(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力グリッドのスケルトン・トポロジを抽出する方法であって、
ユーザの必要性に対応するトポロジ部分構造の記述、及び前記トポロジ部分構造から抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造の記述を受け取ることと、
前記トポロジ部分構造の前記記述に基づいて第１の接続行列を生成し、前記スケルトン・トポロジ部分構造の前記記述に基づいて第２の接続行列を生成することと、
前記電力グリッドの一次トポロジ構造に基づいて、第３の接続行列を生成することと、
前記第３の接続行列から前記第１の接続行列に適合する部分行列を検索することと、
前記第２の接続行列を用いて前記適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得することと、
前記第４の接続行列に基づいて前記一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を生成することと
を含む方法。
【請求項２】
前記第２の接続行列を用いて前記適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を生成することは、前記適合する部分行列を前記第２の接続行列で置き換えて前記第４の接続行列を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の接続行列を用いて前記適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得することは、
前記第１の接続行列及び前記第２の接続行列によって変換行列を決定することと、
前記変換行列を用いて前記適合する部分行列を変換することによって前記第４の接続行列を取得することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第３の接続行列から前記第１の接続行列に適合する部分行列を検索することは、
前記第１の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルを、それぞれ、前記第３の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルから検索することと、
前記第１の接続行列の全ての行ベクトル及び列ベクトルが前記第３の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルから探し出された場合に、前記探し出された行ベクトル及び列ベクトルに基づいて、前記第３の接続行列に含まれる適合する可能性のある部分行列を決定することと、
前記第３の接続行列内に含まれる前記適合する可能性のある部分行列から、前記第１の接続行列に適合する部分行列を取出すことと
を含む、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルを、それぞれ、前記第３の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルから検索することは、
前記第１の接続行列の前記行ベクトルを、一つずつ、前記第３の接続行列の前記行ベクトルから検索することと、
前記探し出された行ベクトルを前記行ベクトルのリストに加えて、各々の前記探し出された行ベクトルの前記第３の接続行列内での行番号を記録することと、
前記行ベクトルのリストが前記第１の接続行列の全ての行ベクトルを含むと判断される場合に、前記第１の接続行列の前記列ベクトルを、一つずつ、前記第３の接続行列の前記列ベクトルから検索することと、
前記探し出された列ベクトルを前記列ベクトルのリストに加えて、各々の前記列ベクトルの前記第３の接続行列内での列番号を記録することと、
前記列ベクトルのリストが前記第１の接続行列内の全ての列ベクトルを含むかどうか判断することと
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記探し出された行ベクトル及び列ベクトルに基づいて、前記第３の接続行列に含まれる適合する可能性のある部分行列を決定することは、前記第１の接続行列の前記行ベクトル及び列ベクトルを参照しながら、前記探し出された行ベクトル及び列ベクトルを並べ替え及び組み合せることによって、前記第３の接続行列に含まれる適合する可能性のある部分行列を決定することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第３の接続行列に含まれる前記適合する可能性のある部分行列から、前記第１の接続行列に適合する部分行列を取り出すことは、
前記適合する可能性のある部分行列のべクトル座標を、前記第１の接続行列のベクトル座標で写像することと、
前記適合する可能性のある部分行列の前記ベクトル座標のベクトル値を、写像関係を有する前記第１の接続行列の前記ベクトル座標のベクトル値と比較することと、
前記適合する可能性のある部分行列の各々の前記ベクトル座標の前記ベクトル値が、写像関係を有する前記第１の接続行列の前記ベクトル座標の前記ベクトル値と同じである場合に、前記適合する可能性のある部分行列から前記第１の接続行列に適合する部分行列を取り出すことと
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電力グリッドのスケルトン・トポロジを抽出するための装置であって、
ユーザの必要性に対応するトポロジ部分構造の記述、及び前記トポロジ部分構造から抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造の記述を受け取るように構成された受取りモジュールと、
前記トポロジ部分構造の前記記述に基づいて第１の接続行列を生成し、前記スケルトン・トポロジ部分構造の前記記述に基づいて第２の接続行列を生成し、前記電力グリッドの一次トポロジ構造に基づいて、第３の接続行列を生成するように構成された接続行列生成モジュールと、
前記第３の接続行列から前記第１の接続行列に適合する部分行列を検索するように構成された検索モジュールと、
前記第２の接続行列を用いて前記適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得するように構成された行列変換モジュールと、
