監視制御方法及び監視制御システム
【課題】データ伝送にＩＰ技術が導入された場合でも、アプリケーションごとの要件に応じてリアルタイム性及び信頼性を確保する。
【解決手段】電気所サーバ１０が、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、データの送信順序を調整する。また、送信順序に従って制御所サーバ２０にデータが送達されるよう制御する。また、送信対象のデータを複製して伝送路の数と同数のデータを生成し、生成したデータを伝送路１及び２それぞれにＵＤＰを用いて送信する。そして、制御所サーバ２０が、同一内容のデータを複数受信した場合に、最初に受信したデータを除く他のデータを廃棄する。また、送信順序に従って電気所サーバ１０からデータが送達されるよう制御する。また、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する。
【解決手段】電気所サーバ１０が、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、データの送信順序を調整する。また、送信順序に従って制御所サーバ２０にデータが送達されるよう制御する。また、送信対象のデータを複製して伝送路の数と同数のデータを生成し、生成したデータを伝送路１及び２それぞれにＵＤＰを用いて送信する。そして、制御所サーバ２０が、同一内容のデータを複数受信した場合に、最初に受信したデータを除く他のデータを廃棄する。また、送信順序に従って電気所サーバ１０からデータが送達されるよう制御する。また、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視制御方法及び監視制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電所や変電所などの電気所に設置された電力設備を監視するための電力系統の監視制御システムがある。例えば、電力系統の監視制御システムは、発電所などの電気所に設置された電気所サーバと、制御所に設置された制御所サーバとを有する。そして、電気所サーバと制御所サーバとは、各サーバに実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを伝送路経由で送受信する。
【０００３】
ここで、電力系統の監視制御システムで用いられる監視制御系アプリケーションには、目的や用途に応じて各種のものがある。例えば、設備の状態や故障を監視するための監視アプリケーションや、設備の遠隔操作や自動操作を行うための制御アプリケーション、設備に関する各種測定値を計測するための計測アプリケーション、設備に関する各種情報を記録するための記録アプリケーション、設備の運転を支援するための運転支援アプリケーションなどがある。
【０００４】
このような電力系統の監視制御システムにおいて、良質な電力を安定して供給するためには、監視制御系アプリケーションに関するデータの伝送についてリアルタイム性及び信頼性を確保することが重要である。ここでいうリアルタイム性とは、一定時間内に情報伝送を完了させる性質である。また信頼性とは、伝送路障害の影響を受けない性質である。
【０００５】
かかる電力系統の監視制御システムは、良質な電力を安定して供給するために重要な役割を果たしており、常に最新の情報通信技術を活用して発展を続けている。近年では、上述した監視制御システムにおいて、相互接続性や低コスト性などに優れるという理由から、インターネットプロトコル（Internet Protocol：ＩＰ）技術などの汎用的かつ標準的な技術の導入も進められている（例えば、非特許文献１又は２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】山本、居関、「ＩＰネットワークを用いた新たな電力系統監視制御システムの構築」、電気評論、ｐｐ．６２−６６、２００３年７月
【非特許文献２】大佐古、斉藤、辻、「広域ネットワーク分散型系統制御システム」、「東芝レビュー」、Ｖｏｌ．６３、Ｎｏ．４、ｐｐ．１０−１３、２００８年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電力系統の監視制御システムにＩＰ技術を導入した場合には、以下に示す課題が生じる。
【０００８】
例えば、汎用的かつ標準的なＩＰ技術を電力系統の監視制御システムに導入した場合には、複数の伝送路を介して複数の監視制御システムを統合することが可能になる。その結果、制御所が大規模になるとともに、多数の電気所から送信されたデータが制御所に集中することになる。また、アプリケーションの機能が高度化又は多様化することで、システム内で伝送されるデータ量が増大することも考えられる。これらのことから、ＩＰ技術を導入した場合には、データの輻輳や伝送路の途絶などによって、監視制御システムにおける通信のリアルタイム性や信頼性が低下する可能性がある。
【０００９】
また、監視制御システムにおける通信のリアルタイム性及び信頼性の要件は、監視制御系アプリケーションの種類ごとに異なる。例えば、電力系統に事故が発生した場合には、監視アプリケーションによって電気所サーバから制御所サーバに向けて大量の状態変化情報が伝送される。この状態変化情報の伝送は、電力系統の監視制御において極めて重要度が高い。したがって、監視アプリケーションに関する情報の伝送には、他のアプリケーションに関する情報と比べて高いリアルタイム性及び信頼性が要求される。つまり、リアルタイム性及び信頼性に関する要求が高いアプリケーションのデータについては、他のアプリケーションのデータより優先して伝送することが求められる。
【００１０】
すなわち、電力系統の監視制御システムにおいて、データ伝送にＩＰ技術が導入される場合には、アプリケーションごとの要件に応じてリアルタイム性及び信頼性を確保することが課題となる。なお、この課題は電力系統の監視制御システムに限って生じるものではなく、監視側に設置された装置と被監視側に設置された装置とが各装置に実装されたアプリケーションに関するデータを送受信する各種の監視制御システムにおいて同様に生じるものである。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、データ伝送にＩＰ技術が導入された場合でも、アプリケーションごとの要件に応じてリアルタイム性及び信頼性を確保することができる監視制御方法及び監視制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被監視側に設置された装置と監視側に設置された装置とが各装置に実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを送受信する監視制御方法であって、送信側の装置が、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、自装置に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する第１のステップと、前記送信順序に従って受信側の装置にデータが送達されるよう制御する第２のステップと、送信対象のデータを複製して複数の伝送路と同数のデータを生成する第３のステップと、生成されたデータを前記複数の伝送路それぞれにＵＤＰを用いて送信する第４のステップと、受信側の装置が、前記複数の伝送路を介して前記送信側の装置から送信されたデータを受信する第５のステップと、同一内容のデータが複数受信された場合に、当該複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する第６のステップと、前記送信順序に従って前記送信側の装置からデータが送達されるよう制御する第７のステップと、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、前記送信側の装置から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する第８のステップとを含んだことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、被監視側に設置された装置と監視側に設置された装置とが各装置に実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを送受信する監視制御システムであって、送信側の装置が、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、自装置に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する第１の手段と、前記送信順序に従って受信側の装置にデータが送達されるよう制御する第２の手段と、送信対象のデータを複製して複数の伝送路と同数のデータを生成する第３の手段と、生成されたデータを前記複数の伝送路それぞれにＵＤＰを用いて送信する第４の手段と、受信側の装置が、前記複数の伝送路を介して前記送信側の装置から送信されたデータを受信する第５の手段と、同一内容のデータが複数受信された場合に、当該複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する第６の手段と、前記送信順序に従って前記送信側の装置からデータが送達されるよう制御する第７の手段と、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、前記送信側の装置から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する第８の手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、データ伝送にＩＰ技術が導入された場合でも、アプリケーションごとの要件に応じてリアルタイム性及び信頼性を確保することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施例に係る監視制御システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した通信処理部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、図２に示した伝達通信連携部の詳細を説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示した優先制御部の詳細を説明するための図（１）である。
