JPH0348362A - 分散形計算機システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，分散形計算機システム、特に分散設置の各計
算機が事前に定まった専用処理をする分散形計算機シス
テムに関する。

〔従来の技術〕

電力系統監視制御用計算機システムに関する従来例には
，雑誌「日立評論Ｊ　（１９８７年，６月号，８９頁〜
９６頁）の記載のものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例は、電力の自動給電を行うものであり、二重
系計算機システムより或ろ。従って、計算機の故障診断
も、その二重系計算機のもとでの診断となる。

然るに、計算機の分散設置（機能分散を含む）する例が
多くなっている．分散設置では、機能的に分けた分散、
位置的に分けた分散がある。機能的に分散設置する計算
機システムにあって、各計算機に専用処理機能を持たせ
る例が多い。この専用処理機能を持つ分散形計算機シス
テムで、上位の計算機と複数の下位の計算機とを持ち、
複数の下位の計算機が同期のとれた状態で作動し，上位
の計算機と下位の計算機とで互いにデータ送受信する例
がある。

本発明の目的は，各計算機の故障診断を効率よく達成す
る分散形計算機システムを提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、各計算機は専用的な処理機能を持っているこ
と、及び専用的な処理である故に各計算機の回線上の流
れは一意的に定まること、従って各計算機をｌ周期でみ
た場合、その回線上の流れは事前に分っており，１周期
間の全計算機の流れはパターンとして表現できること、
に着目してなされた。

即ち、本発明は，流れの基本パターンを用意しておき、
全計算機から実際に得られる実際のデータの流れとの間
で比較を行い、その比較結果から故障計算機の診断を行
うようにした。

〔作　用〕

本発明は、基本パターンと実際に得られるデータの流れ
とを比較して、故障計算機の特定を行う。

〔実施例〕

本実施例を電力用に用いた例で説明する。

第１図は，電力用分散形計算機システムの対象例を示す
。給電所１と総合制御所２と電力系統３とから電力シス
テムが構威される７給電所１は、分散形計算機システム
１０を持ち、ＤＸＩＩ（テータ変換装置）を介してデー
タ交信を行う。総合制御所２は、複数個存在し、各制御
所はＤＸ１２及びＣＤＴ１３（サイクリックディジタル
テレメータ）を持つ。電力系統３は、複数の変電所（ａ
，ｂ・・・・）１４．　１５より成る。各変電所１４．
　１５は通信用ＣＤＴ１６．　１７及び，変電所本来の
各機器（トランスＴｒ，開閉器１〜６）を持つ。

かかる電力システムのもとで給電所１に設置する分散形
計算機システム１０は、総合制御所２から伝送される電
力系統の状態を示す開閉器のオン／オフ情報、系統保護
継電器（リレー）の動作情報等二値情報、潮流値．　’
ｌｔｔ圧値等の数値情報を人力し，系統状変の時々刻々
の変化の把握、発生事象の解析等を行いその結果を運用
者に提供する。また，系統切替え、作業による電力設備
の停止等、操作手順票の作成、指令伝達を行う機能など
を主業務機能として有する。総合制御所２は，１！力系
統内に点在する各変電所１４．　１５から、Ｃ　Ｄ　Ｔ
　１６．１７を介して該二値および数値情報を収集して
給電所へまとめて、ある周期で送信する。

給電所に設置されている電力用分散形計算機システムの
実施例を第２図に示す。このシステムは、＃１〜＃ｍの
ｍ台の計算機（プロセッサ）２０〜２５を分散化して設
置してある。各計算機２０〜２５は、それぞれ専用の処
理機能を持つ。

計算機２０は，プロセッサ２６とバッファ２７とを有し
、プロセッサ２６はＤＸＩＩを介しての受信データの入
力取込み、バッファ２７はこれを格納する。

計算機２１は、プロセッサ２８とメモリ２９とより戊り
、プロセッサ２８は、バッファ２７から入力したＤＸＩ
Ｉからの可変データ（ＤＸＩＩから入力した二値情報及
び数値情報を含む）を一元管理するデータベースマネー
ジャの役割を果たす。具体的には、分散している計算機
２２．　２４〜２５（３３〜＃ｍ）が全てアクセス可能
なように現在データベースを作或してメモリ２９に一時
格納した後、計算機２２．　２４〜２５にブロードキャ
ストする。

