(57)【要約】【課題】自己回復式電力網の状態を決定する。【解決手段】電力網構成要素（２０，２２，２４）に対応するそれぞれの実時間監視データ（３２，３４，３６）を受け取る段階であって、１つ以上のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）が前記電力網構成要素に結合されている、当該段階（３０４）と、前記受け取った実時間監視データに基づいてそれぞれの現在の伝染性状態（３３）を決定する段階と、それぞれの現在の伝染性状態に基づいてそれぞれの出力データ（４６，４８）を決定する段階（３０６）と、前記それぞれの出力データを１つ以上の近隣のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）と交換する段階（５０４，５０６）と、前記交換した出力データと状態遷移図（５５）とに基づいてそれぞれの新しい伝染性状態（５０，５２，５４）を作成する段階と、を有する。【選択図】図１
2012029550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己回復式電力網（１０）の状態を決定する方法であって、
１つ以上の電力網構成要素に対応するそれぞれの実時間監視データ（３２，３４，３６）を受け取る段階（３０４）であって、１つ以上のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）が前記電力網構成要素（２１２，２１４，２２２，２２４）に結合されている、当該段階（３０４）と、
前記受け取った実時間監視データ（３２，３４，３６）に基づいてそれぞれの現在の伝染性状態（３３）を決定する段階と、
それぞれの現在の伝染性状態（３３）に基づいてそれぞれの出力データ（４６，４８）を決定する段階（３０６）と、
それぞれの出力データ（４６，４８）を１つ以上の近隣のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）と交換する段階（５０４，５０６）と、
前記交換した出力データ（４６，４８）と状態遷移図（５５）とに基づいてそれぞれの新しい伝染性状態（５０，５２，５４）を作成する段階と、
を有している方法。
【請求項２】
前記それぞれの実時間監視データ（３２，３４，３６）を受け取る前記段階は、
前記１つ以上の電力網構成要素（２０，２２，２４）の実時間特性（２１，２３，２５）を観測することによって前記それぞれの実時間監視データ（３２，３４，３６）を作成する段階、及び
前記それぞれの実時間監視データ（３２，３４，３６）をそれぞれのエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）へ送る段階
を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記それぞれの出力データ（４６，４８）を決定する前記段階は、現在の伝染性状態（３３）がデッド状態であるか否か検証する段階を有している、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記それぞれの出力データ（４６，４８）を１つ以上の近隣のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）と交換する前記段階は、
前記それぞれの出力データ（４６，４８）を１つ以上の近隣のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）へ伝送する段階、及び
前記１つ以上の近隣のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）に対応する出力データ（４６，４８）を受け取る段階
を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記それぞれの新しい伝染性状態（５０，５２，５４）を作成する前記段階は、
１つ以上のパラメータ（６０）と前記状態遷移図（５５）とに基づいて１つ以上の状態遷移確率を作成する段階、及び
前記１つ以上の状態遷移確率に基づいて前記それぞれの新しい伝染性状態（５０，５２，５４）を作成する段階
を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上のパラメータ（６０）は、故障拡大率、電力網構成要素除去率、観測確率、又はそれらの組合せを有している、請求項５記載の方法。
【請求項７】
更に、前記１つ以上の新しい伝染性状態と前記状態遷移図とに基づいて１つ以上のカスケード故障を決定する段階と、
前記１つ以上のカスケード故障の決定に基づいてカスケード故障フラグを作成する段階（７１８）と、
を有している請求項５記載の方法。
【請求項８】
更に、前記カスケード故障フラグに基づいて１つ以上の予防策を決定する段階を有している請求項７記載の方法。
【請求項９】
更に、前記それぞれの新しい伝染性状態（５０，５２，５４）を前記それぞれの現在の伝染性状態（３３）に等しくするによって前記それぞれの現在の伝染性状態（３３）を更新する段階と、
前記更新された現在の伝染性状態に基づいてそれぞれの更新出力データを作成する段階と、
を有している請求項１記載の方法。
【請求項１０】
複数の電力網構成要素（２０，２２，２４）と、
前記複数の電力網構成要素（２０，２２，２４）に結合された複数の監視層（２６，２８，３０）であって、前記複数の電力網構成要素（２０，２２，２４）の１つ以上の実時間特性（２１，２３，２５）を観測して、それぞれの実時間監視データ（３２，３４，３６）を作成する複数の監視層（２６，２８，３０）と、
前記監視層（２６，２８，３０）に通信可能に結合された複数のエージェント（２０２，２０４，２０６，２０８）と、
を有している自己回復式電力網（１０）であって、
前記複数のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）の内の１つ以上のエージェントが、
１つ以上の電力網構成要素に対応するそれぞれの実時間監視データ（３２，３４，３６）を受け取る段階（３０４）であって、１つ以上のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）が前記電力網構成要素（２１２，２１４，２２２，２２４）に結合されている、当該段階（３０４）、
前記受け取った実時間監視データ（３２，３４，３６）に基づいてそれぞれの現在の伝染性状態（３３）を決定する段階、
それぞれの現在の伝染性状態（３３）に基づいてそれぞれの出力データ（４６，４８）を決定する段階（３０６）、
それぞれの出力データ（４６，４８）を１つ以上の近隣のエージェント（３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８）と交換する段階（５０４，５０６）、並びに
前記交換した出力データ（４６，４８）と状態遷移図（５５）とに基づいてそれぞれの新しい伝染性状態（５０，５２，５４）を作成する段階
を遂行することを特徴とする、自己回復式電力網（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明、一般的には、電力網に関し、より詳しくは、自己回復式電力網に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力網(power grid)は，発電、送電及び配電を含む相互接続された電気回路網の組合せである。電力網は、典型的には多数の多様な且つ複雑な相互作用する電力網構成要素で構成された非常に複雑な集合的システムである。電力網は、大陸的電気回路網、地域的送電回路網を表すことができ、或いは単純に、地方公共事業の送配電回路網のような小電気回路網を表すことができる。
【０００３】