【図５】図５は、図２に示した優先制御部の詳細を説明するための図（２）である。
【図６】図６は、本実施例に係る監視制御システムにおける監視制御の処理手順を示すシーケンス図である。
【図７】図７は、本実施例に係る監視制御方法による情報伝送に関するリアルタイム性及び信頼性の評価結果を示す図である。
【図８】図８は、本実施例に係る監視制御方法による優先制御に関するリアルタイム性の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る監視制御方法及び監視制御システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、電力系統の監視制御システムに本発明を適用した場合について説明するが、この実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１７】
まず、本実施例に係る監視制御システムの構成について説明する。図１は、本実施例に係る監視制御システムの構成を示す図である。図１に示すように、本実施例に係る監視制御システム１００は、発電所や変電所などの電気所に設置された電気所サーバ１０と、制御所に設定された制御所サーバ２０とを有する。ここで、電気所サーバ１０と制御所サーバ２０とは、ＩＰネットワークである伝送路１と伝送路２とを介して接続される。なお、図１では１台の電気所サーバ１０のみを示しているが、制御所サーバ２０には、様々な電気所に設置された複数の電気所サーバが複数のＩＰネットワークを介して接続される。
【００１８】
電気所サーバ１０は、電気所に設定された監視制御盤３などから電力設備に関するデータを収集する。例えば、電気所サーバ１０は、アプリケーション処理部１１及び通信処理部１２を有する。アプリケーション処理部１１は、各種の監視制御系アプリケーションを実行することで、監視制御盤３などから電力設備に関するデータを収集する。通信処理部１２は、アプリケーション処理部１１によって収集されたデータを２つの伝送路１及び２を介して制御所サーバ２０に送信する。
【００１９】
制御所サーバ２０は、電気所サーバ１０によって収集された情報に基づいて、電気所に設置された電力設備の監視制御を行う。例えば、制御所サーバ２０は、アプリケーション処理部２１及び通信処理部２２を有する。通信処理部２２は、電気所サーバ１０から２つの伝送路１及び２を介して送信されたデータを受信する。アプリケーション処理部２１は、各種の監視制御系アプリケーションを実行することで、通信処理部２２によって受信されたデータを用いて電力設備の監視制御を行う。
【００２０】
次に、図１に示した通信処理部１２及び２２について具体的に説明する。図２は、図１に示した通信処理部１２及び２２の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、電気所サーバ１０側の通信処理部１２は、送信要求受付部１２ａ、優先制御部１２ｂ、再送処理部１２ｃ、データ複製部１２ｄ、及び伝達通信連携部１２ｅを有する。
【００２１】
送信要求受付部１２ａは、制御所サーバ２０へデータを送信することを要求する送信要求を自装置に実装された監視制御系アプリケーションから受け付ける。
【００２２】
優先制御部１２ｂは、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、送信要求受付部１２ａにより送信要求が受け付けられたデータの送信順序を調整する。なお、かかる優先制御部１２ｂについては後に詳細に説明する。
【００２３】
再送処理部１２ｃは、優先制御部１２ｂにより調整された送信順序に従って制御所サーバ２０にデータが送達されるよう制御する。例えば、再送処理部１２ｃは、送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に制御所サーバ２０から送信される再送要求を受信したときに、再送要求により要求されたデータを再送する。
【００２４】
データ複製部１２ｄは、送信対象のデータを複製して伝送路の数と同数のデータを生成する。このとき、例えば、データ複製部１２ｄは、生成した各データに異なるシーケンス番号を付与する。このシーケンス番号は、後述する制御所サーバにおいてデータの後着廃棄が行われる際に用いられる。データ複製部１２ｄは、優先制御部１２ｂによってデータの送信順が調整された後にデータを複製するので、シーケンス番号が逆転する可能性がなく、後に行われる後着廃棄においてシーケンス番号が小さいデータが誤って廃棄されるのを防ぐことができる。
【００２５】
伝達通信連携部１２ｅは、データ複製部１２ｄにより生成されたデータを２つの伝送路１及び２それぞれにＵＤＰ（User Datagram Protocol）を用いて送信する。一般的に、ＵＤＰは、ＴＣＰと比べて高速にデータを伝送することできることが知られている。また、データ伝送にＵＤＰを用いた場合には、ＴＣＰを用いた場合と比べて、多数のデータが伝送されることにより生じる通信輻輳の影響が小さくなる。さらに、ＴＣＰを用いた場合には、データの送信方向と反対方向の伝送路が途絶ずるとデータ送信を継続できなくなるが、ＵＤＰを用いた場合には、データ送信を継続することができる。したがって、伝達通信連携部１２ｅが、ＵＤＰを用いてデータを送信することによって、リアルタイム性及び信頼性を確保しつつ、高速にデータ伝送を行うことが可能になる。
【００２６】
一方、制御所サーバ２０側の通信処理部２２は、伝達通信連携部２２ａ、後着データ廃棄部２２ｂ、再送処理部２２ｃ、優先制御部２２ｄ、及び機能呼出部２２ｅを有する。
【００２７】
伝達通信連携部２２ａは、２つの伝送路１及び２を介して電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する。また、伝達通信連携部２２ａは、電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する際に、電気所サーバ１０に実装された複数の監視制御アプリケーションにより送信された複数のデータを１つの受信ポートに集約して受信する。なお、かかる伝達通信連携部２２ａについては後に詳細に説明する。
【００２８】
後着データ廃棄部２２ｂは、伝達通信連携部２２ａにより同一内容のデータが複数受信された場合に、その複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する。このとき、例えば、後着データ廃棄部２２ｂは、受信されたデータに付与されているシーケンス番号に基づいて、データの順序を判別する。具体的には、後着データ廃棄部２２ｂは、これまで受信したデータに付与されていたシーケンス番号より大きいシーケンス番号が付与されているデータを伝送し、他のデータを廃棄する。
【００２９】
再送処理部２２ｃは、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従って電気所サーバ１０からデータが送達されるよう制御する。例えば、再送処理部２２ｃは、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に、電気所サーバ１０に再送要求を送信することで、損失したデータを当該送信装置側の装置に再送させる。
【００３０】
ここで、例えば、再送処理部２２ｃは、ＴＣＰを用いて、伝送路１又は２経由で再送要求を送信する。一般的に、ＴＣＰは、ＵＤＰと比べてデータ伝送の信頼性が高いことが知られている。したがって、再送処理部２２ｃがＴＣＰを用いて再送要求を送信することによって、再送要求の損失や、一時的な伝送路途絶によって再送要求が電気所サーバ１０に到着しなくなることを防ぐことが可能になる。これにより、データ伝送の信頼性をより高めることができる。
【００３１】
優先制御部２２ｄは、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する。なお、かかる優先制御部２２ｄについては後に詳細に説明する。
【００３２】
機能呼出部２２ｅは、優先制御部２２ｄにより調整された順序で監視制御系アプリケーションを実行する。
【００３３】
なお、ここでは、制御所サーバ２０側の再送処理部２２ｃが、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に、電気所サーバ１０に再送要求を送信することで、損失したデータを電気所サーバ１０に再送させる場合について説明した。この方式を、例えばＮａｃｋ方式と呼ぶ。
【００３４】
これに対し、例えば、電気所サーバ１０が、制御所サーバ２０にデータが送達された際に制御所サーバ２０から送信される送達確認を受信したのちに、送信順序に従って次の送信対象のデータを送信するようにしてもよい。この場合には、制御所サーバ２０側の再送処理部２２ｃが、電気所サーバ１０からデータを受信するごとに電気所サーバ１０に対して送達確認を送信し、電気所サーバ１０側の再送処理部１２ｃが、制御所サーバ２０から送信される送達確認を受信したのちに、優先制御部１２ｂによって調整された送信順序に従って次の送信対象のデータを送信するようにしてもよい。この方式を、例えばＡｃｋ方式と呼ぶ。
【００３５】
ここで、例えば、再送処理部１２ｃは、ＴＣＰを用いて、伝送路１又は２経由で送達確認を送信する。これにより、送達確認の損失や、一時的な伝送路途絶によって送達確認が電気所サーバ１０に到着しなくなることを防ぐことが可能になるので、データ伝送の信頼性をより高めることができる。
【００３６】
なお、Ｎａｃｋ方式又はＡｃｋ方式のいずれを用いるかは、例えば、監視制御システム１００で利用される監視制御系アプリケーションの要件に応じてあらかじめ決められる。例えば、高速性が重要な場合にはＮａｃｋ方式を用い、順序性が重要な通信にはＡｃｋ方式を用いるようにする。