前記第４の接続行列に基づいて前記一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を生成するように構成されたスケルトン・トポロジ構造生成モジュールと
を備える装置。
【請求項９】
前記行列変換モジュールは、前記第２の接続行列を用いて前記適合する部分行列を置き換えることによって前記第４の接続行列を生成するようにさらに構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記行列変換モジュールは、
前記第１の接続行列及び前記第２の接続行列によって変換行列を決定し、
前記変換行列を用いて前記適合する部分行列を変換することによって前記第４の接続行列を取得する
ようにさらに構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記検索モジュールは、
前記第１の接続行列の前記行ベクトル及び列ベクトルを、それぞれ、前記第３の接続行列の前記行ベクトル及び列ベクトルから検索するように構成されたベクトル検索モジュールと、
前記第１の接続行列の全ての前記行ベクトル及び列ベクトルが前記第３の接続行列の前記行ベクトル及び列ベクトルから探し出された場合に、前記第３の接続行列に含まれる適合する可能性のある部分行列を決定するように構成された部分行列決定モジュールと、
前記第３の接続行列内に含まれる前記適合する可能性のある部分行列から、前記第１の接続行列に適合する部分行列を取出すように構成された部分行列取出しモジュールと、
をさらに備える、請求項８〜請求項１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記ベクトル検索モジュールは、
前記第１の接続行列の前記行ベクトルを、一つずつ、前記第３の接続行列の前記行ベクトルから検索し、
前記探し出された行ベクトルを前記行ベクトルのリストに加えて、各々の前記探し出された行ベクトルの前記第３の接続行列内での行番号を記録し、
前記行ベクトルのリストが前記第１の接続行列の全ての行ベクトルを含むと判断される場合に、前記第１の接続行列の前記列ベクトルを、一つずつ、前記第３の接続行列の前記列ベクトルから検索し、
前記探し出された列ベクトルを前記列ベクトルのリストに加えて、各々の前記列ベクトルの前記第３の接続行列内での列番号を記録し、
前記列ベクトルのリストが前記第１の接続行列の全ての列ベクトルを含むかどうか判断する
ようにさらに構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記部分行列決定モジュールは、前記第１の接続行列の前記行ベクトル及び列ベクトルを参照しながら、前記探し出された行ベクトル及び列ベクトルを並び替え及び組み合せることによって、前記第３の接続行列に含まれる適合する可能性のある部分行列を決定するようにさらに構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記部分行列取出しモジュールは、
前記適合する可能性のある部分行列のべクトル座標を、前記第１の接続行列のベクトル座標で写像し、
前記適合する可能性のある部分行列の前記ベクトル座標のベクトル値を、写像関係を有する前記第１の接続行列の前記ベクトル座標のベクトル値と比較し、
前記適合する可能性のある部分行列の各々の前記ベクトル座標の前記ベクトル値が、写像関係を有する前記第１の接続行列の前記ベクトル座標の前記ベクトル値と同じである場合に、前記適合する可能性のある部分行列から前記第１の接続行列に適合する部分行列を取り出す
ようにさらに構成される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
コンピュータ上で実行されるとき、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の方法ステップを実行するように適合されたプログラム・コードを含むコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に電力グリッドに関し、より具体的には電力グリッドのスケルトン・トポロジ構造を抽出する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力システムは全体として、例えば、発電機、変圧器、バス、スイッチ、断路器、及び電線路など、ある特定の形で接続された電気構成要素から成る。その電気的機能の性能は、構成要素の特性及び構成要素の接続関係によって制限される。グリッドの物理的な構成要素に関わらず、電力システムは、分岐と分岐によって接続されるノードとによって形成されるグリッド・トポロジとして抽象化することができる。構成要素の特性及びそれらの接続関係による制限を考慮すると、電力グリッドは実際には、幾何学的トポロジ及び物理的トポロジという２つの種類のトポロジ構造を含む。幾何学的トポロジはグリッド・デバイスの幾何学的接続状態を表し、他方、物理的トポロジはグリッド構成要素の物理的な電気的結合関係を表す。
【０００３】
電力システムのグリッド・トポロジ構造の分析は、通常、以下の２つの態様において行われる。第１の態様はグリッド・トポロジ構造の確立にある。スイッチの状態に応じて、種々のデバイスによって結合されたグリッドを分岐及びノードの接続関係の行列によって示すことができ、これを用いて電力システムを分析し計算することができる。さらに、相互接続された個々のサブ・デバイスの識別は、電力システムの物理的分析、計算及び研究の基礎となる。第２の態様は、グリッドのトポロジ構造と物理的機能との間の内的関係を発掘するためにグリッド・トポロジ構造を研究及び利用して、電力システムを分析及び制御することをより簡便且つ容易にすることにある。実際の業務において、電力グリッド会社の様々な業務部門は、それ自体の業務上の必要性に従って電力システムの分析及び計算を行う必要がある。そのため、電力システムの一次トポロジ構造に対する様々な関心事項（ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｃｏｎｃｅｒｎ）に焦点を合わせて、様々なスケルトン・トポロジ・ネットワークが一次トポロジ構造から抽出される。