計算９２２．　２４〜２５は、計算機２１に対して下位
の計算機とみることができ，計算機２ｌからブロードキ
ャストされたデータを受けとる。

計算＠２２は、プロセッサ３０を有し、マンマシンによ
る画像処理機能を有し、この結果を画像としてＣ　Ｒ　
Ｔ　２３に表示する。

計算機２４〜２５より成る＃４〜＃１ｎ個の計Ｗｊａで
あり，各計算機＃４〜＃ｍは、以ドの如き各専用処理機
能を有する。

（１）系統監視機能 （２）平常時操作機能 （３）事故時復旧操作機能 （４）記録統計機能 （５）系統盤への１５力機能 計算機２４〜２５は、プロセッザ３１，３：ｌ、メモリ
３２，３４を有し、計算機２４ではブロードキャストで
受信した現在データベースをプロセッサ３ｌがアクセス
して、専用処理機能用の加工処理を実行する。この結果
は、メモリ３２に格納し、次いでこのー・部又は全部を
ルートｂを介して上イ１″ｌの計算機２１ヘブロードキ
ャストする。同様に、計算磯２５でも、プロセッサ３３
が現在データベースをアクセスして専用処理機能用の加
工処理を行い、メモリ３４に一時格納した後、この一部
又は全部をルートｂを介してブロードキャストする。

尚、第２図でルートａ等の表示に使った細線は伝送系（
ＤＸ）からの入力データの流れを示し、ルートｂ等の表
示に使った太線は加エデータの流れを示す。

ルートａ，ｂはＬＡＮ形式であり、具体例を第３図に示
す。ループ伝送路３５に各計算機＃１〜＃ｍを並列に接
続してＬＡＮ接続とした。尚、第２図と異なり、計算機
２４Ａを付加している。この計算１２４Ａは伝送系（Ｄ
Ｘ）ｕを介して電力系統へ操作指令や各種データを送出
するための出力計算機である。回線３５において、＃２
から回線３５への送出ルートがルートａであり、＃３〜
＃ｍから回線３５への送出ルートがルー＋−ｂである。

この回線３５上のデータの流れの監視及び計算機異常の
判定処理（第５図に詳述）は、＃２の計算ｆｉ２１に行
わせる。しかし，他の計算機２２．　２４〜２５のいず
れかにやらせてもよい。尚、Ｌ　Ａ　Ｎ形式以外でもよ
い。

以上のＤＸＩＩを介してのデータ取込みからルートｂを
介してのブロードキャストデータの取込みまでの一連の
流れを１周期とすると、次′ｌにこの周期を更新しなが
ら分散処理を行う。ここで，１周期とは固定である。

さて、１周期内での計算機＃２〜＃ｍでの処理内容は前
述の如く固定的に定まっているものであり，その結果，
ルートａ，ｂを流れるデータの量又は負荷量又はデータ
の種別又はその順序はｌ周期内で一定のパターンとなる
。そ．こで、ｌ周期内のパターンとして、事前に定まる
基本パターンを用意しておき、これと現実にルートａ，
ｂでの流れによって定まる１周期内の実際パターンと比
較する。比較の結果、不一致部分があればこの不一致と
なった部分を送出した該当計算機は異常であると判断で
きる。

パターンの具体例を第４図に示す。第４図は横軸を時間
ｔ，縦軸を計算機＃１〜＃ｍでの処理及びＬＡＮでの伝
送を示す。ｔｌは，１周期目の動作を示し、ｔ２は２周
期目の動作を示す。

第４図で、ＤＸＩＩからの受信データを計算機２０（＃
ｌ）のバッファ２７が一時格納する。次に、計算機２１
（９２）でデータベースマネージャの処理（現在データ
ベースの更新処理）を行う。この処理後、ルートａを介
してＬＡＮ形式で＃３〜＃ｍの各計算機２２．　２４〜
２５にブロードキャストする。

＃３〜＃ｍの各計算機は、ブロードキャストで得たデー
タを取込み動作を開始する。＃３〜＃ｍの各計算機は、
割当てられている機能により加工処理に要する時間が異
なる。終了した計算機から順に結果をルートｂを介して
ブロードキャストする。

ルートａ，ｂを流れるデータ量又はデータ種別の順序は
、定形的なパターンで固定化される。従って、このルー
トａとｂのデータ伝達様相をデータ量又はデータ種別順
序を監視することにより、異常計算機を検出できるはず
となる。

