(57)【要約】【課題】データストリーム（１１０４）におけるデータ異常（１１０６）の発生を管理する。【解決手段】データストリーム（１１０４）と通信するプロセッサ（１５２）は、フェーザ計測装置（３２０）から第１のデータストリーム（１１０４）を受信するようにプログラムされる。プロセッサ（１５２）はまた、第１のデータストリーム（１１０４）に関連づけられた少なくとも１つの特異値を計算するようにプログラムされる。プロセッサ（１５２）はさらに、少なくとも１つの特異値を使用して第１のデータストリーム（１１０４）内の第１のデータ異常（１１０６）を検出するようにプログラムされる。第１のデータ異常（１１０６）は、第１の時間セグメント中に発生する。プロセッサ（１５２）はまた、第１の時間セグメントを前記第１のデータ異常（１１０６）を含有するものとして示すようにプログラムされる。【選択図】図１
2015082843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データストリーム（１１０４）におけるデータ異常（１１０６）の発生を管理するためのコンピュータシステム（１２０）であって、前記コンピュータシステム（１２０）は、前記データストリーム（１１０４）と通信するプロセッサ（１５２）を備え、前記プロセッサ（１５２）が、
フェーザ計測装置（３２０）から第１のデータストリーム（１１０４）を受信し、
前記第１のデータストリーム（１１０４）を使用して少なくとも１つの特異値を計算し、
前記少なくとも１つの特異値を使用して前記第１のデータストリーム（１１０４）内の第１のデータ異常（１１０６）を検出し、前記第１のデータ異常（１１０６）は、第１の時間セグメント中に発生し、
前記第１の時間セグメントを前記第１のデータ異常（１１０６）を含有するものとして示す
ようにプログラムされる、コンピュータシステム（１２０）。
【請求項２】
前記プロセッサ（１５２）がさらに、前記第１のデータストリーム（１１０４）から投入された値のウィンドウを表す行列に対し特異値分解を実行するようにプログラムされる、請求項１に記載のコンピュータシステム（１２０）。
【請求項３】
前記プロセッサ（１５２）がさらに、前記少なくとも１つの特異値のうちの特異値がしきい値を超えた場合に前記第１のデータ異常（１１０６）を検出するようにプログラムされる、請求項１に記載のコンピュータシステム（１２０）。
【請求項４】
前記プロセッサ（１５２）がさらに、
前記複数の特異値から最大特異値を決定し、
前記複数の特異値から最小特異値を決定し、
条件数の値を前記最大特異値と前記最小特異値との比として演算し、
前記条件数の値を使用して前記第１のデータ異常（１１０６）を検出することによって、データ異常（１１０６）条件を過渡条件と区別することを容易にする
ようにプログラムされる、請求項１に記載のコンピュータシステム（１２０）。
【請求項５】
前記プロセッサ（１５２）がさらに、
複数のフェーザ計測装置（３２０）から複数のデータストリーム（１１０４）を受信し、
前記複数のデータストリーム（１１０４）を使用して前記少なくとも１つの特異値を計算する
ようにプログラムされる、請求項１に記載のコンピュータシステム（１２０）。
【請求項６】
前記プロセッサ（１５２）がさらに、
前記複数の特異値から最大特異値を決定し、
前記最大特異値に対応する左特異ベクトルを決定し、
前記最大特異値と前記左特異ベクトルとを使用してベクトルを作成し、
前記ベクトルに少なくとも部分的に基づいて前記第１のデータ異常（１１０６）に関連づけられた置換値（１１１２）を識別し、
前記第１のデータストリーム（１１０４）内に前記置換値（１１１２）を挿入することによって、前記第１のデータ異常（１１０６）の少なくとも一部を除去する
ようにプログラムされる、請求項１に記載のコンピュータシステム（１２０）。
【請求項７】
前記プロセッサ（１５２）がさらに、
前記第１のデータ異常（１１０６）を周囲条件と過渡条件とのうちの１つの最中に発生したものとして分類し、
前記第１のデータ異常（１１０６）が過渡条件中に発生したものとして分類された場合、内挿と外挿とのうちの少なくとも１つを使用して前記置換値（１１１２）を演算し、
前記第１のデータ異常（１１０６）が周囲条件中に発生したものとして分類された場合、回帰に基づいた伝達関数を使用して前記置換値（１１１２）を演算し、
前記第１のデータストリーム（１１０４）内に前記置換値（１１１２）を挿入することによって、前記第１のデータ異常（１１０６）の少なくとも一部を除去する
ようにプログラムされる、請求項１に記載のコンピュータシステム（１２０）。
【請求項８】
前記プロセッサ（１５２）がさらに、
別のフェーザ計測装置（３２０）から第２のデータストリーム（１１０２）を受信し、前記第２のデータストリーム（１１０２）は、前記第１のデータ異常（１１０６）に対応する時間での少なくとも１つの値を含み、
前記第１のデータストリーム（１１０４）と前記第２のデータストリーム（１１０２）との間で伝達関数（１１１４）を演算し、
前記第１のデータ異常（１１０６）に関連づけられた置換値（１１１２）を識別し、
前記伝達関数（１１１４）と前記少なくとも１つの値とに少なくとも部分的に基づいて、前記第１のデータストリーム（１１０４）のためのデータ検査値（１１１６）を演算し、
前記データ検査値（１１１６）を前記置換値（１１１２）と比較し、
前記データ検査値（１１１６）に少なくとも部分的に基づいて前記置換値（１１１２）を変更する
ようにプログラムされる、請求項１に記載のコンピュータシステム（１２０）。
【請求項９】
コンピュータ実行可能な命令が組み込まれた少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、少なくとも１つのプロセッサ（１５２）によって実行された場合に、前記コンピュータ実行可能な命令は、前記プロセッサ（１５２）に、
フェーザ計測装置（３２０）から第１のデータストリーム（１１０４）を受信させ、
前記第１のデータストリーム（１１０４）を使用して少なくとも１つの特異値を計算させ、
前記少なくとも１つの特異値を使用して前記第１のデータストリーム（１１０４）内の第１のデータ異常（１１０６）を検出させ、前記第１のデータ異常（１１０６）は、第１の時間セグメント中に発生し、
前記第１の時間セグメントを前記第１のデータ異常（１１０６）を含有するものとして示させる、
少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１０】
前記コンピュータ実行可能な命令がさらに、前記プロセッサ（１５２）に、前記第１のデータストリーム（１１０４）から投入された値のウィンドウを表す行列に対し特異値分解を実行させる、請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、電力伝送システム内のデータストリームに関し、より詳細には、電力伝送システム内のフェーザ計測装置（ＰＭＵ）から生じたデータストリームにおける不良データを検出し、訂正し、検査するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの公知の電力伝送システムにおいて、ＰＭＵは、送電システム内のポイントで電流および電圧といった値を計測する。これらの値は、ＰＭＵから収集され、データネットワークのような通信チャネルを通じてフェーザデータコンセントレータ（ＰＤＣ）のような集中型システムに送信される。そのようなデータは、電力伝送システムのオペレータがシステム条件およびシステム全体の安定性を解析するのを支援する。しかしながら、ＰＤＣへのＰＭＵのデータストリーム内で、誤ったデータ、欠落データ、またはそうでなければ不精確なデータ、すなわち、「不良データ異常」を提示し得るデータの収集または送信中に、誤りが発生し得る。データストリームにおけるこれらの異常が気付かれないまたは考慮されない場合、オペレータは不適切な動作を行い得る。
【発明の概要】
【０００３】
一態様において、データストリームにおけるデータ異常の発生を管理するためのコンピュータシステムが提供される。コンピュータシステムは、データストリームと通信するプロセッサを含む。プロセッサは、フェーザ計測装置から第１のデータストリームを受信するようにプログラムされる。プロセッサはまた、第１のデータストリームに関連づけられた１つ以上の特異値を計算するようにプログラムされる。プロセッサはさらに、１つ以上の特異値を使用して第１のデータストリーム内の第１のデータ異常を検出するようにプログラムされる。第１のデータ異常は、第１の時間セグメント中に発生する。プロセッサはまた、第１の時間セグメントを第１のデータ異常を含有するものとして示すようにプログラムされる。
【０００４】
別の態様において、コンピュータ実行可能な命令が組み込まれた少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供される。少なくとも１つのプロセッサによって実行された場合、コンピュータ実行可能な命令は、プロセッサに、フェーザ計測装置から第１のデータストリームを受信させる。コンピュータ実行可能な命令はまた、プロセッサに、第１のデータストリームに関連づけられた１つ以上の特異値を計算させる。コンピュータ実行可能な命令はさらに、プロセッサに、１つ以上の特異値を使用して第１のデータストリーム内の第１のデータ異常を検出させる。第１のデータ異常は、第１の時間セグメント中に発生する。コンピュータ実行可能な命令はまた、プロセッサに、第１の時間セグメントを第１のデータ異常を含有するものとして示させる。