現在、電力グリッド会社の業務部門は、その業務上の必要性に従い熟練者の経験に基づいて、主として手動で一次トポロジ構造からスケルトン・トポロジ構造を抽出している。しかし、実際には、電力システム内には膨大な数の構成要素が存在し、電線路は重く複雑である。負荷の変化、設備の保守整備及び能動的最適化などの理由で、グリッドは常に設備レベレで刷新されており、一次トポロジ構造は頻繁に変更される。業務部門が一次トポロジ構造から手動でスケルトン構造体を抽出して保守整備する場合、作業手順は細部で過負荷となりコストが高くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、操作上の必要性に応じてスケルトン・トポロジ構造を抽出するための自動的で効率的な方法を提供することが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらの問題を解決するために、本発明はスケルトン・トポロジ構造を抽出するための自動的且つ効率的な方法及び装置を提供する。
【０００６】
本発明の一態様により、電力グリッドのスケルトン・トポロジ構造を抽出する方法が提供される。本方法は、ユーザの必要性に対応するトポロジ部分構造の記述、及びトポロジ部分構造から抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造の記述を受け取ることと、トポロジ部分構造の記述に基づいて第１の接続行列を生成し、スケルトン・トポロジ部分構造の記述に基づいて第２の接続行列を生成することと、電力グリッドの一次トポロジ構造に基づいて、第３の接続行列を生成することと、第３の接続行列から、第１の接続行列に適合する部分行列を検索することと、第２の接続行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得することと、第４の接続行列に基づいて一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を生成することとを含む。
【０００７】
本発明の第２の態様により、電力グリッドのスケルトン・トポロジ構造を抽出するための装置が提供される。本装置は、ユーザの必要性に対応するトポロジ部分構造の記述、及びトポロジ部分構造から抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造の記述を受け取るように構成された受取りモジュールと、トポロジ部分構造の記述に基づいて第１の接続行列を生成し、スケルトン・トポロジ部分構造の記述に基づいて第２の接続行列を生成し、電力グリッドの一次トポロジ構造に基づいて第３の接続行列を生成するように構成された接続行列生成モジュールと、第３の接続行列から、第１の接続行列と適合する部分行列を検索するように構成された検索モジュールと、第２の接続行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得するように構成された行列変換モジュールと、第４の接続行列によって一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を生成するように構成されたスケルトン・トポロジ構造生成モジュールとを備える。
【０００８】
本発明による、スケルトン・トポロジ構造を抽出する方法及び装置は、業務の必要性に応じたスケルトン・トポロジ構造を自動的且つ効率的に抽出することができる。
【０００９】
添付の図面と組み合せて、以下の例示的な実施形態の詳細な説明を参照することにより、本発明自体、本発明の好ましい実施形態、目的及び利点をより良く理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による、電力グリッドのスケルトン・トポロジを抽出する方法を示す。
【図２】本発明の一実施形態による、トポロジ部分構造の図を示す。
【図３】本発明の一実施形態による、図２のトポロジ部分構造を抽象化することによって形成されるノード−分岐の接続関係の有向グラフを示す。
【図４】本発明の一実施形態による、スケルトン・トポロジ部分構造の図を示す。
【図５】本発明の一実施形態による、図４のスケルトン・トポロジ部分構造を抽象化することによって形成されるノード・分岐の接続関係の有向グラフを示す。
【図６】本発明の一実施形態による、一次トポロジ構造の図を示す。
【図７】本発明の一実施形態による、図６のトポロジ構造を抽象化することによって形成されるノード・分岐の接続関係の有向グラフを示す。
【図８】電力グリッドの一次トポロジ構造の接続行列の内部の、トポロジ部分構造の接続行列を検索するためのフローチャートを示す。
【図９】図８のステップＳ８０２を実施するための詳細なプロセスを示す。
【図１０】図８のステップＳ８０４を実施するための詳細なプロセスを示す。
【図１１】本発明の一実施形態による、一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を示す。
【図１２】本発明の一実施形態による、電力グリッドにおけるスケルトン・トポロジを抽出するための装置のブロック図を示す。
【図１３】本発明の実施形態を実施することができるコンピューティング装置の構成の略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の議論において、本発明の実施形態による電力グリッドのスケルトン・トポロジ構造を抽出する方法及び装置を、本発明の目的及び利点をより良く理解できるように、添付の図面と組み合せて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による、電力グリッドのスケルトン・トポロジを抽出する方法を示す。本方法は、ステップＳ１０１において、ユーザの必要性に対応するトポロジ部分構造の記述を受け取ること、及び、そのトポロジ部分構造から抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造の記述を受け取ることと、ステップＳ１０２において、トポロジ部分構造の記述に基づいて第１の接続行列を生成すること、及び、スケルトン・トポロジ部分構造の記述に基づいて第２の接続行列を生成することと、ステップＳ１０３において、電力グリッドの一次トポロジ構造に基づいて第３の接続行列を生成することと、ステップＳ１０４において、第３の接続行列から、第１の接続行列に適合する部分行列を検索することと、ステップＳ１０５において、第２の接続行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を生成することと、ステップＳ１０６において、第４の接続行列に従って一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を生成すること、とを含む。
