の故障を示す。Ｎ－２故障は、Ｎ－１故障から派生する更なる故障を示す。Ｎ－３故障は、Ｎ－２故障から派生するより重度な故障を示す。
　例えば、図６において、Ｎ－１故障における丸印は、そのＮ－１故障に含まれる単一の機器の故障を示す。Ｎ－２故障またはＮ－３故障における丸印は、そのＮ－２故障またはＮ－３故障に含まれる機器と、ツリー上のルート側の機器との複数の機器の故障を示す。例えば、Ｎ－２故障の一番上のＬ１－２の丸印は、Ｌ１－３およびＬ１－２の２つの機器の多重故障を示す。Ｎ－３故障の一番上のＬ２－４の丸印は、Ｌ１－３、Ｌ１－２およびＬ２－４の３つの機器の多重故障を示す。
　なお、本実施の形態における故障は、送電線がなんらかの理由によって解放された状態を想定している。なお、Ｎ－Ｘ（Ｘは正の整数）のどこまでを解析対象とするかについては、故障ケース情報ＤＢ２によって定義される。このように、ツリー構造によってデータを定義することにより、管理が容易になる。
　次に、図７を参照して、ステップＳ４について詳細に説明する。図７は、図５のステップＳ４の詳細な処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ４０１として、故障ツリー管理部３は、各種データを読み込む。
　ステップＳ４０２として、故障ツリー管理部３は、故障ツリーＤＢ４において計算を未実行の故障ケースがあるか否かを判定する。故障ツリー管理部３は、計算を未実行の故障ケースがある場合（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ４０３に進め、計算を未実行の故障ケースがない場合（Ｓ４０２：Ｎｏ）、本処理を終了する。
　ステップＳ４０３として、故障ツリー管理部３は、故障計算数に基づいて、単精度の故障計算を実行する。
　ステップＳ４０４として、故障ツリー管理部３は、単精度の故障計算では対策が不可能な故障ケースがあるか否かを判定する。対策が可能か不可能かは計算結果あるいは計算経過から容易に判定できる。例えば、潮流計算において実行可能な運用解が得られるか否かで対策が可能か不可能かを判定できる。故障ツリー管理部３は、単精度の故障計算では対策が不可能な故障ケースがない場合（Ｓ４０４：Ｎｏ）、処理をステップＳ４０２に戻し、単精度の故障計算では対策が不可能な故障ケースある場合（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ４０５に進める。
　ステップＳ４０５として、故障ツリー管理部３は、単精度の故障計算では不可能な故障ケースについて、倍精度の故障計算を実行する。
　ステップＳ４０６として、故障ツリー管理部３は、倍精度の故障計算でも対策が不可能な故障ケースはあるか否かを判定する。故障ツリー管理部３は、倍精度の故障計算で対策が不可能な故障ケースがない場合（Ｓ４０６：Ｎｏ）、処理をステップＳ４０２に戻し、倍精度の故障計算で対策が不可能な故障ケースがある場合（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ４０７へ進める。
　ステップＳ４０７として、故障ツリー管理部３は、その故障ケースとそこから派生する故障ケースを対策不可能とする。そして、故障ツリー管理部３は、処理をステップＳ４０２に戻す。
　すなわち、故障ツリー管理部３は、故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られたら、当該計算結果からインフラネットワークＳＯＬ１の状態を特定し、対策データＤＢ３に登録されている対策の中から、特定された状態に対して実行すべき対策を選択してよい。これにより、対策を対策データＤＢ３としてデータベース化しておき、その中から状態に応じて実行すべき対策を選択するので、容易に対策を決定することができる。
　次に、電力系統の故障計算を例として、ステップＳ４の一連の手順を詳細に説明する。
　図２に示す電力系統において、故障した機器が存在する場合の電力系統の状態は、電力系統の潮流計算によって求めることができる。潮流計算では、例えば、電力系統の構成、母線の電圧、母線の消費電力、母線へ注入される発電電力などから、電力系統の状態変数（例えば母線電圧と位相）を求め、潮流方程式に基づいて潮流を計算する。一般的には、ニュートンラプソン法を用いる手法が知られている。
　ニュートンラプソン法では、状態変数ｘに対して、潮流誤差ｆの最大誤差が閾値ε以下になるか、あるいは最大ステップ数ｋｍａｘに到達するまで、ヤコビアンＪを用いて状態変数ｘを更新する。例えば、以下のアルゴリズムによって計算される。
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ１
