JP2006309637A

JP2006309637A - 監視制御システム

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Publication number: JP2006309637A
Application number: JP2005133901A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Koyama; 敬之小山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】データ収集装置の処理負荷を減らし、二重系を構成するサーバ装置の系間で、確実に入力されるデータの等価を行う監視制御システムを得る。
【解決手段】制御装置４からオンラインデータを収集したデータ収集装置３から、まず、常用系サーバ装置１にオンラインデータを送信すると共に送信したオンラインデータを送信データバッファ３１に保存し、次に、常用系サーバ装置１から待機系サーバ装置２にオンラインデータを送信するようにし、通信が中断され、再開されたときは、データ収集装置３は、まず、送信データバッファ３１に保存されたオンラインデータを再送し、この再送の後に新たに制御装置４から収集したオンラインデータを常用系サーバ装置１に送信し、常用系サーバ装置１では、重複データ破棄手段１５により、オンラインデータの重複を省くようにした。
【選択図】図５

Description

この発明は、変電所監視システムなどのプラントのオンラインデータを収集するサーバ装置が二重系を構成し、オンラインデータを各サーバ装置に等価するようにした監視制御システムに関するものである。

従来の変電所監視システムでは、複数のデータ収集装置が、電力系統の各ベイ（回線単位）から、開閉器の制御、開閉器の故障情報、送電線の電流・電圧情報などのオンラインデータを収集する。そして、各データ収集装置は、収集した電力系統のオンラインデータをサーバ装置に送信し、サーバ装置でこれを受信して管理し、監視に供するように構成される。このとき、サーバ装置が２台で二重系を構成する場合、２台のサーバ装置内のオンラインデータを一致させるために、各データ収集装置は、同一の電力系統のオンラインデータを同時に２台のサーバ装置へ送信していた。
特許文献１には、二重系制御装置の双方に一致化回路を設け、一致化ラインを介して現用の制御装置から待機系の制御装置に演算結果を送信するようにして等価するものが記載されているものの、入力されるプロセスデータは、入出力切替え機構を介して両制御装置に接続され、いずれかの制御装置に入力されるものである。
特許文献２には、実行状態の第１のコントローラから待機状態の第２のコントローラに、冗長制御モジュールを介して演算結果のプロセスデータの転送を行い、同一のデータを双方で蓄積するものが示されている。

特開２０００−１８１５０１号公報（第４〜５頁、図１）特開平０５−１３４８８９号公報（第３頁、図１）

上述のような二重系サーバ装置を有する従来の変電所監視システムでは、一般にデータ収集装置は、サーバ装置と比較して処理能力が低く、同時に２台のサーバ装置と通信すると、処理能力の限界を超える場合があるという問題があった。
また、通信回線やサーバ装置の一時的な停止などにより、データ収集装置と一方のサーバ装置との通信が一時的に途絶えた場合、サーバ装置間のデータに不整合が生じるという問題があった。
特許文献１のものでは、二重系制御装置に入力されるプロセスデータは、入出力切替え機構を介して両制御装置に接続され、現用と待機系によって切替え入力されるものであり、両制御装置間で入力されるプロセスデータを等価するものではなかった。
また、特許文献２には、実行状態の第１のコントローラから待機状態の第２のコントローラに、冗長制御モジュールを介して演算結果のプロセスデータの転送を行い、同一のデータを双方で蓄積するものが記載されているとはいえ、第１のコントローラに入力されるデータを等価するものではなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、データ収集装置の処理負荷を減らし、二重系を構成するサーバ装置の系間で、確実に入力されるデータの等価を行うことができる監視制御システムを得ることを目的としている。

この発明に係わる監視制御システムにおいては、プラントのオンラインデータを収集したデータ収集装置から送信されるオンラインデータに基づき、常用系及び待機系の二重系サーバ装置によりプラントを監視制御する監視制御システムにおいて、データ収集装置は、常用系サーバ装置にオンラインデータを送信し、常用系サーバ装置は、データ収集装置から受信したオンラインデータを待機系サーバ装置に送信することにより、両サーバ装置間でオンラインデータを等価するものである。

