JP2689836B2 - 監視制御方法及び監視制御システム - Google Patents
監視制御方法及び監視制御システムInfo
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Description
火力発電,原子力発電,鉄鋼,石油化学,上下水道,道
路交通,鉄道輸送,証券取引などの複数台の計算機で構
成されたシステムに係り、特に監視対象の状況を取り込
み、迅速に対応策を決定し制御することを必要とする監
視制御システムに関する。
献(日立評論、70巻5号,pp1〜75,1988年
5月)に記載されているように、広域な通信網で複数台
の計算機と監視制御対象をつないで、オンライン監視制
御するものであり、各計算機は、それぞれ監視対象の各
部分に対しての監視制御を行うものであった。
は、計算機間の通信手段の性能が不十分であったため、
監視制御対象に関する情報を短時間に大量に収集するこ
とが不可能であり、監視制御対象でなんらかの現象が発
生した際には、監視制御対象に併設されている制御保護
装置による局所的な高速制御を行うのみであった。この
ため、電力系統や道路交通網などの広域に分散してシス
テムにおけるシステム全体としての高速な最適制御は不
可能であった。
のための二重化システムが使われているが、バックアッ
プを行うため、実行手続きやデータを共有ディスク装置
などに配置し、片系ダウンの際に処理の切換えを引き継
ぐ様になっている。しかしながらこのような方式では、
共有ディスク装置などの制約のため、多数の計算機や広
域に分散配置された複数台の計算機を用いることは不可
能であり、計算能力を増強することが困難であり、また
システムの拡張性や保守性にも問題があった。本発明の
目的は、電力系統監視制御システムなどのような大規模
広域な監視制御対象を最適に制御し得る監視制御方法お
よび監視制御システムを提供するにある。
め、本発明では、複数の計算機により、監視制御対象の
各部分に対する監視制御を行うものにおいて、前記監視
制御対象の状態を取り込み、当該取り込んだ状態に基づ
いて、自己の計算機で実行すべき処理のうち少なくとも
一部を他の計算機に割当て、監視制御を行うようにした
ものである。
視制御対象の各部分に対する監視制御を行うものにおい
て、監視対象の状態を取り込み、且つ自己を含めた他の
計算機の内部状態を表す情報を取り込み、当該取り込ん
だ監視対象の状態及び計算機の内部状態に基づいて、自
己の計算機で実行すべき処理のうち少なくとも一部を他
の計算機に割当て、監視制御を行うことを特徴とするも
のである。 また、本発明では相互に接続された複数の計
算機により監視制御対象に対する監視制御を行うものに
おいて、複数の計算機の内部状態を評価し、且つ前記監
視対象の状態を評価し、当該評価結果に基づいて前記複
数の計算機間での協調を取り、監視制御を行うことを特
徴とするものである。 また、本発明では相互に情報交換
装置を介して接続された複数の計算機により、監視制御
対象に対する監視制御を行う監視制御システムにおい
て、複数の計算機の内部状態を評価する手段と、監視制
御対象の状態を評価する手段と、複数の計算機の内部状
態及び監視制御対象の状態の評価結果に基づいて前記複
数の計算機間での協調を取る協調処理手段を有すること
を特徴とするものである。
た計算機に対し、監視制御対象の状態に基づいて、複数
の計算機のうち1の計算機で実行すべき処理の少なくと
も一部が他の計算機に割り当てられるので、監視制御対
象の状態に応じて複数計算機間での処理の分散化が実行
され、大規模な監視制御対象を最適に制御可能となる。
ステムの構成を示す。10a〜10cは監視対象設備の状
態などを監視し制御する監視制御計算機、11a〜11
cは監視制御対象物、12a〜12cは監視制御対象物
と監視制御計算機との間の情報、13a〜13cは監視
や操作などの業務機能プロセス群、14a〜14cは協
調処理手段、15は計算機間の情報交換装置である。
(例えば、電圧,電流値の変化など)が発生すると、監視
制御対象物情報12a〜12cとして監視制御計算機1
0a〜10cへ伝えられ、監視や操作などの業務機能プ
ロセス群13a〜13cが動作し所定の結果を求め、監