【００３７】
次に、図２に示した伝達通信連携部２２ａについて詳細に説明する。図３は、図２に示した伝達通信連携部２２ａの詳細を説明するための図である。前述したように、伝達通信連携部２２ａは、電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する際に、電気所サーバ１０に実装された複数の監視制御アプリケーションにより送信された複数のデータを１つの受信ポートに集約して受信する。
【００３８】
例えば、図３に示すように、伝達通信連携部２２ａは、多重化処理部３１、ＵＤＰ受信ポート３２、及びＵＤＰ受信処理部３３を有する。
【００３９】
多重化処理部３１は、アプリケーションデータ伝送用のＩＰパケットを１つのＵＤＰ受信ポート３２に集約する。このとき、多重化処理部３１は、図３に示すように、ＩＰネットワークを介して伝送された各ＩＰパケットＰ１〜Ｐ３を、制御所サーバ２０に到着した順序でＵＤＰ受信ポート３２に渡す。なお、かかる多重化処理部３１は、例えば、制御所サーバ２０に実装されたＯＳ（Operating System）のポート転送機能により実現される。
【００４０】
また、ＵＤＰ受信処理部３３は、多重化処理部３１からＵＤＰ受信ポート３２に渡されたＩＰパケットをアプリケーションごとに結合したデータを生成し、生成したデータを後着データ廃棄部２２ｂに渡す。
【００４１】
このように、伝達通信連携部２２ａは、電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する際に、複数のデータを１つの受信ポートに集約して受信する。これに対し、ＵＤＰ受信ポートをアプリケーションごとに設けた場合には、それに伴ってＵＤＰ受信処理が複数発生するため、処理の切り換えが発生する。この結果、処理オーバヘッドやデータの到着順序の入れ替わりが発生することになり、通信のリアルタイム性に対する影響が生じる。
【００４２】
したがって、本実施例によれば、ＵＤＰ受信処理の切り換えを低減することにより、通信の高速化及び安定化を実現することができる。また、ＵＤＰ受信処理の並行化によってアプリケーションデータの到着順が逆転するのを防ぐことができる。また、長大なアプリケーションデータを効率よく伝送することができるようになる。
【００４３】
次に、図２に示した優先制御部１２ｂ及び２２ｄの詳細について説明する。図４及び５は、図２に示した優先制御部１２ｂ及び２２ｄの詳細を説明するための図である。図４に示すように、例えば、電気所サーバ１０及び制御所サーバ２０には、それぞれ３つのアプリケーションＡ〜Ｃが実装されていたとする。ここで、３つのアプリケーションＡ〜Ｃのうち、アプリケーションＢの優先度が最も高く、次にアプリケーションＡの優先度が高く、アプリケーションＣの優先度が最も低かったとする。
【００４４】
制御所サーバ２０側の優先制御部１２ｂは、前述したように、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、送信要求受付部１２ａにより送信要求が受け付けられたデータの送信順序を調整する。
【００４５】
例えば、アプリケーション処理部１１は、データに対して、優先度や、処理にかかる見込み時間、そのデータの処理を完了すべき時刻などを含めたヘッダ情報を付与する。あるいは、送信要求受付部１２ａは、各アプリケーションから受け付けたデータに対して、それぞれのアプリケーションに応じた優先度や、処理にかかる見込み時間、そのデータの処理を完了すべき時刻などを含めたヘッダ情報を付与する。図４に示す例では、例えば、送信要求受付部１２ａは、アプリケーションＢから受け付けたデータＢ４３には最も高い優先度のヘッダ情報４４を付与し、アプリケーションＡから受け付けたデータＡ４１に次に高い優先度のヘッダ情報４２を付与し、アプリケーションＣから受け付けたデータＣ４５に最も低い優先度のヘッダ情報４６を付与する。そして、優先制御部１２ｂは、各データのヘッダ情報に含まれる優先度や、処理にかかる見込み時間、そのデータの処理を完了すべき時刻に応じて、各データの送信順序を制御する。
【００４６】
一方、制御所サーバ２０側の優先制御部２２ｄは、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する。
【００４７】
例えば、優先制御部２２ｄは、電気所サーバ１０から送信されたデータを、制御所サーバ２０に実装されたバッファ２２ｆに蓄積する。そして、優先制御部２２ｄは、バッファ２２ｆに蓄積された各データのヘッダ情報を参照し、それぞれのヘッダ情報に含まれる優先度や、処理にかかる見込み時間、そのデータの処理を完了すべき時刻に応じて、各データをアプリケーションに渡す順序を制御する。図４に示す例では、優先制御部２２ｄは、アプリケーションＢから送られたデータＢ４３、アプリケーションＡから送られたデータＡ４１、アプリケーションＣから送られたデータＣ４５の順で、制御所サーバ２０に実装された各アプリケーションにデータを渡す。
【００４８】
ここで、各サーバにおいて、優先制御部の後段に低速な機能が存在した場合には、その機能がＦＩＦＯ（First In First Out）型の処理を行うと、優先制御の効果が打ち消されてしまう場合もある。
【００４９】
例えば、図５に示すように、電気所サーバ１０では、伝達通信連携部１２ｅが、２つの伝送路でデータを送信する。そのため、１つの伝送路でデータを送信する場合と比べて、伝達通信連携部１２ｅによって処理されるデータの数が倍増する。この結果、伝達通信連携部１２ｅにおいて、送信側の処理ボトルネックが生じる場合がある。また、例えば、制御所サーバ２０では、機能呼出部２２ｅが各種のアプリケーションを起動する。ここで、アプリケーションを起動するためには処理時間を要する。この結果、機能呼出部２２ｅにおいて、受信側の処理ボトルネックが生じる場合がある。
【００５０】
そこで、優先制御部１２ｂ及び２２ｄは、各サーバの処理能力に応じてサーバ内におけるデータの転送速度を調整する。具体的には、優先制御部１２ｂは、電気所サーバ１０の処理能力に応じて、装置内におけるデータの転送速度を調整する。また、優先制御部２２ｄは、制御所サーバ２０の処理能力に応じて、装置内におけるデータの転送速度を調整する。
【００５１】
例えば、優先制御部１２ｂは、アプリケーションデータを受け付けると、電気所サーバ１０に実装されたバッファに蓄積し、データの順序をスケジューリングする。続いて、優先制御部１２ｂは、バッファに蓄積されたデータを所定の転送速度で出力する。ここでいう所定の転送速度は、電気所サーバ１０が有する機能の中でスループットが最も低い機能に合わせて設定される。優先制御部２２ｄも優先制御部１２ｂと同様の処理を行う。
【００５２】
このように、優先制御部１２ｂ及び２２ｄがサーバ内におけるデータの転送速度を調整することによって、優先制御を効率よく行うことができるようになる。また、優先制御部１２ｂ及び２２ｄがデータをバッファに蓄積することによって、伝達レベルの送信バッファ漏れを防ぐことができる。
【００５３】
次に、本実施例に係る監視制御システムにおける監視制御の処理手順について説明する。図６は、本実施例に係る監視制御システム１００における監視制御の処理手順を示すシーケンス図である。図６に示すように、本実施例に係る監視制御システムでは、電気所サーバ１０において、送信要求受付部１２ａが、制御所サーバ２０へデータを送信することを要求する送信要求を自装置に実装された監視制御系アプリケーションから受け付ける（ステップＳ１０１）。
【００５４】
続いて、優先制御部１２ｂが、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、送信要求受付部１２ａにより送信要求が受け付けられたデータの送信順序を調整する（ステップＳ１０２）。その後、再送処理部１２ｃが、送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に制御所サーバ２０から送信される再送要求に応じて、再送要求により要求されたデータを再送する（ステップＳ１０３）。
【００５５】
続いて、データ複製部１２ｄが、送信対象のデータを複製して伝送路の数と同数のデータを生成する（ステップＳ１０４）。その後、伝達通信連携部１２ｅが、データ複製部１２ｄにより生成されたデータを２つの伝送路１及び２それぞれにＵＤＰを用いて送信する（ステップＳ１０５）。
【００５６】
電気所サーバ１０によってデータが送信されると、制御所サーバ２０において、伝達通信連携部２２ａが、２つの伝送路１及び２を介して電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する（ステップＳ１０６）。
【００５７】
続いて、後着データ廃棄部２２ｂが、伝達通信連携部２２ａにより同一内容のデータが複数受信された場合に、その複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する（ステップＳ１０７）。その後、再送処理部２２ｃが、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に、電気所サーバ１０に再送要求を送信する（ステップＳ１０８）。
【００５８】
続いて、優先制御部２２ｄが、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する（ステップＳ１０９）。その後、機能呼出部２２ｅが、優先制御部２２ｄにより調整された順序で監視制御系アプリケーションを実行する（ステップＳ１０７）。
【００５９】