この発明は、以上説明したように、プラントのオンラインデータを収集したデータ収集装置から送信されるオンラインデータに基づき、常用系及び待機系の二重系サーバ装置によりプラントを監視制御する監視制御システムにおいて、データ収集装置は、常用系サーバ装置にオンラインデータを送信し、常用系サーバ装置は、データ収集装置から受信したオンラインデータを待機系サーバ装置に送信することにより、両サーバ装置間でオンラインデータを等価するので、データ収集装置の処理負荷を下げて、両サーバ装置間でオンラインデータを等価することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における監視制御システムを示す全体構成図である。
図１は、監視制御システムを変電所監視システムに適用した場合であり、常用系サーバ装置１と待機系サーバ装置２は、監視制御システムの二重系を構成し、それぞれ電力系統から収集したオンラインデータ１１、２１を有し、オンラインデータ１１、２１に基づき、電力系統の監視及び制御を行っている。データ収集装置３は、ネットワークを介して、常用系サーバ装置１と待機系サーバ装置２に接続されている。
データ収集装置３は、電力系統の回線単位であるベイ５の機器の監視・制御を行う制御装置４からオンラインデータを収集して、収集したオンラインデータを常用系サーバ装置１に送信し、常用系サーバ装置１は、受信したオンラインデータを待機系サーバ装置２に送信すると共にオンラインデータ１１として保存する。待機系サーバ装置２は、常用系サーバ装置１から受信したオンラインデータをオンラインデータ２１として保存する。
データ収集装置３により収集されるオンラインデータには、ベイ５の開閉器５１の開閉状態、開閉器５１の故障情報、電力系統に流れる電流などの情報が含まれる。

図２は、この発明の実施の形態１における監視制御システムを示す構成図である。
図２においては、図１の構成の内、オンラインデータ１１を有する常用系サーバ装置１と、オンラインデータ２１を有する待機系サーバ装置２と、データ収集装置３のみが示されている。
図３は、この発明の実施の形態１における監視制御システムの通信シーケンスを示す図である。
図２、図３で、（ａ）はデータ収集装置３から常用系サーバ装置１へのオンラインデータの送信、（ｂ）は常用系サーバ装置１から待機系サーバ装置２へのオンラインデータの送信、（ｃ）は（ｂ）に対する到達確認応答メッセージ（第二の到達確認応答メッセージ）の返信、（ｄ）は（ａ）に対する到達確認応答メッセージ（第一の到達確認応答メッセージ）の返信を示している。

図４は、この発明の実施の形態１における監視制御システムの常用系サーバ装置を示す構成図である。
図４において、１〜３、１１は図１におけるものと同一のものである。常用系サーバ装置１は、データ収集装置３から送信されるオンラインデータを受信し、サーバ装置通信手段１３及び主機能１４に送信するデータ収集装置通信手段１２と、このデータ収集装置通信手段１２から送信されたオンラインデータを受信し、待機系サーバ装置２に送信するサーバ装置通信手段１３と、データ収集装置通信手段１２から受信したオンラインデータを保存し、この保存したオンラインデータ１１に基づき、電力系統の監視及び制御を行う主機能１４とを有している。（ｅ）〜（ｈ）は、オンラインデータの流れを示している。

次に、動作について説明する。
オンラインデータは、データ収集装置３から、まず常用系サーバ装置１に送信され、次いで、常用系サーバ装置１から待機系サーバ装置２に送信される。
このオンラインデータの送信は、次のように行われる。
図２、図３で、データ収集装置３は、オンラインデータを制御装置から収集し、収集したオンラインデータを随時、常用系サーバ装置１に送信する（ａ）。常用系サーバ装置１は、データ収集装置３から受信したオンラインデータを待機系サーバ装置２へ送信する（ｂ）。待機系サーバ装置２は、常用系サーバ装置１からオンラインデータを受信すると、到達確認応答メッセージを常用系サーバ装置１に送信する（ｃ）。常用系サーバ装置１は、待機系サーバ装置２から到達確認応答メッセージを受信すると、データ収集装置３に到達確認応答メッセージを送信する（ｄ）。
データ収集装置３は、到達確認応答メッセージ（ｄ）を受信した後、次のオンラインデータを常用系サーバ装置１に送信する。

次に、オンラインデータを受信し、受信したオンラインデータを待機系サーバ装置２に送信する常用系サーバ装置１内の動作について、図４に基づき説明する。
データ収集装置３から送信されたオンラインデータをデータ収集装置通信手段１２により受信する（ｅ）と、データ収集装置通信手段１２は、受信したオンラインデータをサーバ装置通信手段１３に送信すると共に（ｆ）、同じオンラインデータを主機能１４に送信する（ｇ）。サーバ装置通信手段１３は、受信したオンラインデータを待機系サーバ装置２に送信する（ｈ）。主機能１４に送信されたオンラインデータは、主機能１４によりオンラインデータ１１として保存される。