視制御対象物情報12a〜12cとして、監視制御対象
物11a〜11cへフィードバックされる。
段14a〜14cは、監視制御対象物情報12a〜12
cと、業務機能プロセス群13a〜13cの状態にもと
づいて、計算機間の情報交換装置15を介して、互いの
協調処理手段同士で情報交換し合い、協調処理動作を行
う。
態変化が発生すると、監視制御対象物情報12aとして
頻繁に計算機10aへ状態変化情報が届けられ、業務機
能プロセス群13aが連続して動作することになり、計
算機10aのCPU負荷が著しく増加してしまう。一
方、残りの計算機10b,10cは自己が担当する監視
制御対象物11b,11cで状態変化が発生しないかぎ
り、CPU負荷は低いままである。そこで、協調処理手
段14aは、協調処理手段14aと14cと、業務機能
プロセス群13aの一部のプロセスの実行代行について
協議する。その場合、監視制御対象物の特性を考慮し、
監視制御対象物11aに隣接する監視制御対象物11b
では、11aの影響を受けやすいと判断された場合、計
算機10bの代行容易性なる値(CPU負荷率)が計算機
10cの代行容易性の値より、より容易であるという値
(CPU負荷率が低い)であっても、代行先は計算機14
cに決定する、という協調動作を行う。そして、計算機
10aが業務機能プロセス群13aの一部のプロセスの
手続きコードとデータのレプリカオブジェクトを計算機
間の情報交換装置15を介して、計算機10cへ転送
し、協調処理手段14cの管理下で転送されたプロセス
を実行する。その実行の過程で発生する出力は、協調処
理手段14cと情報交換装置15を介して協調処理手段
14aへ渡すことにより、計算機10aにあった手続き
コードオブジェクトとデータオブジェクトを変更するこ
となく計算機10c上で実行できる。このようなこと
で、計算機10aとしては、CPU性能が増えたかのよ
うな形で、一連の処理を実行することができる。
図3に示す。21a〜21cは監視対象設備の状態など
をモニターしたり操作指令を作る監視制御計算機、23
a〜23cは監視や操作などの業務機能プロセス群、2
0a〜20cは協調処理手段、22a〜22cの計算機
内のリソーステーブル、24,25は情報パケット、2
6は計算機間の情報交換装置とする。この図の例では、
計算機21bは従来から設置されていた古い計算機であ
り、協調処理手段はもともと存在していないものとし、
システム拡張に伴い協調処理手段20bを新たに追加す
る場合の動きである。
動作例を示す図である。業務機能プロセス群23aは時
刻t1から状態変化検出や表示情報処理などの個別の処
理を行っているものとする。時刻t2で計算機21aの
担当範囲以外の監視制御対象の情報が必要になったとす
ると、業務機能プロセス群23aから協調処理手段20
aにリソース要求が発生される。そこで時刻t3に、協
調処理手段20aは外部の計算機に対して、グローバル
なリソース要求という形で、計算機21aの担当範囲以
外の監視制御対象の情報について問い合わせる。計算機
21bには協調処理手段がないため、応答が返ってこな
い。一方、計算機21cでは、協調処理手段20cがリ
ソーステーブル22cを検索し、要求された情報が有る
かないか判定した結果、時刻t4が無しの答えを協調処
理手段20aへ戻す。さらに協調処理手段20aは一定
時間、計算機21bからの応答を待っているが、時刻t
5で応答がない、すなわち計算機21bには協調処理手
段がないか、あるいは何らかの障害が有るものと判断
し、時刻t5に協調処理手段20a自身のレプリカオブ
ジェクトを計算機21bへ、パケット24の形で転送す
る。そして新たに協調処理手段20bができあがり、こ
の協調処理手段が計算機20b内のリソースの状況を調
査し、リソーステーブル22bを作り上げる。そして、
時刻t6で協調処理手段20bが要求されたリソースが
有りと判断し、業務機能プロセス群23bに起動をかけ
要求情報を作り上げ、協調処理手段20b,20aを介
して、時刻t9に業務機能プロセス群23aに要求情報
を返す。これ以降引き続き業務機能プロセス群23aは
個別処理を継続する。また、新たに作成された協調処理
手段20bは計算機21bで引き続き協調処理を行う。