上述してきたように、本実施例では、電気所サーバ１０において、優先制御部１２ｂが、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する。また、再送処理部１２ｃが、優先制御部１２ｂにより調整された送信順序に従って制御所サーバ２０にデータが送達されるよう制御する。また、データ複製部１２ｄが、送信対象のデータを複製して伝送路の数と同数のデータを生成する。また、伝達通信連携部１２ｅが、データ複製部１２ｄにより生成されたデータを伝送路１及び２それぞれにＵＤＰを用いて送信する。そして、制御所サーバ２０において、伝達通信連携部２２ａが、伝送路１及び２を介して電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する。また、後着データ廃棄部２２ｂが、伝達通信連携部２２ａにより同一内容のデータが複数受信された場合に、その複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する。また、再送処理部２２ｃが、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従って電気所サーバ１０からデータが送達されるよう制御する。また、優先制御部２２ｄが、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを制御所サーバ２０に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する。
【００６０】
このように、本実施例では、アプリケーションごとに定められた優先度に基づく優先制御を行うことで、送信側及び受信側におけるデータの輻輳を防ぐことができる。また、データの再送を制御することで、伝送路におけるデータの損失を防ぐことができる。また、２つの伝送路を介してデータを伝送することで、伝送路の途絶によるデータ伝送への影響を小さくすることができる。また、ＵＤＰを用いてデータを伝送することで、高速にデータを伝送することができる。したがって、本実施例によれば、データ伝送にＩＰ技術が導入された場合でも、アプリケーションごとの要件に応じてリアルタイム性及び信頼性を確保することができる。
【００６１】
なお、本実施例では、電気所サーバ１０から制御所サーバ２０へデータを送信する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、電力系統の監視制御システムでは、制御所サーバに実装された監視制御系アプリケーションから電気所サーバに実装された監視制御系アプリケーションに対して各種の制御情報が送信される場合もある。このような場合でも、本発明を同様に適用することが可能である。すなわち、上記実施例で説明した電気所サーバ１０の通信処理部１２が有する機能を制御所サーバに実装させ、制御所サーバ２０の通信処理部２２が有する機能を電気所サーバに実装させる。
【００６２】
また、本実施例では、２つの伝送路を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、伝送路の数は３本以上であってもよい。この場合には、伝送路の数を増やすことで、全ての伝送路が途絶してしまう可能性が低くなるので、通信の信頼性をより高めることが可能になる。
【００６３】
以上、本実施例に係る監視制御方法及び監視制御システムについて説明した。以下では、本実施例で説明した監視制御方法に関する評価結果を示す。
【００６４】
まず、系統事故による状態変化が発生した際に電気所から制御所へ情報が伝送される場合を想定して、本実施例で説明した監視制御方法による情報伝送とＴＣＰを用いた情報伝送とを比較した。この評価では、電気所サーバ及び制御所サーバはそれぞれ１台とし、サーバ間で伝送されるデータ数は１００個とした。また、各サーバの優先制御部で用いられるデータの転送速度は、５ｍｓ／データとした。
【００６５】
かかる評価により、図７に示す評価結果が得られた。図７は、本実施例に係る監視制御方法による情報伝送に関するリアルタイム性及び信頼性の評価結果を示す図である。図７に示すように、本実施例に係る監視制御方法では、ほぼ一定の通信時間で情報を伝送することにより、リアルタイム性を確保でき、かつ、ＴＣＰを用いた方法に比べてデータ数が５０個以内では高速にデータを伝送することができることが確認された。さらに、片方の伝送路が途絶した場合でも信頼性を確保できることが確認された。
【００６６】
次に、複数のサーバから異なる優先度のデータが伝送される場合を想定し、本実施例で説明した監視制御方法による優先制御の効果を評価した。この評価では、複数の電気所サーバから１台の制御所サーバに対して一斉にデータを送信することとした。ここで、電気所サーバは全部で６台であり、そのうち１台は高優先度のデータを送信し、残りの５台は低優先度のデータを送信する。そして、この評価では、低優先度のデータを送信する制御所サーバの台数を１台から５台まで変化させた。
【００６７】
かかる評価により、図８に示す評価結果が得られた。図８は、本実施例に係る監視制御方法による優先制御に関するリアルタイム性の評価結果を示す図である。図８に示すように、本実施例に係る監視制御方法では、優先度が高いデータの伝送は優先度が低いデータの伝送による影響を受けることがなく、リアルタイム性が確保できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明に係る監視制御方法及び監視制御システムは、監視側に設置された装置と被監視側に設置された装置とが各装置に実装されたアプリケーションに関するデータを送受信する各種の監視制御システムに有用であり、特に、電力系統の監視制御システムに適している。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 監視制御システム
１０ 電気所サーバ
１１ アプリケーション処理部
１２ 通信処理部
１２ａ 送信要求受付部
１２ｂ 優先制御部
１２ｃ 再送処理部
１２ｄ データ複製部
１２ｅ 伝達通信連携部
２０ 制御所サーバ
２１ アプリケーション処理部
２２ 通信処理部
２２ａ 伝達通信連携部
２２ｂ 後着データ廃棄部
２２ｃ 再送処理部
２２ｄ 優先制御部
２２ｅ 機能呼出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視制御方法及び監視制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電所や変電所などの電気所に設置された電力設備を監視するための電力系統の監視制御システムがある。例えば、電力系統の監視制御システムは、発電所などの電気所に設置された電気所サーバと、制御所に設置された制御所サーバとを有する。そして、電気所サーバと制御所サーバとは、各サーバに実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを伝送路経由で送受信する。
【０００３】
ここで、電力系統の監視制御システムで用いられる監視制御系アプリケーションには、目的や用途に応じて各種のものがある。例えば、設備の状態や故障を監視するための監視アプリケーションや、設備の遠隔操作や自動操作を行うための制御アプリケーション、設備に関する各種測定値を計測するための計測アプリケーション、設備に関する各種情報を記録するための記録アプリケーション、設備の運転を支援するための運転支援アプリケーションなどがある。
【０００４】
このような電力系統の監視制御システムにおいて、良質な電力を安定して供給するためには、監視制御系アプリケーションに関するデータの伝送についてリアルタイム性及び信頼性を確保することが重要である。ここでいうリアルタイム性とは、一定時間内に情報伝送を完了させる性質である。また信頼性とは、伝送路障害の影響を受けない性質である。
【０００５】
かかる電力系統の監視制御システムは、良質な電力を安定して供給するために重要な役割を果たしており、常に最新の情報通信技術を活用して発展を続けている。近年では、上述した監視制御システムにおいて、相互接続性や低コスト性などに優れるという理由から、インターネットプロトコル（Internet Protocol：ＩＰ）技術などの汎用的かつ標準的な技術の導入も進められている（例えば、非特許文献１又は２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】山本、居関、「ＩＰネットワークを用いた新たな電力系統監視制御システムの構築」、電気評論、ｐｐ．６２−６６、２００３年７月
【非特許文献２】大佐古、斉藤、辻、「広域ネットワーク分散型系統制御システム」、「東芝レビュー」、Ｖｏｌ．６３、Ｎｏ．４、ｐｐ．１０−１３、２００８年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電力系統の監視制御システムにＩＰ技術を導入した場合には、以下に示す課題が生じる。
【０００８】
例えば、汎用的かつ標準的なＩＰ技術を電力系統の監視制御システムに導入した場合には、複数の伝送路を介して複数の監視制御システムを統合することが可能になる。その結果、制御所が大規模になるとともに、多数の電気所から送信されたデータが制御所に集中することになる。また、アプリケーションの機能が高度化又は多様化することで、システム内で伝送されるデータ量が増大することも考えられる。これらのことから、ＩＰ技術を導入した場合には、データの輻輳や伝送路の途絶などによって、監視制御システムにおける通信のリアルタイム性や信頼性が低下する可能性がある。
【０００９】
また、監視制御システムにおける通信のリアルタイム性及び信頼性の要件は、監視制御系アプリケーションの種類ごとに異なる。例えば、電力系統に事故が発生した場合には、監視アプリケーションによって電気所サーバから制御所サーバに向けて大量の状態変化情報が伝送される。この状態変化情報の伝送は、電力系統の監視制御において極めて重要度が高い。したがって、監視アプリケーションに関する情報の伝送には、他のアプリケーションに関する情報と比べて高いリアルタイム性及び信頼性が要求される。つまり、リアルタイム性及び信頼性に関する要求が高いアプリケーションのデータについては、他のアプリケーションのデータより優先して伝送することが求められる。
【００１０】
