電力系統監視制御システム訓練装置
【課題】ハードウェア性能に依存せず、トレーナおよびトレーニに対してあたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示する。
【解決手段】本発明の制御システム訓練装置１０は、電力系統の応動を模擬する電力系統模擬手段５と、該電力系統模擬手段５により模擬される電力系統の状態を表示制御するとともに訓練者および被訓練者のうちの少なくとも何れかの操作や制御情報を電力系統模擬手段５に反映する監視制御手段３とを備え、監視制御手段３は、各時間断面で発生する電力系統における状態変化イベントを電力系統模擬手段５が該電力系統に反映し模擬するまでに要した実時間を取得し、該取得した実時間が所定時間より大きい場合、訓練に際しての後の訓練経過時間を短く操作し、該短く操作した訓練経過時間で、模擬される電力系統の状態を表示制御している。
【解決手段】本発明の制御システム訓練装置１０は、電力系統の応動を模擬する電力系統模擬手段５と、該電力系統模擬手段５により模擬される電力系統の状態を表示制御するとともに訓練者および被訓練者のうちの少なくとも何れかの操作や制御情報を電力系統模擬手段５に反映する監視制御手段３とを備え、監視制御手段３は、各時間断面で発生する電力系統における状態変化イベントを電力系統模擬手段５が該電力系統に反映し模擬するまでに要した実時間を取得し、該取得した実時間が所定時間より大きい場合、訓練に際しての後の訓練経過時間を短く操作し、該短く操作した訓練経過時間で、模擬される電力系統の状態を表示制御している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実際の電力系統を模擬し、電力系統の故障発生時の電力系統操作を訓練するための電力系統監視制御システム訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統監視制御システムの訓練装置（以下、訓練装置と称す）は、給電所などの電力系統監視制御システムの運用者に対し、電力系統の故障発生時の電力系統操作を円滑に行えるように訓練するための装置である。
従来、この訓練装置は、訓練者（以下、トレーナと言う）による各種データ設定、および故障シナリオや、被訓練者（以下、トレーニと言う）による操作や制御に対して、電力系統の応動を模擬し、トレーニがあたかも実際の電力系統で電力系統監視制御システムを運用しているような状況を作り出し、様々な電力系統の故障に対して適切かつ迅速な電力系統の操作を行えるよう訓練することを目的としている。
【０００３】
図４は、従来の訓練装置１００の全体構成を示すブロック図である。
ここで、従来の訓練装置１００の電力系統模擬方式を、図４を用いて説明する。
一般に、訓練装置１００は、電力系統の模擬に必要な各種データを保存する模擬系統データ保存エリア１０４と、トレーナおよびトレーニの操作を模擬系統データ保存エリア１０４に反映するとともに模擬系統の状態をトレーナ用マンマシン装置１０１およびトレーニ用マンマシン装置１０２に表示する監視制御手段１０３と、模擬系統データ保存エリア１０４のデータから送電線の電力、電流等の潮流値や、変電所から出る所の電圧である母線電圧などを電力潮流計算によって算出する電力潮流計算手段１０６や、遮断器などの入／切状態から自動制御装置などの動作を模擬する模擬モデル手段１０７などを含む電力系統模擬手段１０５から構成されている。
【０００４】
図４に示すように、トレーナはトレーナ用マンマシン装置１０１の表示装置、入力装置等を用いて、雷、地絡事故、短絡事故等の事故シナリオの設定や、事故シナリオ開始時に、どのような系統であるのか、負荷が高いときであるとかの初期系統データの設定および変更を行い、トレーニはトレーニ用マンマシン装置１０２を用いて、訓練を開始する。そして、監視制御手段１０３は、トレーナがトレーナ用マンマシン装置１０１を用いて設定した各種データを、模擬系統データ保存エリア１０４に保存した後、電力系統模擬手段１０５が起動される。
【０００５】
電力系統模擬手段１０５は、模擬系統データ保存エリア１０４に保存されたデータを元に、時々刻々変化する電力系統内の周波数、電圧分布や、工場、一般家庭等の負荷電力、発電機出力、送電線潮流値などの数値情報を、電力潮流計算手段１０６にて計算すると共に、リレーの応動や、これに伴う状態の変化を模擬モデル手段１０７にて模擬し、模擬系統データ保存エリア１０４に保存する。
その後、監視制御手段１０３は、模擬系統データ保存エリア１０４のデータを取り出し、電力系統の状態をトレーニ用マンマシン装置１０２およびトレーナ用マンマシン装置１０１に表示し、トレーニおよびトレーナが目視し、訓練が行われる。
【０００６】
トレーニは、トレーニ用マンマシン装置１０２に表示される電力系統の状態を目視し、迅速かつ適切に事故を除去するよう電力系統の操作をキーボード等の入力装置で行い、そのデータは監視制御手段１０３により模擬系統データ保存エリア１０４に保存される。
なお、本願に係る文献公知発明は下記のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１８７４７号公報(段落００２１〜００２３、図２等)
【特許文献２】特開平５−３１６６５１号公報(段落００２０〜００２３、００２９、図２、図３等)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の訓練装置１００では、各時間断面で発生する状態変化イベント、すなわちトレーナが作成する事故シナリオ、トレーニによる操作、自動制御装置による制御結果などと、電力潮流計算を行って求められた解（母線電圧値や送電線潮流値）を模擬系統データ保存エリア１０４に反映している。
【０００９】
一般に、電力潮流計算では、電力系統の構成要素を伝送機能、ネットワーク管理機能等のノード若しくは系統分岐のブランチとして計算系統を生成するが、系統故障などの系統状態の変化が大きな場合、この計算系統の電力潮流計算処理に時間を要する。
計算処理に要する時間、所謂スループットは、基本的にハードウェア性能に依存するが、実時間での電力系統模擬を実現するために様々な計算処理の高速化手段が提案されており、課題となっている。
【００１０】
例えば、特許文献１では、電力系統の応動においてその時点で動態安定度計算の計算結果から電力系統の潮流計算を行い、その結果から動態安定度計算の初期値の再計算を行い、再度、動態安定度計算を実行して積分誤差累積を防止している。
特許文献２では、開閉機器等の状変をデータファイルに格納し、該データファイルにされる状変発生時間の中でシミュレータ内の所定時間を過ぎたものがあれば状変を発生させることで、実系統状変の発生時刻とシミュレータ内状変の発生時刻とをほぼ同じにすることが記載されている。
【００１１】
しかしながら、特許文献１、２においては、時間の経過に従って変化する状変をシミュレータするための、状変の変動に対する処理時間が大きい場合の実系統に対するシミュレート時間の時間遅れに対する方策は記載されてない。
そのため、実時間の電力系統に対して、訓練用のシミュレートされる電力系統の状態に時間遅れが生じ、実電力系統のリアルタイムに近い訓練が行うことが困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明は上記実状に鑑み、ハードウェア性能に依存することなく、トレーナおよびトレーニに対してあたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示する電力系統監視制御システム訓練装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成すべく、本発明に関わる制御システム訓練装置は、電力系統の監視を被訓練者に対して訓練するための制御システム訓練装置であって、電力系統の応動を模擬する電力系統模擬手段と、該電力系統模擬手段により模擬される電力系統の状態を表示制御するとともに訓練者および被訓練者のうちの少なくとも何れかの操作や制御情報を電力系統模擬手段に反映する監視制御手段とを備え、監視制御手段は、各時間断面で発生する電力系統における状態変化イベントを電力系統模擬手段が該電力系統に反映し模擬するまでに要した実時間を取得し、該取得した実時間が所定時間より大きい場合、訓練に際しての後の訓練経過時間を短く操作し、該短く操作した訓練経過時間で、模擬される電力系統の状態を表示制御している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ハードウェア性能に依存することなく、トレーナおよびトレーニに対してあたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示する電力系統監視制御システム訓練装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施形態の電力系統監視制御システム訓練装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の訓練装置における電力系統模擬処理の処理動作を示すフローチャートである。