【００１３】
ステップＳ１０１において、ユーザの必要性に対応するトポロジ部分構造の記述、及び該トポロジ部分構造から抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造の記述を受け取る。電力会社の異なる業務部門は異なる業務上の必要性及び異なる業務分析目標を有するので、それらの関心事項は、電力グリッドの同じ一次トポロジ構造に対するものであっても異なる。そのために、異なる業務部門は、それらの業務上の必要性に対応するトポロジ部分構造を指定する必要があり、該トポロジ部分構造から抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造を指定する。電力システム全体の一次トポロジ構造に関して、トポロジ部分構造はその一次トポロジ構造の部分集合であり、スケルトン・トポロジ部分構造は、部門がその業務上の必要性に応じて作成する、トポロジ部分構造のさらに簡略化されたものである。本発明の一実施形態により、グラフィック・インタフェースを備えた編集ツールが提供されることで、ユーザが個人的に関心のあるトポロジ構造を編集することが可能になるのみならず、ユーザは、一次トポロジ構造から関心のあるトポロジ部分構造を選択し、そのトポロジ部分構造にさらなる簡略化を施してスケルトン・トポロジ部分構造を形成することが可能になる。本発明の別の実施形態により、ユーザによって編集されたトポロジ部分構造及びスケルトン・トポロジ部分構造を含むファイルをインポートすることができる。
【００１４】
ステップＳ１０２において、トポロジ部分構造の記述に基づいて第１の接続行列が生成され、スケルトン・トポロジ部分構造の記述に基づいて第２の接続行列が生成され、ここで、第１の接続行列はトポロジ部分構造の接続行列に対応し、第２の接続行列はスケルトン・トポロジ部分構造の接続行列に対応する。送電の分野においては、接続行列を用いて、電気的構成要素間の接続間、及び、電力グリッドのトポロジ構造内の電気的構成要素間の接続関係を記述することができる。具体的には、種々のデバイスを接続する電力グリッドの一次トポロジ構造は、ノード−分岐の接続関係の有向グラフとして抽象化することができ、ここで、ノードは電気的構成要素を示し、他方、分岐は電気的構成要素同士の接続を示す。ｎ個のノード及びｂ個の分岐を有する電力グリッドのトポロジ構造は、ｎ×ｂ行列によって表すことができる。行列の行ベクトルは電力グリッドのノードに対応し、他方、行列の列ベクトルは分岐に対応する。行列のベクトルａｉｊは次のように定義される。
【数１】
0005466798.tif 000002
【００１５】
接続行列の各列は分岐に対応し、どの分岐も２つのノードに接続するはずで、その方向の１つは内向きであり他は外向きである。従って、どの列も２つだけの非ゼロ要素、＋１及び−１を含む。全ての行の要素を列毎に加え合わせると、各要素がゼロである行が得られることになる。従って、行列の行は互いに独立ではない。いずれの行の要素も、この行を除いた全ての行を加え合わせ、その和の符号を変えることによって得ることができる。対応する接続行列の生成を説明するための一例として図２のトポロジ部分構造を取り上げると、第１のステップは、図２のトポロジ部分構造を抽象化してノード−分岐の接続関係の有向グラフを形成することである。この有向グラフから、ノード１とノード３との間の接続は断路器１であり、ノード２とノード４との間の接続は断路器２であり、ノード３とノード５との間の接続は接地断路器１であり、ノード４とノード５との間の接続は接地断路器２であり、ノード３とノード４との間の接続は遮断器１であることが分かる。行ベクトルＶは、バス・セグメント１、バス・セグメント２、ダミー・ポイント３、ダミー・ポイント４、ダミー・ポイント５を含む。列ベクトルＭは、断路器１、断路器２、遮断器１、接地断路器１、接地断路器２を含む。接続行列の上記の記述に従い、トポロジ部分構造に対応する接続行列Ａ＝Ｖ×Ｍが得られる。
【数２】
0005466798.tif 000003
【００１６】
再び、例として図２のトポロジ部分構造を取り上げると、ユーザは電力システムの送電部門であり、バス及びスイッチの状態に対してより多くの関心が払われるので、ユーザの必要性に応じて抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造はバス及びスイッチのみを含む。図４は、本発明の一実施形態によるスケルトン・トポロジ部分構造を示す。図５は、本発明の一実施形態による、図４のスケルトン・トポロジ部分構造を抽象化することによって形成されたノード−分岐の接続関係の有向グラフを示す。接続行列を生成する方法を用いて、このスケルトン・トポロジ部分構造に対応する接続行列Ａ’が得られる。
【数３】
0005466798.tif 000004
【００１７】
ステップＳ１０３において、電力グリッドの一次トポロジ構造に基づいて第３の接続行列が生成され、ここで第３の接続行列は一次トポロジ構造の接続行列に対応する。電力グリッドの一次トポロジ構造は、分析対象としての電力グリッドに対応する。一般に、分析対象としての電力グリッドは、市又は地区をカバーする。市レベルの中規模の送電システムは約４００の電線路、１２０の変電所を有する。各々の変電所は約５００の一次デバイスを有し、各々の電線路は約５０の一次デバイスを有する。主要なデバイスには、主変圧器、スイッチ、遮断器、バス、電線路、変流器、変圧器、原子炉及び接地断路器が含まれる。このことは、対応する電力グリッドの一次トポロジ構造が、複雑な電線路及び多数の電気的構成要素を有することを意味する。接続行列の上記の記述に基づいて、一次トポロジ構造の接続行列が、電力グリッドの一次トポロジ構造に従って生成される。説明の便宜のために、本発明の一実施形態において、単純な一次トポロジ構造が模式的に選択される。図６は、本発明の一実施形態による一次トポロジ構造の図を示す。図６のトポロジ構造を抽象化することにより、図７のノード−分岐の接続関係の有向グラフが形成される。行ベクトルＶ’は、補助バス・セグメント１、補助バス・セグメント２、ダミー・ポイント３、ダミー・ポイント４、ダミー・ポイント５、主バス・セグメント２、主バス・セグメント１、送出線路２、送出線路１を含む。列ベクトルＭ’は、断路器１、断路器２、遮断器１、接地断路器１、接地断路器２、遮断器２、遮断器３、断路器３、断路器４を含む。次に、接続行列の記述に従って、一次トポロジ構造に対応する接続行列Ａ”＝Ｖ’×Ｍ’が得られる。