実施の形態１によれば、データ収集装置３は、到達確認応答メッセージを受信することにより、待機系サーバ装置２まで確実にデータが行き渡ったことを確認できるため、データ収集装置３の通信相手を１個所とすることで処理負荷を押さえながら、データ収集装置３及び二重系サーバ装置間で確実にオンラインデータの等価を行うことができる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２における監視制御システムを示す構成図である。
図５において、１〜３は図１におけるものと同一のものである。データ収集装置３には、常用系サーバ装置１に送信したオンラインデータを保存する所定の大きさの送信データバッファ３１（第一の送信データバッファ）が設けられ、新しく受信されたデータが優先的に保存される。常用系サーバ装置１には、主機能１４に重複データ破棄手段１５（第一の重複データ破棄手段）を設け、データ収集装置３との間の回線断が生じ、それが回復したとき、データ収集装置３の送信データバッファ３１から再送されるオンラインデータの重複をチェックし、重複したオンラインデータを破棄する。

図６は、この発明の実施の形態２における監視制御システムの受信バッファのデータフォーマットを示す図である。
図６には、それぞれのオンラインデータについて、受信側でオンラインデータを識別できるようにオンラインデータを一意に特定するデータＩＤと、そのオンラインデータのデータ値と、オンラインデータを取得した時刻（時、分、秒）を示すタイムスタンプとが格納されている。

次に、動作について説明する。
実施の形態２では、データ収集装置３が収集したオンラインデータをデータ収集装置３から常用系サーバ装置１に送信する図２の（ａ）の手順の際に、データ収集装置３は、送信内容を送信データバッファ３１に保存しておく。このときのデータフォーマットは、図６に示すとおりであり、これは、データ収集装置３が収集し、常用系サーバ装置１に送信するオンラインデータと同じフォーマットである。
正常時には、データ収集装置３が制御装置４から収集したオンラインデータは、一旦未送信データバッファに格納される。この未送信データバッファのオンラインデータは、常用系サーバ装置１に送信されると共に、未送信データバッファから削除され、送信データバッファ３１に保存される。
データ収集装置３と常用系サーバ装置１間の通信が中断した場合には、データ収集装置３が収集したオンラインデータは、未送信データバッファに収集のつど保存されていくが、常用系サーバ装置１へは送信されない。

通信再開時には、常用系サーバ装置１からの送信要求を受けて、あるいはデータ収集装置３が自発的に、まず送信データバッファ３１に保存してあるオンラインデータ（送信済みのデータ）を再送し、その後、新たに収集した未送信データバッファのオンラインデータの送信を開始する。
常用系サーバ装置１は、データ収集装置３の送信データバッファ３１からのオンラインデータの受信に当たって、重複データ破棄手段１５により、データ収集装置３から受信したオンラインデータと、すでに取得して保有するオンラインデータとを比較し、重複するデータ（データＩＤとタイムスタンプが同一であるデータ）を受信した場合には、受信したデータを破棄する。
なお、常用系サーバ装置１での重複データ破棄手段１５は、図４の主機能１４内に配置される。この配置では、常用系サーバ装置１のオンラインデータ１１の重複が削除される。これによると、待機系サーバ装置２へは、重複データ削除前のオンラインデータを送信することになり、待機系サーバ装置２でもデータの重複チェックを行う必要が生じるので、重複データを削除した後に、待機系サーバ装置２にオンラインデータを送信するように送信経路を変更することもできる。