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
Ｗｈｉｌｅ（｜ｆ（ｘ）｜＞ε＆＆ｋ＜＝Ｋｍａｘ）
　　　　ｘ＝ｘ－Ｊ（ｘ）＾－１＊ｆ（ｘ）
　　　　ｋ＋＋
Ｅｎｄ
Ｐｏｗｅｒｆｌｏｗ＝ｆ２（ｘ）
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
　ここで、ｘ、Ｊ、ｆは以下の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、ここでは説明を省略するが、Ｐｉ（ｘ）およびＱｉ（ｘ）は、コンダクタンス行列Ｇとサセプタンス行列Ｂによって決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  
　電力系統の故障計算を行う場合、上記したニュートンラプソン法における、コンダクタンス行列やサセプタンス行列を変更することで、様々な故障時の状態を把握することができる。
　また、上記の潮流計算を応用することで、例えば、発電量の持ち替えを通して、電力系統の異常状態への対策も計算可能である。
　ステップＳ４０３の単精度の故障計算を実行するにあたり、故障ツリー管理部３は、一連の潮流計算を複数の故障ケースに対して単精度で同時に計算することができる。
　故障ツリー管理部３は、専用演算部９３を用いることにより、この単精度での潮流計算を、より高速に行うことができる。
　一方、潮流計算には、上述した通り、ヤコビアンＪの逆行列を必要とする手順が含まれるため、単精度での計算では、行列のランク落ちが発生する可能性があり、その場合、故障ケースの算出、および／または、対策の算出が困難となることがある。
　次に、図８、図９、図１０を参照して、故障ツリーに故障計算の結果を対応付ける手順について説明する。図８は、１回目の単精度計算が実行されたときの故障ツリーを示す。
図９は、単精度計算の後に倍精度計算が実行されたときの故障ツリーを示す。図１０は、すべての計算が実行された後の故障ツリーを示す。図８、図９、図１０において、白い丸印の記号は、その記号が付いた機器の故障ケースについて、単精度計算で対策が可能であることを表す。白い丸印に斜線が入った記号は、その記号が付いた機器の故障ケースについて、単精度計算では対策が不可能であることを表す。ハッチングの丸印の記号は、その記号が付いた機器の故障ケースについて、倍精度計算で対策が可能であることを表す。ハッチングの丸印に斜線が入った記号は、その記号が付いた機器の故障ケースについて、倍精度計算でも対策が不可能である、あるいは、対策が不可能であると判断されたことを表す。
　単精度計算は、複数の故障ケースに対して同時に行うことができる。そのため、故障ツリー管理部３が、ステップＳ４０３において、１回目の単精度計算を行うと、例えば図８に示すように、８個の単精度計算の結果を同時に故障ツリーＤＢ４に対応付けることができる。
　図８に示す故障ツリーＤＢ４は、Ｎ－１の故障ケースではＬ１－３、Ｌ１－２、Ｌ２－４、Ｌ３－４のすべてにおいて単精度計算で対策が可能であり、Ｎ－２の故障ケースではＬ１－３からＬ３－４に移行する故障において単精度計算での対策が不可能であることを示す。
　故障ツリー管理部３は、ステップＳ４０５において、図８のように単精度計算で対策が不可能と判定されたＮ－２のＬ３－４の故障ケースに対して、倍精度計算を行う。倍精度計算を行うことにより、計算時間は長くなるものの、計算の収束性が上がり、対策の可否を判定可能となる。
　その倍精度計算の結果、Ｎ－２のＬ３－４の故障ケースについては、図９に示すように、倍精度計算でも対策が不可能であったとする。この場合、故障ツリー管理部３は、この倍精度計算でも対策が不可能であったＬ３－４から派生するＬ１－２およびＬ２－４については、単精度計算または倍精度計算を実際に行うことなく、倍精度計算でも対策不可能と判断してよい。あるいは、故障ツリー管理部３は、倍精度計算でも対策が不可能と判断された故障ケースが存在する場合、故障ツリーＤＢ４において、その故障ケースから派生するより重度な故障ケースをプルーニング（削除）してよい。これにより、より多くの故障計算をより短時間で実行することができる。
　故障ツリー管理部３は、上述した一連の手順を実行し、最終的に、図１０に例示するような故障ツリーＤＢ４を生成する。このように生成された故障ツリーＤＢ４を参照することで、どの故障が対策可能であるかを容易に判別できる。
　すなわち、上述した本実施の形態に係る手順によれば、より多くの故障計算をより短時間で行うことができるので、対象のインフラネットワークＳＯＬ１の耐故障性をより短時間で把握できる。
　次に、ステップＳ５について詳細に説明する。