【図３】実施形態の訓練装置における電力系統模擬処理を１秒周期で動作させる際の訓練経過時間更新処理のフローチャートである、
【図４】従来の訓練装置の全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る実施形態の電力系統監視制御システム訓練装置１０の全体構成を示すブロック図である。
＜＜電力系統監視制御システム訓練装置１０の概要＞＞
実施形態の電力系統監視制御システム訓練装置１０(以下、訓練装置１０と称す)は、送電線、変圧器、遮断器、配電線などの実際の電力系統を模擬し、電力系統の故障発生時における操作員の電力系統の操作を訓練するための装置である。
【００１７】
訓練装置１０は、各時間断面で発生する落雷、保護リレー自動切断、操作員(被訓練者)による遮断機の操作等の状態変化イベントを、模擬系統データ保存エリア４に反映するまでに要した実時間を管理する。
そして、操作員(被訓練者)の訓練に際しての訓練経過時間を、電力系統を模擬する処理時間が多くかかった場合には後の訓練経過時間を短く操作することで、訓練経過時間をリアルタイムの時間の流れに合わせるようにすることで、ハードウェア性能に依存せず、電力系統の監視を訓練をする被訓練者および該被訓練者に対して該訓練を取り行う訓練者に対して、あたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示し、訓練が行われる。
【００１８】
以下、訓練装置１０について、詳細に説明する。
＜訓練装置１０の構成＞
図１に示すように、訓練装置１０は、被訓練者(以下、トレーニと称す)に対して電力系統の操作を訓練者(以下、トレーナと称す)が訓練する際に使用するトレーナ用マンマシン装置１と、トレーニ(被訓練者)が電力系統監視の操作の訓練を行う際に使用するトレーニ用マンマシン装置２と、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２がネットワーク９を介して接続され、トレーナ用マンマシン装置１でトレーナ(訓練者)により入力される事故シナリオ等をシミュレートして訓練を行うため処理を実行するサーバＳとを備えている。
【００１９】
なお、ネットワーク９は、ＬＡＮ(Local Area Network)、ＷＡＮ(Wide Area Network)、インターネット等であり、限定されない。
ここで、図１においては、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２を各１台、サーバＳに接続した場合を例示したが、それぞれ単数または複数の任意の台数のトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２をサーバＳに接続してもよいことは言うまでもない。
【００２０】
＜トレーナ用マンマシン装置１＞
トレーナ用マンマシン装置１は、トレーナ(訓練者)が電力系統監視の訓練条件や電力系統事故シナリオ等の設定を行ったり、電力系統監視の訓練中の状況表示などを行う装置である。
トレーナ用マンマシン装置１は、ワークステーション、パソコン等であり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ＲＡＭ(Random Access Memory)等のメインメモリ(主記憶装置)と、ハードディスク装置、ＲＯＭ(Read Only Memory)等のメモリ(補助記憶装置)と、キーボード、マウス等の入力装置１ｋと、ディスプレイ等の出力装置１ｄとを有している。
【００２１】
＜トレーニ用マンマシン装置２＞
トレーニ用マンマシン装置２は、電力系統監視の訓練中にトレーニ(被訓練者)が電力系統の状態を監視したり、電力系統の操作指令などを行う装置である。
トレーニ用マンマシン装置２は、ワークステーション、パソコン等であり、ＣＰＵと、ＲＡＭ等のメインメモリ(主記憶装置)と、ハードディスク装置、ＲＯＭ等のメモリ(補助記憶装置)と、キーボード、マウス等の入力装置２ｋと、ディスプレイ等の出力装置２ｄとを有している。
【００２２】
トレーニ用マンマシン装置２のディスプレイ等の出力装置２ｄには、トレーニの訓練に際して、実際の系統事故と同様なフリッカが点滅したり、×マークが付いたり等の電力系統を模擬した画面が表示され、トレーニ(被訓練者)は、入力装置を用いて、シミュレートされる電力系統事故に対応して入力操作を行い、訓練が進行する。
【００２３】
＜サーバＳ＞
サーバＳは、ファイル、ＤＢなどの模擬系統データ保存エリア４等の保管や入出力、アクセス等の管理サービス、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２の出力装置１ｄ、２ｄへの表示出力、通信制御等のサービスを提供する側のコンピュータであり、ＣＰＵ、主記憶装置、ハードディスク装置等の補助記憶装置等を有している。
【００２４】
＜模擬系統データ保存エリア４＞
サーバＳの補助記憶装置には、訓練装置１０での電力系統監視制御システムの訓練を行うための各種データが記憶されるＤＢ等の模擬系統データ保存エリア４が格納されている。
図１に示す模擬系統データ保存エリア４は、トレーナ(訓練者)が設定した電力系統の訓練条件や事故シナリオなどのデータ、各部の電力、電流等の電力潮流計算に必要な各種設備データ、あるいは模擬系統の状態を保存する記憶領域である
【００２５】
また、サーバＳの補助記憶装置には、訓練装置１０での電力系統監視制御システムの訓練を行うための例えばＣ言語、ＶＢ(Visual Basic)等で組まれた訓練システムプログラムが格納されている。そして、ＣＰＵが主記憶装置に補助記憶装置に格納される訓練システムプログラムをロードし実行することにより、訓練装置１０における訓練が実現される。
なお、訓練システムプログラムは、Ｃ言語、ＶＢ以外のプログラミング言語を用いてもよいことは、勿論である。
【００２６】
ここで、図１は、訓練システムプログラムが実行された状態を示しており、訓練システムプログラムの実行により、訓練装置１０における訓練を統括する監視制御手段３と、シミュレーションの電力系統の各部の電力潮流計算を行う電力潮流計算手段６およびシミュレーションの電力系統で起る状態の変化(以下、状変と称す)を模擬する模擬モデル手段７とを有する電力系統模擬手段５が具現化される。
【００２７】
＜監視制御手段３＞
監視制御手段３は、トレーニ(被訓練者)が勤務している給電制御所などの監視制御ソフトウェアの機能を有し、訓練装置１０における訓練を統括的に制御する。
すなわち、監視制御手段３は、電力系統模擬手段５により模擬される電力系統の状態をトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２が表示するように制御するとともに、トレーニおよびトレーナのうちの少なくとも何れかのトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２の入力操作や、制御信号、制御データ等の制御情報を電力系統模擬手段５に反映する。
具体的には、監視制御手段３は、トレーニ(被訓練者)が訓練中にトレーニ用マンマシン装置２を用いて実施する電力系統状態の監視や電力系統操作、および、トレーナ(訓練者)がトレーナ用マンマシン装置１を用いて行う訓練条件、事故シナリオの設定などを行う。
【００２８】
＜電力系統模擬手段５＞
