JPH05191923A - 電気回路網の充停電状態判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統の監視や制御を行うため電気回路網
の端子の充停電状態を判定する際に、データ作成が容易
で、論理に統一性と汎用性を与え、計算機用の高速判定
を可能にする。 【構成】 複数の端子とそれらの端子を接続する開閉器
とで成る電気回路網の各端子ノード，開閉器をブランチ
と定義し、第（１）の工程では電気回路網のグラフを作
成する。次に、第（２）の工程で電気回路網のグラフ自
体を定義したのち、第（３）の工程で各ノードの隣接ノ
ード情報を格納した行列を生成する。同様に第（４）の
工程では各ノードの充停電状態を格納したベクトルを生
成する。最後に第（５）の工程では前記行列とベクトル
とのマトリックス演算により複数ノードの充停電状態を
同時に算出して、電気回路網の充停電状態を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の監視や制御
を行う際に電気回路網の端子の充停電状態を判定する判
定方法に関し、特に、電気回路網のグラフ表現からマト
リックス演算により判定を行う充停電状態判定方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電力系統に代表される電気回路網の充停
電表示は、操作員が系統の監視や制御を一層正確かつ確
実に判断できるように、各種の監視制御装置で採用さ
れ、その判定処理は極めて重要なものである。電気回路
網は、端子及び端子間を接続する開閉器により電気的接
続が形成され、その接続状態で端子点での電圧が決定
し、開閉器の入切状態で他端子への電圧伝播が決定して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気回
路網が大規模になると、その接続状態は網目状になり、
電源端子から端子間の開閉器の状態を調べながら各端子
の電気的接続状態を探索し、電圧の有無の伝播状況を判
定することは複雑かつ困難で、莫大な処理時間を要する
ことになる。現状では、電気回路網の充停電状態を判定
するために端子間の電気的接続状態を探索する方法は各
種が工夫されているものの、効率的な方式は未だに確立
されていない。

【０００４】本発明は、このような課題に鑑みて創案さ
れたもので、データ作成が容易で、論理に統一性と汎用
性を有し、計算機処理に適し、高速判定が可能な電気回
路網の充停電状態判定方法を提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明における上記課題
を解決するための手段は、複数の端子とそれらの端子を
接続する開閉器とで成る電気回路網の充停電状態判定方
法において、端子をノード，開閉器をブランチと定義
し、各ノードの隣接ノード情報を格納した行列と各ノー
ドの充停電状態を格納したベクトルとのマトリックス演
算により複数ノードの充停電状態を同時に算出する電気
回路網の充停電状態判定方法もしくはメモリ節約型充停
電状態判定方法によるものとする。

【０００６】

【作用】本発明は、複数の端子とそれらの端子を接続す
る開閉器とで成る電気回路網の充停電状態を必要最小限
の演算で複数端子同時に算出して判定する方法である。
そのため本発明では、各端子の隣接端子情報を格納した
行列式と各端子の充停電状態を格納したベクトル式との
マトリックス演算を使用する。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す工程図
である。図において、実施例は、電気回路網のグラフ作
成工程（１）と、電気回路網のグラフ定義工程（２）
と、ノード隣接行列の生成工程（３）と、ノード充停電
ベクトルの生成工程（４）と、電気回路網充停電状態の
判定工程（５）とで成る。それらの詳細は、下記の通り
である。

【０００８】（１）電気回路網のグラフ作成 下記の方式で電気回路網の無向グラフを作成する。即
ち、 イ．電気回路網は、電源端子又は電源から電圧を伝えら
れる端子に遮断器又は断路器等の開閉器で接続される端
子と開閉器との集合で構成される。

【０００９】ロ．開閉器で接続される端子をノードと定
義する。

【００１０】ハ．ノードとノードとを接続する個々の開
閉器をブランチと定義する。

【００１１】という３つの原則により、電気回路網を図
２に示す如き無向グラフとして作成する。同図におい
て、電気回路網は、ノード総数をＮＰとし、ブランチ総
数をＮＢとするノードとブランチの集合で構成されてい
る。尚、ここで、ノードは電源を供給する端子又は電源
により充電される端子のいずれかとして定義され、ブラ
ンチはノードとノードを接続する電気の流れの向きを考
慮しない無方向性の開閉器として定義される。

【００１２】（２）電気回路網のグラフ定義 図２に示す如く、電気回路網をノードＮとブランチＢで
構成する無向グラフとし、ブランチＢは図３に示す如く
ノードとノードを接続する無向線分として、図４に示す
データをノードＮとブランチＢについて設定し、電気回
路網をノードＮとブランチＢの集合で構成されるグラフ
Ｇ（Ｎ，Ｂ）と定義する。