尚、第４図で明らかなように、１周期と２周期とでは、
すべての計算機が正常であれば、バターンは同一である
。

次に、異常計算機の検出例を説明する。

第５図は、異常計算機を判定する処理フローを示す。各
計算機は、ブロードキャストされたデータ（この例では
、パケット形式で伝達されるものとする。）をパケット
で受けとる。この受信パケット数をＬＡＮの負荷として
把握する。■周期内に受けとったパケット数のパターン
をまとめ、予め認識している』！窄パターンとその一致
性を照合する。一致すれば各分散計算機は健全であると
判断する。一致しない場合は，パターンの異なる部分の
計算機が異常であると判断し、その結果をマンマシン装
置へ出力する。

次に第６図を用いて、１周期内のパターンのまとめ方を
説明する。＃２内のプロセッサ２８が処理を終了してそ
の結果をＬＡＮを介してブロードキャストする。このタ
イミングをｔ　＋　（１）とするとｔ　Ｉ（１）時のデ
ータ伝達状況は、パケット数が４０個とするとプロセッ
サ２８を有する計算機２１（０２）のみ４０個を負荷と
してとらえる。第６図のドのグラフｔ　＋　（１）の範
囲の＃２の部分がｔ　＋　（１）時のパターン部分とな
る。同様にｔ　Ｉ（２）時は、＃ｍの計算機２５が２０
個のパケットをブロードキャストしたとすると＃ｍのみ
２０個の負荷とする．この２０個の負荷がｔ　，　（２
）時のパターン部分となるやこのようにしてｔ　＋　（
ｎ＋２）時まで，すなわち１周期分のパターン部分をと
らえていく。

その結果、このパターン部分を順に集めると第７図の「
計算機が把握した実際のパターン」が、１周期分得られ
る。第７図に、この得られたパターンから，異常計算機
を検出する例を示す。該システムの１周期分のデータ伝
達様相の基本パターンを第７図に示す通りとすると，計
算機が把握したパターンと比較した時、ｔ　Ｉ（２）の
／ｊターン部分が、基本パターンと異なっていたとする
。この場合、分散している各計算機がブロードキャスト
するタイミング順序は，該システムの場合は、第４図に
示した通り固定化している。従って、１１（２）に該当
計算機は，どの計算機かを示す対応表により、ｔｉ（２
）時に動作する計算機がわかり，異常発生計算機として
特定することができる。

この実施例は、順序およびブロードキャストされるデー
タ量も固定化された例であったが、次の実施例は順序が
固定化されず、データ量のみ固定化される場合は、異常
判定フローは，第５図と同じで良い。計算機が把握する
パターンのとらえ方は，第６図に準ずるが、ｔ　＋　（
１）時では複数ある計算機のどれか１つがブロードキャ
ストして作った負荷というとらえ方をする。このように
して１周期分のパターン部分を集めてパターンを作威す
る．ブロードキャス・トされるデータ量は固定化できる
ことから、基本パターンはユニークに定まる。ただし、
パターン部分の順序は特に考える必要はなく、パターン
部分の集合で良い。計算機が把握したパターン部分１個
１個を基本パターン（パターン部分の集合）部分と比較
し、ｔ周期内の全ての計算機が把握したパターン部分が
１＝１で基本パターンのパターン部分と一致したら，全
引算機は健全であると判断し、一致しないパターン部分
があれば，基本パターン部分と計算機の対応表から，そ
のパターン部分に対応する計算機がわかり，異常発生計
算機として特定することがわかる。

次の実施例として、各計算機の動作順序は固定している
が、各計算機間のデータ伝達量が固定できない場合の例
を示す。第８図は、この実施例の異１．’ｔ判定フロー
を示す。先ず計算機はパケットを受信するとパケットの
へツダーをチェックし、どの計算機が伝達したパケット
かを判断し、その結果を記憶する６このようにして定め
られたＩ周期分をまとめ，基本順序パターンと照合する
。基本順序パターンと一致すれば，１周期内で動作する
分散している各計惇機は健全と判断し，一致しなければ
、一致しない部分の計算機が異堂と判断する。第９図に
データ種別による１周期内に計算機が把握する各計算機
の動作順序の把握の仕方を示す。ｔ＋（１）の時点で受
けとったパケットのヘツダーから＃２のプロセッサが伝
達したデータであることを認識する。次にｔ　＋　（２
）の時点で同様に、受信したパケットは＃４の計算機が
伝達したデータであることを認識する。以下同様にｔ　
１　（ｎ＋２）時点まで行う。その結果、１周期目の伝
達順序列を把握することができる。この順序列は，各計
算機の動作終了順序を示している。