【数４】
0005466798.tif 000005
【００１８】
ステップＳ１０４において、第１の接続行列に適合する部分行列が、第３の接続行列から検索される。即ち、トポロジ部分構造の接続行列に適合する部分行列が、電力グリッドの一次トポロジ構造の接続行列から検索される。図８は、トポロジ部分構造の接続行列を電力グリッドの一次トポロジ構造の接続行列から検索するフローチャートを示す。詳細には、フローはステップＳ８０１から開始する。ステップＳ８０２において、トポロジ部分構造の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルが、一次トポロジ構造の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルからそれぞれ検索される。詳細には、図９は、図８のステップＳ８０２を実施するための具体的なプロセスを示す。ステップＳ８０２１において、トポロジ部分構造の接続行列の行ベクトルが、一次トポロジ構造の接続行列の行ベクトルから一つずつ検索される。ステップＳ８０２２において、探し出された行ベクトルが行ベクトルのリストに加えられ、この行ベクトルの、一次トポロジ構造の接続行列内での行番号が記録される。ステップＳ８０２３において、行ベクトルのリストが、一次トポロジ構造の接続行列の全ての行ベクトルを含むかどうか判断される。判断の結果がノーである場合、フローは終了する。判断の結果がイエスである場合、フローはステップＳ８０２４に進み、そこでトポロジ部分構造の接続行列の列ベクトルが、一次トポロジ構造の接続行列の列ベクトルから一つずつ検索される。ステップＳ８０２５において、探し出された列ベクトルが列ベクトルのリストに加えられ、この列ベクトルの、一次トポロジ構造の接続行列内での列番号が記録される。ステップＳ８０２６において、列ベクトルのリストが、一次トポロジ構造の接続行列の全ての列ベクトルを含むかどうか判断される。判断の結果がノーである場合、フローは終了する。判断の結果がイエスである場合、フローは図８のステップＳ８０３に進む。当業者であれば、トポロジ部分構造の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルを一次トポロジ構造の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルから検索するときに、順序は不変ではないことを認識するであろう。トポロジ部分構造の接続行列の列ベクトルを最初に検索し、次に、トポロジ部分構造の接続行列の全ての列ベクトルが探し出されたことを確認した後でトポロジ部分構造の接続行列の行ベクトルを検索することもまた可能である。このやり方でも、本発明の目的を達成することができる。ステップＳ８０３において、トポロジ部分構造の接続行列の全ての行ベクトル及び列ベクトルが一次トポロジ構造の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルから探し出された場合、一次トポロジ構造の接続行列内に含まれる適合する可能性のある部分行列が決定される。トポロジ部分構造の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルを参照することで、探し出された行ベクトル及び列ベクトルの並べ替え及び組合せが行われ、一次トポロジ構造の接続行列内に含まれる適合する可能性のある部分行列を決定することができる。ステップＳ８０４において、トポロジ部分構造の接続行列に適合する部分行列が、一次トポロジ構造の接続行列内に含まれる適合する可能性のある部分行列から取り出される。図１０は、図８のステップＳ８０４を実施する具体的なプロセスを示す。ステップＳ８０４１において、適合する可能性のある部分行列のベクトル座標がトポロジ部分構造の接続行列のベクトル座標で写像される。ステップＳ８０４２において、適合する可能性のある部分行列のベクトル値を、写像関係を有するトポロジ部分構造の接続行列のベクトル座標のベクトル値と比較する。ステップＳ８０４３において、適合する可能性のある部分行列内の各ベクトル値が写像ベクトル値と同じであるかどうか判断される。判断の結果がノーである場合、フローはステップＳ８０５に進んで終了する。判断の結果がイエスである場合、フローはステップＳ８０４４に進み、そこでトポロジ部分構造の接続行列に適合する部分行列が取り出され、フローが終了する。
【００１９】
本発明の上記の実施形態により、トポロジ部分構造の接続行列Ａが、一次トポロジ構造の接続行列Ａ”から検索される。この検索方法を用いて、トポロジ部分構造の接続行列Ａの行ベクトルＶが、接続行列Ａ”の行ベクトルＶ’から一つずつ探し出される。即ち、バス及びダミー・ポイントが、接続行列Ａ”の行ベクトルＶ’から検索される。補助バス及び主バスの両方共にバスであるので、探し出された行ベクトルは、補助バス・セグメント１、補助バス・セグメント２、ダミー・ポイント３、ダミー・ポイント４、ダミー・ポイント５、主バス・セグメント２、主バス・セグメント１を含む。探し出された行ベクトルは、表１に示す行ベクトルのリストに加えられ、探し出された行ベクトルの、一次トポロジ構造の接続行列内での行番号が記録される。この時点で、行ベクトルのリストがトポロジ部分構造の接続行列の全ての行ベクトルを含むことが判断される。従って、トポロジ部分構造の接続行列の列ベクトルＭが、一次トポロジ構造の接続行列の列ベクトルＭ”から一つずつ探し出される。即ち、断路器、遮断器及び接地断路器が、一次トポロジ構造の接続行列の列ベクトルＭ”から検索される。探し出された列ベクトルは、断路器１、断路器２、遮断器１、接地断路器１、接地断路器２、遮断器２、遮断器３、断路器３、及び断路器４を含む。探し出された列ベクトルは、表２に示す列ベクトルのリストに加えられ、探し出された列ベクトルの、一次トポロジ構造の接続行列内での列番号が記録される。この時点で、列ベクトルのリストがトポロジ部分構造の接続行列の全ての列ベクトルを含むことが判断される。