電力系統模擬手段５は、系統模擬データ保存エリア４のデータをもとに、各部の電力、電流等を計算する電力潮流計算を実施する電力潮流計算手段６や、各種自動制御装置の制御動作などを模擬する模擬モデル手段７などを含んでおり、模擬モデル手段７は、トレーナ(訓練者)により設定された事故シナリオに従って事故発生時刻に事故を発生させるシミュレーションの結果を模擬系統データ保存エリア４に保存する。
【００２９】
＜＜電力系統模擬処理＞＞
次に、訓練装置１０の訓練において、トレーニ(被訓練者)、トレーナ(訓練者)の入力操作を含めた電力系統を模擬するシミュレーションを行うための電力系統模擬処理について、図２に従って説明する。
なお、図２は、訓練装置１０における電力系統模擬処理の処理動作を示すフローチャートである。
【００３０】
訓練装置１０は、図２に示す電力系統模擬処理の動作を、電力系統を監視する訓練開始から終了までの間、例えば１秒周期でトレーニ(被訓練者)、トレーナ(訓練者)の入力操作を含めた状変を監視制御手段３が把握して処理を繰り返し、トレーニは、図１に示すトレーニ用マンマシン装置２を使用して、電力系統監視の訓練が行われる。
なお、前記したように、電力系統模擬処理(図２参照)は、訓練システムプログラムを実行することにより、行われる。
【００３１】
まず、図２のＳ００１において、トレーナは、トレーナ用マンマシン装置１のディスプレイ等の出力装置１ｄを目視しつつ、電力系統の事故シナリオをキーボード、マウス等の入力装置１ｋを用いて、入力し設定する。トレーナ用マンマシン装置１で入力され設定された事故シナリオのデータは、ネットワーク９を介して、サーバＳに送信され、監視制御手段３は、設定された事故シナリオを読込み、この事故シナリオに含まれる訓練に際しての経過時間である訓練経過時間に発生させる機器の状態変化イベントを模擬系統データ保存エリア４(図１参照)に登録する。
【００３２】
続いて、図２のＳ００２において、訓練の経過時間である訓練経過時間にトレーニおよびトレーナが、それぞれトレーニ用マンマシン装置２、トレーナ用マンマシン装置１を用いて操作された電力系統の機器の状態変化イベントを、監視制御手段３が模擬系統データ保存エリア４に登録する。
【００３３】
続いて、図２のＳ００３において、監視制御手段３は、図２のＳ００１の事故シナリオ登録、および、図２のＳ００２の個別状変登録において、シミュレーションの電力系統の機器の状態変化が有ったか否かを判定する。
シミュレーションの電力系統の機器の状態変化が有った場合(図２のＳ００３でＹes)、図２のＳ００４において、電力潮流計算手段６が、シミュレーションの電力系統を構成する電力設備をノード若しくはブランチとして構成する電力潮流計算用の計算系統を生成する。例えば、電力設備の変圧器を１つのノードとし、電力設備の線路を１つのブランチとする。
【００３４】
一方、シミュレーションの電力系統の機器の状態変化が無い場合(図２のＳ００３でＮo)、後記の図２のＳ００６に移行する。
続いて、図２のＳ００５において、電力潮流計算手段６は、シミュレーションの電力系統における機器の状態変化による充停電状態を編集し、前周期、すなわち、前回(１秒前)の電力系統模擬処理(図２参照)時から変化があった電力設備（送電線や母線について）の充停電発生復帰イベントを、模擬モデル手段１０７に通知する。
【００３５】
続いて、図２のＳ００６において、模擬モデル手段７は、トレーナがトレーナ用マンマシン装置１で設定した事故シナリオに含まれる故障点情報から、故障点の充停電状態により、自動で動作するリレーの動作を模擬する。
続いて、図２のＳ００７において、電力潮流計算手段６は、図２のＳ００４の計算系統の再生成で生成した計算系統と、模擬系統データ保存エリア００４(図１参照)に記憶される各種データから、電力潮流計算により、今回の電力系統模擬処理の当該時刻断面の各所の電力、電流等の電力潮流値を演算し、その計算結果を模擬系統データ保存エリア００４(図１参照)に反映、すなわち記録する。
【００３６】
続いて、図２のＳ００８において、模擬モデル手段７は、自動制御装置などの制御動作を模擬する。
続いて、図２のＳ００９において、監視制御手段３は、各時刻断面、すなわち１秒毎の今回の電力系統模擬処理で処理にかかった時間を監視し、訓練経過時間を操作し更新する後記の訓練経過時間更新処理を行う。
以上が、図２に示す電力系統模擬処理のフローである。
【００３７】
そして、この電力系統模擬処理(図２参照)が終了した時点で、電力系統模擬手段５でシミュレーションした電力系統の状態が、監視制御手段３により、訓練経過時間(後記の訓練経過時間更新処理(図３参照)のＳ１０７で補正される場合有り)で、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２に表示される。
【００３８】
＜＜訓練経過時間更新処理＞＞
次に、訓練に際してのトレーニのためのトレーニ用マンマシン装置２およびトレーナのためのトレーナ用マンマシン装置１における経過時間を、更新し操作する訓練経過時間更新処理(図２に示す電力系統模擬処理のＳ００９)を、図３に従って説明する。
なお、図３は、訓練装置１０における電力系統模擬処理(図２参照)を１秒周期で動作させる際の訓練経過時間更新処理のフローチャートである。
【００３９】
訓練経過時間更新処理(図３参照)は、電力系統模擬処理(図２参照)に要した時間を１秒毎の毎周期監視し、電力系統模擬処理に要した時間によって訓練中の経過時間である訓練経過時間を操作し、トレーニおよびトレーナに対して、トレーナ用マンマシン装置１およびトレーニ用マンマシン装置２を介して、あたかも実時間で電力系統の模擬(シミュレーション)を行っているように訓練経過時間を表示するための処理である。
【００４０】
すなわち、実時間の１秒毎に行われる電力系統模擬処理(図２参照)の結果行われるシミュレーションを、原則１秒毎にトレーナ用マンマシン装置１の表示装置およびトレーニ用マンマシン装置２の表示装置に表示することとする。
そして、電力系統模擬処理(図２参照、訓練経過時間更新処理を除く)が１秒より多くかかった場合には、その後に行われる１秒未満の電力系統模擬処理(図２参照)のシミュレーションの表示を１秒未満に補正し、訓練中の経過時間である訓練経過時間を原則１秒毎に進めることとし、実時間の経過に合わせるようにしている。
【００４１】
こうして、トレーナ用マンマシン装置１の出力装置１ｄであるディスプレイおよびトレーニ用マンマシン装置２の出力装置２ｄであるディスプレイに、訓練経過時間で毎周期(ここでは、１秒間)の模擬した電力系統の状態の表示を行い、リアルタイムに近付けて電力系統の状態を表示している。
訓練経過時間更新処理(図３参照)は、前記したように、訓練システムプログラムを実行することにより行われ、前記の監視制御手段３が主体となり行うものである。
【００４２】
まず、図３のＳ１０１において、監視制御手段３は、毎周期の１秒毎の当該時刻断面において電力系統模擬処理(図２参照、Ｓ００９の訓練経過時間更新処理を除く)に１秒以上かかったか否か判定する。
今回の電力系統模擬処理(図２参照、Ｓ００９の訓練経過時間更新処理を除く)の処理時間が１秒より大きい場合(図３のＳ１０１でＹes)、図３のＳ１０２において、その超過時間(１秒より大きい時間)をトータル補正時間として加算する。すなわち、
トータル補正時間 ＝トータル補正時間＋(今回処理時間−１) (秒) の演算を行う。
【００４３】
例えば、今回の処理時間が１．５秒であった場合、１．５秒−１秒＝０．５秒をトータル補正時間に加算し、
トータル補正時間 ＝トータル補正時間＋(１．５−１)＝トータル補正時間＋０．５(秒) とした後、訓練経過時間更新処理(図３参照)を終了する。
【００４４】
一方、今回の処理時間が１秒より大きくない場合(図３のＳ１０１でＮo)、図３のＳ１０３において、トータル補正時間があるか否か判定する。すなわち、
トータル補正時間＝０ か否か判定する。
トータル補正時間がない場合(図３のＳ１０３でＹes)、訓練経過時間更新処理(図３参照)を終了する。
【００４５】
一方、トータル補正時間がある場合(図３のＳ１０３でＮo)、図３のＳ１０４において、
今回補正時間を、 今回補正時間＝１−今回処理時間 (秒)
の演算を行い算出する。例えば、今回の処理時間が０．８秒であった場合、
今回補正時間＝１秒−０．８秒＝０．２秒の演算を行い、０．２秒を今回補正時間とする。
【００４６】