電力網は様々な相互作用し且つ相互接続された複数の電力網構成要素及び電気回路網の集まりであるので、該電力網内のこれらの電力網構成要素及び電気回路網の内の１つ又は複数の動作は、該電力網内の他の電力網構成要素又は他の電気回路網の動作に依存し又は影響を及ぼすことができる。例えば、複数の電力網構成要素の内の１つに障害が生じると、一般に、該障害のある電力網構成要素の負荷が近隣の電力網構成要素へ（完全に又は部分的に）移される。従って、それらの近隣の電力網構成要素はその容量を超えて過負荷になり、その結果として該近隣の電力網構成要素の障害を生じさせる。このように、一つの電力網構成要素の障害が他の電力網構成要素の障害を生じさせることがあり、このような障害が組み合わさって大規模な停電を生じさせることがある。典型的には、一つの電力網構成要素が他の電力網構成要素の障害を誘発することは、カスケード障害(cascading failure) 又はカスケード故障(cascading fault) と呼ばれる。カスケード障害には、カスケード過負荷、保護装置の障害、過渡的不安定性、無効電力問題、電圧崩壊、ソフトウエア障害、通信、テロ行為、公共物破壊、誤操作などが含まれる。
【０００４】
典型的には、個々のオペレータが電力網又は電力網の一部分におけるカスケード障害又は偶発障害を識別して評価する。加えて、個々のオペレータは、潜在的な偶発障害又はカスケード障害が識別されたときに電力網の継続した信頼性のある動作のために電力網内での調節を素早く行おうとする。オペレータは、一般に、エネルギ管理システム（ＥＭＳ）によって発生された警報、監視制御及びデータ取得（ＳＣＡＤＡ）装置によって発生されたデータ、及び潜在的な偶発障害又はカスケード障害を識別するための偶発障害分析ツールに頼っている。しかしながら、潜在的な偶発障害又はカスケード障害の識別には、訓練を受けた熟練したオペレータ、高性能のコンピュータ及び通信、並びに注意深い計画及び設計を必要とする。また、個々のオペレータは、人口の密集した大都市地域、共通の構造又は共通の障害モードを共有する電力網の線路のような、電力網の少数の部分における偶発障害及びカスケード障害について責任がある。従って、個々のオペレータは、特定のカスケード故障又は障害の組合せに起因して生じ得る大規模なカスケード停電を識別することができない。
【０００５】
以上のことから、より信頼性のある自己回復式電力網を開発することが非常に望ましい。更に、１つ以上のカスケード故障を識別することができる電力網が必要である。また更に、潜在的な停電を識別し又は予測することができ、且つ潜在的な停電から当該電力網を守るために適切に作用することができる自己回復式電力網が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７１８４９０３号
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施形態は、一般的には電力網に関し、より詳しくは自己回復式電力網に関する。
【０００８】
要約して云えば、本発明手法の一面によれば、自己回復式電力網の状態を決定する方法が提供される。本方法は、１つ以上の電力網構成要素に対応するそれぞれの実時間監視データを受け取る段階であって、１つ以上のエージェント(agent) が前記電力網構成要素に結合されている、当該段階と、前記受け取った実時間監視データに基づいてそれぞれの現在の伝染性状態(infectiousness state)を決定する段階と、それぞれの現在の伝染性状態に基づいてそれぞれの出力データを決定する段階と、それぞれの出力データを１つ以上の近隣のエージェントと交換する段階と、前記交換した出力データと状態遷移図(state transition diagram)とに基づいてそれぞれの新しい伝染性状態を作成する段階とを含む。
【０００９】
本発明システムの一面によれば、自己回復式電力網が提供される。この自己回復式電力網は、複数の電力網構成要素と、前記複数の電力網構成要素に結合された複数の監視層であって、前記複数の電力網構成要素の１つ以上の実時間特性を観測して、それぞれの実時間監視データを作成する複数の監視層と、前記監視層に通信可能に結合された複数のエージェントとを含む。複数のエージェントの内の１つ以上は、１つ以上の電力網構成要素に対応するそれぞれの実時間監視データを受け取り、次いで前記受け取った実時間監視データに基づいてそれぞれの現在の伝染性状態を決定し、次いでそれぞれの現在の伝染性状態に基づいてそれぞれの出力データを決定し、次いでそれぞれの出力データを１つ以上の近隣のエージェントと交換し、次いで前記交換した出力データに基づいてそれぞれの新しい伝染性状態を作成する。
【００１０】
本発明システムのこれらの及び他の特徴、側面及び利点は、添付の図面を参照した以下の説明を読めばより良く理解されよう。図面において、図面全体にわたって同様な参照符号は同様な要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明システムの様々な面に従った、自己回復式電力網の模範的なアーキテクチャを表すブロック図である。
【図２】図２は、本発明システムの様々な面に従った、自己回復式電力網内での複数のエージェントの配置位置を示す模範的な自己回復式電力網の概略図である。
【図３】図３は、本発明手法の様々な面に従った、図１の自己回復式電力網内での１つ以上のカスケード故障を決定するための模範的な方法を表す流れ図である。
【図４】図４は、本発明手法の様々な面に従った、図１の自己回復式電力網内のエージェントによってそれぞれの出力データを決定するための模範的な方法を表す流れ図である。
【図５】図５は、図１の自己回復式電力網内のエージェントによってそれぞれの新しい伝染性状態を作成するための模範的な方法を表す流れ図である。
【図６】図６は、本発明手法の様々な面に従った、図１の自己回復式電力網内のエージェントの状態遷移確率を決定するための模範的な状態遷移図である。
【図７】図７は、本発明手法の様々な面に従った、図１の自己回復式電力網内の診断層によってカスケード故障フラグを作成するための模範的な方法を表す流れ図である。
【図８】図８は、本発明手法の様々な面に従った、図１の自己回復式電力網内の予防層によって予防策を決定するための模範的な方法を表す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に詳しく説明するように、本発明手法の実施形態では、自己回復式電力網を人間集団に類似させてモデル化する。そこで、本発明手法の様々な面によれば、自己回復式電力網は「人間の認知サイクル」又は「ＯＯＤＡループ」（ジョン・Ｒ・ボイド著、The Essence of Winning and Losing、１９９５年６月２８日、http://www.chetrichards.com/modern#business#strategy/boyd/essence/eowl#frameset.htm）に基づいたアーキテクチャを持つ。更にまた、本発明のシステム及び手法の実施形態は、自己回復式電力網内における１つ以上のカスケード故障又は障害の伝播を、見方によっては人間集団における伝染病の伝播に類似させてモデル化する。従って、伝染病の検出、予防及び封じ込めのために用いられる１つ以上の方法を、自己回復式電力網内でのカスケード故障の検出、予防及び封じ込めのために適用する。典型的には、ランダム・オートマトン・ネットワーク（ＲＡＮ）が、人間集団における伝染病の検出、予防及び封じ込めのために用いられている。従って、本発明のシステム及び手法の実施形態は、自己回復式電力網内でのカスケード故障の検出、予防及び封じ込めのためにＲＡＮを適用する。
【００１３】
次に、図１について説明すると、自己回復式電力網１０の模範的なアーキテクチャを表すブロック図が示されている。現在考慮している構成では図示のように、自己回復式電力網１０のアーキテクチャは、自己回復式電力網１０の健全さを評価するために４つの層１２，１４，１６，１８を含むことができる。より詳しく述べると、これらの層１２，１４，１６，１８は、自己回復式電力網１０内での１つ以上のカスケード故障又は潜在的な停電を決定し、予測し、予防し及び抑圧する。これらの４つの層１２，１４，１６，１８には、低レベル監視層１２、エージェント層１４、診断層１６及び予防層１８が含まれる。４つの層１２，１４，１６，１８は、見方によっては、「観測−方向付け−判断−計画／行動(Observe-Orient-Decide-Plan/Act)」又は「ＯＯＤＡループ」を含む人間認知サイクルの４つの段階に類似する。