【００１３】 （３）グラフＧのノード隣接行列ＮＣの生成 グラフＧの各ノードの隣接ノードの情報を表現するため
に必要なノード隣接行列ＮＣをブランチＢに基づいて図
５に示す如く生成する。ここで、ノード隣接行列ＮＣは
ＮＰ行ＮＰ列の正方行列で、初期状態として下記の値を
設定し、対称行列にする。

【００１４】イ．ブランチＢｋの接続ノードがＮｍ，Ｎ
ｎで、ブランチＢｋに所属する開閉器ＣＢｋが“入”の
場合、ＮＣ（ｍ，ｎ）＝１で、かつＮＣ（ｎ，ｍ）＝１
である。

【００１５】ロ．上記以外の要素の場合、ＮＣ（ｉ，
ｊ）＝０である。

【００１６】ここで、ノード数が大きくなると、ノード
隣接行列ＮＣの必要メモリ容量も大きくなるので、メモ
リ容量に制約がある場合等は、対称行列の性質を利用し
てノード隣接行列ＮＣの対角要素を含む右上半分だけを
列方向に、次に示す様に要素数ＮＰ（ＮＰ＋１）／２の
一次元配列に格納し、メモリの節約を図る。

【００１７】イ．ブランチＢ_kの接続ノードがＮ_m，Ｎ_n
でブランチＢ_kに所属する開閉器ＣＢ_kが入の場合 ｍ≦ｎの場合：ＮＣ（ｎ（ｎ−１）／２＋ｍ）＝１ ｍ＞ｎの場合：ＮＣ（ｍ（ｍ−１）／２＋ｎ）＝１ ロ．上記以外の要素 ｉ≦ｊの場合：ＮＣ（ｊ（ｊ−１）／２＋ｉ）＝０ ｉ＞ｊの場合：ＮＣ（ｉ（ｉ−１）／２＋ｊ）＝０ 注：二次元配列ＮＣの対角要素を含む右上半分だけを列
方向に一次元配列ＮＣ′に格納した場合、対角要素を含
む右上半分のＮＣ（ｉ，ｊ）はＮＣ′（ｊ（ｊ−１）／
２＋ｉ）に対応する。

【００１８】 （４）グラフＧのノード充停電ベクトルＮＶの生成 グラフＧの各ノードの充停電状態を表現するために必要
なノード充停電ベクトルＮＶを下記の如く生成する。

【００１９】ＮＶ＝｛０，０，０，０，０，１，０，
０，０，０，０，１｝ ここで、ノード充停電ベクトルＮＶは要素数ＮＰのベク
トルで、初期状態として下記の値を設定する。

【００２０】イ．ノードＮ_mが電源かつ電圧有りの場
合、ＮＶ（ｍ）＝１ ロ．上記以外の要素の場合、ＮＶ（ｉ）＝０ （５）充停電判定方法 電気回路網の端子充停電状態判定は、ブランチの開閉器
入切状態又は電源ノードの電圧有無状態に変化が発生し
た場合のみ、次に示す様に イ．グラフＧのノード隣接行列ＮＣの状態変化設定 ロ．グラフＧのノード充停電ベクトルＮＶの設定 ハ．グラフＧのノード隣接行列ＮＣとノード充停電ベク
トルＮＶとのマトリックス演算 上記の３手順で判定を行う。

【００２１】（５．１）グラフＧのノード隣接行列ＮＣ
の状態変化設定 状態変化の発生した開閉器ＣＢ_kが所属するＢ_kに関し
て、ブランチＢを基にノード隣接行列ＮＣに次に示す値
を設定する。

【００２２】イ．ブランチＢ_kの接続ノードがＮ_i，Ｎ_j
でブランチＢ_kに所属する開閉器ＣＢ_kが入に変化した場
合 ＮＣ（ｉ，ｊ）＝１かつＮＣ（ｊ，ｉ）＝１ ロ．ブランチＢ_kの接続ノードがＮ_i，Ｎ_jでブランチＢ_k
に所属する開閉器ＣＢ_kが切に変化した場合 ＮＣ（ｉ，ｊ）＝０かつＮＣ（ｊ，ｉ）＝０ ここで、ノード隣接行列ＮＣが一次元配列の場合は次に
示す様に値を設定する。