【表１】
0005466798.tif 000006
【表２】
0005466798.tif 000007
【００２０】
探し出された行ベクトル及び列ベクトルに基づいて、トポロジ部分構造の接続行列内に存在する適合する可能性のある部分行列が決定される。順列と組合せの原理に基づいて、列ベクトルは以下の６つの可能性、Ｕ１、Ｕ２、．．．Ｕ６を有し、行ベクトルは以下の１８の可能性、Ｗ１、Ｗ２、．．．Ｗ１８を有する。従って、最終的に１０８の適合する可能性のある部分行列、Ｂ１、Ｂ２、．．．Ｂ１０８が存在し得る。簡潔な説明のために、３つの可能性、Ｂ１、Ｂ２及びＢ３のみを例として与える。その他はここでは省略する。
【数５】
0005466798.tif 000008
【数６】
0005466798.tif 000009
【数７】
0005466798.tif 000010
【数８】
0005466798.tif 000011
【００２１】
一例としてＢ１を取り上げると、接続行列を生成する方法により、部分行列Ｂ１は以下のように得られる。
【数９】
0005466798.tif 000012
【００２２】
適合する可能性のある部分行列のベクトル座標がトポロジ部分構造の接続行列のベクトル座標で写像される。一例としてＢ１を取り上げると、Ｂ１のベクトルの座標ｂｉｊが、トポロジ部分構造の接続行列Ａのベクトルの座標ａｉｊで写像される。行ベクトルの表及び列ベクトルの表を参照することにより、それらの写像関係が記録される。
【数１０】
0005466798.tif 000013
【００２３】
写像関係を有するベクトル座標のベクトル値、例えば、以下の、写像関係を有する値（ｂ１１，ａ１１）、ｂ１１＝１，ａ１１＝１、ｂ１１＝ａ１１；（ｂ１２，ａ１２）、ｂ１２＝０，ａ１２＝０、ｂ１２＝ａ１２；．．．（ｂ５５，ａ５５）、ｂ５５＝−１，ａ５５＝−１、ｂ５５＝ａ５５が一つずつ比較される。ここから、部分行列Ｂ１の各ベクトル値が、接続行列Ａ内の写像されたベクトル値のベクトル値と同じであると判断される。従って、部分構造Ｂ１は、適合するトポロジ部分構造であると決定される。
【００２４】
さらに一例としてＢ２を取り上げると、部分構造Ｂ２は、上述の接続行列を生成する方法によって得られる。
【数１１】
0005466798.tif 000014
【００２５】
Ｂ２のベクトルの座標ｂｉｊが、トポロジ部分構造の接続行列Ａのベクトルの座標ａｉｊで写像される。行ベクトルの表及び列ベクトルの表を参照することにより、それらの写像関係が記録される。
【数１２】
0005466798.tif 000015
【００２６】
写像関係を有するベクトル座標のベクトル値が一つずつ比較される。例えば、写像関係を有する以下の値（ｂ１２，ａ１１）で、ｂ１２＝０、ａ１１＝１でありｂ１２とａ１１とが等しくない場合、ここから部分行列Ｂ２は適合するトポロジ部分構造ではないと決定される。
【００２７】
次いで、残りの適合する可能性のある部分行列がトラバースされる。最終的に、Ｂ１のみが適合するトポロジ部分構造であることが見出される。以下の接続行列Ａ”内の黒枠で囲まれた部分が適合する部分行列Ｂ１である。
【数１３】
0005466798.tif 000016
【００２８】
ステップＳ１０５において、第２の接続行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列が取得され、ここで第４の接続行列は、一次トポロジ構造のスケルトン・トポロジ構造の接続行列に対応する。
【００２９】
ステップＳ１０６において、第４の接続行列に従って、一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造が生成される。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、第２の接続行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得することは、適合する部分行列を第２の接続行列で置き換えて第４の接続行列を取得することと、次に、第４の接続行列に従って、一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を生成すること、とを含む。
【００３１】
本発明の上記の実施形態によれば、一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造の接続行列Ｂが、適合する部分行列Ｂ１をスケルトン・トポロジ構造の接続行列Ａ’で置き換えることによって生成される。一次トポロジ構造に対応する図１１に示すようなスケルトン・トポロジ構造が、一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造の接続行列Ｂに従って生成される。
【数１４】
0005466798.tif 000017
【００３２】
本発明の別の実施形態によれば、第２の接続行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得することは、第１の接続行列及び第２の接続行列によって変換行列を決定することと、この変換行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得することと、第４の接続行列に従って、一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を生成すること、とを含む。
【００３３】
本発明の上記の実施形態により、一例としてステップＳ１０２で計算された接続行列Ａ及びＡ’を取り上げると、変換行列は、トポロジ部分構造の接続行列とスケルトン・トポロジ部分構造の接続行列とによって決定される。トポロジ部分構造の接続行列、スケルトン・トポロジ部分構造の接続行列、及びスケルトン・トポロジ部分構造の変換行列の間の関係は、Ａ×Ｈ＝Ａ’となる。行列変換の知識に基づいて、変換行列はＨ＝Ａ−１×Ａ’で得られる。式Ｈ＝Ａ−１×Ａ’を用いることによって変換行列Ｈが得られる。一次トポロジ構造及びスケルトン・トポロジ構造に対応する接続行列は、変換行列Ｈと適合する部分行列Ｂ１とを用いて生成される。式Ｂ１×Ｈ＝Ａ’を用いることにより、Ｂ１はＡ’に変換され、一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造の接続行列Ｂが生成される。