続いて、図３のＳ１０５において、図３のＳ１０４で算出した今回補正時間がトータル補正時間よりも大きいか否かを判定する。
今回補正時間がトータル補正時間よりも大きい場合(図３のＳ１０５でＹes)、図３のＳ１０６において、今回補正時間をトータル補正時間に置き換えて設定する。すなわち、
今回補正時間＝トータル補正時間 の演算を行う。
例えば、今回補正時間が０．５秒で、トータル補正時間が０．２秒の場合、訓練経過時間の実時間との遅れはトータル補正時間の０．２秒であるため、今回補正時間を０．２秒に置き換える。
【００４７】
一方、今回補正時間がトータル補正時間よりも大きくない場合(図３のＳ１０５でＮo)、例えば、今回補正時間が０．２秒で、トータル補正時間が０．５秒であった場合は、今回の周期で実時間との差を埋めることができる時間は、１秒と今回処理時間との差である０．２秒であるため、今回補正時間は０．２秒のままとなる。
【００４８】
続いて、図３のＳ１０７において、訓練に際しての訓練経過時間と実時間の差を埋めるため、訓練経過時間を今回補正時間分進め、また、模擬モデル手段７の各模擬モデルのタイマー時間を今回補正時間分進める。なお、図３のＳ１０７の処理が行われない場合、訓練経過時間の補正は行われないこととなる。
【００４９】
例えば、今回補正時間が０．２秒であった場合、訓練経過時間が補正時間の０．２秒進められるので、トレーニ用マンマシン装置２およびトレーナ用マンマシン装置１を介してトレーニおよびトレーナに表示される訓練経過時間は０．８秒であり、実時間の１秒進むことになる。すなわち、トレーニ用マンマシン装置２およびトレーナ用マンマシン装置１にシミュレーション画面が０．８秒間表示された後、次回の電力系統模擬処理(図２参照)で演算されたシミュレーション画面が表示されることになる。
【００５０】
続いて、図３のＳ１０８において、トータル補正時間から今回補正時間を差し引いてトータル補正時間を修正する。すなわち、
トータル補正時間 ＝トータル補正時間−今回補正時間
の演算を行う。
以上が、図３に示す訓練経過時間更新処理(図２の電力系統模擬処理のＳ００９)である。
【００５１】
前記したように、この訓練経過時間更新処理で訓練経過時間の補正が行われた場合、毎周期毎の電力系統模擬処理(図２参照)後の今回の電力系統模擬処理で模擬される電力系統の状態がトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２で表示される。
例えば、図３の訓練経過時間更新処理のＳ１０７で訓練経過時間が補正されない場合には、今回の電力系統模擬処理(図２参照)で模擬される電力系統の状態をトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２に１秒間表示する。
一方、図２の訓練経過時間更新処理のＳ１０７で訓練経過時間が０．８秒に補正された場合には、今回の電力系統模擬処理(図２参照)で模擬した電力系統の状態をトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２に０．８秒間表示することとなる。
【００５２】
＜＜まとめ＞＞
本実施形態における訓練装置１０は、図３に示す訓練経過時間更新処理により、例えば事故発生時刻において電力系統状態が大きく変化し、電力系統模擬処理に周期時間よりも時間を要した場合においては、電力系統模擬処理が完了してから訓練経過時間を進める。
つまり、電力系統の状態に変化が無く、電力系統模擬処理に周期時間よりも時間がかからなかった場合は、これまでの訓練経過時間の実時間に対する遅れを取り戻すように、訓練経過時間を早く進めることで、トレーニおよびトレーナに対してあたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示することを特徴とするものである。
【００５３】
具体的には、訓練装置１０では、一定周期で動作する電力系統模擬処理に要した実時間を監視し、周期時間よりも電力系統模擬処理に時間がかかった場合は、その超過時間をトータル補正時間として記憶し、周期時間よりも電力系統模擬処理に時間がかからなかった場合は、実時間と今回の周期で埋めることが可能な訓練経過時間との差を今回補正時間として算出し、今回補正時間分だけ訓練経過時間を実時間よりも早く進めることにより、ハードウェア性能に拘らず、トレーニおよびトレーナに対してあたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示することを可能としている。
【００５４】
＜＜作用効果＞＞
この構成によれば、訓練装置１０において各時間断面で発生する状態変化イベントを、模擬系統に反映するまでに要した実時間を取得し、訓練経過時間を操作することで、ハードウェア性能に関わらず、トレーナおよびトレーニに対してあたかも実時間で模擬しているように表示できるため、臨場感のある効果的な訓練を行うことができる。
【００５５】
なお、前記の電力系統模擬処理(図２参照)は、トレーナ、トレーニがオンラインで係るオンライン処理の場合を例示して説明したが、訓練をバッチ処理で行う場合には、予め、トレーナが事故シナリオ等をトレーナ用マンマシン装置１で入力して、所定の周期、例えば、１秒毎に図２に示す電力系統模擬処理を行っておく。その後、任意の時間に、トレーニが、トレーニ用マンマシン装置２を用いて、電力系統模擬処理(図２参照)をキックし、一連の電力系統のシミュレーションを、トレーニ用マンマシン装置２に表示する。
このように、訓練装置１０における被訓練者に対する電力系統の監視の訓練は、オンライン処理またはバッチ処理の何れでも可能である。
【００５６】
また、本実施形態では、毎周期の１秒毎に電力系統模擬処理(図２参照、Ｓ００９の訓練経過時間更新処理は除く)を行った後、原則１秒で表示を行う場合を例示したが、電力系統模擬処理(図２参照、Ｓ００９の訓練経過時間更新処理は除く)を行う時間を１秒以外の任意の時間または１秒以外の変動する時間で行ってもよい。また、電力系統模擬処理(図２参照)で、シミュレーションした電力系統の状態を、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２に表示する時間を適宜調整することも可能である。
【００５７】
また、本実施形態では、所定周期を超える処理時間が生じた場合、この超えた時間を後の所定周期より小さい処理時間の際に解消する場合を例示したが、この超えた時間を解消せずとも減少させる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１ トレーナ用マンマシン装置１(表示手段)
２ トレーニ用マンマシン装置２(表示手段)
３ 監視制御手段
４ 模擬系統データ保存エリア(電力系統模擬手段)
５ 電力系統模擬手段
６ 電力潮流計算手段(電力系統模擬手段)
７ 模擬モデル手段(電力系統模擬手段)
１０ 訓練装置(電力系統監視制御システム訓練装置)
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実際の電力系統を模擬し、電力系統の故障発生時の電力系統操作を訓練するための電力系統監視制御システム訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統監視制御システムの訓練装置（以下、訓練装置と称す）は、給電所などの電力系統監視制御システムの運用者に対し、電力系統の故障発生時の電力系統操作を円滑に行えるように訓練するための装置である。
従来、この訓練装置は、訓練者（以下、トレーナと言う）による各種データ設定、および故障シナリオや、被訓練者（以下、トレーニと言う）による操作や制御に対して、電力系統の応動を模擬し、トレーニがあたかも実際の電力系統で電力系統監視制御システムを運用しているような状況を作り出し、様々な電力系統の故障に対して適切かつ迅速な電力系統の操作を行えるよう訓練することを目的としている。
【０００３】
図４は、従来の訓練装置１００の全体構成を示すブロック図である。
ここで、従来の訓練装置１００の電力系統模擬方式を、図４を用いて説明する。