すなわち、電力系統の監視制御システムにおいて、データ伝送にＩＰ技術が導入される場合には、アプリケーションごとの要件に応じてリアルタイム性及び信頼性を確保することが課題となる。なお、この課題は電力系統の監視制御システムに限って生じるものではなく、監視側に設置された装置と被監視側に設置された装置とが各装置に実装されたアプリケーションに関するデータを送受信する各種の監視制御システムにおいて同様に生じるものである。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、データ伝送にＩＰ技術が導入された場合でも、アプリケーションごとの要件に応じてリアルタイム性及び信頼性を確保することができる監視制御方法及び監視制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被監視側に設置された装置と監視側に設置された装置とが各装置に実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを送受信する監視制御方法であって、送信側の装置が、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、自装置に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する第１のステップと、前記送信順序に従って受信側の装置にデータが送達されるよう制御する第２のステップと、送信対象のデータを複製して複数の伝送路と同数のデータを生成する第３のステップと、生成されたデータを前記複数の伝送路それぞれにＵＤＰを用いて送信する第４のステップと、受信側の装置が、前記複数の伝送路を介して前記送信側の装置から送信されたデータを受信する第５のステップと、同一内容のデータが複数受信された場合に、当該複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する第６のステップと、前記送信順序に従って前記送信側の装置からデータが送達されるよう制御する第７のステップと、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、前記送信側の装置から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する第８のステップとを含んだことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、被監視側に設置された装置と監視側に設置された装置とが各装置に実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを送受信する監視制御システムであって、送信側の装置が、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、自装置に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する第１の手段と、前記送信順序に従って受信側の装置にデータが送達されるよう制御する第２の手段と、送信対象のデータを複製して複数の伝送路と同数のデータを生成する第３の手段と、生成されたデータを前記複数の伝送路それぞれにＵＤＰを用いて送信する第４の手段と、受信側の装置が、前記複数の伝送路を介して前記送信側の装置から送信されたデータを受信する第５の手段と、同一内容のデータが複数受信された場合に、当該複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する第６の手段と、前記送信順序に従って前記送信側の装置からデータが送達されるよう制御する第７の手段と、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、前記送信側の装置から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する第８の手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、データ伝送にＩＰ技術が導入された場合でも、アプリケーションごとの要件に応じてリアルタイム性及び信頼性を確保することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施例に係る監視制御システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した通信処理部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、図２に示した伝達通信連携部の詳細を説明するための図である。
【図４】図４は、図２に示した優先制御部の詳細を説明するための図（１）である。
【図５】図５は、図２に示した優先制御部の詳細を説明するための図（２）である。
【図６】図６は、本実施例に係る監視制御システムにおける監視制御の処理手順を示すシーケンス図である。
【図７】図７は、本実施例に係る監視制御方法による情報伝送に関するリアルタイム性及び信頼性の評価結果を示す図である。
【図８】図８は、本実施例に係る監視制御方法による優先制御に関するリアルタイム性の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る監視制御方法及び監視制御システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、電力系統の監視制御システムに本発明を適用した場合について説明するが、この実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１７】
まず、本実施例に係る監視制御システムの構成について説明する。図１は、本実施例に係る監視制御システムの構成を示す図である。図１に示すように、本実施例に係る監視制御システム１００は、発電所や変電所などの電気所に設置された電気所サーバ１０と、制御所に設定された制御所サーバ２０とを有する。ここで、電気所サーバ１０と制御所サーバ２０とは、ＩＰネットワークである伝送路１と伝送路２とを介して接続される。なお、図１では１台の電気所サーバ１０のみを示しているが、制御所サーバ２０には、様々な電気所に設置された複数の電気所サーバが複数のＩＰネットワークを介して接続される。
【００１８】
電気所サーバ１０は、電気所に設定された監視制御盤３などから電力設備に関するデータを収集する。例えば、電気所サーバ１０は、アプリケーション処理部１１及び通信処理部１２を有する。アプリケーション処理部１１は、各種の監視制御系アプリケーションを実行することで、監視制御盤３などから電力設備に関するデータを収集する。通信処理部１２は、アプリケーション処理部１１によって収集されたデータを２つの伝送路１及び２を介して制御所サーバ２０に送信する。
【００１９】
制御所サーバ２０は、電気所サーバ１０によって収集された情報に基づいて、電気所に設置された電力設備の監視制御を行う。例えば、制御所サーバ２０は、アプリケーション処理部２１及び通信処理部２２を有する。通信処理部２２は、電気所サーバ１０から２つの伝送路１及び２を介して送信されたデータを受信する。アプリケーション処理部２１は、各種の監視制御系アプリケーションを実行することで、通信処理部２２によって受信されたデータを用いて電力設備の監視制御を行う。
【００２０】
次に、図１に示した通信処理部１２及び２２について具体的に説明する。図２は、図１に示した通信処理部１２及び２２の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、電気所サーバ１０側の通信処理部１２は、送信要求受付部１２ａ、優先制御部１２ｂ、再送処理部１２ｃ、データ複製部１２ｄ、及び伝達通信連携部１２ｅを有する。
【００２１】
送信要求受付部１２ａは、制御所サーバ２０へデータを送信することを要求する送信要求を自装置に実装された監視制御系アプリケーションから受け付ける。
【００２２】
優先制御部１２ｂは、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、送信要求受付部１２ａにより送信要求が受け付けられたデータの送信順序を調整する。なお、かかる優先制御部１２ｂについては後に詳細に説明する。
【００２３】
再送処理部１２ｃは、優先制御部１２ｂにより調整された送信順序に従って制御所サーバ２０にデータが送達されるよう制御する。例えば、再送処理部１２ｃは、送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に制御所サーバ２０から送信される再送要求を受信したときに、再送要求により要求されたデータを再送する。
【００２４】
データ複製部１２ｄは、送信対象のデータを複製して伝送路の数と同数のデータを生成する。このとき、例えば、データ複製部１２ｄは、生成した各データに異なるシーケンス番号を付与する。このシーケンス番号は、後述する制御所サーバにおいてデータの後着廃棄が行われる際に用いられる。データ複製部１２ｄは、優先制御部１２ｂによってデータの送信順が調整された後にデータを複製するので、シーケンス番号が逆転する可能性がなく、後に行われる後着廃棄においてシーケンス番号が小さいデータが誤って廃棄されるのを防ぐことができる。
【００２５】
伝達通信連携部１２ｅは、データ複製部１２ｄにより生成されたデータを２つの伝送路１及び２それぞれにＵＤＰ（User Datagram Protocol）を用いて送信する。一般的に、ＵＤＰは、ＴＣＰと比べて高速にデータを伝送することできることが知られている。また、データ伝送にＵＤＰを用いた場合には、ＴＣＰを用いた場合と比べて、多数のデータが伝送されることにより生じる通信輻輳の影響が小さくなる。さらに、ＴＣＰを用いた場合には、データの送信方向と反対方向の伝送路が途絶ずるとデータ送信を継続できなくなるが、ＵＤＰを用いた場合には、データ送信を継続することができる。したがって、伝達通信連携部１２ｅが、ＵＤＰを用いてデータを送信することによって、リアルタイム性及び信頼性を確保しつつ、高速にデータ伝送を行うことが可能になる。
【００２６】