【００１４】
また更に、低レベル監視層１２は、１つ以上の電力網構成要素２０，２２，２４の特定の実時間特性２１，２３，２５を観測して、電力網構成要素２０，２２，２４に対応する実時間監視データ３２，３４，３６をそれぞれ作成する。それらの特性には、例えば、温度、電流、電圧などが含まれる。更に、実時間監視データ３２，３４，３６には、例えば、状態警報、限界超過警報、停電、停電分布係数、ネットワーク接続形態、動作状態などが含まれる。限定されない一例では、低レベル監視層１２は、エネルギ管理システム（ＥＭＳ）、システム・データ交換（ＳＤＸ）、システム制御及びデータ取得システム（ＳＣＡＤＡ）、接続形態プロセッサ、又はそれらの組合せを含むことができる。また、電力網構成要素２０，２２，２４は、例えば、地域送電オペレータ、送電変電所、配電変電所、分散エネルギ源、負荷サービス事業体、発電機、配電制御システム、送電線路、配電線路、超高電圧システム、高電圧システム、中電圧システム、変圧器、地域送電機構、ソフトウエア、独立のシステム・オペレータ、電力網機構、エネルギ管理システム（ＥＭＳ）、システム制御及びデータ取得システム（ＳＣＡＤＡ）、現場遠隔端末（ＲＴＵ）、マスターステーション、制御域、接続形態プロセッサ、又は相互交換配電計算器などを含むことができる。当業者には、現在考慮している構成では、自己回復式電力網１０が３つの電力網構成要素２０，２２，２４を含んでいるが、電力網構成要素の数は、自己回復式電力網１０のネットワーク接続形態、自己回復式電力網１０の拡大などに基づいて増やすことができることが理解されよう。
【００１５】
図１に示されているように、低レベル監視層１２は複数の監視層２６，２８，３０を含むことができる。自己回復式電力網１０内の監視層の数は、自己回復式電力網１０におけるネットワーク接続形態及び電力網構成要素の数に応じて変え得ることに留意されたい。現在考慮している構成では、第１の監視層２６が、所定の期間にわたって第１の電力網構成要素２０の特性２１を観測して、第１の実時間監視データ３２を作成する。第２の監視層２８が、所定の期間にわたって第２の電力網構成要素２２の特性２３を観測して、第２の実時間監視データ３４を作成する。また、第３の監視層３０が、所定の期間にわたって第３の電力網構成要素２４の特性２５を観測して、第３の実時間監視データ３６を作成する。その後、低レベル監視層１２は実時間監視データ３２，３４，３６をエージェント層１４へ送ることができる。
【００１６】
また更に、エージェント層１４は、それぞれの監視層２６，２８，３０から実時間監視データ３２，３４，３６を受け取る複数のエージェント３８、４０、４２を含む。より詳しく述べると、エージェント３８が第１の監視層２６から第１の実時間監視データ３２を受け取り、エージェント４０が第２の監視層２８から第２の実時間監視データ３４を受け取り、またエージェント４２が第３の監視層３０から第３の実時間監視データ３６を受け取る。これらのエージェント３８，４０，４２は、受け取ったそれぞれの実時間監視データ３２，３４，３６に基づいてそれぞれの現在の伝染性状態を決定する。より詳しく述べると、エージェント３８が、受け取った実時間監視データ３２に基づいてその現在の伝染性状態３３を決定し、またエージェント４０が、受け取った実時間監視データ３４に基づいてその現在の伝染性状態を決定し、またエージェント４２が、受け取った実時間監視データ３６に基づいてその現在の伝染性状態を決定する。本書で用いられている用語「伝染性状態(infectiousness state)」は、エージェントの動作状態を表すために用いることができる。伝染性状態には、例えば、正常状態、デッド(dead)状態、故障状態、隠れた故障状態、回復状態などを含むことができる。用語「現在の伝染性状態」は、エージェントの現在の動作状態又は現在の伝染性状態を表すために用いることができる。受け取ったそれぞれの実時間監視データ３２，３４，３６に基づいたそれぞれの現在の伝染性状態の決定については、図４を参照して後でより詳しく説明する。
【００１７】
また更に、エージェント３８，４０，４２は、エージェント３８のそれぞれの現在の伝染性状態３３のようなそれぞれの現在の伝染性状態に基づいて、それぞれの出力データを決定する。模範的な実施形態では、エージェント３８がその出力データ４６を決定し、またエージェント４０がその出力データ４８を決定する。エージェント３８，４０，４２の内の１つ以上のそれぞれの現在の伝染性状態がデッド状態であるとき、エージェント３８，４０，４２の内の該１つ以上がそれぞれの出力データを作成できないことに留意されたい。現在の伝染性状態３３のようなそれぞれの現在の伝染性状態に基づいたそれぞれの出力データの決定については、図４を参照して後でより詳しく説明する。
【００１８】
その後、エージェント３８，４０，４２はそれぞれの出力データをそれぞれの近隣のエージェントと交換する。本書で用いられている用語「近隣のエージェント」とは、少なくとも複数のエージェントの内の１つのエージェントに対応する電力網構成要素が、少なくとも別のエージェントに対応する電力網構成要素に物理的に接続されるか又は動作上依存するようになっている、少なくとも２つのエージェントを表すために用いることができる。例えば、図１に示されているように、エージェント３８に対応する電力網構成要素２０が、エージェント４０に対応する電力網構成要素２２に接続体４４を介して物理的に接続されているので、エージェント３８はエージェント４０の近隣のエージェントである。図示されているように現在考慮している構成では、エージェント３８，４０はそれぞれの出力データ４６，４８を交換する。より詳しく述べると、エージェント３８はその出力データ４６をエージェント４０へ送り、またエージェント４０はその出力データ４８をエージェント３８へ送る。理解し易くするために、それぞれの出力データ４６，４８を交換するものとしてエージェント３８，４０のみを示しているが、それぞれの出力データを交換するエージェントの数は、ネットワーク接続形態、近隣のエージェントの数、自己回復式電力網内の電力網構成要素の数などに応じて変えることができることに留意されたい。前に述べたように、それぞれの現在の伝染性状態がデッド状態に相当する１つ以上のエージェントは、それぞれの出力データを作成することができず、従ってそれぞれの出力データをそれぞれの近隣のエージェントと交換できない。
【００１９】
更に、実施形態によっては、エージェント３８，４０，４２はそれぞれの新しい伝染性状態５０，５２，５４を作成する。本書で用いられている用語「新しい伝染性状態」は、エージェントの潜在的な伝染性状態又は潜在的な動作状態を表すために用いることができる。模範的な実施形態では、エージェント３８，４０，４２は、交換した出力データに基づいてそれぞれの新しい伝染性状態５０，５２，５４を作成する。より詳しく述べると、エージェント３８，４０，４２は、それぞれの近隣のエージェントから受け取った出力データ、状態遷移図５５、それぞれの現在の伝染性状態、それぞれの実時間監視データ３２，３４，３６、及び１つ以上のパラメータ６０に基づいて、それぞれの新しい伝染性状態５０，５２，５４を作成することができる。模範的な実施形態では、状態遷移図５５は、エージェント３８，４０，４２の内の１つ以上にあるデータ貯蔵部に記憶させることができる。模範的な状態遷移図５５は図６に示されている。更に、１つ以上のパラメータ６０には、例えば、電力網構成要素除去率、故障拡大パラメータ、又は観測確率などを含むことができる。１つ以上のパラメータ６０は、例えば、専門家の知識、電力潮流分析、又は１つ以上の統計的方法などに基づいて作成することができる。それぞれの新しい伝染性状態５０，５２，５４の作成については、図５を参照して後でより詳しく説明する。