一般に、訓練装置１００は、電力系統の模擬に必要な各種データを保存する模擬系統データ保存エリア１０４と、トレーナおよびトレーニの操作を模擬系統データ保存エリア１０４に反映するとともに模擬系統の状態をトレーナ用マンマシン装置１０１およびトレーニ用マンマシン装置１０２に表示する監視制御手段１０３と、模擬系統データ保存エリア１０４のデータから送電線の電力、電流等の潮流値や、変電所から出る所の電圧である母線電圧などを電力潮流計算によって算出する電力潮流計算手段１０６や、遮断器などの入／切状態から自動制御装置などの動作を模擬する模擬モデル手段１０７などを含む電力系統模擬手段１０５から構成されている。
【０００４】
図４に示すように、トレーナはトレーナ用マンマシン装置１０１の表示装置、入力装置等を用いて、雷、地絡事故、短絡事故等の事故シナリオの設定や、事故シナリオ開始時に、どのような系統であるのか、負荷が高いときであるとかの初期系統データの設定および変更を行い、トレーニはトレーニ用マンマシン装置１０２を用いて、訓練を開始する。そして、監視制御手段１０３は、トレーナがトレーナ用マンマシン装置１０１を用いて設定した各種データを、模擬系統データ保存エリア１０４に保存した後、電力系統模擬手段１０５が起動される。
【０００５】
電力系統模擬手段１０５は、模擬系統データ保存エリア１０４に保存されたデータを元に、時々刻々変化する電力系統内の周波数、電圧分布や、工場、一般家庭等の負荷電力、発電機出力、送電線潮流値などの数値情報を、電力潮流計算手段１０６にて計算すると共に、リレーの応動や、これに伴う状態の変化を模擬モデル手段１０７にて模擬し、模擬系統データ保存エリア１０４に保存する。
その後、監視制御手段１０３は、模擬系統データ保存エリア１０４のデータを取り出し、電力系統の状態をトレーニ用マンマシン装置１０２およびトレーナ用マンマシン装置１０１に表示し、トレーニおよびトレーナが目視し、訓練が行われる。
【０００６】
トレーニは、トレーニ用マンマシン装置１０２に表示される電力系統の状態を目視し、迅速かつ適切に事故を除去するよう電力系統の操作をキーボード等の入力装置で行い、そのデータは監視制御手段１０３により模擬系統データ保存エリア１０４に保存される。
なお、本願に係る文献公知発明は下記のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１８７４７号公報(段落００２１〜００２３、図２等)
【特許文献２】特開平５−３１６６５１号公報(段落００２０〜００２３、００２９、図２、図３等)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の訓練装置１００では、各時間断面で発生する状態変化イベント、すなわちトレーナが作成する事故シナリオ、トレーニによる操作、自動制御装置による制御結果などと、電力潮流計算を行って求められた解（母線電圧値や送電線潮流値）を模擬系統データ保存エリア１０４に反映している。
【０００９】
一般に、電力潮流計算では、電力系統の構成要素を伝送機能、ネットワーク管理機能等のノード若しくは系統分岐のブランチとして計算系統を生成するが、系統故障などの系統状態の変化が大きな場合、この計算系統の電力潮流計算処理に時間を要する。
計算処理に要する時間、所謂スループットは、基本的にハードウェア性能に依存するが、実時間での電力系統模擬を実現するために様々な計算処理の高速化手段が提案されており、課題となっている。
【００１０】
例えば、特許文献１では、電力系統の応動においてその時点で動態安定度計算の計算結果から電力系統の潮流計算を行い、その結果から動態安定度計算の初期値の再計算を行い、再度、動態安定度計算を実行して積分誤差累積を防止している。
特許文献２では、開閉機器等の状変をデータファイルに格納し、該データファイルにされる状変発生時間の中でシミュレータ内の所定時間を過ぎたものがあれば状変を発生させることで、実系統状変の発生時刻とシミュレータ内状変の発生時刻とをほぼ同じにすることが記載されている。
【００１１】
しかしながら、特許文献１、２においては、時間の経過に従って変化する状変をシミュレータするための、状変の変動に対する処理時間が大きい場合の実系統に対するシミュレート時間の時間遅れに対する方策は記載されてない。
そのため、実時間の電力系統に対して、訓練用のシミュレートされる電力系統の状態に時間遅れが生じ、実電力系統のリアルタイムに近い訓練が行うことが困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明は上記実状に鑑み、ハードウェア性能に依存することなく、トレーナおよびトレーニに対してあたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示する電力系統監視制御システム訓練装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成すべく、本発明に関わる制御システム訓練装置は、電力系統の監視を被訓練者に対して訓練するための制御システム訓練装置であって、電力系統の応動を模擬する電力系統模擬手段と、該電力系統模擬手段により模擬される電力系統の状態を表示制御するとともに訓練者および被訓練者のうちの少なくとも何れかの操作や制御情報を電力系統模擬手段に反映する監視制御手段とを備え、監視制御手段は、各時間断面で発生する電力系統における状態変化イベントを電力系統模擬手段が該電力系統に反映し模擬するまでに要した実時間を取得し、該取得した実時間が所定時間より大きい場合、訓練に際しての後の訓練経過時間を短く操作し、該短く操作した訓練経過時間で、模擬される電力系統の状態を表示制御している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ハードウェア性能に依存することなく、トレーナおよびトレーニに対してあたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示する電力系統監視制御システム訓練装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施形態の電力系統監視制御システム訓練装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の訓練装置における電力系統模擬処理の処理動作を示すフローチャートである。
【図３】実施形態の訓練装置における電力系統模擬処理を１秒周期で動作させる際の訓練経過時間更新処理のフローチャートである、
【図４】従来の訓練装置の全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る実施形態の電力系統監視制御システム訓練装置１０の全体構成を示すブロック図である。
＜＜電力系統監視制御システム訓練装置１０の概要＞＞
実施形態の電力系統監視制御システム訓練装置１０(以下、訓練装置１０と称す)は、送電線、変圧器、遮断器、配電線などの実際の電力系統を模擬し、電力系統の故障発生時における操作員の電力系統の操作を訓練するための装置である。
【００１７】
訓練装置１０は、各時間断面で発生する落雷、保護リレー自動切断、操作員(被訓練者)による遮断機の操作等の状態変化イベントを、模擬系統データ保存エリア４に反映するまでに要した実時間を管理する。
そして、操作員(被訓練者)の訓練に際しての訓練経過時間を、電力系統を模擬する処理時間が多くかかった場合には後の訓練経過時間を短く操作することで、訓練経過時間をリアルタイムの時間の流れに合わせるようにすることで、ハードウェア性能に依存せず、電力系統の監視を訓練をする被訓練者および該被訓練者に対して該訓練を取り行う訓練者に対して、あたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示し、訓練が行われる。
【００１８】
以下、訓練装置１０について、詳細に説明する。
＜訓練装置１０の構成＞
図１に示すように、訓練装置１０は、被訓練者(以下、トレーニと称す)に対して電力系統の操作を訓練者(以下、トレーナと称す)が訓練する際に使用するトレーナ用マンマシン装置１と、トレーニ(被訓練者)が電力系統監視の操作の訓練を行う際に使用するトレーニ用マンマシン装置２と、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２がネットワーク９を介して接続され、トレーナ用マンマシン装置１でトレーナ(訓練者)により入力される事故シナリオ等をシミュレートして訓練を行うため処理を実行するサーバＳとを備えている。