【０００５】
さらなる別の態様において、少なくとも１つのプロセッサを含むコンピューティングデバイスを使用してデータストリームにおけるデータ異常の発生を管理する、コンピュータに基づいた方法が提供される。方法は、コンピューティングデバイスがフェーザ計測装置から第１のデータストリームを受信することを含む。方法はまた、プロセッサが第１のデータストリームに関連づけられた１つ以上の特異値を計算することを含む。方法はさらに、１つ以上の特異値を使用して第１のデータストリーム内の第１のデータ異常を検出することを含む。第１のデータ異常は、第１の時間セグメント中に発生する。方法はまた、第１の時間セグメントを第１のデータ異常を含有するものとして示すことを含む。
【０００６】
本開示のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、同一の符号が図面全体を通して同一のパーツを表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、よりよく理解されるようになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、例示的な送電ネットワークと分散型発電機（ＤＧ）を有する例示的な電力分配システムとの両方の一般的な模式図である。
【図２】図２は、図１に示す電力伝送ネットワークを解析するために使用される例示的なＰＤＣシステムのブロック図である。
【図３】図３は、図２に示すＰＤＣシステムを使用して図１に示す電力ネットワークを監視および管理するための、複数のフェーザ計測装置（ＰＭＵ）を含む、例示的な広域計測システム（ＷＡＭＳ）のデータ流れ図である。
【図４】図４は、図３に示すＰＭＵから収集されたデータストリームについてのデータ値グラフと図２に示すＰＤＣシステムを使用して演算されたウィンドウ化された特異値分解（ＳＶＤ）グラフとを含む、２つの時間相関グラフを示す図である。
【図５】図５は、図３に示すＷＡＭＳを使用して監視され得る、複数の電力発生器を含む、図１に示す電力システム内の例示的な電力伝送システムの図である。
【図６】図６は、不良データが注入された図５に示す発電機の発電機速度についてのＰＭＵデータ信号の例示的なグラフである。
【図７】図７は、周囲条件中の不良データ異常を中心に行列Ｙの最大特異値のプロットを示す例示的なグラフである。
【図８】図８は、過渡条件中の別の不良データ異常を中心に行列Ｙの最大特異値のプロットを示す別の例示的なグラフである。
【図９】図９は、行列Ｙについての条件数のプロットを示す例示的なグラフである。
【図１０】図１０は、過渡条件中の電力潮流データ信号のグラフであり、損傷データが同データ信号に挿入されているグラフである。
【図１１】図１１は、置換値を検査および訂正するための例示的な流れ図とともに、図３に示すＰＭＵからの例示的な「良好」なデータストリームと「不良」データストリームとを示す図である。
【図１２】図１２は、おおよそ時間ｔ＝５０秒での周囲条件中の不良データの例示的なグラフと、同時発生のより精細な表示のグラフである。
【図１３】図１３は、おおよそ時間ｔ＝３０５秒での過渡条件すなわち妨害中の不良データの例示的なグラフ、同一の妨害および不良データのより精細な表示のグラフ、および初期妨害後の後の時間でのグラフである。
【図１４】図１４は、図３に示すＰＤＣシステムを使用して図４に示すデータストリームにおける不良データを検出する例示的な方法のフローチャートである。
【図１５】図１５は、図３に示すＰＤＣシステムを使用して図１４に示す方法によって識別された異常のようなデータ異常に関連づけられた不良データ値を訂正するための例示的な方法のフローチャートである。
【図１６】図１６は、図３に示すＰＤＣシステムを使用して図１５に示す方法において識別された置換値のようなデータ異常に関連づけられた置換値を検査および／または調整するための例示的な方法のフローチャートである。
【図１７】図１７は、本明細書に説明されるデータストリームに対する解析および動作中に使用され得る、他の関連コンピューティングコンポーネントを伴う、コンピューティングデバイス内のデータベースの例示的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
そうでないと示されていない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴の例示を意図する。これらの特徴が本開示の１つ以上の実施形態を備える広くさまざまなシステムに適用可能であると確信する。そのようなものとして、図面は、本明細書に開示される実施形態の実現のために必要とされる当業者に公知のすべての従来の特徴を含むように意図されるものではない。
【０００９】
以下の明細書および請求項では、以下の意味を有するものと定義される多数の用語について言及する。
【００１０】
「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」といった単数形は、文脈がそうでないと明確に規定しない限り、複数形についての言及を含む。
【００１１】
「オプションの」または「オプションで」は、その後に説明されるイベントまたは状況が発生してもしなくてもよいこと、その説明が、イベントが発生する例とそうでない例とを含むことを意味する。
【００１２】
概算的な言語は、明細書および請求項全体を通してここで使用される場合、それが関連する基本機能の変化を結果的にもたらさずに許容的に変わり得る任意の定量的な表現を修飾するために適用され得る。したがって、「約」および「略」といった１つの用語または複数の用語によって修飾された値は、指定された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例において、概算的な言語は、値を計測するための計器の精度に対応し得る。ここで、そして明細書および請求項全体を通して、範囲の限定が、組み合わせられ、および／または、置き換えられることができ、そのような範囲は、識別され、文脈または言語がそうでないと規定しない限り、それに含有される部分的な範囲のすべてを含む。
【００１３】
本明細書において使用される場合、「非一時的なコンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよびサブモジュール、または任意のデバイスにおける他のデータといった情報の短期記憶および長期記憶のための任意の方法または技術において実現される、コンピュータに基づいた任意の有形のデバイスを表すように意図される。したがって、本明細書に説明される方法は、ストレージデバイスおよび／またはメモリデバイスを含むがこれに限定されない有形の非一時的なコンピュータ可読媒体に組み込まれた実行可能な命令としてコード化され得る。そのような命令は、プロセッサによって実行された場合、プロセッサに本明細書に説明される方法の少なくとも一部を実行させる。さらに、本明細書において使用される場合、「非一時的なコンピュータ可読媒体」という用語は、揮発性媒体および不揮発性媒体と取り外し可能な媒体および取り外し不可能な媒体とを含むがこれに限定されない、非一時的なコンピュータストレージデバイスを含むがこれに限定されない、すべての有形のコンピュータ可読媒体を含み、取り外し可能な媒体および取り外し不可能な媒体は、ファームウェア、物理ストレージおよび仮想ストレージ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、および、一時的な伝搬信号を唯一の例外として、ネットワークまたはインターネットならびに未だ開発されていないデジタル媒体のような任意の他のデジタルソースといったものである。
【００１４】
本明細書において使用される場合、「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は、置き換え可能であり、モバイルデバイス、クラスタ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアント、およびサーバーを含むが、これに限定されないデバイスによる実行のためにメモリに記憶された任意のコンピュータプログラムを含む。
【００１５】
本明細書において使用される場合、「オペレータ」という用語は、本明細書に説明されるシステムのユーザ、シフト業務職員、メンテナンス技術者、およびシステムスーパーバイザーを含むが、これに限定されない、電気分配システムの動作および維持に関連づけられた任意の任務における任意の人間を含む。
【００１６】
本明細書において使用される場合、「データストリーム」という用語は一般的に、たとえば、あるデバイスから収集され、通信ネットワークにわたって別のデバイスに送られる、整列した一連のデータ値のことを言うために使用される。より詳細には、いくつかの実施形態では、フェーザ管理装置（ＰＭＵ）が、電力伝送ネットワークにおける特定のポイントから、電流レベルおよび電圧レベルといったデータ値を取り込む。いくつかの実施形態において、これらの値は、毎秒６０回の頻度で収集され、すなわち、１つの値が、１／６０秒毎に収集される。ＰＭＵは継続的に、この一連の収集された値を「データストリーム」として、フェーザデータコンセントレータ（ＰＤＣ）といった別のコンピューティングデバイスに、さらなる処理のために送る。