【００２０】
実施形態によっては、エージェント３８，４０，４２はそれぞれの新しい伝染性状態５０，５２，５４を診断層１６へ伝送する。特定の実施形態では、エージェント３８，４０，４２の内の１つがまた、状態遷移図５５も伝送する。診断層１６は受け取った新しい伝染性状態５０，５２，５４及び状態遷移図５５に基づいて自己回復式電力網１０内での１つ以上のカスケード故障を決定する。一実施形態では、診断層１６は、１つ以上の代数微分方程式５８を作成し且つ該代数微分方程式５８を処理して１つ以上の平衡点を決定することによって、１つ以上のカスケード故障を決定する。１つ以上のカスケード故障を決定するための１つ以上の代数微分方程式５８の作成及び１つ以上の代数微分方程式５８の処理については、図７を参照して後でより詳しく説明する。
【００２１】
また更に、診断層１６は、１つ以上のカスケード故障の決定に基づいてカスケード故障フラグ５６を作成する。本書で用いられている用語「カスケード故障フラグ」は、自己回復式電力網内での１つ以上のカスケード故障を識別する値を表すために用いることができる。一実施形態では、カスケード故障フラグ５６は、自己回復式電力網１０に何らカスケード故障が無いことを示す「０」の値を持つことができる。別の実施形態では、カスケード故障フラグ５６は、自己回復式電力網１０に１つ以上のカスケード故障が有ることを示す「１」の値を持つことができる。更に、一実施形態では、診断層１６は、自己回復式電力網１０内での１つ以上のカスケード故障に対応する単一のカスケード故障フラグを作成することができる。別の実施形態では、診断層１６は、自己回復式電力網１０内での複数のカスケード故障に対応する複数のカスケード故障フラグを作成することができる。限定されない一例では、診断層１６は、１つ以上のルーチン、マイクロプロセッサ、コンピュータ、又は１つ以上のプログラムなどを含むことができる。１つ以上のカスケード故障の決定及びカスケード故障フラグの作成については、図７を参照して後でより詳しく説明する。
【００２２】
更に、予防層１８が、診断層１６からカスケード故障フラグ５６及び１つ以上の代数微分方程式５８を受け取る。それに加えて、予防層１８はエージェント層１４から１つ以上のパラメータ６０を受け取る。限定されない一例では、予防層１８は、１つ以上のルーチン、マイクロプロセッサ、コンピュータ、又は１つ以上のプログラムなどを含む。予防層１８はカスケード故障フラグ５６に基づいて１つ以上の予防策を決定することができる。より詳しく述べると、予防層１８は、カスケード故障フラグ５６が自己回復式電力網１０内での１つ以上のカスケード故障の存在を示しているとき、１つ以上の予防策を決定することができる。一実施形態では、予防層１８は、代数微分方程式５８及び１つ以上のパラメータ６０を利用して１つ以上の予防策を決定することができる。本書で用いられている用語「予防策(preventive measures) 」は、診断層１６によって決定された１つ以上のカスケード故障に起因して起こり得る自己回復式電力網１０の潜在的な停電を防ぐことのできる１つ以上の処置を表すために用いることができる。より詳しく述べると、予防策は、自己回復式電力網１０の潜在的な停電を防ぐために防止率及び故障拡大率を変えることのできる１つ以上の処置とすることができる。予防策には、例えば、自動的負荷遮断、強制孤立化(controlled islanding)、接続形態の変更、又はエージェント層１４の再配線などを含むことができる。
【００２３】
また更に、実施形態によっては、エージェント３８，４０，４２は、それぞれの新しい伝染性状態をそれぞれの現在の伝染性状態に等しくすることによって、それぞれの現在の伝染性状態を更新することができる。例えば、エージェント３８の新しい伝染性状態が故障状態であるとき、エージェント３８の現在の伝染性状態３３は故障状態に等しくされる。それぞれの現在の伝染性状態の更新の後、エージェント３８，４０，４２は、現在の伝染性状態に基づいてそれぞれの更新出力データを決定することができる。更に、エージェント３８，４０，４２は、更新出力データをそれぞれの近隣のエージェントと交換することができる。更新出力データの交換の後、エージェント３８，４０，４２はそれぞれの新しい伝染性状態を決定することができる。それぞれの更新出力データの決定については、後で図４を参照してより詳しく説明する。
【００２４】
次に図２について説明すると、自己回復式電力網１００の模範的な一部分の概略図が示されており、複数のエージェント２０２，２０４，２０６，２０８の模範的な配置位置を示す。エージェント２０２，２０４，２０６，２０８は、例えば、エージェント３８，４０，４２（図１参照）の内の１つ以上と同様であってよい。ここで、現在考慮している構成では自己回復式電力網１００は４つのエージェント２０２，２０４，２０６，２０８を含んでいるが、エージェントの数は、ネットワーク接続形態、大きさ、又は自己回復式電力網１００の広がりなどに基づいて変ることに留意されたい。図示のように模範的な実施形態では、エージェント２０２は、発電機２１０、送電システム２１２，２１４及び地域送電オペレータ２１６を含む電力網構成要素に対応する。より詳しく述べると、エージェント２０２は、電力網構成要素２１０，２１２，２１４，２１６に対応する実時間監視データ３２，３４，３６（図１参照）のような実時間監視データを受け取る。前に述べたように、エージェント２０２は監視層２１８，２２０を介して実時間監視データを受け取ることができる。
【００２５】
同様に、模範的な実施形態では、エージェント２０４は、送電システム２１２，２１４，２２４及び発電機２２２を含む電力網構成要素に対応し、監視層２２０，２２６，２２８，２２９を介してこれらの電力網構成要素２１２，２１４，２２２，２２４に対応する実時間監視データを受け取る。また更に、エージェント２０６は、送電変電所２３０、配電変電所２３２及び配電制御センタ２３４を含む電力網構成要素に対応する。更に、エージェント２０６は、監視層２３６，２３８を介して電力網構成要素２３０，２３２，２３４に対応する実時間監視データを受け取る。同様に、エージェント２０８は、配電変電所２３２、分散エネルギ資源２４０及び送電システム２４２を含む電力網構成要素に対応する。エージェント２０８は、監視層２４４を介して電力網構成要素２３２，２４０，２４２に対応する実時間監視データを受け取る。
【００２６】
図１について前に述べたように、エージェント２０２，２０４，２０６，２０８はそれぞれの現在の伝染性状態を決定し且つそれぞれの新しい伝染性状態を作成する。それぞれの現在の伝染性状態の決定については、図３を参照してより詳しく説明する。また、それぞれの新しい伝染性状態の作成については、後で図５を参照してより詳しく説明する。
【００２７】
ここで図３について説明すると、自己回復式電力網１０（図１参照）における１つ以上のカスケード故障を決定して、１つ以上のカスケード故障に基づいて１つ以上の予防策を決定するための模範的な方法３００を表す流れ図が示されている。本方法は段階３０２で開始し、段階３０２では、複数の監視層によってそれぞれの実時間監視データを作成する。前に述べたように、実時間監視データは、例えば、状態警報、限界超過警報、停電、停電分布係数、ネットワーク接続形態、又は動作状態などを含む。複数の監視層は、例えば、監視層２６，２８，３０（図１参照）とすることができる。これらの監視層は、は、それぞれの１つ以上の電力網構成要素の電圧、温度及び電流のような実時間特性を観測することによって、それぞれの実時間監視データを作成することができる。複数の電力網構成要素は、例えば、電力網構成要素２０，２２，２４とすることができる。更に、実時間監視データは、例えば、実時間監視データ３２，３４，３６（図１参照）とすることができる。また、実時間特性は、例えば、実時間特性２１，２３，２５（図１参照）とすることができる。
【００２８】