【００１９】
なお、ネットワーク９は、ＬＡＮ(Local Area Network)、ＷＡＮ(Wide Area Network)、インターネット等であり、限定されない。
ここで、図１においては、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２を各１台、サーバＳに接続した場合を例示したが、それぞれ単数または複数の任意の台数のトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２をサーバＳに接続してもよいことは言うまでもない。
【００２０】
＜トレーナ用マンマシン装置１＞
トレーナ用マンマシン装置１は、トレーナ(訓練者)が電力系統監視の訓練条件や電力系統事故シナリオ等の設定を行ったり、電力系統監視の訓練中の状況表示などを行う装置である。
トレーナ用マンマシン装置１は、ワークステーション、パソコン等であり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ＲＡＭ(Random Access Memory)等のメインメモリ(主記憶装置)と、ハードディスク装置、ＲＯＭ(Read Only Memory)等のメモリ(補助記憶装置)と、キーボード、マウス等の入力装置１ｋと、ディスプレイ等の出力装置１ｄとを有している。
【００２１】
＜トレーニ用マンマシン装置２＞
トレーニ用マンマシン装置２は、電力系統監視の訓練中にトレーニ(被訓練者)が電力系統の状態を監視したり、電力系統の操作指令などを行う装置である。
トレーニ用マンマシン装置２は、ワークステーション、パソコン等であり、ＣＰＵと、ＲＡＭ等のメインメモリ(主記憶装置)と、ハードディスク装置、ＲＯＭ等のメモリ(補助記憶装置)と、キーボード、マウス等の入力装置２ｋと、ディスプレイ等の出力装置２ｄとを有している。
【００２２】
トレーニ用マンマシン装置２のディスプレイ等の出力装置２ｄには、トレーニの訓練に際して、実際の系統事故と同様なフリッカが点滅したり、×マークが付いたり等の電力系統を模擬した画面が表示され、トレーニ(被訓練者)は、入力装置を用いて、シミュレートされる電力系統事故に対応して入力操作を行い、訓練が進行する。
【００２３】
＜サーバＳ＞
サーバＳは、ファイル、ＤＢなどの模擬系統データ保存エリア４等の保管や入出力、アクセス等の管理サービス、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２の出力装置１ｄ、２ｄへの表示出力、通信制御等のサービスを提供する側のコンピュータであり、ＣＰＵ、主記憶装置、ハードディスク装置等の補助記憶装置等を有している。
【００２４】
＜模擬系統データ保存エリア４＞
サーバＳの補助記憶装置には、訓練装置１０での電力系統監視制御システムの訓練を行うための各種データが記憶されるＤＢ等の模擬系統データ保存エリア４が格納されている。
図１に示す模擬系統データ保存エリア４は、トレーナ(訓練者)が設定した電力系統の訓練条件や事故シナリオなどのデータ、各部の電力、電流等の電力潮流計算に必要な各種設備データ、あるいは模擬系統の状態を保存する記憶領域である
【００２５】
また、サーバＳの補助記憶装置には、訓練装置１０での電力系統監視制御システムの訓練を行うための例えばＣ言語、ＶＢ(Visual Basic)等で組まれた訓練システムプログラムが格納されている。そして、ＣＰＵが主記憶装置に補助記憶装置に格納される訓練システムプログラムをロードし実行することにより、訓練装置１０における訓練が実現される。
なお、訓練システムプログラムは、Ｃ言語、ＶＢ以外のプログラミング言語を用いてもよいことは、勿論である。
【００２６】
ここで、図１は、訓練システムプログラムが実行された状態を示しており、訓練システムプログラムの実行により、訓練装置１０における訓練を統括する監視制御手段３と、シミュレーションの電力系統の各部の電力潮流計算を行う電力潮流計算手段６およびシミュレーションの電力系統で起る状態の変化(以下、状変と称す)を模擬する模擬モデル手段７とを有する電力系統模擬手段５が具現化される。
【００２７】
＜監視制御手段３＞
監視制御手段３は、トレーニ(被訓練者)が勤務している給電制御所などの監視制御ソフトウェアの機能を有し、訓練装置１０における訓練を統括的に制御する。
すなわち、監視制御手段３は、電力系統模擬手段５により模擬される電力系統の状態をトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２が表示するように制御するとともに、トレーニおよびトレーナのうちの少なくとも何れかのトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２の入力操作や、制御信号、制御データ等の制御情報を電力系統模擬手段５に反映する。
具体的には、監視制御手段３は、トレーニ(被訓練者)が訓練中にトレーニ用マンマシン装置２を用いて実施する電力系統状態の監視や電力系統操作、および、トレーナ(訓練者)がトレーナ用マンマシン装置１を用いて行う訓練条件、事故シナリオの設定などを行う。
【００２８】
＜電力系統模擬手段５＞
電力系統模擬手段５は、系統模擬データ保存エリア４のデータをもとに、各部の電力、電流等を計算する電力潮流計算を実施する電力潮流計算手段６や、各種自動制御装置の制御動作などを模擬する模擬モデル手段７などを含んでおり、模擬モデル手段７は、トレーナ(訓練者)により設定された事故シナリオに従って事故発生時刻に事故を発生させるシミュレーションの結果を模擬系統データ保存エリア４に保存する。
【００２９】
＜＜電力系統模擬処理＞＞
次に、訓練装置１０の訓練において、トレーニ(被訓練者)、トレーナ(訓練者)の入力操作を含めた電力系統を模擬するシミュレーションを行うための電力系統模擬処理について、図２に従って説明する。
なお、図２は、訓練装置１０における電力系統模擬処理の処理動作を示すフローチャートである。
【００３０】
訓練装置１０は、図２に示す電力系統模擬処理の動作を、電力系統を監視する訓練開始から終了までの間、例えば１秒周期でトレーニ(被訓練者)、トレーナ(訓練者)の入力操作を含めた状変を監視制御手段３が把握して処理を繰り返し、トレーニは、図１に示すトレーニ用マンマシン装置２を使用して、電力系統監視の訓練が行われる。
なお、前記したように、電力系統模擬処理(図２参照)は、訓練システムプログラムを実行することにより、行われる。
【００３１】
まず、図２のＳ００１において、トレーナは、トレーナ用マンマシン装置１のディスプレイ等の出力装置１ｄを目視しつつ、電力系統の事故シナリオをキーボード、マウス等の入力装置１ｋを用いて、入力し設定する。トレーナ用マンマシン装置１で入力され設定された事故シナリオのデータは、ネットワーク９を介して、サーバＳに送信され、監視制御手段３は、設定された事故シナリオを読込み、この事故シナリオに含まれる訓練に際しての経過時間である訓練経過時間に発生させる機器の状態変化イベントを模擬系統データ保存エリア４(図１参照)に登録する。
【００３２】
続いて、図２のＳ００２において、訓練の経過時間である訓練経過時間にトレーニおよびトレーナが、それぞれトレーニ用マンマシン装置２、トレーナ用マンマシン装置１を用いて操作された電力系統の機器の状態変化イベントを、監視制御手段３が模擬系統データ保存エリア４に登録する。
【００３３】
続いて、図２のＳ００３において、監視制御手段３は、図２のＳ００１の事故シナリオ登録、および、図２のＳ００２の個別状変登録において、シミュレーションの電力系統の機器の状態変化が有ったか否かを判定する。
シミュレーションの電力系統の機器の状態変化が有った場合(図２のＳ００３でＹes)、図２のＳ００４において、電力潮流計算手段６が、シミュレーションの電力系統を構成する電力設備をノード若しくはブランチとして構成する電力潮流計算用の計算系統を生成する。例えば、電力設備の変圧器を１つのノードとし、電力設備の線路を１つのブランチとする。
【００３４】
一方、シミュレーションの電力系統の機器の状態変化が無い場合(図２のＳ００３でＮo)、後記の図２のＳ００６に移行する。