【００１７】
本明細書に説明される方法およびシステムは、ＰＭＵからＰＤＣまたは電力伝送ネットワーク内の他の管理システムに送られるデータのストリームを解析することを含む。これらのシステムおよび方法は、データストリーム内の異常を検出し、異常を訂正し、訂正の信頼性を検査することに関する。データ異常または「不良データ」は、たとえば、欠落データ、すなわち、ＰＤＣによって受信されないデータ、または、電力ネットワーク上の実際の値と一致しない、またはそうでなければ電力ネットワーク上の実際の値を示さないデータ、すなわち、不精確なデータ値および／または誤ったデータ値であり得るが、これに限定されない。いくつかの実施形態において、ＰＤＣが所与のＰＭＵからデータのストリームを受信し、データストリームが１つ以上の異常を含有する。ＰＤＣは、データストリームに対する特異値分解（ＳＶＤ）を使用し、データストリームの１つ以上の特異値を調べることによって異常を検出する。１つ以上の特異値における異状は、データ内の異常を示し得る。また、いくつかの実施形態では、置換値が異常データのために計算される。さらに、他の実施形態では、置換値を検査値と比較することによって、置換値が検査および／または訂正される。検査値は、異常を有するデータストリームを異常の時間の前のおよび異常の時間での別のデータストリームからの値と比較することによって演算される。そのようなものとして、置換値は、改善されたレベルの信頼度および信頼性とともにデータストリームに挿入され得る。
【００１８】
特異値分解（ＳＶＤ）の公知の処理は、信号処理において使用され得る線形代数の数学的ツールである。ＳＶＤは、行列Ｍの３つの成分行列Ｕ、Σ、およびＶへの因数分解を実行する。行列Σの対角線の項目が、行列Ｍの「特異値」であり、その解析的な使用が本明細書においてより詳細に説明される。
【００１９】
図１は、例示的な電力ネットワーク１００の一般的な模式図である。電力ネットワーク１００は典型的に、例示的な電力分配システム１１０に電力を伝送する超高電圧送電系統１０４と高電圧送電系統１０６とを含む送電系統１０３を通じて電力を出力する発電所１０２を含む。電力ネットワーク１００は、任意の数、タイプ、および構成の超高電圧送電系統１０４、高電圧送電系統１０６、および電力分配システム１１０、ならびに、電力分配システム１１０内の任意の数の消費者と、たとえば１１０キロボルト（ｋＶ）を超えて２６５キロボルト（ｋＶ）までの高電圧送電系統１０６と、たとえば２６５ｋＶを超える超高電圧送電系統１０４とを含み得るが、これに限定されるものではない。
【００２０】
電力分配システム１１０は、低いワット数の消費者１１２と中程度のワット数の工業消費者１１４とを含む。電力分配システム１１０はまた、都市型発電所１３２と、ソーラーファーム１３４と、ウィンドファーム１３６とを含む、分散型発電機１３０を含む。電力分配システム１１０は例示的な数およびタイプの分散型発電機１３０とともに図示されているが、電力分配システム１１０は、ディーゼル発電機、マイクロタービン、ソーラーコレクタアレイ、太陽電池アレイ、および風力タービンを含むが、これに限定されない、任意の数およびタイプの分散型発電機１３０を含み得る。
【００２１】
図２は、送電系統１０３（図１に示す）を解析するために使用される例示的なＰＤＣシステム１２０のブロック図である。あるいは、本明細書に説明されるＰＤＣシステム１２０の動作を可能にする任意のコンピュータアーキテクチャが使用され得る。ＰＤＣシステム１２０は、送電系統１０３におけるコンポーネントの構成、動作、監視、および維持に関連づけられたデータおよび動作コマンドの収集、記憶、解析、表示、および送信を容易にする。
【００２２】
また、例示的な実施形態において、ＰＤＣシステム１２０は、メモリデバイス１５０と、命令を実行するためにメモリデバイス１５０に動作可能に結合されたプロセッサ１５２とを含む。いくつかの実施形態において、実行可能な命令がメモリデバイス１５０に記憶される。ＰＤＣシステム１２０は、プロセッサ１５２をプログラムすることによって、本明細書に説明される１つ以上の動作を実行するように構成可能である。たとえば、プロセッサ１５２は、動作を１つ以上の実行可能な命令としてコード化し、実行可能な命令をメモリデバイス１５０に提供することによって、プログラムされ得る。プロセッサ１５２は、たとえばマルチコア構成における１つ以上の処理装置を含み得るが、これに限定されない。
【００２３】
さらに、例示的な実施形態において、メモリデバイス１５０は、実行可能な命令および／または他のデータといった情報の記憶および検索を可能にする１つ以上のデバイスである。メモリデバイス１５０は、たとえば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ソリッドステートディスク、ハードディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、および／または不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリであるが、これに限定されない、１つ以上の有形の非一時的なコンピュータ可読媒体を含み得る。上記メモリタイプは、例示にすぎないので、コンピュータプログラムの記憶のために使用可能なメモリのタイプに関する限定ではない。
【００２４】
また、例示的な実施形態において、メモリデバイス１５０は、コンポーネントに関連づけられたさまざまな動作データと、送電系統１０３における関心点での電圧および電流、電気中に見出される正弦波の振幅および位相角すなわちフェーザ、および時間同期データを含むが、これに限定されない、送電系統１０３のコンポーネントに関連づけられたＰＭＵ（図１に示さず）から送信された動作データと、を記憶するように構成され得る。
【００２５】
いくつかの実施形態において、ＰＤＣシステム１２０は、プロセッサ１５２に結合された提示インターフェース１５４を含む。提示インターフェース１５４は、ユーザ１５６に、ユーザインターフェースおよび／またはアラームといった情報を提示する。たとえば、提示インターフェース１５４は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／またはディスプレイを有するハンドヘルドデバイス、といった表示デバイス（図示せず）に結合され得るディスプレイアダプタ（図示せず）を含み得る。いくつかの実施形態において、提示インターフェース１５４は、１つ以上の表示デバイスを含む。加えて、またはあるいは、提示インターフェース１５４は、オーディオ出力デバイス（図示せず）、たとえば、オーディオアダプタおよび／またはスピーカーを含み得る。
【００２６】
いくつかの実施形態において、ＰＤＣシステム１２０は、ユーザ入力インターフェース１５８を含む。例示的な実施形態において、ユーザ入力インターフェース１５８は、プロセッサ１５２に結合され、ユーザ１５６から入力を受信する。ユーザ入力インターフェース１５８は、たとえば、キーボード、ポインティングデバイス、マウス、スタイラス、および／または、タッチセンシティブパネル、たとえば、タッチパッドまたはタッチスクリーンを含み得る。タッチスクリーンのような単一のコンポーネントが、提示インターフェース１５４の表示デバイスとユーザ入力インターフェース１５８の両方として機能し得る。
【００２７】
さらに、通信インターフェース１６０が、プロセッサ１５２に結合され、１つ以上の他のデバイスとの通信のために結合されるように構成され、１つ以上の他のデバイスは、たとえば、送電系統１０３におけるコンポーネント、別のＰＤＣシステム１２０、１つ以上のＰＭＵ（図２に示さず）、および、ポータブルラップトップコンピュータと、携帯情報端末（ＰＤＡ）と、スマートフォンとを含むが、これに限定されない、ＰＤＣシステム１２０にアクセス可能な任意のデバイスといったものであるが、これに限定されない。通信インターフェース１６０は、有線ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、モバイル電気通信アダプタ、シリアル通信アダプタ、および／またはパラレル通信アダプタを含み得るが、これに限定されない。通信インターフェース１６０は、１つ以上の遠隔デバイスからデータを受信し、および／または、１つ以上の遠隔デバイスにデータを送信することができる。たとえば、あるＰＤＣシステム１２０の通信インターフェース１６０は、別のＰＤＣシステム１２０および／またはＰＭＵ（図２に示さず）の通信インターフェース１６０にトランザクション情報を送信し得る。ＰＤＣシステム１２０は、たとえば遠隔デスクトップコンピュータ（図示せず）との遠隔通信のためにウェブ対応であり得る。例示的な実施形態において、通信インターフェース１６０は、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）のＣ３７．１１８−２標準規格によって管理された通信プロトコルに基づいてＰＭＵからの信号を受信し、処理する。
【００２８】
また、提示インターフェース１５４および／または通信インターフェース１６０はどちらも、本明細書に説明される方法とともに使用するのに適した情報を、たとえばユーザ１５６または別のデバイスに提供することができる。したがって、提示インターフェース１５４および通信インターフェース１６０は、出力デバイスと呼ばれ得る。同様に、ユーザ入力インターフェース１５８および通信インターフェース１６０は、本明細書に説明される方法とともに使用するのに適した情報を受信することができ、入力デバイスと呼ばれ得る。