また更に、段階３０４で、複数のエージェントが、それぞれの監視層からそれぞれの実時間監視データを受け取る。例えば、図１に示されているように、エージェント３８は監視層２６から実時間監視データ３２を受け取り、エージェント４０は監視層２８から実時間監視データ３４を受け取り、またエージェント４２は監視層３０から実時間監視データ３６を受け取る。図３に示されているように、段階３０５で、複数のエージェントはそれぞれの現在の伝染性状態を決定することができる。本書で用いられている用語「現在の伝染性状態」は、エージェントの現在の伝染性状態又はエージェントの現在の動作状態を表すために用いることができる。現在の伝染性状態には、デッド状態、正常状態、故障状態、隠れた故障状態、又は回復状態などを含むことができる。複数のエージェントは、受け取ったそれぞれの実時間監視データに基づいてそれぞれの現在の伝染性状態を決定することができる。例えば、図１に示されているように、エージェント３８は実時間監視データ３２に基づいてその現在の伝染性状態３３を決定し、またエージェント４０は実時間監視データ３４に基づいてその現在の伝染性状態を決定し、またエージェント４２は実時間監視データ３６に基づいてその現在の伝染性状態を決定する。
【００２９】
理解し易くするために、段階３０５は、図１のエージェント３８によってその現在の伝染性状態３３を決定する場合について説明する。しかしながら、段階３０５は、それぞれの現在の伝染性状態を決定するために本発明システム及び手法の範囲内で任意のエージェントによって用いることができる。それぞれの現在の伝染性状態３３の決定については、以下に示す表１を参照すればより良く理解されよう。
【００３０】
【表１】
2012029550.tif 000003
表１に示されているように、受け取った実時間監視データ３２により、対応する電力網構成要素２０が非動作状態であり且つ該電力網構成要素２０に対応する限界超過警報が無いと識別されたとき、エージェント３８の現在の伝染性状態３３はデッド状態である。更に、実時間監視データ３２により、対応する電力網構成要素２０が非動作状態であり且つ電力網構成要素２０に対応する限界超過警報が発生されていると識別されたとき、エージェント３８の現在の伝染性状態３３はデッド状態である。また、実時間監視データ３２により、対応する電力網構成要素２０が動作状態であり且つ該電力網構成要素２０に対応する限界超過警報が無いと識別されたとき、エージェント３８の現在の伝染性状態３３は正常状態である。また更に、実時間監視データ３２により、対応する電力網構成要素２０が動作状態であり且つ該電力網構成要素２０に対応する１つ以上の限界超過警報が発生されていると識別されたとき、エージェント３８の現在の伝染性状態３３は故障状態である。同様に、実時間監視データ３２が該電力網構成要素２０に対応する動作状態及び限界超過警報に関して情報を持っていないとき、エージェント３８の現在の伝染性状態３３は確率ｑで正常状態であり、又は確率（１−ｑ）で隠れた故障状態である。ここで、ｑは観測確率である。特定の実施形態では、電力網構成要素２０に対応する動作状態及び限界超過警報を評価する監視機構が無いとき、エージェント３８の現在の伝染性状態３３は隠れた故障状態である。
【００３１】
その後、段階３０６で、複数のエージェントの１つ以上がそれぞれの出力データを決定する。エージェントによる出力データの決定については、後で図４を参照してより詳しく説明する。段階３０８で、複数のエージェントの１つ以上がそれぞれの新しい伝染性状態を作成する。前に述べたように、用語「新しい伝染性状態」は、エージェントの潜在的な伝染性状態を表すために用いることができる。 新しい伝染性状態は、例えば、正常状態、隠れた故障状態、故障状態、切断状態、又は回復状態などを含むことができる。それぞれの新しい伝染性状態については、後で図５を参照してより詳しく説明する。
【００３２】
段階３０８で複数のエージェントの１つ以上によってそれぞれの新しい伝染性状態を作成した後、段階３１０で診断層１６によってカスケード故障フラグ５６（図１参照）を作成することができる。本書で用いられている用語「カスケード故障フラグ」は、自己回復式電力網内での１つ以上のカスケード故障を識別する値を表すために用いることができる。一実施形態では、診断層１６は、自己回復式電力網１０内での１つ以上のカスケード故障に基づいてカスケード故障フラグ５６を作成することができる。１つ以上のカスケード故障は、例えば、新しい伝染性状態と状態遷移図５５とに基づいて決定することができる。カスケード故障フラグの作成については、後で図７を参照してより詳しく説明する。
【００３３】
また更に、段階３１２で、１つ以上のカスケード故障の存在を検証するために検査（チェック）を行うことができる。検査は、診断層１６によって作成されたカスケード故障フラグに基づいて行うことができる。検査は、例えば、予防層１８によって行うことができる。従って、段階３１２で、カスケード故障フラグ５６がカスケード故障の存在を示しているとき、制御は段階３１４へ移ることができる。段階３１４で、１つ以上の予防策を予防層１８によって決定することができる。限定されない一例では、予防策は、自動的負荷遮断、強制孤立化、接続形態の変更、又はエージェント層１４の再配線などを含むことができる。予防策の決定については、後で図８を参照してより詳しく説明する。
【００３４】
しかしながら、カスケード故障フラグ５６がカスケード故障の存在を示していないとき、制御は段階３１６へ移ることができる。段階３１６で、複数のエージェントのそれぞれの現在の伝染性状態を更新することができる。それぞれの現在の伝染性状態は、複数のエージェントのそれぞれの新しい伝染性状態をそれぞれの現在の伝染性状態に等しくすることによって、更新することができる。例えば、或るエージェントの新しい伝染性状態が故障状態である場合、そのエージェントの現在の伝染性状態は故障状態に等しくされる。それぞれの新しい伝染性状態をそれぞれの現在の伝染性状態に等しくすることは、エージェントの動作状態の変更を表していることに留意されたい。また更に、段階３１８で、それぞれの更新出力データを、エージェントによってそれぞれの現在の伝染性状態の基づいて作成することができる。エージェントによる現在の伝染性状態に基づいた更新出力データの作成については、後で図４を参照してより詳しく説明する。エージェントによるそれぞれの更新出力データの作成の後、制御は段階３０８へ移ることができ、該段階３０８で、それぞれの新しい伝染性状態をエージェントによって作成することができる。このようにして、段階３０８〜３１２が典型的には繰り返される。
【００３５】
図４は、或るエージェントによってそれぞれの出力データを決定するための模範的なプロセス４００を例示する流れ図である。より詳しく述べると、プロセス４００は図３の段階３０６及び段階３１８の処理をより詳しく記述する。理解し易くするために、図４では、図１のエージェント３８によってそれぞれの出力データ４６を決定することについて説明する。しかしながら、図４は、それぞれの出力データ決定するために本発明システム及び本発明手法の範囲内で任意のエージェントで用いることができる。
【００３６】
図４に示されているように、参照数字３３はエージェント３８の現在の伝染性状態を表す。現在の伝染性状態３３は、例えば、図３の段階３０５で決定された現在の伝染性状態又は図３の段階３１６で決定された現在の伝染性状態を含むことができる。前に述べたように、現在の伝染性状態３３は、デッド状態、正常状態、故障状態、隠れた故障状態、又は回復状態などを含むことができる。
【００３７】
また更に、段階４０２で、エージェント３８のそれぞれの現在の伝染性状態３３がデッド状態であるかどうか検証するために検査を行うことができる。段階４０２で、エージェント３８のそれぞれの現在の伝染性状態３３がデッド状態であると決定された場合、制御は段階４０４へ移る。段階４０４で、エージェント３８はそれぞれの出力データ４６（図１参照）を決定することができない。しかしながら、段階４０２で、エージェント３８の現在の伝染性状態３３がデッド状態ではないと決定された場合、制御は段階４０６へ移ることができる。段階４０６で、エージェント３８はそれぞれの現在の伝染性状態３３に基づいてそれぞれの出力データ４６を決定することができる。それぞれの現在の伝染性状態３３に基づいたそれぞれの出力データ４６の決定については、以下に示す表２を参照すればより良く理解されよう。