一方、制御所サーバ２０側の通信処理部２２は、伝達通信連携部２２ａ、後着データ廃棄部２２ｂ、再送処理部２２ｃ、優先制御部２２ｄ、及び機能呼出部２２ｅを有する。
【００２７】
伝達通信連携部２２ａは、２つの伝送路１及び２を介して電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する。また、伝達通信連携部２２ａは、電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する際に、電気所サーバ１０に実装された複数の監視制御アプリケーションにより送信された複数のデータを１つの受信ポートに集約して受信する。なお、かかる伝達通信連携部２２ａについては後に詳細に説明する。
【００２８】
後着データ廃棄部２２ｂは、伝達通信連携部２２ａにより同一内容のデータが複数受信された場合に、その複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する。このとき、例えば、後着データ廃棄部２２ｂは、受信されたデータに付与されているシーケンス番号に基づいて、データの順序を判別する。具体的には、後着データ廃棄部２２ｂは、これまで受信したデータに付与されていたシーケンス番号より大きいシーケンス番号が付与されているデータを伝送し、他のデータを廃棄する。
【００２９】
再送処理部２２ｃは、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従って電気所サーバ１０からデータが送達されるよう制御する。例えば、再送処理部２２ｃは、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に、電気所サーバ１０に再送要求を送信することで、損失したデータを当該送信装置側の装置に再送させる。
【００３０】
ここで、例えば、再送処理部２２ｃは、ＴＣＰを用いて、伝送路１又は２経由で再送要求を送信する。一般的に、ＴＣＰは、ＵＤＰと比べてデータ伝送の信頼性が高いことが知られている。したがって、再送処理部２２ｃがＴＣＰを用いて再送要求を送信することによって、再送要求の損失や、一時的な伝送路途絶によって再送要求が電気所サーバ１０に到着しなくなることを防ぐことが可能になる。これにより、データ伝送の信頼性をより高めることができる。
【００３１】
優先制御部２２ｄは、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する。なお、かかる優先制御部２２ｄについては後に詳細に説明する。
【００３２】
機能呼出部２２ｅは、優先制御部２２ｄにより調整された順序で監視制御系アプリケーションを実行する。
【００３３】
なお、ここでは、制御所サーバ２０側の再送処理部２２ｃが、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に、電気所サーバ１０に再送要求を送信することで、損失したデータを電気所サーバ１０に再送させる場合について説明した。この方式を、例えばＮａｃｋ方式と呼ぶ。
【００３４】
これに対し、例えば、電気所サーバ１０が、制御所サーバ２０にデータが送達された際に制御所サーバ２０から送信される送達確認を受信したのちに、送信順序に従って次の送信対象のデータを送信するようにしてもよい。この場合には、制御所サーバ２０側の再送処理部２２ｃが、電気所サーバ１０からデータを受信するごとに電気所サーバ１０に対して送達確認を送信し、電気所サーバ１０側の再送処理部１２ｃが、制御所サーバ２０から送信される送達確認を受信したのちに、優先制御部１２ｂによって調整された送信順序に従って次の送信対象のデータを送信するようにしてもよい。この方式を、例えばＡｃｋ方式と呼ぶ。
【００３５】
ここで、例えば、再送処理部１２ｃは、ＴＣＰを用いて、伝送路１又は２経由で送達確認を送信する。これにより、送達確認の損失や、一時的な伝送路途絶によって送達確認が電気所サーバ１０に到着しなくなることを防ぐことが可能になるので、データ伝送の信頼性をより高めることができる。
【００３６】
なお、Ｎａｃｋ方式又はＡｃｋ方式のいずれを用いるかは、例えば、監視制御システム１００で利用される監視制御系アプリケーションの要件に応じてあらかじめ決められる。例えば、高速性が重要な場合にはＮａｃｋ方式を用い、順序性が重要な通信にはＡｃｋ方式を用いるようにする。
【００３７】
次に、図２に示した伝達通信連携部２２ａについて詳細に説明する。図３は、図２に示した伝達通信連携部２２ａの詳細を説明するための図である。前述したように、伝達通信連携部２２ａは、電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する際に、電気所サーバ１０に実装された複数の監視制御アプリケーションにより送信された複数のデータを１つの受信ポートに集約して受信する。
【００３８】
例えば、図３に示すように、伝達通信連携部２２ａは、多重化処理部３１、ＵＤＰ受信ポート３２、及びＵＤＰ受信処理部３３を有する。
【００３９】
多重化処理部３１は、アプリケーションデータ伝送用のＩＰパケットを１つのＵＤＰ受信ポート３２に集約する。このとき、多重化処理部３１は、図３に示すように、ＩＰネットワークを介して伝送された各ＩＰパケットＰ１〜Ｐ３を、制御所サーバ２０に到着した順序でＵＤＰ受信ポート３２に渡す。なお、かかる多重化処理部３１は、例えば、制御所サーバ２０に実装されたＯＳ（Operating System）のポート転送機能により実現される。
【００４０】
また、ＵＤＰ受信処理部３３は、多重化処理部３１からＵＤＰ受信ポート３２に渡されたＩＰパケットをアプリケーションごとに結合したデータを生成し、生成したデータを後着データ廃棄部２２ｂに渡す。
【００４１】
このように、伝達通信連携部２２ａは、電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する際に、複数のデータを１つの受信ポートに集約して受信する。これに対し、ＵＤＰ受信ポートをアプリケーションごとに設けた場合には、それに伴ってＵＤＰ受信処理が複数発生するため、処理の切り換えが発生する。この結果、処理オーバヘッドやデータの到着順序の入れ替わりが発生することになり、通信のリアルタイム性に対する影響が生じる。
【００４２】
したがって、本実施例によれば、ＵＤＰ受信処理の切り換えを低減することにより、通信の高速化及び安定化を実現することができる。また、ＵＤＰ受信処理の並行化によってアプリケーションデータの到着順が逆転するのを防ぐことができる。また、長大なアプリケーションデータを効率よく伝送することができるようになる。
【００４３】
次に、図２に示した優先制御部１２ｂ及び２２ｄの詳細について説明する。図４及び５は、図２に示した優先制御部１２ｂ及び２２ｄの詳細を説明するための図である。図４に示すように、例えば、電気所サーバ１０及び制御所サーバ２０には、それぞれ３つのアプリケーションＡ〜Ｃが実装されていたとする。ここで、３つのアプリケーションＡ〜Ｃのうち、アプリケーションＢの優先度が最も高く、次にアプリケーションＡの優先度が高く、アプリケーションＣの優先度が最も低かったとする。
【００４４】
制御所サーバ２０側の優先制御部１２ｂは、前述したように、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、送信要求受付部１２ａにより送信要求が受け付けられたデータの送信順序を調整する。
【００４５】
例えば、アプリケーション処理部１１は、データに対して、優先度や、処理にかかる見込み時間、そのデータの処理を完了すべき時刻などを含めたヘッダ情報を付与する。あるいは、送信要求受付部１２ａは、各アプリケーションから受け付けたデータに対して、それぞれのアプリケーションに応じた優先度や、処理にかかる見込み時間、そのデータの処理を完了すべき時刻などを含めたヘッダ情報を付与する。図４に示す例では、例えば、送信要求受付部１２ａは、アプリケーションＢから受け付けたデータＢ４３には最も高い優先度のヘッダ情報４４を付与し、アプリケーションＡから受け付けたデータＡ４１に次に高い優先度のヘッダ情報４２を付与し、アプリケーションＣから受け付けたデータＣ４５に最も低い優先度のヘッダ情報４６を付与する。そして、優先制御部１２ｂは、各データのヘッダ情報に含まれる優先度や、処理にかかる見込み時間、そのデータの処理を完了すべき時刻に応じて、各データの送信順序を制御する。
【００４６】
一方、制御所サーバ２０側の優先制御部２２ｄは、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する。
【００４７】
例えば、優先制御部２２ｄは、電気所サーバ１０から送信されたデータを、制御所サーバ２０に実装されたバッファ２２ｆに蓄積する。そして、優先制御部２２ｄは、バッファ２２ｆに蓄積された各データのヘッダ情報を参照し、それぞれのヘッダ情報に含まれる優先度や、処理にかかる見込み時間、そのデータの処理を完了すべき時刻に応じて、各データをアプリケーションに渡す順序を制御する。図４に示す例では、優先制御部２２ｄは、アプリケーションＢから送られたデータＢ４３、アプリケーションＡから送られたデータＡ４１、アプリケーションＣから送られたデータＣ４５の順で、制御所サーバ２０に実装された各アプリケーションにデータを渡す。
【００４８】
ここで、各サーバにおいて、優先制御部の後段に低速な機能が存在した場合には、その機能がＦＩＦＯ（First In First Out）型の処理を行うと、優先制御の効果が打ち消されてしまう場合もある。
【００４９】
例えば、図５に示すように、電気所サーバ１０では、伝達通信連携部１２ｅが、２つの伝送路でデータを送信する。そのため、１つの伝送路でデータを送信する場合と比べて、伝達通信連携部１２ｅによって処理されるデータの数が倍増する。この結果、伝達通信連携部１２ｅにおいて、送信側の処理ボトルネックが生じる場合がある。また、例えば、制御所サーバ２０では、機能呼出部２２ｅが各種のアプリケーションを起動する。ここで、アプリケーションを起動するためには処理時間を要する。この結果、機能呼出部２２ｅにおいて、受信側の処理ボトルネックが生じる場合がある。