続いて、図２のＳ００５において、電力潮流計算手段６は、シミュレーションの電力系統における機器の状態変化による充停電状態を編集し、前周期、すなわち、前回(１秒前)の電力系統模擬処理(図２参照)時から変化があった電力設備（送電線や母線について）の充停電発生復帰イベントを、模擬モデル手段１０７に通知する。
【００３５】
続いて、図２のＳ００６において、模擬モデル手段７は、トレーナがトレーナ用マンマシン装置１で設定した事故シナリオに含まれる故障点情報から、故障点の充停電状態により、自動で動作するリレーの動作を模擬する。
続いて、図２のＳ００７において、電力潮流計算手段６は、図２のＳ００４の計算系統の再生成で生成した計算系統と、模擬系統データ保存エリア００４(図１参照)に記憶される各種データから、電力潮流計算により、今回の電力系統模擬処理の当該時刻断面の各所の電力、電流等の電力潮流値を演算し、その計算結果を模擬系統データ保存エリア００４(図１参照)に反映、すなわち記録する。
【００３６】
続いて、図２のＳ００８において、模擬モデル手段７は、自動制御装置などの制御動作を模擬する。
続いて、図２のＳ００９において、監視制御手段３は、各時刻断面、すなわち１秒毎の今回の電力系統模擬処理で処理にかかった時間を監視し、訓練経過時間を操作し更新する後記の訓練経過時間更新処理を行う。
以上が、図２に示す電力系統模擬処理のフローである。
【００３７】
そして、この電力系統模擬処理(図２参照)が終了した時点で、電力系統模擬手段５でシミュレーションした電力系統の状態が、監視制御手段３により、訓練経過時間(後記の訓練経過時間更新処理(図３参照)のＳ１０７で補正される場合有り)で、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２に表示される。
【００３８】
＜＜訓練経過時間更新処理＞＞
次に、訓練に際してのトレーニのためのトレーニ用マンマシン装置２およびトレーナのためのトレーナ用マンマシン装置１における経過時間を、更新し操作する訓練経過時間更新処理(図２に示す電力系統模擬処理のＳ００９)を、図３に従って説明する。
なお、図３は、訓練装置１０における電力系統模擬処理(図２参照)を１秒周期で動作させる際の訓練経過時間更新処理のフローチャートである。
【００３９】
訓練経過時間更新処理(図３参照)は、電力系統模擬処理(図２参照)に要した時間を１秒毎の毎周期監視し、電力系統模擬処理に要した時間によって訓練中の経過時間である訓練経過時間を操作し、トレーニおよびトレーナに対して、トレーナ用マンマシン装置１およびトレーニ用マンマシン装置２を介して、あたかも実時間で電力系統の模擬(シミュレーション)を行っているように訓練経過時間を表示するための処理である。
【００４０】
すなわち、実時間の１秒毎に行われる電力系統模擬処理(図２参照)の結果行われるシミュレーションを、原則１秒毎にトレーナ用マンマシン装置１の表示装置およびトレーニ用マンマシン装置２の表示装置に表示することとする。
そして、電力系統模擬処理(図２参照、訓練経過時間更新処理を除く)が１秒より多くかかった場合には、その後に行われる１秒未満の電力系統模擬処理(図２参照)のシミュレーションの表示を１秒未満に補正し、訓練中の経過時間である訓練経過時間を原則１秒毎に進めることとし、実時間の経過に合わせるようにしている。
【００４１】
こうして、トレーナ用マンマシン装置１の出力装置１ｄであるディスプレイおよびトレーニ用マンマシン装置２の出力装置２ｄであるディスプレイに、訓練経過時間で毎周期(ここでは、１秒間)の模擬した電力系統の状態の表示を行い、リアルタイムに近付けて電力系統の状態を表示している。
訓練経過時間更新処理(図３参照)は、前記したように、訓練システムプログラムを実行することにより行われ、前記の監視制御手段３が主体となり行うものである。
【００４２】
まず、図３のＳ１０１において、監視制御手段３は、毎周期の１秒毎の当該時刻断面において電力系統模擬処理(図２参照、Ｓ００９の訓練経過時間更新処理を除く)に１秒以上かかったか否か判定する。
今回の電力系統模擬処理(図２参照、Ｓ００９の訓練経過時間更新処理を除く)の処理時間が１秒より大きい場合(図３のＳ１０１でＹes)、図３のＳ１０２において、その超過時間(１秒より大きい時間)をトータル補正時間として加算する。すなわち、
トータル補正時間 ＝トータル補正時間＋(今回処理時間−１) (秒) の演算を行う。
【００４３】
例えば、今回の処理時間が１．５秒であった場合、１．５秒−１秒＝０．５秒をトータル補正時間に加算し、
トータル補正時間 ＝トータル補正時間＋(１．５−１)＝トータル補正時間＋０．５(秒) とした後、訓練経過時間更新処理(図３参照)を終了する。
【００４４】
一方、今回の処理時間が１秒より大きくない場合(図３のＳ１０１でＮo)、図３のＳ１０３において、トータル補正時間があるか否か判定する。すなわち、
トータル補正時間＝０ か否か判定する。
トータル補正時間がない場合(図３のＳ１０３でＹes)、訓練経過時間更新処理(図３参照)を終了する。
【００４５】
一方、トータル補正時間がある場合(図３のＳ１０３でＮo)、図３のＳ１０４において、
今回補正時間を、 今回補正時間＝１−今回処理時間 (秒)
の演算を行い算出する。例えば、今回の処理時間が０．８秒であった場合、
今回補正時間＝１秒−０．８秒＝０．２秒の演算を行い、０．２秒を今回補正時間とする。
【００４６】
続いて、図３のＳ１０５において、図３のＳ１０４で算出した今回補正時間がトータル補正時間よりも大きいか否かを判定する。
今回補正時間がトータル補正時間よりも大きい場合(図３のＳ１０５でＹes)、図３のＳ１０６において、今回補正時間をトータル補正時間に置き換えて設定する。すなわち、
今回補正時間＝トータル補正時間 の演算を行う。
例えば、今回補正時間が０．５秒で、トータル補正時間が０．２秒の場合、訓練経過時間の実時間との遅れはトータル補正時間の０．２秒であるため、今回補正時間を０．２秒に置き換える。
【００４７】
一方、今回補正時間がトータル補正時間よりも大きくない場合(図３のＳ１０５でＮo)、例えば、今回補正時間が０．２秒で、トータル補正時間が０．５秒であった場合は、今回の周期で実時間との差を埋めることができる時間は、１秒と今回処理時間との差である０．２秒であるため、今回補正時間は０．２秒のままとなる。
【００４８】
続いて、図３のＳ１０７において、訓練に際しての訓練経過時間と実時間の差を埋めるため、訓練経過時間を今回補正時間分進め、また、模擬モデル手段７の各模擬モデルのタイマー時間を今回補正時間分進める。なお、図３のＳ１０７の処理が行われない場合、訓練経過時間の補正は行われないこととなる。
【００４９】
例えば、今回補正時間が０．２秒であった場合、訓練経過時間が補正時間の０．２秒進められるので、トレーニ用マンマシン装置２およびトレーナ用マンマシン装置１を介してトレーニおよびトレーナに表示される訓練経過時間は０．８秒であり、実時間の１秒進むことになる。すなわち、トレーニ用マンマシン装置２およびトレーナ用マンマシン装置１にシミュレーション画面が０．８秒間表示された後、次回の電力系統模擬処理(図２参照)で演算されたシミュレーション画面が表示されることになる。
【００５０】
続いて、図３のＳ１０８において、トータル補正時間から今回補正時間を差し引いてトータル補正時間を修正する。すなわち、
トータル補正時間 ＝トータル補正時間−今回補正時間
の演算を行う。
以上が、図３に示す訓練経過時間更新処理(図２の電力系統模擬処理のＳ００９)である。
【００５１】
前記したように、この訓練経過時間更新処理で訓練経過時間の補正が行われた場合、毎周期毎の電力系統模擬処理(図２参照)後の今回の電力系統模擬処理で模擬される電力系統の状態がトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２で表示される。
例えば、図３の訓練経過時間更新処理のＳ１０７で訓練経過時間が補正されない場合には、今回の電力系統模擬処理(図２参照)で模擬される電力系統の状態をトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２に１秒間表示する。
一方、図２の訓練経過時間更新処理のＳ１０７で訓練経過時間が０．８秒に補正された場合には、今回の電力系統模擬処理(図２参照)で模擬した電力系統の状態をトレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２に０．８秒間表示することとなる。