【００３８】
【表２】
2012029550.tif 000004
【００３９】
表２に示されているように、エージェント３８のそれぞれの現在の伝染性状態３３が正常状態又は回復状態であるとき、エージェント３８のそれぞれの出力データ４６は「０」である。更に、エージェント３８のそれぞれの現在の伝染性状態３３が故障状態であるとき、エージェント３８のそれぞれの出力データ４６は「１−β」である。ここで、βは防止率(prevention rate) である。防止率は、一例では、エージェント３８の対応する電力網構成要素２０に依存し、且つ個々のオペレータ又は自動制御アルゴリズムが、電力網構成要素２０が故障状態になるのを防止する尤度に依存する設計パラメータである。また更に、エージェント３８の現在の伝染性状態３３が隠れた故障状態であるとき、エージェント３８に対応する出力データ４６は「１」である。
【００４０】
次いで図５について説明すると、自己回復式電力網１０内の一つのエージェントによってそれぞれの新しい伝染性状態を作成するための模範的な方法３０８を表す流れ図が示されている。より詳しく述べると、図３の段階３０８をより詳しく示している。理解し易くするために、方法３０８は、図１の自己回復式電力網１０内のエージェント３８によってそれぞれの新しい伝染性状態５０を作成する方法を記述していることに留意されたい。しかしながら、方法３０８は、それぞれの新しい伝染性状態の作成のために本発明システム及び手法の範囲内でエージェント３８，４０，４２、２０２，２０４，２０６，２０８のような任意のエージェントによって用いることができる。
【００４１】
この方法は段階５０２に続き、この段階５０２において、エージェント３８がその近隣のエージェントのリストを作成することができる。近隣のエージェントのリストは、例えば、自己回復式電力網１０のネットワーク接続形態に基づいて作成することができる。前に述べたように、用語「近隣のエージェント」とは、少なくとも複数のエージェントの内の１つに対応する電力網構成要素が、少なくとも別のエージェントに対応する電力網構成要素に物理的に接続されるか又は動作上依存するような、少なくとも２つのエージェントを表すために用いることができる。それぞれの近隣のエージェントのリストは、エージェント３８の近隣のエージェントの１つ以上の独自の識別表示を含むことができる。限定されない一例では、エージェント３８は、実時間監視データ３２におけるネットワーク接続形態に基づいて近隣のエージェントのリストを作成することができる。図１について前に述べたように、エージェント３８は、該エージェント３８のそれぞれの電力網構成要素２０がエージェント４０のそれぞれの電力網構成要素２２に物理的に接続されているので、エージェント４０を近隣のエージェントとして決定する。
【００４２】
また更に、段階５０４で、エージェント３８は、それぞれの出力データ４６を、エージェント３８の近隣のエージェントであるエージェント４０へ伝送する。更に、段階５０６で、エージェント３８は、エージェント４０のそれぞれの出力データ４８を受け取る。実施形態によっては、エージェント３８は、段階５０８及び５１０で１つ以上のパラメータ６０（図１参照）を決定することができる。図１について前に述べたように、１つ以上のパラメータは、故障拡大率、電力網構成要素除去率、又は観測確率などを含むことができる。段階５０８で、エージェント３８は、エージェント４０からの受け取った出力データ４８に基づいてそれぞれの電力網構成要素２０の故障拡大率を決定する。模範的な実施形態では、故障拡大率は、次の式（１）で示されるように表すことができる。
【００４３】
【数１】
2012029550.tif 000005
式（１）で、Ｌi は電力網構成要素ｉの現在の負荷であり、Ｎm はエージェントｍの近隣のエージェントを表し、｜Ｎm ｜−｜｛ｚi ＝０ and ｉＥＮm ｝｜ は、非動作状態の電力網構成要素の数であり、ΣiENm  ｚi Ｌi  は転送することを必要とする非動作状態の電力網構成要素の合計の現在の負荷であり、またΣiENm  Ｌi は最も近い電力網構成要素の合計負荷である。式（１）から気付かれるように、一つのエージェントによって決定される故障拡大率は、一つのエージェントの近隣のエージェントから受け取った出力データに依存する。
【００４４】
また更に、段階５１０で、エージェント３８は電力網構成要素除去率及び観測確率を決定することができる。一実施形態では、電力網構成要素除去率及び観測確率は、専門家の知識に基づいて決定することができる。別の実施形態では、電力網構成要素除去率及び観測確率は、電力潮流分析に基づいて決定することができる。更に別の実施形態では、電力網構成要素除去率及び観測確率は、履歴データに基づいた１つ以上の統計的方法に基づいて決定することができる。実施形態によっては、電力網構成要素除去率は、１つ以上の電力網構成要素に対応する電力網構成要素除去率の平均値とすることができる。
【００４５】
その後、段階５１２で、エージェント３８は、電力網構成要素除去率、観測確率、故障拡大率及び状態遷移図５５（図１参照）に基づいて、１つ以上の状態遷移確率を決定することができる。本書で用いられている用語「状態遷移確率」とは、エージェントが現在の伝染性状態から別の伝染性状態へ遷移する確率又は現在の伝染性状態を保持する確率を表すために用いることができる。現在の伝染性状態から１つ以上の状態遷移確率を決定することについては、後で図６を参照して詳しく説明する。
【００４６】
また更に、段階５１４で、エージェント３８は、段階５１２で決定された複数の状態遷移確率の内の１つ以上に基づいて、新しい伝染性状態５０を作成することができる。模範的な実施形態では、一つのエージェントの現在の伝染性状態がｘ0 であるとき、次の条件
【００４７】
【数２】
2012029550.tif 000006
が満足された場合に、新しい伝染性状態はｘi になることができる。上式（２）において、νi は現在の伝染性状態ｘ0 からｘi への状態遷移確率であり、ここで、ｉ＝１，２,・・・ｎであり、またｎは現在の伝染性状態ｘ0 から他の伝染性状態への状態遷移確率の合計数である。
【００４８】
次に図６について説明すると、一つのエージェントが他の伝染性状態へ遷移する状態遷移確率を決定するための模範的な状態遷移図５５が描かれている。より詳しく述べると、図６は，図５の段階５１２を詳しく表現している。参照数字６０２，６０４，６０６，６０８，６１０は、エージェント３８，４０，４２，２０２，２０４，２０６，２０８のような一つのエージェントの伝染性状態、現在の伝染性状態、又は更新された現在の伝染性状態を表すことができる。図６に示されているように、参照数字６０２は正常状態を表し、参照数字６０４は故障状態を表し、参照数字６０６は回復状態を表し、参照数字６０８は切断状態を表し、また参照数字６１０は隠れた故障状態を表す。状態遷移図５５に示されているように、エージェント３８のような一つのエージェントの現在の伝染性状態が正常状態６０２であるとき、該エージェント３８は、正常状態６０２、故障状態６０４、切断状態６０８又は隠れた故障状態６１０を含む４つの他の伝染性状態へ遷移することができる。
【００４９】
一実施形態では、一つのエージェントの現在の伝染性状態又は更新された現在の伝染性状態が正常状態６０２であるとき、正常状態６０２から故障状態６０４への状態遷移確率６１２は次の式
ＰNF＝（１−μ）ｑδ                  （３）
によって決定することができる。上記の式（３）において、ＰNF は正常状態から故障状態への状態遷移確率であり、μは電力網構成要素除去率の確率又は電力網構成要素が非動作状態になる確率であり、ｑは観測確率であり、またδは故障拡大率である。また更に、正常状態６０２から切断状態６０８への状態遷移確率６１４は、次の式