実施の形態２によれば、以上により、通信回線の異常や、一時的な常用系サーバ装置１の停止などにより、一時的にデータ収集装置３と常用系サーバ装置３との通信が中断した場合でも、オンラインデータの取りこぼしなく、データ収集装置３と常用系サーバ装置１間で確実にオンラインデータの等価を行うことができる。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３における監視制御システムを示す構成図である。
図７において、１〜３、１５、３１は図５におけるものと同一のものである。常用系サーバ装置１には、所定の大きさの送信データバッファ１６（第二の送信データバッファ）が設けられ、待機系サーバ装置２には、重複データ破棄手段２２（第二の重複データ破棄手段）が設けられている。
常用系サーバ装置１の送信データバッファ１６は、データ収集装置３の送信データバッファ３１と同様に、待機系サーバ装置２に送信したオンラインデータを図６に示すデータフォーマットで保存し、新しく収集したオンラインデータを優先的に保存する。
また、待機系サーバ装置２の重複データ破棄手段２２は、常用系サーバ装置１の重複データ破棄手段１５と同様のもので、常用系サーバ装置１との間の回線断が生じ、それが回復したとき、常用系サーバ装置１の送信データバッファ１６から送信されたオンラインデータと、すでに保有しているオンラインデータとをデータＩＤ及びタイムスタンプによりチェックし、重複したオンラインデータを受信した場合には、受信したオンラインデータを破棄するものである。

実施の形態３は、実施の形態２の常用系サーバ装置１に送信データバッファ１６を追加し、待機系サーバ装置２に重複データ破棄手段２２を追加したものである。
実施の形態３では、常用系サーバ装置１が、データ収集装置３から受信したオンラインデータを待機系サーバ装置２へ送信する図２の（ｂ）の手順の際に、常用系サーバ装置１は、送信内容を送信データバッファ１６に保存しておく。この保存は、図４のサーバ装置通信手段１３により、オンラインデータを待機系サーバ装置２に送信するとき行われる。
正常時には、常用系サーバ装置１がデータ収集装置３から収集したオンラインデータは、一旦未送信データバッファに格納される。この未送信データバッファのオンラインデータは、待機系サーバ装置２に送信されると共に、未送信データバッファから削除され、送信データバッファ１６に保存される。
常用系サーバ装置１と待機系サーバ装置２間の通信が中断した場合には、常用系サーバ装置１に送信されたオンラインデータは、未送信データバッファに受信のつど保存されていくが、待機系サーバ装置２へは送信されない。

通信再開時には常用系サーバ装置１は、まず送信データバッファ１６に保存してあるオンラインデータ（送信済みのデータ）を再送し、その後、新たに受信したオンラインデータ（未送信データバッファのデータ）の送信を開始する。待機系サーバ装置２は、重複データ破棄手段２２により、常用系サーバ装置１から受信したオンラインデータとすでに保有するオンラインデータとを比較し、重複するオンラインデータを受信した場合には、受信したオンラインデータを破棄する。
以上により、通信回線の異常や、一時的ないずれかのサーバ装置の停止などにより、一時的に常用系サーバ装置１と待機系サーバ装置２との間の通信が中断した場合でも、オンラインデータのとりこぼしなく、二重系サーバ装置間で確実にオンラインデータの等価を行うことができる。

実施の形態３によれば、データ収集装置３と常用系サーバ装置１間及び常用系サーバ装置１と待機系サーバ装置２間の通信が一時的に中断した場合でも、取りこぼしなく、確実に各装置間でオンラインデータを等価することができ、より信頼性の高い監視制御システムを構築することができる。

実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４における監視制御システムの通信シーケンスを示す図である。
図８において、（ａ）はデータ収集装置３から常用系サーバ装置１へのオンラインデータの送信、（ｂ）は常用系サーバ装置１から待機系サーバ装置２へのオンラインデータの送信、（ｃ）は（ｂ）に対する到達確認応答メッセージ（第二の到達確認応答メッセージ）の返信、（ｄ）は（ａ）に対する到達確認応答メッセージ（第一の到達確認応答メッセージ）の返信を示している。

実施の形態３においては、常用系サーバ装置１に送信データバッファ１６を設けることにより、常用系サーバ装置１と待機系サーバ装置２間のデータ等価が確実に行われる。
このとき、実施の形態１では手順（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順とした各装置間の送信手順を、実施の形態４では、変更し、手順（ｄ）を手順（ｃ）の前、または手順（ｂ）の前とする。
これにより、データ収集装置３は、到達確認応答メッセージを待つ時間が短くなるため、すぐに次のオンラインデータの送信に取り掛かることができ、効率的に処理を行うことができる。

実施の形態４によれば、データ収集装置３が受け取る常用系サーバ装置１からの到達確認応答メッセージを、常用系サーバ装置１が待機系サーバ装置２から受け取る到達確認応答メッセージの前、または常用系サーバ装置１から待機系サーバ装置２にオンラインデータを送信する前に受け取るため、データ収集装置３は、到達確認応答メッセージを待つ時間が短くなり、すぐに次のオンラインデータの送信に取り掛かることができ、効率的に処理を行うことができる。