【００２９】
さらに、プロセッサ１５２および／またはメモリデバイス１５０はまた、ストレージデバイス１６２に動作可能に結合され得る。ストレージデバイス１６２は、たとえばデータベース１６４に関連づけられたデータであるがこれに限定されないデータを記憶および／または検索するのに適した、コンピュータで動作する任意のハードウェアである。例示的な実施形態において、ストレージデバイス１６２は、ＰＤＣシステム１２０に統合される。たとえば、ＰＤＣシステム１２０は、ストレージデバイス１６２として１つ以上のハードディスクドライブを含み得る。さらに、たとえば、ストレージデバイス１６２は、安価なディスクの冗長アレイ（ＲＡＩＤ）構成におけるハードディスクおよび／またはソリッドステートディスクといった複数の記憶装置を含み得る。ストレージデバイス１６２は、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）、ネットワークアタッチトストレージ（ＮＡＳ）システム、および／またはクラウドベースのストレージを含み得る。あるいは、ストレージデバイス１６２は、ＰＤＣシステム１２０の外部にあり、ストレージインターフェース（図示せず）によってアクセスされ得る。
【００３０】
さらに、例示的な実施形態において、データベース１６４は、コンポーネントに関連づけられたさまざまな静的および動的な動作データを含有し、そのいくつかは、送電系統１０３における関心点での電圧および電流の値、電気中に見出される正弦波の振幅および位相角、および時間同期データを含むが、これに限定されず、送電系統１０３におけるコンポーネントに関連づけられたＰＭＵ（図２に示さず）から送信され得る。
【００３１】
本明細書において例示および説明される実施形態ならびに本明細書において特に説明されないが本開示の態様の範囲内である実施形態は、電力伝送システムに関連づけられた動作データを記録し、記憶し、検索し、表示するための例示的な手段を構成する。たとえば、ＰＤＣシステム１２０、および、それに追加されるまたは中に含まれる任意の他の同様のコンピュータデバイスは、共に統合された場合、本明細書に説明されるプロセッサによる処理および技法を実行するのに十分なコンピュータ実行可能な命令によってプログラムされた十分なコンピュータ可読記憶媒体を含む。特に、ＰＤＣシステム１２０、および、それに追加されるまたは中に含まれる任意の他の同様のコンピュータデバイスは、共に統合された場合、送電系統１０３に関連づけられた動作データを記録し、記憶し、検索し、表示するための例示的な手段を構成する。
【００３２】
図３は、電力ネットワーク１００（図１に示す）を監視および管理するための、複数のフェーザ計測装置（ＰＭＵ）を含む、例示的な広域計測システム（ＷＡＭＳ）３００のデータ流れ図である。ＷＡＭＳ３００は、データリンク３１２を使用して１つ以上のＰＭＵ３２０と少なくとも１つのＰＤＣシステム１２０とを通信可能に結合するデータネットワーク３１０を含む。各ＰＭＵ３２０は、変電所３２２のような特定のサンプリング点で送電系統１０３（図１に示す）に通信可能に結合される。さらに、いくつかの実施形態において、ＰＭＵ３２０およびＰＤＣ１２０は、たとえば衛星３４０といった、時間同期ソースに通信可能に結合される。無線データリンク３４２は、ＰＭＵ３２０およびＰＤＣ１２０が衛星３４０と通信することを可能にして、公知のタイムスタンピング方法を使用して、収集されたサンプルの同期を容易にする。
【００３３】
動作中、例示的な実施形態において、ＰＭＵ３２０は、送電系統１０３内のサンプル点３２２からのデータを計測および／または収集する。そのようなデータは、たとえば、フェーザデータであり得る。ＰＭＵ３２０は、データ値を毎秒何回も、たとえば毎秒１０〜６０個のサンプルを、サンプリングし得る。ＰＭＵ３２０はまた、衛星３４０と時間を同期させるので、収集されたデータ値がタイムスタンピングされて複数のＰＭＵ３２０からの値が解析中に共に時間相関させられることを可能にし得る。ＰＭＵ３２０は、データネットワーク３１０にわたってＰＤＣシステム１２０のような管理デバイスに、計測された値を「データストリーム」として送信する。ＰＤＣシステム１２０は、さまざまな送電解析タスクのような動作タスクのために、このデータストリームを使用する。しかしながら、これらのデータストリームは、「異常データ」を含有し得る。本明細書において使用される場合、「不良データ」、「異常データ」、および「データ異常」という用語は、一般的におよび広範に、たとえば、ノイズ、機器の誤操作、または他の原因によって生じ得る、欠落データ、損傷データ、およびデータ異常値といったものであるが、これに限定されない、何らかの形で非論理的であるデータのことを言う。そのようなデータ異常は、たとえば、電圧変成器（ＰＴ）、変流器（ＣＴ）、変電所の配線、ＰＭＵ３２０、ルータ、光ファイバーケーブル、サーバーから生じ得る。
【００３４】
図４は、ＰＭＵ３２０（図３に示す）から収集されたデータストリームについてのデータ値グラフ４１０とＰＤＣシステム１２０（図２に示す）を使用して演算されたウィンドウ化された特異値分解（ＳＶＤ）グラフ４５０とを含む、２つの例示的な時間相関グラフを示す図４００である。データ値グラフ４１０は、曲線４１６を定義する、時間のＸ軸４１２にわたってＰＭＵ３２０（図３に示す）から受信された一連のデータ点を備えるデータストリームのプロットである。曲線４１６によって示されたＰＭＵ３２０からの例示的なデータによると、データ異常の２つの例、（ａ）時間＝２秒の直後の時間におけるデータスパイク４１８および（ｂ）時間＝６秒の直後の時間における欠落データ４２０が明らかである。本明細書に説明されるシステムおよび方法は、そのような異常を検出するように構成される。
【００３５】
動作中、例示的な実施形態において、ＰＤＣシステム１２０のような管理システムは、ＰＭＵ３２０からデータストリームを受信する。データストリームからのデータ値は、曲線４１６によって示される。ＰＤＣシステム１２０は、データストリームに対し動作する。より詳細には、ＰＤＣシステム１２０は毎秒何回も、データストリームからの新しいデータサンプルで構成された行列にＳＶＤを実行する。いくつかの実施形態において、たとえば、単一のＰＭＵ３２０からの単一のデータ信号が解析される。行列の各行は、データストリームからのデータサンプルを含むが、他の行に関し時間的にずらして配置されている。行列の行の数ｍおよび列の数Ｎwは、調節可能なパラメータであり得、システムの性質および／または信号の性質、または他のファクターに基づいて、オペレータにより選択され得る。たとえば、ＰＭＵ３２０に関連づけられたデータストリームｙ1についての以下の行列Ｙを考慮する。
【００３６】
【数１】
2015082843.tif 000003
ここで、ｋは、現在すなわち最新の時間サンプルの、漸増インデックスであり、ｙ1（ｋ）は、ｋ個目の時間サンプルの時間サンプル値を表し、ｙ1（ｋ−１）は、以前の時間サンプルを表す、といった具合である。したがって、列の数Ｎwは、ウィンドウサイズであり、一番上の行は、最新のＮw個のデータサンプルを表す。一番上の行の下の各行は、データストリームｙ1についての時間サンプルのスライディングウィンドウを表すが、一番上の行に対しいくつかの時間サンプルだけ遅れるようにずらして配置されている。例示的な実施形態において、ｍ個の行が作成されるまで、２行目は、１行目より１つの時間サンプルだけ遅れ、３行目は、２行目より１つの時間サンプルだけ遅れる、といった具合である。他の実施形態において、下方の行は、２つ以上の時間サンプルだけずらして配置され得る。例示的な実施形態では、毎秒５０個のサンプルが収集される。ＰＤＣシステム１２０は、新たなサンプルが受信される度に行列を更新することによって、時間サンプルを１つだけシフトし、次に、毎サンプル後にＳＶＤを実行する。ＳＶＤ処理は１つ以上の特異値４５１を生成し、その各々は、ＳＶＤグラフ４５０上にプロットされた別個の曲線によって示されている。曲線４１６によって表されたデータストリームへのＳＶＤの適用が、以下においてより詳細に説明される。
【００３７】
例示的な実施形態において、データストリームの最大特異値が、曲線４５２によって示され、他の特異値は、追加の曲線４５４によって示される。曲線４５２は、グラフ４１０に示すデータスパイク４１８と同一の時間フレーム中のスパイク４６０、すなわち、実際のデータ値におけるスパイクと同期した最大特異値のスパイクを含む。また、同一の時間フレーム中の例示的な追加の曲線４５４の各々における顕著なスパイク４６２、すなわち、他の特異値のスパイクもまた、存在する。さらに、最大特異値曲線４５２はまた、グラフ４１０に示す欠落データ４２０と同一の時間フレーム中のプラトー４６４を含み、すなわち、最大特異値曲線は、欠落データと同期して奇形化している。同一の時間フレーム中の追加の曲線４５４にも谷４６６が存在する。例示的なグラフ４１０および４５０によって示されているように、データストリーム４１６の特異値４５１は、データ異常のインジケーションを提示する。
【００３８】