は監視制御対象物の状態を監視し評価する評価演算部で
あり、対象物の状態変化の履歴や将来の発生頻度などの
評価も行う機能を持つ。42はCPU負荷率やディスク
やメモリなどの計算機内部の状態を評価する演算部であ
る。さらに43は業務処理プロセスやOSプロセスなど
の状態を評価管理する処理部である。そして、44は他
の計算機の協調処理手段と会話し会議を行う会議実行部
であり、45は計算機間をつなぐネットワークとのイン
ターフェース処理部、46はこれらの処理演算部の実行
タイミングを決定する協調処理スケジューラである。こ
れらの各処理実行部は、UNIXOSのシステムコールやOS
F/DCEなどの分散処理環境のサービス機能であるR
PC(Remote Procedure Call )などを利用して、所定
の機能を実現するものである。
に図5に示す機能ブロックから構成される。51は監視
対象物の状態評価部であり、対象物の設備構造データベ
ース52と現在状態を表わす現在データベース53を参
照し、監視制御対象物の状態変化履歴や将来トレンド予
測を求める。他計算機会議実行部44は、他計算機情報
データベース54を参照した処理を行うものであり、こ
のデータベースには、自計算機からの処理依頼情報デー
タ55(無電圧判定処理や事故設備判定処理などの依頼
処理の項目と希望目標処理終了時間など)や、他計算機
からのそれに対する処理引受け可能性データ56(目標
処理終了時間に対する実現性確率や遅延見込時間)、そ
れらにもとづいて引受け先を決定する決定部57などが
ある。リソース管理評価部43には、一般の業務プロセ
スからのリソース要求に対するリソーステーブル検索部
58及びリソーステーブル編集構築部59、さらに計算
機間でプロセスを移動させた場合に生じるルーティング
のオーバヘッドや実現性を評価する演算部510と、プ
ロセス移動の形態決定部511,プロセス移動のタイミ
ング制御部512、で構成される。
本発明の一実施例を説明する。61は中央給電監視制御
システムの計算機、62a,62bは他方給電監視制御
システムの計算機とする。これらの計算機システムは、
広域な光ファイバーネットワーク63を経由して接続さ
れている。64は中央給電監視制御システム61が監視
制御する基幹電力系統であり、65a,65bは地方給
電監視制御システム62a,62bによってそれぞれ監
視制御される電圧階級が低い部分系統とする。中央給電
監視制御システム61は主に電力系統全体の周波数や基
幹送電系統の電圧を管理するものであり、一方、地方給
電監視制御システム62a,62bは、地方系統の電圧
管理を主目的とする。
段、602,602a,602bは部分系統の事故設備
判定を実行するプロセスとする。基幹系統64において
落雷事故66が発生し一回線が停止し、これが一次原因
となり部分系統65aで多数の保護リレーが動作し停電
が広まった状況を考え、さらにその後、部分系統65bに
おいても、同様の原因で広域な停電が発生した場合を想
定する。この場合速やかに事故設備の判定を行い事故原
因を究明し、停電時間を短縮することが必要になる。
2a,62bにおいて、協調処理手段601,601
a,602bの指示により、それぞれの管轄範囲内の保
護リレーや遮断器の動作情報をもとに602,602
a,602bのプロセスが動作し事故設備判定を行う。
ところが、この例のように停電が広範囲にわたる場合、
基幹電力系統64と部分系統65aや65bとの連系設
備近辺の状況把握は困難であり、1ケ所にすべての監視
対象情報を集めて、事故設備判定をやりなおすことが必
要となる。すなわち部分系統の事故設備判定602,6
02a,602bの処理結果は事故設備判定結果が不確
定という結果を出す。そこで協調処理手段601,60
1a,601bの協調処理スケジュール46を介して、
他計算機会議実行部44に処理が移る。そこで、協調処
理手段601,601a,601bが事故設備判定をや
りなおすために最適な計算機を選びだす。協調処理手段
601が議長役となり、協調処理手段601a,601b
に、電力系統全体を総括した事故設備判定処理を実行で
きるか否か実現可能性を問いかける。協調処理手段60
1a,601bは、今後部分系統65a,65bにおい
て発生すると予測されるイベントを過去の履歴から推定