【００５０】
そこで、優先制御部１２ｂ及び２２ｄは、各サーバの処理能力に応じてサーバ内におけるデータの転送速度を調整する。具体的には、優先制御部１２ｂは、電気所サーバ１０の処理能力に応じて、装置内におけるデータの転送速度を調整する。また、優先制御部２２ｄは、制御所サーバ２０の処理能力に応じて、装置内におけるデータの転送速度を調整する。
【００５１】
例えば、優先制御部１２ｂは、アプリケーションデータを受け付けると、電気所サーバ１０に実装されたバッファに蓄積し、データの順序をスケジューリングする。続いて、優先制御部１２ｂは、バッファに蓄積されたデータを所定の転送速度で出力する。ここでいう所定の転送速度は、電気所サーバ１０が有する機能の中でスループットが最も低い機能に合わせて設定される。優先制御部２２ｄも優先制御部１２ｂと同様の処理を行う。
【００５２】
このように、優先制御部１２ｂ及び２２ｄがサーバ内におけるデータの転送速度を調整することによって、優先制御を効率よく行うことができるようになる。また、優先制御部１２ｂ及び２２ｄがデータをバッファに蓄積することによって、伝達レベルの送信バッファ漏れを防ぐことができる。
【００５３】
次に、本実施例に係る監視制御システムにおける監視制御の処理手順について説明する。図６は、本実施例に係る監視制御システム１００における監視制御の処理手順を示すシーケンス図である。図６に示すように、本実施例に係る監視制御システムでは、電気所サーバ１０において、送信要求受付部１２ａが、制御所サーバ２０へデータを送信することを要求する送信要求を自装置に実装された監視制御系アプリケーションから受け付ける（ステップＳ１０１）。
【００５４】
続いて、優先制御部１２ｂが、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、送信要求受付部１２ａにより送信要求が受け付けられたデータの送信順序を調整する（ステップＳ１０２）。その後、再送処理部１２ｃが、送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に制御所サーバ２０から送信される再送要求に応じて、再送要求により要求されたデータを再送する（ステップＳ１０３）。
【００５５】
続いて、データ複製部１２ｄが、送信対象のデータを複製して伝送路の数と同数のデータを生成する（ステップＳ１０４）。その後、伝達通信連携部１２ｅが、データ複製部１２ｄにより生成されたデータを２つの伝送路１及び２それぞれにＵＤＰを用いて送信する（ステップＳ１０５）。
【００５６】
電気所サーバ１０によってデータが送信されると、制御所サーバ２０において、伝達通信連携部２２ａが、２つの伝送路１及び２を介して電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する（ステップＳ１０６）。
【００５７】
続いて、後着データ廃棄部２２ｂが、伝達通信連携部２２ａにより同一内容のデータが複数受信された場合に、その複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する（ステップＳ１０７）。その後、再送処理部２２ｃが、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に、電気所サーバ１０に再送要求を送信する（ステップＳ１０８）。
【００５８】
続いて、優先制御部２２ｄが、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する（ステップＳ１０９）。その後、機能呼出部２２ｅが、優先制御部２２ｄにより調整された順序で監視制御系アプリケーションを実行する（ステップＳ１０７）。
【００５９】
上述してきたように、本実施例では、電気所サーバ１０において、優先制御部１２ｂが、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する。また、再送処理部１２ｃが、優先制御部１２ｂにより調整された送信順序に従って制御所サーバ２０にデータが送達されるよう制御する。また、データ複製部１２ｄが、送信対象のデータを複製して伝送路の数と同数のデータを生成する。また、伝達通信連携部１２ｅが、データ複製部１２ｄにより生成されたデータを伝送路１及び２それぞれにＵＤＰを用いて送信する。そして、制御所サーバ２０において、伝達通信連携部２２ａが、伝送路１及び２を介して電気所サーバ１０から送信されたデータを受信する。また、後着データ廃棄部２２ｂが、伝達通信連携部２２ａにより同一内容のデータが複数受信された場合に、その複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する。また、再送処理部２２ｃが、電気所サーバ１０により調整された送信順序に従って電気所サーバ１０からデータが送達されるよう制御する。また、優先制御部２２ｄが、複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、電気所サーバ１０から送信されたデータを制御所サーバ２０に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する。
【００６０】
このように、本実施例では、アプリケーションごとに定められた優先度に基づく優先制御を行うことで、送信側及び受信側におけるデータの輻輳を防ぐことができる。また、データの再送を制御することで、伝送路におけるデータの損失を防ぐことができる。また、２つの伝送路を介してデータを伝送することで、伝送路の途絶によるデータ伝送への影響を小さくすることができる。また、ＵＤＰを用いてデータを伝送することで、高速にデータを伝送することができる。したがって、本実施例によれば、データ伝送にＩＰ技術が導入された場合でも、アプリケーションごとの要件に応じてリアルタイム性及び信頼性を確保することができる。
【００６１】
なお、本実施例では、電気所サーバ１０から制御所サーバ２０へデータを送信する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、電力系統の監視制御システムでは、制御所サーバに実装された監視制御系アプリケーションから電気所サーバに実装された監視制御系アプリケーションに対して各種の制御情報が送信される場合もある。このような場合でも、本発明を同様に適用することが可能である。すなわち、上記実施例で説明した電気所サーバ１０の通信処理部１２が有する機能を制御所サーバに実装させ、制御所サーバ２０の通信処理部２２が有する機能を電気所サーバに実装させる。
【００６２】
また、本実施例では、２つの伝送路を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、伝送路の数は３本以上であってもよい。この場合には、伝送路の数を増やすことで、全ての伝送路が途絶してしまう可能性が低くなるので、通信の信頼性をより高めることが可能になる。
【００６３】
以上、本実施例に係る監視制御方法及び監視制御システムについて説明した。以下では、本実施例で説明した監視制御方法に関する評価結果を示す。
【００６４】
まず、系統事故による状態変化が発生した際に電気所から制御所へ情報が伝送される場合を想定して、本実施例で説明した監視制御方法による情報伝送とＴＣＰを用いた情報伝送とを比較した。この評価では、電気所サーバ及び制御所サーバはそれぞれ１台とし、サーバ間で伝送されるデータ数は１００個とした。また、各サーバの優先制御部で用いられるデータの転送速度は、５ｍｓ／データとした。
【００６５】
かかる評価により、図７に示す評価結果が得られた。図７は、本実施例に係る監視制御方法による情報伝送に関するリアルタイム性及び信頼性の評価結果を示す図である。図７に示すように、本実施例に係る監視制御方法では、ほぼ一定の通信時間で情報を伝送することにより、リアルタイム性を確保でき、かつ、ＴＣＰを用いた方法に比べてデータ数が５０個以内では高速にデータを伝送することができることが確認された。さらに、片方の伝送路が途絶した場合でも信頼性を確保できることが確認された。
【００６６】
次に、複数のサーバから異なる優先度のデータが伝送される場合を想定し、本実施例で説明した監視制御方法による優先制御の効果を評価した。この評価では、複数の電気所サーバから１台の制御所サーバに対して一斉にデータを送信することとした。ここで、電気所サーバは全部で６台であり、そのうち１台は高優先度のデータを送信し、残りの５台は低優先度のデータを送信する。そして、この評価では、低優先度のデータを送信する制御所サーバの台数を１台から５台まで変化させた。
【００６７】
かかる評価により、図８に示す評価結果が得られた。図８は、本実施例に係る監視制御方法による優先制御に関するリアルタイム性の評価結果を示す図である。図８に示すように、本実施例に係る監視制御方法では、優先度が高いデータの伝送は優先度が低いデータの伝送による影響を受けることがなく、リアルタイム性が確保できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明に係る監視制御方法及び監視制御システムは、監視側に設置された装置と被監視側に設置された装置とが各装置に実装されたアプリケーションに関するデータを送受信する各種の監視制御システムに有用であり、特に、電力系統の監視制御システムに適している。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 監視制御システム
１０ 電気所サーバ
１１ アプリケーション処理部
１２ 通信処理部
１２ａ 送信要求受付部
１２ｂ 優先制御部
１２ｃ 再送処理部
１２ｄ データ複製部
１２ｅ 伝達通信連携部
２０ 制御所サーバ
２１ アプリケーション処理部
２２ 通信処理部
２２ａ 伝達通信連携部
２２ｂ 後着データ廃棄部
２２ｃ 再送処理部
２２ｄ 優先制御部