いくつかの実施形態では、複数のＰＭＵ３２０からの複数のデータストリームが同時に解析され得る。たとえば、各行が１つのデータストリームに対応する行列が作成され得、データストリームの各々またはいずれかにおけるデータ異常を検出するために、行列に対しＳＶＤが実行され得る。たとえば、ｐ個のＰＭＵ３２０に関連づけられた複数のｐ個のデータストリームｙ1〜ｙpについての以下の行列Ｙを考慮する。
【００３９】
【数２】
2015082843.tif 000004
ここで、ｙpは、ｐ個目のデータストリームを表し、ｋは、現在すなわち最新の時間サンプルの、漸増インデックスであり、ｙp（ｋ）は、ｐ個目のデータストリームについてのｋ個目の時間サンプルの時間サンプル値を表し、ｙp（ｋ−１）は、ｐ個目のデータストリームについての以前の時間サンプルを表す、といった具合である。そのようなものとして、各行は、単一のデータストリームについてのデータ値のスライディングウィンドウを表し、行の数は、データストリームの数に等しく、ウィンドウサイズ、すなわち、列の数は、システムの性質および信号のタイプに基づいてオペレータにより選ばれた予め選択されたパラメータである。例示的な実施形態では、毎秒５０個のサンプルが各ＰＭＵ３２０から収集される。ＰＤＣシステム１２０は、新たなサンプルが受信される度に行列を更新することによって、時間サンプルを１つだけシフトし、次に、毎サンプル後にＳＶＤを実行する。
【００４０】
図５は、ＷＡＭＳ３００（図３に示す）を使用して監視され得る、複数の電力発生器を含む、電力ネットワーク１００（図１に示す）内の例示的な電力伝送システム５００の図である。いくつかの実施形態において、送電システム５００は、送電系統１０３（図１に示す）と同様である。例示的な実施形態において、送電システム５００は、「Ｇ１」、「Ｇ２」、「Ｇ３」、および「Ｇ４」と表示された４つの電力発生器５０２を含む。電力発生器５０２は、いくつかの実施形態において、発電所１０２（図１に示す）と同様である。
【００４１】
送電システム５００はまた、電力発生器５０２を、たとえば工場１１６（図１に示す）のような電力の消費者（図３に示さず）および電力分配システム１１０（図１に示す）に接続する送電ネットワーク５１０を含む。送電ネットワーク５１０は、消費者に電力を供給する、本明細書において単に「線」とも呼ばれる、一連の送電線５１２を含む。送電線５１２は、一般に「ノード」または「バス」とも呼ばれる接合Ｊ１〜Ｊ１１で合流する。接合Ｊ１〜Ｊ１１は、たとえば、配電所および／または変圧器であり得る。各線５１２は、線のどちらの端にも１つある２つの接合に接続される。たとえば、接合Ｊ１は、１つの線によって接合Ｊ５に接続される。例示的なシステムにおいて、送電システム５００は、１４本の線５１２と１１個の接合Ｊ１〜Ｊ１１を通じて消費者に電力を供給する４つの電力発生器５０２を含む。
【００４２】
例示的な実施形態において、ＰＭＵ（図５に示さず）は、バス電圧、位相角、および電流といった、電力システムの重要な数量を監視するために、システムにおけるさまざまな場所に、たとえば接合Ｊ１〜Ｊ１１に、配置される。不良データ検出をテストするために、ガウスホワイトノイズが、負荷入力で、たとえばバスＪ１で、注入された場合のシミュレーションが行われる。典型的な過渡条件を表すために、５サイクル（１サイクル＝１／６０秒）の持続時間の間続く自己クリア障害がバスＪ８でシミュレートされる。これらの計測値から、線の電力潮流と、バス間の電圧角の差と、発電機速度とが、公知の式を使用して計算される。
【００４３】
図６〜図９は、不良データすなわちデータ異常が２つの異なる点で注入された発電機Ｇ１〜Ｇ４からのＰＭＵデータ信号の例示的な解析を示し、各々は、電力ネットワーク１００（図１に示す）内で経験され得る異なる状態を表す。
【００４４】
図６は、不良データが注入された発電機Ｇ１〜Ｇ４の発電機速度についてのＰＭＵデータ信号の例示的なグラフ６００である。本明細書において使用される場合、「不良データ」は一般的に、データ信号の何らかの損傷がもたらされるイベントのことを言う。本明細書において使用される場合、「不良データ」、「不良データイベント」、および「不良データ異常」という用語は、置き換え可能に使用され得る。たとえば、データ異常が、１回目は時間ｔ＝５０秒に、２回目はｔ＝３０５秒に、発電機Ｇ２の３０４の速度からのデータ信号に注入されると想定する。さらに、おおよそ時間ｔ＝５０秒での送電ネットワークの条件が、周囲条件、すなわち、ネットワークの定常状態条件であり、おおよそ時間ｔ＝３０５秒での条件が、過渡条件、すなわち、ネットワークセグメンテーションといった送電ネットワーク上での妨害イベント中またはその直後の条件であると想定する。周囲条件中、すなわち、おおよそ時間ｔ＝５０秒で、１回目のデータ異常がスパイク６０２として区別できる。おおよそ時間ｔ＝３００で、発振６０４によって見られるように、４つのすべての発電機Ｇ１〜Ｇ４についての発電機速度をおおよそ時間ｔ＝３００秒からｔ＝３４０秒まで変動させる過渡条件が発生する。２回目のデータ異常が、過渡条件中、時間ｔ＝３０５秒でもたらされ、発電機Ｇ２についての信号のみのスパイク６０６として認識できる。
【００４５】
図７は、周囲条件中、すなわち、おおよそ時間ｔ＝５０秒での不良データ異常を中心に、Ｙ軸に沿って行列Ｙの最大特異値のプロットを示す、例示的なグラフ７００である。例示的な実施形態において、不良データ検出は、行列Ｙを作成することを含む。Ｙの各行は、発電機、たとえば発電機Ｇ１〜Ｇ４（図６に示す）を表し、Ｙの列は、発電機の発電機速度サンプルを含む。そのようなものとして、列の数は、ウィンドウの長さを表す。各データサンプルについて、Ｙ行列は、列の数を同一に維持しながら、１サンプルだけ移動させられる。各Ｙ行列について、ＳＶＤが実行され、最大特異値および最小特異値が決定される。図７は、おおよそ時間ｔ＝５０秒での最大特異値のプロットを示す。最大特異値におけるスパイク７０２は、不良データのタイミングに対応する。
【００４６】
図８は、過渡条件中、すなわち、おおよそ時間ｔ＝３０５秒での別のデータ異常を中心に、Ｙ軸に沿って行列Ｙの最大特異値のプロットを示す、別の例示的なグラフ８００である。最大特異値は相対的に安定しているので、過渡条件中の不良データによるスパイクは、スパイク７０２（図７に示す）のように、相対的に区別しやすい。しかしながら、過渡条件中、最大特異値のプロットもまた、自然に変動している。図８では、過渡条件が、８０４においておおよそ時間ｔ＝３００秒で開始する。スパイク８０６は、２回目のデータ異常のタイミングに対応する、おおよそ時間ｔ＝３０５で認識できる。しかしながら、スパイク８０６のピークは、自然な過渡条件に関連づけられた変動のような変動と比較すると小さい。
【００４７】
図９は、行列Ｙについての条件数のプロットを示す例示的なグラフ９００である。例示的な実施形態において、過渡条件変動による自然なピークまたは谷とスパイク８０６（図８に示す）とを差別化するために、Ｙ行列の条件数が監視される。条件数は、最大特異値と最小特異値との比として演算される。３つのスパイク、すなわち、おおよそ時間ｔ＝５０秒での１回目の不良データのスパイク９０２と、おおよそｔ＝３００秒での過渡条件のスパイク９０４と、おおよそｔ＝３０５秒での２回目の不良データのスパイク９０６とが、条件数のプロットに基づくと明らかである。システム妨害のための過渡条件のスパイク９０４の大きさは不良データ中と比較すると、はるかに大きい。例示的な実施形態において、過渡条件のスパイク９０４についてのピーク条件数は、おおよそ１４，０００個であり、１回目の不良データのスパイク９０２と２回目の不良データのスパイク９０６はどちらも、２０００個以下である。したがって、条件数を監視することと、たとえば７，０００個といったしきい値チェックをたとえば実現することとによって、システム妨害と不良データとを区別することが可能である。
【００４８】
さらに、いくつかの実施形態において、異常が識別されると、置換データ値が識別され、データストリームに挿入される。たとえば、他の管理目的のためにデータストリームからの値を使用する前に、ＰＤＣシステム１２０は、異常に関連づけられた１つ以上のデータ値のための置換値を計算し得る。いくつかの実施形態において、置換値は、異常が発生しなければデータ値が有していたであろうものの近似値を表す。そのようなものとして、置換値の挿入は、異常を「訂正」しようと試みる。
【００４９】
上述したもののようなデータ異常は、異なるタイプのネットワーク条件中に発生し得る。いくつかの状況において、異常は、ネットワークが安定状態である間、すなわち、周囲条件中に発生し得る。他の状況では、異常は、ネットワークが妨害期間である間、すなわち、本明細書において「妨害条件」とも呼ばれる過渡条件中に発生し得る。本明細書において使用される場合、「妨害条件」という用語は一般的に、送電ネットワーク上の実際の妨害中に発生する、たとえば、ネットワーク上のセグメンテーション中に発生し得るデータ異常、または電力発生器が突然オフラインになること、またはネットワーク上の重大な変動を引き起こすいくつかの他の過渡条件のことを言う。さらに、本明細書において使用される場合、「周囲条件」という用語は、負荷要求における小さな変化しか存在しない場合といった、送電ネットワークが重大な妨害を被っていない、よりノーマルな「定常状態」の動作条件のことを言う。周囲条件は、信号内の高ノイズに代表される。妨害条件は、信号内の高い信号対ノイズ比に代表される。
【００５０】
したがって、いくつかの実施形態において、データ異常は、周囲条件または妨害条件のいずれかの下で発生するものとして分類され、置換値は、この異常分類タイプに基づいて異なる技法を使用して演算される。