し、自己の計算機の処理性能余裕値(CPU負荷率やデ
ィスクやメモリの空き状態など)や、電力系統全体を総
括した事故設備判定処理を実行した場合の処理終了予測
時刻など求め、引受け実行可能性なる値を議長役の協調
処理手段601へ返す。協調処理手段601もまた、自
己の引受け実行可能性なる値を算定しておき、協調処理
手段601a,601bの回答と照らし合わせ、システ
ム全体として最適な計算機システムを決定する。
場合、部分系統の事故設備判定を実行するプロセス60
2,602a,602bの手続きコードオブジェクトと
データオブジェクトを計算機61へ移動させ、連系設備
近辺の状況把握をやりなおし、電力系統全体の停電状況
を把握し事故設備の判定ができる。部分系統の事故設備
判定602,602a,602bが取り扱うデータの形
式は一般には(各システム導入時期の違いや製作メーカ
の違いなどにより)異なっている。しかしながら、デー
タオブジェクトのみならず手続きコードオブジェクトを
移動させることにより、データ表現を一般化/抽象化す
ることができ、容易に事故設備判定プロセス602,6
02a,602b間の連系をとることが可能となる。
61は中央給電監視制御システム、62a,62bは地
方給電監視制御システムとする。これらの計算機システ
ムは、光ファイバーネットワーク63を経由して接続さ
れているとする。中央給電監視制御システム61は図6
における基幹電力系統64を監視制御し、地方給電監視
制御システム62a,62bはそれぞれ電圧階級が低い
部分系統65a,65bを監視制御する。
手段、602,602a,602bは部分系統の事故設
備判定を実行するプロセスとする。部分系統65aの変
圧器に故障611が生じ保護停止(第1の変圧器停止)
し、さらにその後、部分系統65aの他の変圧器にも故
障が生じ保護停止(第2の変圧器停止)し、結果として
広域な停電が発生した場合を想定する。部分系統65a
の変圧器に故障が生じ保護停止(第1の変圧器停止)し
た状態変化情報により、事故設備判定プロセス602a
が事故設備判定を開始する。その後、部分系統65aの
他の変圧器の故障による保護装置が働いたイベントが発
生する(第2の変圧器停止)と、協調処理手段601a
は第2の変圧器停止に対する事故設備判定処理を、他の
協調処理手段601と601bへ代行するよう要求す
る。そこで、協調処理手段601と601bが協議し、
協調処理手段601bが引き受けることになる。そこ
で、協調処理手段601aは、事故設備判定プロセス6
02aのその時点までの処理の経過を保存した形のレプ
リカオブジェクトを、地方給電監視制御システム62a
から地方給電監視制御システム62bへ移動させ、地方
給電監視制御システム62bで、第1の変圧器停止のイ
ベントと第2の変圧器停止のイベント両方を考慮した事
故設備判定処理を最初からやり直す。一方、地方給電監
視制御システム62aの事故設備判定プロセス601a
は第1の変圧器停止のイベントを原因とする事故設備判
定を遂行し、その結果を運用者へ提示する。その後、地
方給電監視制御システム62bの事故設備判定レプリオ
オブジェクト601bは第1の変圧器停止のイベントと
第2の変圧器停止のイベント両方を考慮した事故設備判
定処理の結果を運用者へ提示する。このように本発明に
よるダイナミックな処理オブジェクトの移動により、電
力系統全体の計算機システムのリソースを有効に活用し
最適な形で監視制御することが可能になる。
監視制御システム、72a〜72bは地方給電監視制御
システム、73a〜73dは発変電所監視制御システム
とする。701,702,703は各計算機システムに
設置された協調処理手段とする。中央給電監視制御シス
テム71の運転員が発変電所監視制御システム73bの
監視制御対象である変電所の母線などの設備の運用状態
(接続図や母線電圧,電力など)をVDT74を介して
把握することが必要である場合、本発明では協調処理手
段701,702,703が協力して動作することにな
る。すなわち、先ず中央給電監視制御システム71の協
調処理手段701が発変電所監視制御システム73bの
協調処理手段702に起動をかけ、設備監視業務を実行
可能か協議する。ところが、もし発変電所監視制御シス