２２ｅ 機能呼出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被監視側に設置された装置と監視側に設置された装置とが各装置に実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを送受信する監視制御方法であって、
送信側の装置が、
複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、自装置に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する第１のステップと、
前記送信順序に従って受信側の装置にデータが送達されるよう制御する第２のステップと、
送信対象のデータを複製して複数の伝送路と同数のデータを生成する第３のステップと、
生成されたデータを前記複数の伝送路それぞれにＵＤＰを用いて送信する第４のステップと、
受信側の装置が、
前記複数の伝送路を介して前記送信側の装置から送信されたデータを受信する第５のステップと、
同一内容のデータが複数受信された場合に、当該複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する第６のステップと、
前記送信順序に従って前記送信側の装置からデータが送達されるよう制御する第７のステップと、
複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、前記送信側の装置から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する第８のステップと
を含んだことを特徴とする監視制御方法。
【請求項２】
前記第５のステップにおいて、前記受信側の装置は、前記送信側の装置に実装された複数の監視制御アプリケーションにより送信された複数のデータを１つの受信ポートに集約して受信することを特徴とする監視制御方法。
【請求項３】
前記第７のステップにおいて、前記受信側の装置は、前記送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に、前記送信側の装置に再送要求を送信することで、損失したデータを当該送信装置側の装置に再送させることを特徴とする請求項１又は２に記載の監視制御方法。
【請求項４】
前記第７のステップにおいて、前記再送要求は、ＴＣＰを用いて送信されることを特徴とする請求項３に記載の監視制御方法。
【請求項５】
前記第２のステップにおいて、前記送信側の装置は、前記受信側の装置にデータが送達された際に当該受信側の装置から送信される送達確認を受信したのちに、前記送信順序に従って次の送信対象のデータを送信することを特徴とする請求項１又は４に記載の監視制御方法。
【請求項６】
前記第２のステップにおいて、前記送達確認は、ＴＣＰを用いて送信されることを特徴とする請求項５に記載の監視制御方法。
【請求項７】
前記第１のステップにおいて、前記送信側の装置は、自装置の処理能力に応じて装置内におけるデータの転送速度を調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の監視制御方法。
【請求項８】
前記第８のステップにおいて、前記受信側の装置は、自装置の処理能力に応じて装置内におけるデータの転送速度を調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の監視制御方法。
【請求項９】
被監視側に設置された装置と監視側に設置された装置とが各装置に実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを送受信する監視制御システムであって、
送信側の装置が、
複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、自装置に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する第１の手段と、
前記送信順序に従って受信側の装置にデータが送達されるよう制御する第２の手段と、
送信対象のデータを複製して複数の伝送路と同数のデータを生成する第３の手段と、
生成されたデータを前記複数の伝送路それぞれにＵＤＰを用いて送信する第４の手段と、
受信側の装置が、
前記複数の伝送路を介して前記送信側の装置から送信されたデータを受信する第５の手段と、
同一内容のデータが複数受信された場合に、当該複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する第６の手段と、
前記送信順序に従って前記送信側の装置からデータが送達されるよう制御する第７の手段と、
複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、前記送信側の装置から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する第８の手段と
を有することを特徴とする監視制御システム。
【請求項１】
被監視側に設置された装置と監視側に設置された装置とが各装置に実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを送受信する監視制御方法であって、
送信側の装置が、
複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、自装置に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する第１のステップと、
前記送信順序に従って受信側の装置にデータが送達されるよう制御する第２のステップと、
送信対象のデータを複製して複数の伝送路と同数のデータを生成する第３のステップと、
生成されたデータを前記複数の伝送路それぞれにＵＤＰを用いて送信する第４のステップと、
受信側の装置が、
前記複数の伝送路を介して前記送信側の装置から送信されたデータを受信する第５のステップと、
同一内容のデータが複数受信された場合に、当該複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する第６のステップと、
前記送信順序に従って前記送信側の装置からデータが送達されるよう制御する第７のステップと、
複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、前記送信側の装置から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する第８のステップと
を含んだことを特徴とする監視制御方法。
【請求項２】
前記第５のステップにおいて、前記受信側の装置は、前記送信側の装置に実装された複数の監視制御アプリケーションにより送信された複数のデータを１つの受信ポートに集約して受信することを特徴とする監視制御方法。
【請求項３】
前記第７のステップにおいて、前記受信側の装置は、前記送信順序に従ってデータが送達されなかった場合に、前記送信側の装置に再送要求を送信することで、損失したデータを当該送信装置側の装置に再送させることを特徴とする請求項１又は２に記載の監視制御方法。
【請求項４】
前記第７のステップにおいて、前記再送要求は、ＴＣＰを用いて送信されることを特徴とする請求項３に記載の監視制御方法。
【請求項５】
前記第２のステップにおいて、前記送信側の装置は、前記受信側の装置にデータが送達された際に当該受信側の装置から送信される送達確認を受信したのちに、前記送信順序に従って次の送信対象のデータを送信することを特徴とする請求項１又は４に記載の監視制御方法。
【請求項６】
前記第２のステップにおいて、前記送達確認は、ＴＣＰを用いて送信されることを特徴とする請求項５に記載の監視制御方法。
【請求項７】
前記第１のステップにおいて、前記送信側の装置は、自装置の処理能力に応じて装置内におけるデータの転送速度を調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の監視制御方法。
【請求項８】
前記第８のステップにおいて、前記受信側の装置は、自装置の処理能力に応じて装置内におけるデータの転送速度を調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の監視制御方法。
【請求項９】
被監視側に設置された装置と監視側に設置された装置とが各装置に実装された監視制御系アプリケーションに関するデータを送受信する監視制御システムであって、
送信側の装置が、
複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、自装置に実装された監視制御アプリケーションから送信要求を受け付けたデータの送信順序を調整する第１の手段と、
前記送信順序に従って受信側の装置にデータが送達されるよう制御する第２の手段と、
送信対象のデータを複製して複数の伝送路と同数のデータを生成する第３の手段と、
生成されたデータを前記複数の伝送路それぞれにＵＤＰを用いて送信する第４の手段と、
受信側の装置が、
前記複数の伝送路を介して前記送信側の装置から送信されたデータを受信する第５の手段と、
同一内容のデータが複数受信された場合に、当該複数のデータのうち最初に受信されたデータを除く他のデータを廃棄する第６の手段と、
前記送信順序に従って前記送信側の装置からデータが送達されるよう制御する第７の手段と、
複数の監視制御系アプリケーションごとに定められた優先度に基づいて、前記送信側の装置から送信されたデータを自装置に実装された監視制御系アプリケーションに渡す順序を調整する第８の手段と
を有することを特徴とする監視制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２２３２６９（Ｐ２０１１−２２３２６９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９７６４（Ｐ２０１０−８９７６４）
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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