【００５１】
そのようなものとして、いくつかの実施形態において、異常のための置換値は、公知の内挿法または外挿法の１つ以上を使用して演算される。他の実施形態では、異常のための置換値は、回帰に基づいた伝達関数を使用して演算される。伝達関数モデルは、少なくとも誤差の二乗を使用したカーブフィッティングに基づいている。このモデルは、不良データがデータストリームにおいて生じると、より精確なデータ値がこのモデルを使用して演算され得るように、良好なデータ値を使用して構築される。
【００５２】
例示的な実施形態において、ベクトルが作成され、それは、
【００５３】
【数３】
2015082843.tif 000005
によって与えられる。ここで、σiは、時間サンプルｉでの最大特異値であり、ｕiは、σiに対応する左特異ベクトルである。ベクトルＣiが公称条件（ｔ＝０）での最大特異値によって正規化されるので、すなわち、特異ベクトルｕiもまた正規化されるので、ベクトルＣiは１の絶対値を有する。スカラー量が各時間ステップで得られ、この量は、処理される計測値の公称値によってスケーリングされる。この量は、訂正値である。
【００５４】
図１０は、損傷データが信号に挿入された過渡条件中の電力潮流データ信号の例示的なグラフ１０００である。例示的な実施形態において、グラフ１０００は、２つのプロット、すなわち、損傷信号１０１０と訂正信号１０２０とを含む。損傷信号１０１０は、動作中に受信された実際の値を表すが、不良データをも含む。不良データが、時間ｔ＝３０５秒で損傷信号１０１０に挿入されることにより、損傷信号１０１０における一時的低下１０１２を示す。訂正信号１０２０は、式（１）を使用した演算と損傷信号１０１０に対する上述した処理とを実行した後に得られた量を表す。時間ｔ＝３０５秒での、たとえば要素１０１１での不良データの前、損傷信号１０１０についての値と訂正信号１０２０についての値は、ほぼ同一である。不良データイベント中、すなわち、おおよそ時間ｔ＝３０５秒で、訂正信号１０２０は、損傷信号１０１０と比較すると、はるかに少ない一時的低下１０２２、すなわち、不良データイベント中の損傷信号１０１０に対し改善された値を示す。不良データイベント中のこれらの訂正値は、より良好であり、すなわち、不良データがなければ実際の値がそうであるはずだったものに近いが、例示的な実施形態では、１０２２での著しい一時的低下が依然として存在する。
【００５５】
図１１は、置換値を検査および訂正するための例示的な流れ図１１１０とともに、ＰＭＵ３２０（図３に示す）からの例示的な「良好」なデータストリーム１１０２と「不良」データストリーム１１０４とを示す図である。いくつかの実施形態において、不良データストリーム１１０４は、損傷信号１０１０（図１０に示す）と同様である。図１１に示す例示的な実施形態において、「不良」データストリーム１１０４は、異常１１０６、すなわち、不良データを含有する。このケースにおいて、異常１１０６は、データ値におけるスパイクである。置換値１１１２、すなわち、データ訂正が、上述のごとく演算される。流れ図１１１０は、不良データに関連づけられた値を置換する前に、置換値１１１２を検査および訂正するための例示的な処理を表す。
【００５６】
例示的な実施形態において、少なくとも１つの他のデータストリームが、置換値１１１２を検査するために使用される。より詳細には、伝達関数が、少なくとも２つの信号からの良好なデータを用いて演算される１１１４。この伝達関数は、データ検査値１１１６を生成するために、良好なデータストリーム１１０２のような１つ以上の非損傷信号とともに使用される。このデータ検査値１１１６は、結果を検査するために、上述したデータ訂正アルゴリズムの出力、すなわち、置換値１１１２と比較される。さらに、訂正アルゴリズムから生成された値、すなわち、Ｙ1 correctedとも呼ばれる置換値１１１２と、伝達関数を使用して生成された値、すなわち、Ｙ1 validatedとも呼ばれるデータ検査値１１１６とにおける任意の差が、訂正アルゴリズムにフィードバックされて、そのアルゴリズムを改善するだろう。
【００５７】
動作中、ＰＤＣシステム１２０（図３に示す）は、１つ以上のＰＭＵ３２０（図３に示す）から良好なデータストリーム１１０２と不良データストリーム１１０４とを受信する。ＰＤＣシステム１２０は、両方のデータストリーム１１０２および１１０４からの値を使用して伝達関数１１１４を演算する。異常時１１０６には、ＰＤＣシステム１２０は、データ検査値１１１６を演算するために、伝達関数１１１４と、データ値１１１７、すなわち、良好なデータストリーム１１０２についての「Ｙ２」との両方を使用して、データ検査値を演算する。このデータ検査値１１１６は、不良データストリーム１１０４と良好なデータストリーム１１０２との比較、すなわち、伝達関数１１１４に基づいた、不良データストリーム１１０４がそうであるはずだったものの近似値を表す。データ検査値１１１６は次に、置換値１１１２と比較され、結果として生じた誤差１１１８が生成される。誤差１１１８は、置換値１１１２の精確性および／または完全性の定量化に役立つ。
【００５８】
また、例示的な実施形態において、検査伝達関数の演算１１１４のために使用され得る２つの基本的なタイプの、すなわち、ブロック処理のおよび再帰的な、アルゴリズムが存在する。ブロック処理アルゴリズムでは、データウィンドウを使用して推定が行われる。各々の新たなデータウィンドウについて、新たな推定値が計算される。再帰的アルゴリズムでは、各々の新たなデータサンプルによって推定値が更新される。新たな推定値は、新たなデータ点と以前の推定値との組み合わせを使用して得られる。再帰的アルゴリズムは、１ステップ先のデータサンプルを推定する。制御されるシステムの振る舞いは、以下の自己回帰移動平均（ＡＲＭＡ）モデルとして表現され得る。
【００５９】
【数４】
2015082843.tif 000006
それは、ｚ領域において、
【００６０】
【数５】
2015082843.tif 000007
として表現され得、ここで、
【００６１】
【数６】
2015082843.tif 000008
であり、ここで、ｎaは、ＡＲＭＡモデルの自己回帰（ＡＲ）部の次数であり、ａ1、ａ2・・・ａnは、同モデルのＡＲ部すなわち再帰的線形フィルタの係数であり、ｎbは、ＡＲＭＡモデルの移動平均（ＭＡ）部の次数であり、ｂ1、ｂ2・・・ｂnは、同モデルのＭＡ部すなわち非再帰的線形フィルタの係数であり、ｕtは、入力信号のサンプルであり、ｙtは、出力信号のサンプルであり、ｅtは、無相関出力誤差であり、ｋは、サンプル遅延であり、Ａ（ｚ）、Ｂ（ｚ）、Ｕ（ｚ）、等は、ｚ領域における量である。
【００６２】
例示的な実施形態において、ｋは、発電所遅延であり、発電所遅延は、システム入力でのデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）に起因するゼロ次ホールド（ＺＯＨ）の存在を考慮すると１であり、誤差ｅ（ｔ）は、ガウス分布によるゼロ平均ランダムノイズである。再帰的推定方法が、
【００６３】
【数７】
2015082843.tif 000009
（以下の式（７）を参照）のパラメータをオンラインで推定するために用いられ得る。予測誤差ε（ｔ）の二乗は、実際の値に漸近的に収束するパラメータベクトルθ（ｔ）によって最小化される。パラメータベクトルおよび予測誤差は、それぞれ式（７）および式（８）で表現される。
【００６４】
【数８】
2015082843.tif 000010
予測出力は、
【００６５】
【数９】
2015082843.tif 000011
によって与えられ、ここで、Ｘ（ｔ）は、過去の入力と出力サンプルとを含有するリグレッサであり、
【００６６】
【数１０】
2015082843.tif 000012
である。
【００６７】
図１２および図１３は、実際のデータ信号を訂正後の信号およびさらなる検査後の信号と比較した例示的なグラフである。図１２は、おおよそ時間ｔ＝５０秒で周囲条件中に挿入された不良データを表す。図１３は、おおよそ時間ｔ＝３０５秒で過渡条件中に挿入された不良データを表す。
【００６８】
図１２は、おおよそ時間ｔ＝５０秒での周囲条件中の不良データの例示的なグラフ１２１０と、同時発生のより微細な表示のグラフ１２３０である。例示的な実施形態におけるグラフ１２１０とグラフ１２３０の両方には、時間に対する発電機速度の実際の信号１２１２が描かれ、発電機Ｇ２（図５に示す）のような発電機から受信された実際の信号のプロットを表す。不良データが、おおよそ時間ｔ＝５０秒で実際の信号１２１２内に発生し、１２２２でスパイクを示す。訂正信号１２１４は、図１０に関連して上述された訂正システムおよび方法による処理後の実際の信号１２１２のプロットを表す。例示的な実施形態において、実際の信号１２１２は、継続的に、すなわち、データサンプル毎に、処理されて、訂正信号１２１４を生成する。いくつかの実施形態では、訂正信号１２１４は、不良データが検出された場合にのみ演算され、挿入され得る。検査信号１２１６は、図１１に関連して上述されたシステムおよび方法による処理後の訂正信号１２１４のプロットを表す。例示的な実施形態において、訂正信号１２１４は、継続的に、すなわち、データサンプル毎に、処理されて、検査信号１２１６を生成する。いくつかの実施形態において、検査信号１２１６は、不良データが検出された場合、すなわち、訂正信号１２１４が演算された場合にのみ演算され、挿入され得る。