テム73bの計算機処理負荷があらかじめ決められたレ
ベルより高い場合(例えば、発変電所監視制御システム
73bの運転員が、VDT74bを介して監視制御対象
の操作手順を検査編集している場合など)には、この協
調処理手段702は、他の計算機システムの中で設備監
視業務処理を実行するのに最適な計算機システムを選定
する。このために協調処理手段702は、他の計算機に
現在の計算機負荷の値と、設備監視業務オブジェクトの
機能を実行可能か否かを示す指標を提出するように問い
かける。そして、ある所定の返答時間以内に返答が返っ
た計算機のなかから指標にもとづいて引受け先を決定す
る。例として地方給電監視制御システム72bが最適と
判断されると、発変電所監視制御システム73bの協調
処理手段702は、地方給電監視制御システム72bへ
発変電所監視制御システム73bの設備監視業務オブジ
ェクトを移動させ、協調処理手段703の下で処理を実
行する。そして処理結果を中央給電監視制御システム7
1の協調処理手段701を介して、VDT74に表示す
る。このようにすることにより、発変電所監視制御シス
テム73bの運転員の業務処理を妨害することなく、中
央給電監視制御システム71の運転員が必要な情報を速
やかに取り寄せることが可能になる。
中央給電監視制御システム、82a〜82cは地方給電
監視制御システム、83a〜83iは発変電所監視制御
システムとする。これらの計算機システムは、広域通信
線802aや802bを経由して接続されているとす
る。84はこれらの監視制御システムが監視制御すると
ころの電力系統であり、発電機86,変圧器87,送電
線88,負荷89などから構成されている。電力系統8
4は、部分系統85a,85b毎に分担して監視制御さ
れる。部分系統85aの監視制御は発変電所監視制御シ
ステム83bが担当し、部分系統86aの監視制御は発
変電所監視制御システム83fが担当する。さらに、8
01a〜801cは協調処理手段とする。
線88が遮断された場合、発変電所監視制御システム8
3bにおける協調処理手段801bの下でシミュレーシ
ョンプロセスが起動され、発電機86aの動作をシミュ
レーションする。この場合送電線88が切れており発電
機86aは電気的出力を放出できないため回転速度が上
昇し、数秒程度で脱調することになる。しかしこの場
合、部分系統85b内の発電機86bの出力を低下させ
ることにより、発電機86aの脱調は未然に防止でき
る。したがって、このような場合には協調処理手段80
1aと801bと801cを介して、計算機88bのシ
ミュレーション機能ばかりでなく、計算機88fのシミ
ュレーション機能にも起動をかけ両方のシミュレーショ
ン結果を出し、さらに系統全体の評価を行うため、中央
給電監視制御システム81に計算機88bと88f両方
のシミュレーション機能のレプリカオブジェクトを集め
組み合わせ、系統全体を把握するシミユレーションをや
り直し、制御対策を決定することが適切である。
施例を示す。91は監視制御対象物からの情報を取り込
むI/Oサーバ、92は監視操作サーバ、93はオフラ
イン業務サーバであり、監視対象物の運用スケジューリ
ングなどを決める業務支援機能を担当する。95a,9
5bはマンマシンサーバであり運用者への情報提供をす
る。ネットワークは94a,94bとして二重化されて
いる。この構成において、I/Oサーバからの情報は二
重化されたネットワークを介して、監視操作サーバ92
へ送られるとともに、オフライン業務サーバ93へも同
様に送られる。監視操作サーバ92では協調処理手段9
01aの下で監視業務機能プロセスが働き監視対象物の
状態を診断し、その処理結果は、協調処理手段902を
介してマンマシンサーバ95bへ送られ運転員へ提供さ
れているものとする。
障害が発生した場合を考える。この際オフライン業務サ
ーバ93へ監視操作サーバ92の協調処理手段901a
と監視業務機能プロセスの手続きコードとデータのレプ
リカオブジェクトが移動する。一方、マンマシンサーバ
95bの協調処理手段902は、情報の提供もとを協調
処理手段901aとして認識していたため、協調処理手
段901aがオフライン業務サーバ93へ移動し協調処
理手段901bと変わったことによる協調処理手段同士