【００２３】イ．ブランチＢ_kの接続ノードがＮ_i，Ｎ_j
でブランチＢ_kに所属する開閉器ＣＢ_kが入に変化した場
合 ｉ≦ｊの場合：ＮＣ（ｊ（ｊ−１）／２＋ｉ）＝１ ｉ＞ｊの場合：ＮＣ（ｉ（ｉ−１）／２＋ｊ）＝１ ロ．ブランチＢ_kの接続ノードがＮ_i，Ｎ_jでブランチＢ_k
に所属する開閉器ＣＢ_kが切に変化した場合 ｉ≦ｊの場合：ＮＣ（ｊ（ｊ−１）／２＋ｉ）＝０ ｉ＞ｊの場合：ＮＣ（ｉ（ｉ−１）／２＋ｊ）＝０ （５．２）グラフＧのノード充停電ベクトルＮＶの設定 電源に該当するノードに関して、ノード充停電ベクトル
ＮＶに次に示す値を設定する。

【００２４】イ．ノードＮ_mが電源かつ電圧有りの場
合、ＮＶ（ｍ）＝１ ロ．上記イ以外の要素の場合、ＮＶ（ｉ）＝０ （５．３）グラフＧのノード隣接行列ＮＣとノード充停
電ベクトルＮＶとのマトリックス演算 ノードの充停電判定は、図６に示すように、ノード充停
電状態判定計算論理により、ノード隣接行列ＮＣとノー
ド充停電ベクトルＮＶのマトリックス演算を行い、必要
最小限の演算で複数ノードの充停電状態を同時に計算す
る。即ち、 ア．継続フラグをリセットする。

【００２５】イ．ｊを１からＮＰまで以下の処理を繰返
す。

【００２６】ａ．ＮＶ（Ｊ）が０に等しければ、Ｉを１
からＮＰまで以下の処理を繰返す。

【００２７】・ＮＶ（Ｉ）が１に等しければ、ＮＣ
（Ｉ，Ｊ）とＮＶ（Ｉ）の積を計算し変数Ｓに代入す
る。

【００２８】ｂ．ＳがＮＶ（Ｊ）に等しくなければ ・Ｓ｛ＮＣ（Ｉ・Ｊ）とＮＶ（Ｉ）の積｝をＮＶ（Ｊ）
に代入する。

【００２９】・継続フラグを立てる（セットする）。

【００３０】・Ｉのループを脱出する。

【００３１】 ウ．継続フラグが立っている限り上記の処理を繰返す。

【００３２】即ち、 イ．充停電判定無限ループの最初で継続フラグをリセッ
トする。

【００３３】ロ．充電端子（ＮＶ（Ｊ）＝１）はスキッ
プし、無充電端子（ＮＶ（Ｊ）＝０）のみ計算する。

【００３４】ハ．ＮＶ（Ｉ）＝０は演算結果が０になる
のでスキップし、ＮＶ（Ｉ）＝１の時のみ計算する。

【００３５】ニ．行列ＮＣ（Ｉ，Ｊ）とベクトルＮＶ
（Ｉ）とのマトリックス演算を行い両者の積Ｓを計算す
る。

【００３６】ホ．Ｓ＝ＮＶ（Ｊ）の場合は前回値が０
（ＮＶ（Ｊ）＝０）で今回値が０（Ｓ＝０）の場合なの
で充電端子（ＮＶ（Ｊ））の値を更新せずにスキップ
し、Ｓ≠ＮＶ（Ｊ）の場合は前回値が０（ＮＶ（Ｊ）＝
０）で今回値が１の場合なので充電端子（ＮＶ（Ｊ））
の値をＳ（Ｓ＝１）に更新する。

【００３７】ヘ．上記ホで充電端子（ＮＶ（Ｊ））が更
新された場合（充電状態に更新）は、継続フラグをたて
る。

【００３８】ト．上記ホで充電端子（ＮＶ（Ｊ））が更
新された場合（充電状態に更新）は、以降の計算が不要
なためＩのループを脱出する。

【００３９】チ．充停電判定無限ループの最後で継続フ
ラグがたっている場合は、再度充停電判定無限ループを
繰り返し実行する。

【００４０】その結果、ノードの充停電状態はノード充
停電ベクトルＮＶの値（充電状態は１、無充電状態は
０）として求まる。（図７） ここで、ノード隣接行列ＮＣが一次元配列の場合は、前
記ノード充停電状態判定計算論理と同一の計算論理によ
り添字の扱いに注意して図８に示す如く計算する。即
ち、 ア．継続フラグをリセットする。