ＰND＝μ                              （４）
によって決定することができる。上記の式（４）において、ＰND は正常状態から切断状態への状態遷移確率であり、μは電力網構成要素が非動作状態になる確率である。更にまた、正常状態６０２から隠れた故障状態６１０への状態遷移確率６１６は、次の式
ＰNH＝（１−μ）（１−ｑ）δ          （５）
によって決定することができる。上記の式（５）において、ＰNH は正常状態から隠れた故障状態への状態遷移確率であり、μは電力網構成要素が非動作状態になる確率であり、ｑは観測確率であり、またδは故障拡大率である。
【００５０】
更に、一つのエージェントが正常状態６０２を保持する状態遷移確率６１３は、次の式
ＰNN＝（１−μ）（１−δ）            （６）
によって決定することができる。上記の式（６）において、ＰNN は一つのエージェントが正常状態を保持する状態遷移確率であり、μは電力網構成要素が非動作状態になる確率であり、またδは故障拡大率である。
【００５１】
実施形態によっては、一つのエージェントの現在の伝染性状態又は更新された現在の伝染性状態が故障状態６０４であるとき、該エージェントは、回復状態６０６、切断状態６０８又は故障状態６０４の保持を含む３つの伝染性状態へ遷移することができる。一実施形態では、故障状態６０４から回復状態６０６への状態遷移確率６１８は、次の式
ＰFR＝（１−μ）γ                    （７）
によって決定することができる。上記の式（７）において、ＰFR は故障状態から回復状態への状態遷移確率であり、μは電力網構成要素が非動作状態になる確率であり、またγは回復率である。回復率は、例えば、自動制御アルゴリズムによって取られる復旧措置、又はシステム・オペレータによって取られる手動行為、及び間欠故障に耐え且つ該故障から回復する電力網構成要素の能力に依存することがある。同様に、故障状態６０４から切断状態６０８への状態遷移確率６２０は、次の式
ＰFD＝μ                              （８）
によって決定することができる。上記の式（８）において、ＰFD は故障状態から切断状態への状態遷移確率であり、またμは電力網構成要素が非動作状態になる確率である。一実施形態では、一つのエージェントが故障状態６０４を保持する状態遷移確率６２１は、次の式
ＰFF＝（１−μ）（１−γ）            （９）
によって表すことができる。上記の式（９）において、ＰFF は一つのエージェントが故障状態を保持する状態遷移確率であり、またγは回復率である。また、一つのエージェントの現在の伝染性状態又は更新された現在の伝染性状態が回復状態であるとき、該エージェントは、正常状態６０２及び切断状態６０８を含む２つの伝染性状態へ遷移することができる。図６に示されているように、回復状態６０６から正常状態６０２への状態遷移確率６２２は、次の式
ＰRN＝（１−μ）                      （１０）
によって決定することができる。上記の式（１０）において、ＰRN は回復状態から正常状態への状態遷移確率であり、またμは電力網構成要素が非動作状態になる確率である。同様に、回復状態６０６から切断状態６０８への状態遷移確率６２４は、次の式
ＰRD＝μ                              （１１）
によって決定することができる。上記の式（１１）において、ＰRD は回復状態から切断状態への状態遷移確率であり、またμは電力網構成要素が非動作状態になる確率である。また更に、一つのエージェントが隠れた故障状態６１０から切断状態６０８へ遷移する状態遷移確率６２６は、次の式
ＰHD＝μ                              （１２）
によって決定することができる。上記の式（１２）において、ＰHD は隠れた故障状態から切断状態への状態遷移確率であり、またμは電力網構成要素が非動作状態になる確率である。一実施形態では、一つのエージェントが隠れた故障状態６１０を保持する状態遷移確率６２８は、次の式
ＰHH＝（１−μ）                      （１３）
によって決定することができる。
【００５２】
ここで、現在考慮している状態遷移図５５には、５つの伝染性状態６０２，６０４，６０６，６０８，６１０と、１１個の状態遷移確率６１２，６１３，６１４，６１６，６１８，６２０，６２１，６２２，６２４，６２６，６２８があるが、伝染性状態の数及び状態遷移確率の数はネットワーク接続形態などに基づいて変えることができることに留意されたい。
【００５３】
図７は、カスケード故障フラグを作成するための模範的な方法３１０を表す流れ図である。より詳しく述べると、このプロセスは診断層１６（図１参照）によってカスケード故障フラグ５６を作成するための段階３１０を詳しく記述する。前に述べたように、用語「カスケード故障フラグ」は、自己回復式電力網内での１つ以上のカスケード故障を識別する値を表すために用いることができる。本方法は段階７０２で開始し、段階７０２において、診断層１６が状態遷移図５５を受け取ることができる。状態遷移図５５は、例えば、エージェント３８，４０，４２のようなエージェントから受け取ることができる。また更に、段階７０２で、診断層１６は、エージェント３８，４０，４２の新しい伝染性状態５０，５２，５４のような新しい伝染性状態を受け取る。
【００５４】
図７に示されているように、段階７０３で、診断層１６はエージェント３８，４０，４２のようなエージェントの群のリストを作成することができる。一実施形態では、各々のエージェント群は、同様な数の近隣のエージェントを持つ複数のエージェントを含む。また更に、段階７０４で、状態遷移図５５及び新しい伝染性状態５０，５２，５４に基づいて１つ以上の代数微分方程式５８を作成することができる。一実施形態では、代数微分方程式５８は、リスト中のエージェントの各群について且つ新しい伝染性状態５０，５２，５４の各々について一つの代数微分方程式が存在するように、作成される。各々のエージェントがｋ個の近隣のエージェント及び一つの新しい伝染性状態Ｓを持つ場合に一群のエージェントに対応する代数微分方程式５８は、例えば、次の式（１４）を利用して作成することができる。
【００５５】
【数３】
2012029550.tif 000007
この式（１４）において、「Ａ」は新しい伝染性状態Ｓを持ち且つｋ個の近隣のエージェントを持つエージェントの変化であり、「Ｂ」は伝染性状態ｉから新しい伝染性状態Ｓへの状態遷移確率であり、「Ｃ」は新しい伝染性状態Ｓから別の伝染性状態ｊへの状態遷移確率である。例えば、各々のエージェントがｋ個の近隣のエージェントを持ち且つ新しい伝染性状態が正常状態に等しい場合に、一群のエージェントに対応する一つの代数方程式（１５）を、状態遷移図５５に基づいて作成することができる。
【００５６】
【数４】
2012029550.tif 000008
ここで、代数方程式の数が、新しい伝染性状態の合計数の倍数及びリスト内のエージェント群の合計数に等しくできることに留意されたい。更に、段階７０８で、現存の１つ以上の平衡点を診断層１６によって決定することができる。平衡点は、例えば、複数の代数微分方程式５８の各々をゼロに等しくすることによって決定することができる。換言すれば、平衡点は、新しい伝染性状態Ｓを持つエージェントの数の変更の各々をゼロに等しくすることによって決定することができる。また更に、段階７１０で、平衡点の安定性を決定することができる。平衡点の安定性は、リャプノフ(Lyapunov)安定性技術、又はヤコビアン(Jacobian)法などを含む１つ以上の手法を利用することによって決定することができる。
【００５７】
図７に示されているように、段階７１２で、平衡点を利用して軌跡(trajectory)マップを作成することができる。一実施形態では、軌跡マップは平衡点の安定性に基づいて作成することができる。軌跡マップは、例えば、平衡点の安定性に基づいてエージェント３８，４０，４２の現在の伝染性状態から平衡点まで作成することができる。