【００６９】
例示的な実施形態において、訂正信号１２１４は、おおよそ時間ｔ＝５０秒での不良データイベント中に要素１２２４で、さほど顕著ではないが依然として著しいプラトーを示す。しかしながら、検査信号１２１６は、要素１２２６でそのプラトーを平坦化し、不良データがなければ実際の信号１２１２の値がそうであっただろうものの精確な表現に、はるかにより近いもののように見える。
【００７０】
図１３は、おおよそ時間ｔ＝３０５秒での過渡条件すなわち妨害中の不良データの例示的なグラフ１３１０、同一の妨害および不良データのより微細な表示のグラフ１３２０、および初期妨害後の後の時間でのグラフ１３３０である。いくつかの実施形態において、実際の信号１３１２、訂正信号１３１４、および検査信号１３１６は、実際の信号１２１２、訂正信号１２１４、および検査信号１２１６（すべて図１２に示す）と同様である。３つのすべてのグラフ１３１０、１３２０、および１３３０には、時間に対する発電機速度の実際の信号１３１２が描かれ、発電機Ｇ２  ３０４（図５に示す）のような発電機から受信された実際の信号のプロットを表す。不良データが、おおよそ時間ｔ＝３０５秒で実際の信号１３１２内に発生し、１３２２でスパイクを示す。検査信号１３１６は、図１１に関連して上述されたシステムおよび方法による処理後の訂正信号１３１４のプロットを表す。
【００７１】
例示的な実施形態において、訂正信号１３１４は、おおよそ時間ｔ＝３０５秒での不良データイベント中に要素１３２４で、さほど顕著ではないが依然として著しいプラトーを示す。しかしながら、検査信号１３１６は、要素１３２６でそのプラトーを平坦化し、不良データがなければ実際の信号１３１２の値がそうであっただろうものの精確な表現に、はるかにより近いもののように見える。グラフ１３３０は、後の時間での発電機速度を描き、３つのプロット１３１２、１３１４、および１３１６の各々が、不良データが発生しない場合、同様であることを示す。
【００７２】
図１４〜図１６は、データストリームにおけるデータ異常を検出し、訂正し、検査するための例示的な方法である。図１４は、データストリームにおけるデータ異常を検出する例示的な方法を示す。図１５は、データストリームにおけるデータ異常を訂正する例示的な方法を示す。図１６は、訂正値を検査する例示的な方法を示す。図１４〜１６における方法ステップは、特定の順序で示され、共に行われているが、本明細書に説明されたシステムおよび方法の動作を可能にする方法ステップの任意の組み合わせおよび／または方法ステップの順序が本開示の範囲内であることが理解されるべきである。
【００７３】
図１４は、ＰＤＣシステム１２０（図３に示す）を使用して図４に示すデータストリームにおける不良データを検出する例示的な方法１４００のフローチャートである。例示的な実施形態において、方法１４００は、ＰＭＵ３２０（図３に示す）のようなＰＭＵから第１のデータストリームを受信すること１４１０を含む。方法１４００はまた、第１のデータストリームに関連づけられた１つ以上の特異値を計算すること１４２０を含む。いくつかの実施形態において、１つ以上の特異値を計算すること１４２０は、第１のデータストリームからの値のウィンドウを表す行列に対し特異値分解を実行することを含む。方法１４００はさらに、少なくともその１つ以上の特異値を使用して第１のデータストリーム内の第１のデータ異常を検出すること１４３０を含み、第１のデータ異常は、第１のデータストリーム内の第１の時間セグメント中に発生する。いくつかの実施形態において、第１のデータ異常を検出すること１４３０は、１つ以上の特異値のうちの特異値がしきい値を上回る場合に第１のデータ異常を検出することを含む。他の実施形態において、方法１４００は、条件数の値を複数の特異値のうちの最大特異値と最小特異値との比として演算すること１４４０と、条件数の値を使用して第１のデータ異常を検出すること１４５０とを含むことによって、データ異常条件を妨害条件から区別する。方法１４００はまた、第１の時間セグメントを第１のデータ異常を含有するものとして示すこと１４６０を含む。
【００７４】
図１５は、ＰＤＣシステム１２０（図３に示す）を使用して方法１４００（図１４に示す）によって識別された異常のようなデータ異常に関連づけられた不良データ値を訂正するための例示的な方法１５００のフローチャートである。方法１５００は、異常１１０６（図１１に示す）のような第１のデータ異常を、周囲条件と妨害条件とのうちの１つとして分類すること１５１０を含む。方法１５００はまた、第１のデータ異常のための置換値１１１２（図１１に示す）のような少なくとも１つの置換値を識別すること１５２０を含む。いくつかの実施形態において、置換値を識別すること１５２０は、内挿と外挿とのうちの少なくとも１つを使用して少なくとも１つの置換値を演算すること１５３０を含む。他の実施形態において、演算すること１５３０は、第１のデータ異常が妨害条件として分類された場合に実行される。さらなる他の実施形態において、置換値を識別すること１５２０は、回帰に基づいた伝達関数を使用して少なくとも１つの置換値を演算すること１５４０を含む。さらなる他の実施形態において、演算すること１５４０は、第１のデータ異常が周囲条件として分類された場合に実行される。他の実施形態において、方法１５００は、１つ以上の特異値のうちの最大特異値と最大特異値に対応する左特異ベクトルとを使用してベクトルを作成すること１５５０と、ベクトルに少なくとも部分的に基づいて第１のデータ異常に関連づけられた置換値を識別すること１５６０とを含む。方法１５００はさらに、第１のデータストリーム内に少なくとも１つの置換値を挿入すること１５７０によって、第１のデータ異常の少なくとも一部を除去することを含む。例示的な実施形態は、方法１４００を使用してデータストリームにおける異常を識別するものとして説明されているが、方法１５００が、本明細書に説明されたシステムおよび方法を可能にする任意の手段によって識別された異常に対し実現され得ることが理解されるべきである。
【００７５】
図１６は、ＰＤＣシステム１２０（図３に示す）を使用して方法１５００（図１５に示す）において識別された置換値のようなデータ異常に関連づけられた置換値を検査および／または調整するための例示的な方法１６００のフローチャートである。方法１６００は、ＰＭＵ３２０（図３に示す）のようなＰＭＵから第２のデータストリームを受信すること１６１０を含む。方法１６００はまた、第１のデータ異常の発生前に第１のデータストリームと第２のデータストリームとの間で、伝達関数１１１４（図１１に示す）のような伝達関数を演算すること１６２０を含む。方法１６００はさらに、第１のデータ異常の発生後に、伝達関数と、第１のデータ異常に対応する時間での第２のデータストリームの値とに、少なくとも部分的に基づいて、第１のデータストリームのためのモデル値１１１６（図１１に示す）のようなデータ検査値を演算すること１６３０を含む。方法１６００はまた、データ検査値を少なくとも１つの置換値と比較すること１６４０を含む。いくつかの実施形態において、方法１６００は、データ検査値に少なくとも部分的に基づいて少なくとも１つの置換値を変更すること１６５０を含む。例示的な実施形態は、方法１４００（図１４に示す）を使用してデータストリームにおける異常を識別し、および／または、方法１５００（図１５に示す）を使用してデータ異常に関連づけられた置換値を検査および／または調整するものとして説明されているが、方法１６００が、本明細書に説明されたシステムおよび方法を可能にする任意の手段によって識別された異常、および、本明細書に説明されたシステムおよび方法を可能にする任意の手段によって識別された置換値に対し、実現され得ることが理解されるべきである。
【００７６】
図１７は、本明細書に説明されたデータストリームに対する解析および動作中に使用され得る、他の関連コンピューティングコンポーネントを伴う、コンピューティングデバイス１７１０内のデータベース１７２０の例示的な構成１７００を示す。データベース１７２０は、特定のタスクを実行する、コンピューティングデバイス１７１０内のいくつかの別個のコンポーネントに結合される。例示的な実施形態において、コンピューティングデバイス１７１０は、ＰＤＣシステム１２０（図２および図３に示す）であり得る。
【００７７】
例示的な実施形態において、データベース１７２０は、ＰＭＵデータストリームデータ１７２２、ＳＶＤデータ１７２４、および異常データ１７２６を含む。ＰＭＵデータストリームデータ１７２２は、ＰＭＵ３２０（図３に示す）のようなデバイスからのデータストリームに関連づけられた情報を含む。ＳＶＤデータ１７２４は、グラフ４５０（図４に示す）に示した特異値のようなＰＭＵデータストリームデータ１７２２の特異値分解に関連づけられた情報を含む。異常データ１７２６は、識別された異常１１０６（図１１に示す）および関連づけられた時間セグメントといった、異常の検出、訂正、および検査に関連づけられた情報、伝達関数１１１４（図１１に示す）のような伝達関数、置換値１１１２（図１１に示す）のような置換値、および／または、データ検査値１１１６および比較誤差１１１８（図１１に示す）を含む。
【００７８】