なお、上述の実施の形態１〜４の説明では、変電所監視システムに適用された監視制御システムについて説明したが、この監視制御システムは、他のプラントの監視制御システムに適用することができる。

この発明の実施の形態１における監視制御システムを示す全体構成図である。この発明の実施の形態１における監視制御システムを示す構成図である。この発明の実施の形態１における監視制御システムの通信シーケンスを示す図である。この発明の実施の形態１における監視制御システムの常用系サーバ装置を示す構成図である。この発明の実施の形態２における監視制御システムを示す構成図である。この発明の実施の形態２における監視制御システムの受信バッファのデータフォーマットを示す図である。この発明の実施の形態３における監視制御システムを示す構成図である。この発明の実施の形態４における監視制御システムの通信シーケンスを示す図である。

符号の説明

１常用系サーバ装置
２待機系サーバ装置
３データ収集装置
４制御装置
５ベイ
１１オンラインデータ
１２主機能
１３データ収集装置通信手段
１４サーバ装置通信手段
１５重複データ破棄手段
１６送信データバッファ
２１オンラインデータ
２２重複データ破棄手段
３１送信データバッファ
５１開閉器

Claims

プラントのオンラインデータを収集したデータ収集装置から送信されるオンラインデータに基づき、常用系及び待機系の二重系サーバ装置によりプラントを監視制御する監視制御システムにおいて、上記データ収集装置は、上記常用系サーバ装置にオンラインデータを送信し、上記常用系サーバ装置は、上記データ収集装置から受信したオンラインデータを上記待機系サーバ装置に送信することにより、両サーバ装置間で上記オンラインデータを等価することを特徴とする監視制御システム。
上記データ収集装置は、上記常用系サーバ装置に送信したオンラインデータを格納する第一の送信データバッファを備え、上記常用系サーバ装置との間の通信が中断され、この中断が回復されたとき、上記第一の送信データバッファに格納されたオンラインデータを送信したのち、新たに収集したオンラインデータを送信するようにし、上記常用系サーバ装置は、上記第一の送信データバッファに格納されたオンラインデータの受信に当たって、すでに受信したオンラインデータと重複チェックを行い、重複した場合に破棄する第一の重複データ破棄手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の監視制御システム。
上記常用系サーバ装置は、上記待機系サーバ装置に送信したオンラインデータを格納する第二の送信データバッファを備え、上記待機系サーバ装置との間の通信が中断され、この中断が回復されたとき、上記第二の送信データバッファに格納されたオンラインデータを送信したのち、新たに上記データ収集装置から受信したオンラインデータを送信するようにし、上記待機系サーバ装置は、上記第二の送信データバッファに格納されたオンラインデータの受信に当たって、すでに受信したオンラインデータと重複チェックを行い、重複した場合に破棄する第二の重複データ破棄手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の監視制御システム。
上記常用系サーバ装置は、上記データ収集装置からオンラインデータを受信した後、第一の到達確認応答メッセージを上記データ収集装置に返信し、上記待機系サーバ装置は、上記常用系サーバ装置からオンラインデータを受信した後、第二の到達確認応答メッセージを上記常用系サーバ装置に返信すると共に、上記データ収集装置は、上記常用系サーバ装置から上記第一の到達確認応答メッセージを受信した後、次のオンラインデータを送信し、上記常用系サーバ装置は、上記待機系サーバ装置から上記第二の到達確認応答メッセージを受信した後に、上記第一の到達確認応答メッセージを上記データ収集装置に送信することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の監視制御システム。
上記常用系サーバ装置は、上記データ収集装置からオンラインデータを受信した後、第一の到達確認応答メッセージを上記データ収集装置に返信し、上記待機系サーバ装置は、上記常用系サーバ装置からオンラインデータを受信した後、第二の到達確認応答メッセージを上記常用系サーバ装置に返信すると共に、上記データ収集装置は、上記常用系サーバ装置から上記第一の到達確認応答メッセージを受信した後、次のオンラインデータを送信し、上記常用系サーバ装置は、上記待機系サーバ装置から上記第二の到達確認応答メッセージを受信する前に、上記第一の到達確認応答メッセージを上記データ収集装置に送信することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の監視制御システム。