【００５２】
＜＜まとめ＞＞
本実施形態における訓練装置１０は、図３に示す訓練経過時間更新処理により、例えば事故発生時刻において電力系統状態が大きく変化し、電力系統模擬処理に周期時間よりも時間を要した場合においては、電力系統模擬処理が完了してから訓練経過時間を進める。
つまり、電力系統の状態に変化が無く、電力系統模擬処理に周期時間よりも時間がかからなかった場合は、これまでの訓練経過時間の実時間に対する遅れを取り戻すように、訓練経過時間を早く進めることで、トレーニおよびトレーナに対してあたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示することを特徴とするものである。
【００５３】
具体的には、訓練装置１０では、一定周期で動作する電力系統模擬処理に要した実時間を監視し、周期時間よりも電力系統模擬処理に時間がかかった場合は、その超過時間をトータル補正時間として記憶し、周期時間よりも電力系統模擬処理に時間がかからなかった場合は、実時間と今回の周期で埋めることが可能な訓練経過時間との差を今回補正時間として算出し、今回補正時間分だけ訓練経過時間を実時間よりも早く進めることにより、ハードウェア性能に拘らず、トレーニおよびトレーナに対してあたかも実時間で電力系統を模擬しているように表示することを可能としている。
【００５４】
＜＜作用効果＞＞
この構成によれば、訓練装置１０において各時間断面で発生する状態変化イベントを、模擬系統に反映するまでに要した実時間を取得し、訓練経過時間を操作することで、ハードウェア性能に関わらず、トレーナおよびトレーニに対してあたかも実時間で模擬しているように表示できるため、臨場感のある効果的な訓練を行うことができる。
【００５５】
なお、前記の電力系統模擬処理(図２参照)は、トレーナ、トレーニがオンラインで係るオンライン処理の場合を例示して説明したが、訓練をバッチ処理で行う場合には、予め、トレーナが事故シナリオ等をトレーナ用マンマシン装置１で入力して、所定の周期、例えば、１秒毎に図２に示す電力系統模擬処理を行っておく。その後、任意の時間に、トレーニが、トレーニ用マンマシン装置２を用いて、電力系統模擬処理(図２参照)をキックし、一連の電力系統のシミュレーションを、トレーニ用マンマシン装置２に表示する。
このように、訓練装置１０における被訓練者に対する電力系統の監視の訓練は、オンライン処理またはバッチ処理の何れでも可能である。
【００５６】
また、本実施形態では、毎周期の１秒毎に電力系統模擬処理(図２参照、Ｓ００９の訓練経過時間更新処理は除く)を行った後、原則１秒で表示を行う場合を例示したが、電力系統模擬処理(図２参照、Ｓ００９の訓練経過時間更新処理は除く)を行う時間を１秒以外の任意の時間または１秒以外の変動する時間で行ってもよい。また、電力系統模擬処理(図２参照)で、シミュレーションした電力系統の状態を、トレーナ用マンマシン装置１、トレーニ用マンマシン装置２に表示する時間を適宜調整することも可能である。
【００５７】
また、本実施形態では、所定周期を超える処理時間が生じた場合、この超えた時間を後の所定周期より小さい処理時間の際に解消する場合を例示したが、この超えた時間を解消せずとも減少させる構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１ トレーナ用マンマシン装置１(表示手段)
２ トレーニ用マンマシン装置２(表示手段)
３ 監視制御手段
４ 模擬系統データ保存エリア(電力系統模擬手段)
５ 電力系統模擬手段
６ 電力潮流計算手段(電力系統模擬手段)
７ 模擬モデル手段(電力系統模擬手段)
１０ 訓練装置(電力系統監視制御システム訓練装置)
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の監視を被訓練者に対して訓練するための制御システム訓練装置であって、
電力系統の応動を模擬する電力系統模擬手段と、
該電力系統模擬手段により模擬される電力系統の状態を表示制御するとともに訓練者および前記被訓練者のうちの少なくとも何れかの操作や制御情報を電力系統模擬手段に反映する監視制御手段とを備え、
前記監視制御手段は、
各時間断面で発生する前記電力系統における状態変化イベントを前記電力系統模擬手段が該電力系統に反映し模擬するまでに要した実時間を取得し、該取得した実時間が所定時間より大きい場合、訓練に際しての後の訓練経過時間を短く操作し、該短く操作した訓練経過時間で、模擬される電力系統の状態を表示制御する
ことを特徴とする電力系統監視制御システム訓練装置。
【請求項２】
前記電力系統模擬手段は、所定の周期における電力系統の応動を模擬し、
前記監視制御手段は、
前記所定の周期内に発生する前記電力系統における状態変化イベントを前記電力系統模擬手段が該電力系統に反映し模擬するまでに要した実時間を取得し、該取得した実時間が前記所定の周期の時間より大きい場合、該大きい分の時間を、後の前記所定の周期より短い前記実時間を取得した際に前記所定の周期より短い時間で、模擬される電力系統の状態を表示制御し、補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力系統監視制御システム訓練装置。
【請求項３】
前記監視制御手段は、前記大きい分の時間を、前記所定の周期と前記短い実時間との差分の時間で解消または減少するように補正する
ことを特徴とする請求項２に記載の電力系統監視制御システム訓練装置。
【請求項４】
前記監視制御手段は、表示手段を表示制御し、該表示手段が模擬される前記電力系統の状態を表示する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載の電力系統監視制御システム訓練装置。
【請求項１】
電力系統の監視を被訓練者に対して訓練するための制御システム訓練装置であって、
電力系統の応動を模擬する電力系統模擬手段と、
該電力系統模擬手段により模擬される電力系統の状態を表示制御するとともに訓練者および前記被訓練者のうちの少なくとも何れかの操作や制御情報を電力系統模擬手段に反映する監視制御手段とを備え、
前記監視制御手段は、
各時間断面で発生する前記電力系統における状態変化イベントを前記電力系統模擬手段が該電力系統に反映し模擬するまでに要した実時間を取得し、該取得した実時間が所定時間より大きい場合、訓練に際しての後の訓練経過時間を短く操作し、該短く操作した訓練経過時間で、模擬される電力系統の状態を表示制御する
ことを特徴とする電力系統監視制御システム訓練装置。
【請求項２】
前記電力系統模擬手段は、所定の周期における電力系統の応動を模擬し、
前記監視制御手段は、
前記所定の周期内に発生する前記電力系統における状態変化イベントを前記電力系統模擬手段が該電力系統に反映し模擬するまでに要した実時間を取得し、該取得した実時間が前記所定の周期の時間より大きい場合、該大きい分の時間を、後の前記所定の周期より短い前記実時間を取得した際に前記所定の周期より短い時間で、模擬される電力系統の状態を表示制御し、補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力系統監視制御システム訓練装置。
【請求項３】
前記監視制御手段は、前記大きい分の時間を、前記所定の周期と前記短い実時間との差分の時間で解消または減少するように補正する
ことを特徴とする請求項２に記載の電力系統監視制御システム訓練装置。
【請求項４】
前記監視制御手段は、表示手段を表示制御し、該表示手段が模擬される前記電力系統の状態を表示する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載の電力系統監視制御システム訓練装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−４１４３５（Ｐ２０１１−４１４３５Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９０７９（Ｐ２００９−１８９０７９）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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