【数１５】
0005466798.tif 000018
【数１６】
0005466798.tif 000019
【００３４】
同じ発明構想に基づいて、本発明は電力グリッドのスケルトン・トポロジを抽出するための装置を提供する。図１２は、本発明の一実施形態による、電力グリッドにおけるスケルトン・トポロジを抽出するための装置のブロック図を示す。本装置は、ユーザの必要性に応じたトポロジ部分構造の記述、及びトポロジ部分構造から抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造の記述を受け取るように構成された受取りモジュール１２０１と、トポロジ部分構造の記述に基づいて第１の接続行列を生成し、スケルトン・トポロジ部分構造の記述に基づいて第２の接続行列を生成し、電力グリッドの一次トポロジ構造に基づいて第３の接続行列を生成するように構成された接続行列生成モジュール１２０２と、第３の接続行列から、第１の接続行列に適合する部分行列を検索するように構成された検索モジュール１２０３と、第２の接続行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得するように構成された行列変換モジュール１２０４と、第４の接続行列に従って一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を生成するように構成されたスケルトン・トポロジ構造生成モジュール１２０５とを備える。
【００３５】
本発明の一実施形態により、行列変換モジュール１２０４は、第２の接続行列を用いて適合する部分行列を置き換えることによって第４の接続行列を生成するようにさらに構成される。
【００３６】
本発明の一実施形態により、行列変換モジュール１２０４は、第１の接続行列及び第２の接続行列によって変換行列を決定し、この変換行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得するようにさらに構成される。
【００３７】
本発明の一実施形態により、検索モジュール１２０３は、第１の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルを、それぞれ、第３の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルから検索するように構成されたベクトル検索モジュールと、第１の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルの全てが第３の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルから探し出された場合に、適合する可能性のある部分行列が第３の接続行列に含まれると決定するように構成された部分行列決定モジュールと、第３の接続行列に含まれる適合する可能性のある部分行列から第１の接続行列に適合する部分行列を取り出すように構成された部分行列取出しモジュールと、をさらに備える。
【００３８】
本発明の一実施形態により、ベクトル検索モジュールは、第１の接続行列の行ベクトルを、一つずつ、第３の接続行列の行ベクトルから検索し、探し出された行ベクトルを行ベクトルのリストに加え、この行ベクトルの第３の接続行列内での行番号を記録し、行ベクトルのリストが第１の接続行列内の全ての行ベクトルを含むと決定された場合に第１の接続行列の列ベクトルを第３の接続行列の列ベクトルから検索し、探し出された列ベクトルを列ベクトルのリストに加え、この列ベクトルの第３の接続行列内での列番号を記録し、列ベクトルのリストが第１の接続行列内の全ての列ベクトル含むかどうか判断するようにさらに構成される。
【００３９】
本発明の一実施形態により、部分行列決定モジュールは、トポロジ部分構造の接続行列の行ベクトル及び列ベクトルを参照して、探し出された行ベクトル及び列ベクトルを並べ替え及び組み合せて、第３の接続行列に含まれる適合する可能性のある部分行列を決定するようにさらに構成される。
【００４０】
本発明の一実施形態により、部分行列取出しモジュールは、適合する可能性のある部分行列のベクトル座標を第１の接続行列のベクトル座標で写像し、適合する可能性のある部分行列のベクトル座標のベクトル値を、写像関係を有する第１の接続行列のベクトル座標のベクトル値と比較し、適合する可能性のある部分行列の各ベクトル座標のベクトル値が、写像関係を有する第１の接続行列のベクトル座標のベクトル値と同じである場合に、第１の接続行列に適合する部分行列を適合する可能性のある部分行列から取出すようにさらに構成される。
【００４１】
本発明による、スケルトン・トポロジ構造を抽出する方法及び装置は、業務上の必要性に応じたスケルトン・トポロジ構造を自動的且つ効率的に抽出することができる。従って、種々の業務部門によるスケルトン・トポロジ構造の更新の異なる頻度に起因する衝突の頻繁な発生を避けることができる。
【００４２】
図１３は、本発明の実施形態を実施するためのコンピューティング装置の構成の略ブロック図である。図１３のコンピュータ・システムは、ＣＰＵ（中央処理ユニット）１３０１、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１３０２、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）１３０３、システム・バス１３０４、ハードディスク・コントローラ１３０５、キーボード・コントローラ１３０６、シリアル・インタフェース・コントローラ１３０７、パラレル・インタフェース・コントローラ１３０８、ディスプレイ・コントローラ１３０９、ハードディスク１３１０、キーボード１３１１、シリアル周辺機器１３１２、パラレル周辺機器１３１３、及びディスプレイ１３１４を備える。これらの構成要素の中で、ＣＰＵ１３０１、ＲＡＭ１３０２、ＲＯＭ１３０３、ハードディスク・コントローラ１３０５、キーボード・コントローラ１３０６、シリアル・インタフェース・コントローラ１３０７、パラレル・インタフェース・コントローラ１３０８、ディスプレイ・コントローラ１３０９は、システム・バス１３０４に接続され、ハードディスク１３１０はハードディスク・コントローラ１３０５に接続され、キーボード１３１１はキーボード・コントローラ１３０６に接続され、シリアル周辺機器１３１２はシリアル・インタフェース・コントローラ１３０７に接続され、パラレル周辺機器１３１３はパラレル・インタフェース・コントローラ１３０８に接続され、ディスプレイ１３１４はディスプレイ・コントローラ１３０９に接続される。