【００４１】イ．Ｊを１からＮＰまで以下の処理で繰返
す。

【００４２】ａ．ＮＶ（Ｊ）が０に等しければ、Ｉを１
からＮＰまで以下の処理を繰返す。

【００４３】（１）ＩがＪより大きければ、添字ＬをＬ
＝Ｉ＊（Ｉ−１）／２＋Ｊ （２）さもなければ、添字ＬをＬ＝Ｊ＊（Ｊ−１）／２
＋Ｉとする。

【００４４】ｂ．ＮＶ（Ｉ）が１に等しければ、 （１）ＮＣ（Ｌ）とＮＶ（Ｉ）の積を計算し変数Ｓに代
入する。

【００４５】（２）ＳがＮＶ（Ｊ）に等しくなければ、 ・Ｓ｛ＮＣ（Ｌ）とＮＶ（Ｉ）の積｝をＮＶ（Ｊ）に代
入する。

【００４６】・継続フラグを立てる（セットする）。

【００４７】・Ｉのループを脱出する。

【００４８】ウ．継続フラグが立っている限り上記の処
理を繰返す。

【００４９】即ち、 イ．充停電判定無限ループの最初で継続フラグをリセッ
トする。

【００５０】ロ．充電端子（ＮＶ（Ｊ）＝１）はスキッ
プし、無充電端子（ＮＶ（Ｊ）＝０）のみ計算する。

【００５１】ハ．ＩがＪより大きければ添字ＬをＬ＝Ｉ
＊（Ｉ−１）／２＋Ｊとし、さもなければ添字ＬをＬ＝
Ｊ＊（Ｊ−１）／２＋Ｉとする。

【００５２】ニ．ＮＶ（Ｉ）＝０は演算結果が０になる
のでスキップし、ＮＶ（Ｉ）＝１の時のみ計算する。

【００５３】ホ．行列ＮＣ（Ｌ）とベクトルＮＶ（Ｉ）
とのマトリックス演算を行い両者の積Ｓを計算する。

【００５４】ヘ．Ｓ＝ＮＶ（Ｊ）の場合は前回値が０
（ＮＶ（Ｊ）＝０）で今回値が０（Ｓ＝０）の場合なの
で充電端子（ＮＶ（Ｊ））の値を更新せずにスキップ
し、Ｓ≠ＮＶ（Ｊ）の場合は前回値が０（ＮＶ（Ｊ）＝
０）で今回値が１の場合なので充電端子（ＮＶ（Ｊ））
の値をＳ（Ｓ＝１）に更新する。

【００５５】ト．上記ヘで充電端子（ＮＶ（Ｊ））が更
新された場合（充電状態に更新）は、継続フラグをたて
る。

【００５６】チ．上記ヘで充電端子（ＮＶ（Ｊ））が更
新された場合（充電状態に更新）は、以降の計算が不要
なためＩのループを脱出する。

【００５７】リ．充停電判定無限ループの最後で継続フ
ラグがたっている場合は、再度充停電判定無限ループを
繰り返し実行する。

【００５８】以上、（５．１），（５．２），（５．
３）により、図２の無向グラフＧに示す電気回路網のノ
ード充停電状態判定が行われ、電気回路網の端子充停電
状態が生成される。

【００５９】本実施例は下記の効果が明らかである。

【００６０】（１）開閉器とその両側に接続される端子
の情報のみによる無向グラフとして電気回路網のノード
とブランチの接続状態を表現するので、端子の一端から
他端に流れる電気の方向性を意識する必要がなく、ノー
ド（端子）番号及びブランチ（開閉器）番号は連番でさ
えあれば付与方法については制約がなく、回路構成デー
タの作成が容易になる。

【００６１】（２）充停電状態の判定が電源端子（又は
充電端子）からの探索と異なり、単純なマトリックス演
算の形式に置換されているので、数値で算出され、計算
機処理に適しているうえ、プログラムも小さい。

【００６２】（３）必要最小限の演算で複数ノードの充
停電状態を同時に計算し、かつ整数演算であるため、高
速判定が可能である。

【００６３】（４）電気回路網の端子と開閉器の接続形
態の如何に拘らず、充停電状態判定論理に統一性と汎用
性がある。

【００６４】

【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、データ作成が容易で、論理に統一性と汎用性を有
し、計算機処理に適し、高速判定が可能な電気回路網の
充停電状態判定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の工程図。

【図２】電気回路網の無向グラフの説明図。

【図３】ブランチの説明図。

【図４】電気回路網のグラフ定義の説明図。

【図５】ノード隣接行列の説明図。

【図６】ノード充停電状態判定演算論理の説明図。

【図７】マトリックス演算の説明図。

【図８】ノード充停電状態判定演算論理の説明図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の端子とそれらの端子を接続する開
   閉器とで成る電気回路網の充停電状態判定方法におい
   て、端子をノード、開閉器をブランチと定義し、各ノー
   ドの隣接ノード情報を格納した行列と各ノードの充停電
   状態を格納したベクトルとのマトリックス演算により複
   数ノードの充停電状態を同時に算出することを特徴とす
   る電気回路網の充停電状態判定方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のマトリックス演算によ
   るメモリ節約型充停電状態判定方法。