【００５８】
軌跡マップの作成の後、段階７１４で、自己回復式電力網１０内に１つ以上のカスケード故障があるかどうか決定するために検査を行うことができる。検査は、軌跡マップを分析することによって行うことができる。例えば、一実施形態では、ｋ個の近隣のエージェントを持つ各群のエージェントについての故障状態（Ｆ）及び隠れた故障状態（Ｈ）の平均合計数がゼロに等しくなる漸近安定平衡点で軌跡マップが終わるとき、カスケード故障は無い。同様に、別の実施形態では、ｋ個の近隣のエージェントを持つ各群のエージェントについての故障状態（Ｆ）及び隠れた故障状態（Ｈ）の平均合計数が非ゼロになる漸近安定平衡点で軌跡マップが終わるとき、カスケード故障がある。このような実施形態では、カスケード故障の臨界(criticality) は、故障状態（Ｆ）及び隠れた故障状態（Ｈ）の合計数と自己回復式電力網１０内のエージェントの合計数との比とすることができる。ここで、故障状態（Ｆ）及び隠れた故障状態（Ｈ）の合計数は平衡点によって与えられることに留意されたい。
【００５９】
このようにして、段階７１４において、自己回復式電力網１０内に何らカスケード故障が無いことが検証された場合、制御は段階７１６へ移る。段階７１６では、自己回復式電力網１０内に何らカスケード故障が無いことを通知するカスケード故障フラグ５６を作成することができる。しかしながら、段階７１４において、自己回復式電力網１０内に１つ以上のカスケード故障があることが検証された場合、制御は段階７１８へ移る。段階７１８では、自己回復式電力網１０内に１つ以上のカスケード故障があることを通知するカスケード故障フラグ５６を作成することができる。
【００６０】
図８は、予防層１８によって予防策を決定するための模範的な方法３１４を表す流れ図である。より詳しく述べると、このプロセスは図３の段階３１４を詳しく示している。図８に示されているように、参照数字５６は、図３の段階３１０及び図７の段階７１６又は７１８で診断層１６によって作成されたカスケード故障フラグを表す。また、参照数字５８は、図７の段階７０４で診断層１６によって作成された代数微分方程式を表す。前に述べたように、カスケード故障フラグは、自己回復式電力網内での１つ以上のカスケード故障を識別する値を表すために用いることができる。本方法は段階８０２に継続し、この段階８０２で、予防層１８が、診断層１６（図１参照）によって発生されたカスケード故障フラグ５６及び代数微分方程式５８を受け取ることができる。
【００６１】
また更に、段階８０４で、自己回復式電力網１０内に１つ以上のカスケード故障があるかどうか検証するために検査が行われる。段階８０４で、自己回復式電力網１０内に何らカスケード故障が無いことが検証された場合、制御は段階８０６へ移ることができる。段階８０６で、予防層１６は何ら予防策が必要でないことを宣言することができる。ここで、自己回復式電力網１０内に何らカスケード故障が無いので、予防策が必要とされないことに留意されたい。図１について前に述べたように、予防策は、自己回復式電力網内での防止率及び故障拡大率を変えることのできる１つ以上の処置とすることができる。予防策は、例えば、自動的負荷遮断、強制孤立化、接続形態の変更、又はエージェント層１４の再配線などを含むことができる。
【００６２】
しかしながら、段階８０４で、自己回復式電力網１０内に１つ以上のカスケード故障があると検証された場合、制御は段階８０８へ移ることができる。段階８０８で、複数の平衡点を予防層１８によって決定することができる。ここで、複数の平衡点は、カスケード故障の無い平衡状態を生じさせることのできる入力パラメータの１つ以上の値を決定するために決定することができることに留意されたい。複数の平衡点は、例えば、代数微分方程式５８を用いることによって決定することができる。一実施形態では、複数の平衡点は従来の数学的分析により決定してシステムにハード・コード化することができ、又は防止率及び故障拡大率の値を変えることによって生成されたテーブル（表）により決定することができる。特定の実施形態では、平衡点は、素早い回復のためにカスケード故障の無い平衡へ近づく速度を最大にし又は防止率及び故障拡大率の可能な限界内で発電機についての燃料コストを最小にするような防止率及び故障拡大率の最適値を決定するために用いることができる線形プログラミングのような、１つ以上の最適化ツールに基づいて決定することができる。更に、段階８１０で、１つ以上の予防策を決定することができる。予防策は、例えば、自動的負荷遮断、強制孤立化、接続形態の変更、又はエージェント層１４の再配線などを含むことができる。
【００６３】
以上の様々な実施形態では、結果として、電力網内の潜在的な故障又は障害を決定することができる。本発明手法の適用により、電力網内の潜在的な故障又は障害を実時間で決定することができる。また更に、本発明システム及び手法は、カスケード故障を生じさせる虞のある潜在的な故障の判定を容易にする。本発明手法はまた、市内、地域内又は全国内における停電を防止する。また、様々な実施形態は、電力網内に故障又は障害が生じる前に電力網が自己回復するのを可能にする。
【００６４】
必ずしも上述した全ての目的又は利点が任意の特定の実施形態に従って達成できるものではないことを理解されたい。従って、例えば、当業者には、本書で述べたシステム及び手法が、本書に教示された一つの利点又は一群の利点を達成又は最適化する態様で、しかも必ずしも本書で教示又は示唆することのできる他の目的又は利点を達成することなく、具現化又は実施できることが認められよう。
【００６５】
以上、本発明を限られた数の実施形態のみに関連して詳しく説明したが、本発明がこのような開示した実施形態に制限されるものではないことを理解されたい。むしろ、本発明は、これまで説明していないが本発明の精神及び範囲に相応する任意の数の変形、変更、置換又は等価な構成を取り入れるように修正することができる。更に、本発明の様々な実施形態を説明したが、本発明の様々な面が説明した実施形態の幾つかのみを含み得ることを理解されたい。従って、本発明は上記の説明によって制限されるものと考えるべきではなく、「特許請求の範囲」に記載の範囲によって制限される。
【符号の説明】
【００６６】
１０  自己回復式電力網
１２  低レベル監視層
１４  エージェント層
２１、２３、２５  実時間特性
３２、３４、３６  実時間監視データ
３３  現在の伝染性状態
４４  接続体
４６、４８  出力データ
５０，５２，５４  新しい伝染性状態
５５  状態遷移図
５６  カスケード故障フラグ
５８  代数微分方程式
６０  パラメータ
２０２、２０４、２０６、２０８  エージェント
２１０  発電機
２１２、２１４  送電システム
２１８、２２０、２２６、２２８、２３６、２３８、２４４  監視層
２２２  発電機
２２４  送電システム
２４２  送電システム
３００  予防策を決定するための方法
４００  出力データを決定するためのプロセス
６０２  正常状態
６０４  故障状態
６０６  回復状態
６０８  切断状態
６１０  隠れた故障状態
６１２  正常状態６０２から故障状態６０４への状態遷移確率
６１４  正常状態６０２から切断状態６０８への状態遷移確率
６１６  正常状態６０２から隠れた故障状態６１０への状態遷移確率
６１８  故障状態６０４から回復状態６０６への状態遷移確率
６２０  故障状態６０４から切断状態６０８への状態遷移確率
６２１  エージェントが故障状態を保持する状態遷移確率
６２２  回復状態６０６から正常状態６０２への状態遷移確率
６２４  回復状態６０６から切断状態６０８への状態遷移確率
６２６  隠れた故障状態６１０から切断状態６０８への状態遷移確率
６２８  エージェントが故障状態６１０を保持する状態遷移確率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2012029550000001.pdf