【００４３】
図１３内の各構成要素の機能は当技術分野では良く知られており、図１３内の構成は従来ものである。そのような構成はＰＣに用いられるばかりでなく、パームＰＣ、ＰＤＡ（携帯端末）、携帯電話などの手持ちデバイスにも用いられている。種々異なる電気機器において、例えば、本発明によるユーザ・モジュールを含むユーザ端末、若しくは本発明よるネットワーク・アプリケーション・サーバを含むホスト・サーバを実現する際に、幾つかの構成要素を図１３の構成に加えることができ、又は、図１３の幾つかの構成要素を省略することができる。図１３に示すシステムは、一般にハードディスク１３１０、ＥＰＲＯＭ、又は他の非揮発性メモリの内部にソフトウェアとして格納されるコンピュータ可読命令によって制御される。またソフトウェハはインターネット（図示せず）からダウンロードすることもできる。ハードディスクに格納されるか又はインターネットからダウンロードされたソフトウェアは、ＲＡＭ１３０２にロードし、ＣＰＵ１３０１によって実行し、ソフトウェアによって定められた機能を実行するようにすることができる。
【００４４】
図１３で説明したコンピュータ・システムは、本発明によって提供される技術的解決策をサポートすることができるが、コンピュータ・システムの一例に過ぎない。当業者であれば、本発明の実施形態はコンピュータ・システムの多数の他の設計によって実現することもできることを認識するであろう。
【００４５】
本発明の例示的な実施形態を、添付の図面を参照しながら説明したが、本発明はこれらのその通りの実施形態に限定されず、当業者であれば本発明の範囲及び趣旨から逸脱せずに修正及び変更を行うことができることを理解されたい。全てのこれら修正物及び変更物は、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲に含まれることが意図されている。
【００４６】
本発明の少なくとも幾つかの態様は、代替的に、プログラム製品として実施することができることを理解されたい。本発明に関連する機能を定めるプログラムは、種々の信号支持媒体を通してデータ記憶装置又はコンピュータ装置に伝達することができる。信号支持媒体は、読み出し専用媒体（ＣＤ−ＲＯＭなど）、書込み可能記憶媒体（フロッピー・ディスク及びハードディスク・ドライバ、読み出し／書込みＣＤ−ＲＯＭ、光学媒体など）、並びに、イーサネット及び電話ネットワークを有するコンピュータなどの通信媒体を含むが、これらに限定されない。その結果、これらの信号支持媒体の中で、本発明の方法を管理するコンピュータ可読命令を担う又はそれによってコード化されたとき、それらは本発明の代替の実施形態を表すことを理解されたい。本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組合せの形態で実現することができる。本発明は、１つのコンピュータ装置上に集中した形式で実現することができ、又は分散形式で実現することができる。分散形式とする場合、種々異なる構成要素が多くの相互接続されたコンピュータ装置上に分散する。本明細書で説明した方法を実行するのに適したいずれのコンピュータ装置又は他の装置も適切である。本発明は、コンピュータ・ソフトウェアと汎用コンピュータ・ハードウェアとの組合せの形態で実施されることが好ましい。このように本発明を実現する際に、コンピュータ・プログラムがロードされ実行されるとき、コンピュータ装置は、本発明の方法を実行するように、又は本発明のシステムを構成するように制御される。
【００４７】
上記の説明は、本発明の好ましい実施形態を実施例によって説明することを意図したものである。好ましい実施形態の上記の説明は、網羅的なものではなく、また本発明を開示された限定的な形態に限定することを意図したものでもない。この教示を考慮すれば、多くの修正及び改変が可能である。これらの修正及び改変は、当業者には明白であり、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲に入る。
【符号の説明】
【００４８】
１２００：電力グリッドにおけるスケルトン・トポロジを抽出するための装置
【要約】
【課題】  電力グリッドのスケルトン・トポロジ構造を抽出する方法及び装置を提供する
【解決手段】        本発明は、電力グリッドのスケルトン・トポロジ構造を抽出する方法を開示し、本方法は、ユーザの必要性に対応するトポロジ部分構造の記述、及びトポロジ部分構造から抽出されるスケルトン・トポロジ部分構造の記述を受け取ることと、トポロジ部分構造の記述に基づいて第１の接続行列を生成し、スケルトン・トポロジ部分構造の記述に基づいて第２の接続行列を生成することと、電力グリッドの一次トポロジ構造に基づいて、第３の接続行列を生成することと、第３の接続行列から、第１の接続行列に適合する部分行列を検索することと、第２の接続行列を用いて適合する部分行列を変換することによって第４の接続行列を取得することと、第４の接続行列に基づいて一次トポロジ構造に対応するスケルトン・トポロジ構造を生成することとを含む。
【選択図】      図１【図１】
0005466798.tif 000020
【図２】
0005466798.tif 000021
【図３】
0005466798.tif 000022
【図４】
0005466798.tif 000023
【図５】
0005466798.tif 000024
【図６】
0005466798.tif 000025
【図７】
0005466798.tif 000026
【図８】
0005466798.tif 000027
【図９】
0005466798.tif 000028
【図１０】
0005466798.tif 000029
【図１１】
0005466798.tif 000030
【図１２】
0005466798.tif 000031
【図１３】
0005466798.tif 000032