コンピューティングデバイス１７１０は、データベース１７２０だけでなく、データストレージデバイス１７３０も含む。コンピューティングデバイス１７１０はまた、ＰＭＵ３２０からデータストリームを受信し、上述したように異常を検出するための異常検出コンポーネント１７４０を含む。コンピューティングデバイス１７１０はまた、データストリームに挿入される置換値を計算するための異常訂正コンポーネント１７５０を含む。訂正検査コンポーネント１７６０もまた、置換値を検査および訂正するために含まれる。さらに、コンピューティングデバイス１７１０は、ＰＭＵ３２０と通信するための受信コンポーネント１７７０を含む。処理コンポーネント１７８０は、システムに関連づけられたコンピュータ実行可能な命令の実行を支援する。
【００７９】
本明細書に例示および説明された実施形態だけでなく、本明細書には特に説明されていないが、本開示の態様の範囲内にある実施形態が、データストリームにおける不良データを検出し、訂正し、検査するための例示的な手段を構成する。たとえば、ＰＤＣシステム１２０、および、それに追加されるまたは中に含まれる任意の他の同様のコンピュータデバイスは、共に統合された場合、本明細書に説明されたプロセッサによる処理および技法を実行するのに十分なコンピュータ実行可能な命令によってプログラムされた十分なコンピュータ可読記憶媒体を含む。特に、ＰＤＣシステム１２０、および、それに追加されるまたは中に含まれる任意の他の同様のコンピュータデバイスは、共に統合された場合、データストリームにおける不良データを検出し、訂正し、検査するための例示的な手段を構成する。
【００８０】
上述したシステムおよび方法は、データストリームにおける不良データを検出し、訂正し、検査するための手法を提供する。ＰＭＵは、電力伝送ネットワークからの電圧値および電流値といったサンプルを読み取り、これらの値をデータストリームとして集中型ＰＤＣに送信する。本明細書に説明された実施形態は、送電ネットワークの運営および管理におけるデータの使用の前にデータストリームにおける誤りを検出し、訂正することをＰＤＣに可能にさせる。たとえば欠落データまたは誤ったデータからの、データストリームにおける異常を検出することは、信頼できないデータの識別を可能にする。異常が識別されると、置換値が計算されてデータストリームに挿入されることにより、不良データ値が置換される。置換値は、別のデータストリームに対し置換値をチェックすることによって、確認および／または変更され得る。置換値が他のデータストリームから非常に大きくずれていた場合、置換値が調節され得る。
【００８１】
本明細書に説明された方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、（ａ）ＰＭＵから入ってくるデータストリーム内の異常を識別することと、（ｂ）異常データのための置換値を生成することと、（ｃ）別のデータストリームに対し置換値を比較することと、（ｄ）置換値の信頼性を向上させることと、（ｅ）データストリームにおける不良値を置換することとの少なくとも１つを含む。
【００８２】
データストリームにおける不良データを検出し、訂正し、検査するためのシステムおよび方法の例示的な実施形態が詳細に上述されている。本明細書に説明されたシステムおよび方法は、本明細書に説明された特定の実施形態に限定されず、むしろ、システムのコンポーネントおよび／または方法のステップは、本明細書に説明された他のコンポーネントおよび／またはステップとは独立して、および別個に、利用され得る。たとえば、方法は、データストリームの解析を行う他のシステムとの組み合わせで使用されることもでき、本明細書に説明された送電システムおよび方法のみとともに実現するように限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、多くの他のデータストリーム解析アプリケーションと関連して実現および利用され得る。
【００８３】
さまざまな実施形態の特定の特徴が、いくつかの図面において示され、他では示されていないことがあり得るが、これは、単に便宜的なものである。本明細書に説明されたシステムおよび方法の原理によると、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴との組み合わせで、言及および／または特許請求され得る。
【００８４】
記載されたこの説明は、ベストモードを含む本発明を開示し、また、任意のデバイスまたはシステムを製造および使用することと組み込まれた任意の方法を実行することとを含む本発明の実現を任意の当業者に可能にさせるための、例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが請求項の文字通りの言語と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の文字通りの言語と実質的な違いを有しない同等の構造要素を含む場合、請求項の範囲内にあるものと意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１００  電力ネットワーク
１０２  発電所
１０３  送電系統
１０４  超高電圧送電系統
１０６  高電圧送電系統
１１０  電力分配システム
１１２  低いワット数の消費者
１１４  中程度のワット数の消費者
１１６  高いワット数の消費者
１２０  ＰＤＣシステム
１３０  分散型発電機
１３２  都市型発電所
１３４  ソーラーファーム
１３６  ウィンドファーム
１５０  メモリデバイス
１５２  プロセッサ
１５４  提示インターフェース
１５６  ユーザ
１５８  ユーザ入力インターフェース
１６０  通信インターフェース
１６２  ストレージデバイス
１６４  データベース
３００  広域計測システム（ＷＡＭＳ）
３１０  データネットワーク
３１２  データリンク
３２０  フェーザ計測装置（ＰＭＵ）
３２２  変電所
３４０  衛星
３４２  無線データリンク
４００  図
４１０  グラフ
４１２  Ｘ軸
４１６  曲線
４１８  データスパイク
４２０  欠落データ
４５０  グラフ
４５１  特異値
４５２  曲線
４５４  曲線
４６０  スパイク
４６２  スパイク
４６４  プラトー
４６６  谷
５００  電力伝送システム
５０２  電力発生器
５１０  送電ネットワーク
５１２  送電線
６００  グラフ
６０２  スパイク
６０４  発振
６０６  スパイク
７００  グラフ
７０２  スパイク
８００  グラフ
８０４  曲線
８０６  スパイク
９００  グラフ
９０２  １回目の不良データのスパイク
９０４  過渡条件のスパイク
９０６  ２回目の不良データのスパイク
１０００  グラフ
１０１０  損傷信号
１０１１  要素
１０１２  一時的低下
１０２０  訂正信号
１０２２  一時的低下
１１０２  良好なデータストリーム
１１０４  不良データストリーム
１１０６  異常
１１１０  流れ図
１１１２  置換値
１１１４  伝達関数
１１１６  データ検査値
１１１７  データ値
１１１８  誤差
１２１０  グラフ
１２１２  実際の信号
１２１４  訂正信号
１２１６  検査信号
１２２２  スパイク
１２２４  プラトー
１２２６  要素
１２３０  グラフ
１３１０  グラフ
１３１２  実際の信号
１３１４  訂正信号
１３１６  検査信号
１３２０  グラフ
１３２２  スパイク
１３２４  プラトー
１３２６  要素
１３３０  グラフ
１４００  方法
１４１０  受信すること
１４２０  計算すること
１４３０  検出すること
１４４０  演算すること
１４５０  検出すること
１４６０  示すこと
１５００  方法
１５１０  分類すること
１５２０  識別すること
１５３０  演算すること
１５４０  演算すること
１５５０  作成すること
１５６０  識別すること
１５７０  挿入すること
１６００  方法
１６１０  受信すること
１６２０  演算すること
１６３０  演算すること
１６４０  比較すること
１６５０  変更すること
１７００  構成
１７１０  コンピューティングデバイス
１７２０  データベース
１７２２  ＰＭＵデータストリームデータ
１７２４  ＳＶＤデータ
１７２６  異常データ
１７３０  データストレージデバイス
１７４０  異常検出コンポーネント
１７５０  異常訂正コンポーネント
１７６０  訂正検査コンポーネント
１７７０  受信コンポーネント
１７８０  処理コンポーネント
【図１】
2015082843.tif 000013
【図２】
2015082843.tif 000014
【図３】
2015082843.tif 000015
【図４】
2015082843.tif 000016
【図５】
2015082843.tif 000017
【図６】
2015082843.tif 000018
【図７】
2015082843.tif 000019
【図８】
2015082843.tif 000020
【図９】
2015082843.tif 000021
【図１０】
2015082843.tif 000022
【図１１】
2015082843.tif 000023
【図１２】
2015082843.tif 000024
【図１３】
2015082843.tif 000025
【図１４】
2015082843.tif 000026
【図１５】
2015082843.tif 000027
【図１６】
2015082843.tif 000028
【図１７】
2015082843.tif 000029