　ステップＳ５として、故障ツリーアーカイブ部４は、上述した方法によって生成された様々な故障ツリーＤＢ４を、アーカイブとして故障ツリーアーカイブＤＢ５に格納する。インフラネットワークＳＯＬ１の構成が同じであっても、インフラネットワークＳＯＬ１の使用状況によって、故障時の挙動は異なり得るためである。
　次に、ステップＳ６について詳細に説明する。
　ステップＳ６として、増強箇所計算部５は、故障ツリーアーカイブＤＢ５に格納されている故障ツリーＤＢ４を用いて、増強箇所を計算する。例えば、増強箇所計算部５は、インフラネットワークＳＯＬ１において、故障が発生したとすると対策不可能となってしまう箇所を、故障ツリーアーカイブＤＢ５に格納されている故障ツリーＤＢ４を用いて算出する。そして、増強箇所計算部５は、その対策不可能となってしまう箇所をバイパスするルートを増強するよう提案をする。例えば、増強箇所計算部５は、故障ツリーＤＢ４から、Ｌ１－２が過負荷となりやすい傾向にあることを算出した場合、Ｌ１－２の増強を提案する。このとき、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、仮にその箇所を増強した場合について、ステップＳ１～ステップＳ５の手順を繰り返し、増強した場合の結果を算出してもよい。
　すなわち、増強箇所計算部５は、次の処理を行ってよい。増強箇所計算部５は、倍精度での故障計算でも対策の設定を可能にする計算結果が得られない箇所、すなわち故障に対して対策が不可能となる箇所を増強箇所として定める。そして、増強箇所計算部５は、インフラネットワークＳＯＬ１上にその箇所をバイパスする接続を追加あるいは増強することにより、その箇所の故障におけるインフラネットワークＳＯＬ１の耐障害性を向上させるという増強提案を策定する。
　次に、図１１および図１２を参照して、ステップＳ７について詳細に説明する。図１１は、算出結果の出力の第１例を示す模式図である。図１２は、算出結果の出力の第２例を示す模式図である。
　ステップＳ７として、出力部６は、算出結果をモニタＭ１に出力する。出力部６は、算出結果のうちいずれの項目を表示させるかを、ユーザごとに選択または調整することができる。
　例えば、図１１に示すように、出力部６は、電力系統のインフラネットワーク運用者ＳＯＬ３に向けて、現在の電力系統の状態、あるいは近未来の系統に対しての故障ケースの計算結果（つまり電力系統のリアルタイムな状態）を表示する。このとき、出力部６は、インフラネットワーク所有者ＳＯＬ４にとって重要であるが、インフラネットワーク運用者ＳＯＬ３にとってそれほど重要でない、増強箇所とその箇所を増強した場合の効果等については表示しなくてよい。これにより、インフラネットワーク運用者ＳＯＬ３は、インフラネットワークＳＯＬ１の状態を容易に把握することができる。
　例えば、図１２に示すように、出力部６は、電力系統のインフラネットワーク所有者ＳＯＬ４に向けて、増強箇所とその箇所を増強した場合の効果と（つまり電力系統の過去の実績から得られる情報）を表示する。このとき、出力部６は、インフラネットワーク運用者ＳＯＬ３にとって重要であるが、インフラネットワーク所有者ＳＯＬ４にとってそれほど重要でない、電力系統のリアルタイムな状態については表示しなくてよい。これにより、インフラネットワーク所有者ＳＯＬ４は、インフラネットワーク増強承認者ＳＯＬ５に対して、増強要求とその増強の根拠とを示すことができる。
　本実施の形態は、水道や鉄道など、電力系統とは異なる分野のインフラネットワークにも適用で可能である。対象とする分野のインフラネットワークに応じた適切な入力データを与えることによって、その分野において、本実施の形態と同様の効果を実現できる。
（実施の形態２）
　実施の形態２では、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２の変形例について説明する。
　実施の形態１では、故障ツリー管理部３は、一度すべての故障計算について単精度で計算を行う。しかし、故障ツリー管理部３は、一度すべての故障計算について単精度で計算を行うのではなく、高い精度が必要であることが予めわかっている箇所については、最初から倍精度で計算してもよい。これにより、高い精度が必要であることが予めわかっている箇所については単精度の計算が省略されるので、より多くの故障計算をより短時間で行うことができる。
（実施の形態３）
　実施の形態３では、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２における単精度計算のフェールセーフについて説明する。