のロケーションの再認識を行う。協調処理手段901b
は優先度の判定から、オフライン業務サーバ93で既に
実行されていたオフライン業務を停止させ、監視業務を
優先的に実行させる。これらの協調動作により、引き続
き監視操作業務を実行することが可能となり、耐障害性
向上を図ることができる。
ける本発明の実施例を示す。100,100a,100
b,100cは監視制御用計算機システム、101,1
01a,101b,101cは協調処理プロセス、10
3a,103b,103cは監視対象である電車などの
乗り物、102a,102b,102cは監視対象と計
算機システム間の交換情報であり、また104は計算機
システム間をつなぐネットワークである。監視対象であ
る電車に故障や事故が発生しダイヤが乱れた際など、電
力系統監視制御システムにおける実施例と同様に、協調
処理プロセス101,101a,101b,101cの働
きにより、最適な制御を行うことができ、本発明の効果
は大きい。
本発明の実施例を示す。110,110a〜110eは
監視制御用計算機システム、111,111a〜111
eは協調処理プロセス、112a〜112eは監視対象
である取水ポンプなどと計算機システム間の交換情報で
あり、また113は計算機システム間をつなぐネットワ
ークである。電力系統監視制御システムにおける実施例
と同様に、協調処理プロセス111,111a〜111
eの働きにより監視対象である上水道設備の最適な制御
を行うことができ、本発明の効果は大きい。
鋼,化学プラント,ビル管理などの一般産業における通
信装置で複数台の計算機をつないだ監視制御システムに
も本発明の方式は適用でき、その効果は大きいことは明
らかである。
複数台の計算機を情報交換装置で接続し、監視制御対象
物や計算機の状態にもとづいて、計算機で実行する処理
を動的に変化させるようにしたことにより、大規模広域
な監視制御対象物を最適に監視制御でき、かつ保守性や
拡張性に優れた監視制御システムを提供する効果があ
る。
である。
示す図である。
を説明する図である。
実施例を説明する図である。
の実施例を説明する図である。
の実施例を説明する図である。
る。
施例を説明する図である。
実施例を説明する図である。
視制御対象物からの情報、13a〜13c…監視制御処
理プロセス、14a〜14c…協調処理手段。
Claims (5)
- 【請求項1】複数の計算機により、監視制御対象の各部
分に対する監視制御を行うものにおいて、前記監視制御
対象の状態を取り込み、当該取り込んだ状態に基づい
て、自己の計算機で実行すべき処理のうち少なくとも一
部を他の計算機に割当て、監視制御を行うことを特徴と
する監視制御方法。 - 【請求項2】複数の計算機により、監視制御対象の各部
分に対する監視制御を行うものにおいて、前記監視対象
の状態を取り込み、且つ自己を含めた他の計算機の内部
状態を表す情報を取り込み、当該取り込んだ監視対象の
状態及び計算機の内部状態に基づいて、自己の計算機で
実行すべき処理のうち少なくとも一部を他の計算機に割
当て、監視制御を行うことを特徴とする監視制御方法。 - 【請求項3】相互に接続された複数の計算機により監視
制御対象に対する監視制御を行うものにおいて、前記複
数の計算機の内部状態を評価し、且つ前記監視対象の状
態を評価し、当該評価結果に基づいて前記複数の計算機
間での協調を取り、監視制御を行うことを特徴とする監
視制御方法。 - 【請求項4】相互に情報交換装置を介して接続された複
数の計算機により、監視制御対象に対する監視制御を行
う監視制御システムにおいて、前記複数の計算機の内部
状態を評価する手段と、前記監視制御対象の状態を評価
する手段と、前記複数の計算機の内部状態及び監視制御
対象の状態の評価結果に基づいて前記複数の計算機間で
の協調を取る協調処理手段を有することを特徴とする監
視制御システム。 - 【請求項5】請求項4において、前記協調処理手段は、
前記評価結果に基づいて、前記複数の計算機のうちの1
の計算機で実行すべき処理の少なくとも一部を他の計算
機に割当てることを特徴とする監視制御システム。
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