　実施の形態１で述べた手順は、単精度計算で収束演算ができる場合、計算精度に問題ないことを前提としている。実施の形態３では、単精度計算が楽観的な解を出すことを防ぎ、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２の信頼性を向上する方法について説明する。
　図１３は、実施の形態３に係るインフラネットワーク評価システムＳＯＬ２の構成例を示すブロック図である。次に、図１３を参照して、図３に示す実施の形態１に係るインフラネットワーク評価システムＳＯＬ２との相違点について説明する。
　図１３に示すインフラネットワーク評価システムＳＯＬ２では、単精度計算評価パラメータＤＢ８が、故障ツリー管理部３に入力される。単精度計算評価パラメータＤＢ８は、単精度計算が有効または無効のいずれであるかを判断するためのパラメータである。例えば、単精度計算評価パラメータＤＢ８は、ルートの使用率、ネットワーク調整機器の使用状況、故障評価後のネットワークの状態等を含む。
　図１４は、実施の形態３に係る故障ツリー管理部３が行う処理の一例を示すフローチャートである。次に、図１４を参照して、図７に示す処理の変形例（つまり図５に示すステップＳ４の詳細の変形例）を説明する。なお、ここでは、図７との相違点を説明し、図７との共通点については説明を省略する。
　図１４に示すフローチャートは、図７に示すフローチャートのステップＳ４０３とステップＳ４０４との間に、ステップＳ４０３ｂが追加されている。
　ステップＳ４０３ｂとして、故障ツリー管理部３は、単精度計算評価パラメータＤＢ８に応じて単精度計算結果を評価する。例えば、故障ツリー管理部３は、単精度計算では故障後のケースにおいて送電ルートの過負荷を解消できると判定される場合であっても、その機器の使用度が高く、その過負荷の解消では余裕（マージン）が不十分である場合、その単精度計算を無効とする。故障ツリー管理部３は、そのように単精度計算を無効とした箇所については、ステップＳ４０５にて倍精度計算を行う。
　このように単精度計算では楽観的な解が得られる可能性が高い箇所について、その楽観的な解が出力されることを未然に防ぐ構成を設けることにより、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２の信頼性を向上させることができる。すなわち、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、ユーザに対してより信頼度の高い情報を提供できる。
　なお、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、単精度故障計算と倍精度故障計算を実行するにあたり、複数の互いに異なるアルゴリズムを用いて計算を行ってもよい。例えば、インフラネットワークＳＯＬ１が電力系統である場合、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、上記したニュートンラプソン法に加えて、ガウスシーダル法を用いてもよい。これにより、インフラネットワーク評価システムＳＯＬ２は、ユーザに対してより信頼度の高い情報を提供できる。
ＳＯＬ１…インフラネットワーク、ＳＯＬ２…インフラネットワーク評価システム、ＳＯＬ３…インフラネットワーク運用者、ＳＯＬ４…インフラネットワーク所有者、ＳＯＬ５…インフラネットワーク増強承認者、ＤＢ１…インフラネットワークデータ、ＤＢ２…故障ケース、ＤＢ３…故障対策手順、ＤＢ４…故障ツリー、ＤＢ５…故障ツリーアーカイブ、ＤＢ６…増強提案、ＤＢ７…各種プログラムデータベース、ＤＢ８…単精度計算評価パラメータ、１…精度別故障計算ケース数算出部、２…故障ツリー作成部、３…故障ツリー管理部、４…故障ツリーアーカイブ部、５…増強箇所計算部、６…出力部、９１…通信部、９２…汎用演算部、９３…専用演算部、９４…メモリ、９５…入出力部、９６…他システム、９７…ＧＵＩ、Ｍ１…モニタ、Ｇ１…電力系統（インフラネットワーク）

Claims (10)

  1. 　複数の機器で構成されたネットワークの耐障害性を評価する評価システムであって、
    　単一の機器の故障と該故障から派生して複数機器故障を生じさせる他の機器の故障との関係を示す故障ツリーを作成する故障ツリー作成部と、
    　前記故障ツリーに従って、単精度による故障計算を実行し、前記単精度による故障計算では故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られない箇所について倍精度による故障計算を実行する故障ツリー管理部と、
    を有する評価システム。
  2. 　請求項１に記載の評価システムにおいて、
    　前記ネットワークにおける前記機器間の接続を示す構成情報と前記機器のそれぞれにて計測される項目を示す計測情報とを含むネットワークデータに基づいて、単精度と倍精度のそれぞれについて、同時並行で故障計算を実行できる個数を算出する故障計算数算出部を更に有し、
    　前記故障ツリー管理部は、単精度と倍精度のそれぞれにおける同時並行で故障計算を実行できる個数だけ故障計算を同時並行して実行する、
    評価システム。
  3. 　請求項２に記載の評価システムにおいて、
    　前記故障ツリーにおける各機器に対して単精度および／または倍精度による故障計算の結果の種別を関連づけた故障ツリーアーカイブを記録する故障ツリーアーカイブ部と、
    　前記故障ツリーアーカイブに基づいて、故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られない箇所を増強箇所として特定し、前記ネットワークにおける前記増強箇所の耐障害性を向上するような対策の増強提案を生成する増強箇所計算部と、を更に有する、
    評価システム。
  4. 　請求項１に記載の評価システムにおいて、
    　前記故障は、前記故障の生じる箇所の情報に加え、前記故障の種別、前記故障が生じるタイミング、前記故障の重度の少なくとも１つの情報を含む故障ケース情報により示され、
    　前記故障ツリー作成部は、前記故障ツリーにおいて、前記故障を故障ケース情報により示し、
    　前記故障ツリー管理部は、前記故障ケース情報に基づいて故障計算を実行する、
    評価システム。
  5. 　請求項１に記載の評価システムにおいて、
    　前記対策は、該対策を実行すべき前記ネットワークの状態と、前記対策を実行する手順とにより規定された対策データとして予め登録されており、
    　前記故障ツリー管理部は、故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られたら、前記計算結果から前記ネットワークの状態を特定し、前記対策データに登録されている対策の中から、前記特定された状態に対して実行すべき対策を選択する、
    評価システム。
  6. 　請求項３に記載の評価システムにおいて、
    　前記増強箇所計算部は、前記増強提案において、前記増強箇所および前記対策と共に、前記増強箇所に前記対策を採用することによる前記ネットワークの耐障害性の向上に関する情報を根拠情報として生成する、
    評価システム。
  7. 　請求項２に記載の評価システムにおいて、
    　前記ネットワークが電力系統であり、
    　前記故障計算数算出部は、単精度と倍精度のそれぞれについて、前記電力系統の潮流計算および最適潮流計算を実行した場合に要するメモリ量を特定し、前記メモリ量に基づいて、前記同時並行で故障計算を実行できる個数を算出する、
    評価システム。
  8. 　請求項１に記載の評価システムにおいて、
    　前記故障ツリー管理部は、倍精度で計算した故障を含む複数機器の故障については、単精度による故障計算を実行せず、最初から倍精度で故障計算を実行する、
    評価システム。
  9. 　複数の機器で構成されたネットワークの耐障害性を評価するための評価方法であって、
    　単一の機器の故障と該故障から派生して複数機器故障を生じさせる他の機器の故障との関係を示す故障ツリーを作成し、
    　前記故障ツリーに従って、単精度による故障計算を実行し、前記単精度による故障計算では故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られない箇所について倍精度による故障計算を実行する、
    ことをコンピュータが実行する評価方法。
  10. 　複数の機器で構成されたネットワークの耐障害性を評価するための評価プログラムであって、
    　単一の機器の故障と該故障から派生して複数機器故障を生じさせる他の機器の故障との関係を示す故障ツリーを作成し、
    　前記故障ツリーに従って、単精度による故障計算を実行し、前記単精度による故障計算では故障に対する対策を設定することを可能にする計算結果が得られない箇所について倍精度による故障計算を実行する、
    ことをコンピュータに実行させるための評価プログラム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6159456B1 (ja) * 2016-09-16 2017-07-05 株式会社グリーン社会研究所 水域環境シミュレーション装置、水域環境シミュレーション方法及びプログラム
JP2021149800A (ja) * 2020-03-23 2021-09-27 株式会社東芝 定検時リスク管理システムおよび定検時リスク管理方法

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