次に第１０図を用いて，異常判定方法を説明する．受信
するパケットの構造は，第１０１３Ｊに示すようにヘッ
ダ一部とデータ部とがらなっているものとする。第９図
にて示したように計算機は、｛周期内に受信したパケッ
トから，伝達順序列を作成する。

次に作或した伝達順序列と該分散形計算機システムの基
本順序パターンと比較する。第１０図では、＃３と＃４
との順序が一致しない。この場合は３通りのケースが考
えられる。＃４が異常であるため順序が入れ替ったケー
ス、＃３が異常で順序が入れ替ったケースおよび＃４と
＃３両方が異常で順序が入れ替ったケースである。従っ
て、この場合は、３４，＃３いずれかに異′！：【が発
生または＃４，＃３両方に異常が発生したと判断し，そ
の旨を警報する。

次の実施例として，基本パターンを複数持っている場合
の例を第１１図に示す。この例は該分散形計算機システ
ムが動作する場合、動作条件等により負荷パターンが変
化する例である。本例では，該システムを構成する計算
機が，１周期分の負荷パターンを把握した後、複数ある
基本パターンと一致するパターンを検索する。この時の
前提として、該システム構威計算機の同時故障を２台ま
でとして割切る。この割切りは種々考えられ，どのよう
な割切りでも対応可能である。従って，本例では各基本
パターンとの比較において、完全に一致する基本パター
ンを検出できれば該システムを構或する計算機は全て正
常と判断できる。また、パターン部分が１ヶ〜２ヶ異な
り他のパターン部分が一致すれば，その基本パターンが
今回動作パターンであり、−ｆｉしないパターン部分に
対応する計算機が異常計算機と判断する。異常パターン
部分と計算機との対応方法は、第７図に示した対応表「
表１」に基づくものとする。第１１図の例では、基本パ
ターン１が得られた負荷パターンと一致しており．　　
ｔ　（ｎ＋２）時点のパターン部分が一致しないパター
ン部分として検出された例である。

従って、ｔ　（ｎ＋２）時点のパターン部分に対応する
計算機が異常計算機として特定できる。尚、この例は伝
達順序列をＪｌにしても同じことが或立する。

次の実施例は、複数周期に亘り負荷パターンの把握を行
い、その中のどれかが基本パターンと一致するような動
きをする分散形計算機システムの例である。第１２図に
その例を示す。この例は、連の仕事を完了させるため、
ある区切り毎に一運の仕事の過程を分割できるような場
合で、かつ分割された区切り毎に負荷パターンを特定で
きないが、ある負荷パターンは必ず存在するような分散
形計算機システムの例である。該システｔ、を構成する
計算機は、一連の仕事を完了させるに必要な所定の複数
周期に亘り、負荷パターンを把握する。

次に、得られた複数の負荷パターンと基本パターンとの
比較を行う。この時の前提として、前の実施例と同じく
，該システム構戒計算機の同時故障を２台までとして割
切る。この割切り方も種々考えられ、どのような割切り
方でも対応可能である．従って、本例では得られた複数
の負荷パターンの中から，基本パターンと完全に一致す
る得られた負荷パターンが検出できれば該システムを構
或する計算機は全て正常と判断できる．また、パターン
部分が１〜２ヶ異なり，他のパターン部分が一致すれば
、その得られた負荷パターンが、一連の仕事を完了させ
るに必要な所定の複数周期の中に必ず存在するパターン
であり、一致しないパターン部分に対応する計算機が異
常計算機と判断する．第１２図の例では、第ｍ周期目の
負荷パターンが基本パターンに一致する場合を示してい
る。かつ、ｔｍ（２）のパターン部分が一致せず、この
パターン部分に対応する計算機が異常計算機となる。こ
の対応方法は、第７図に準ずるものとする。尚、この実
施例による方法は、伝達順序列で判断する場合も同様な
考え方が適用できる。

次の実施例は、基本パターンにある許容幅が設けられる
場合の例であり、第１３図に示す。基本パターンの許容
幅は，パターン部分により異なる場合と一律の場合とが
考えられる６第１３図では、パターン部分により異なる
許容幅の例を示している．この許容幅は、製作する分散
形計算機システムの動作条件、仕事内容等により決定さ
れるものである。第１３図において、計算機が１周期に
亘り把握した負荷パターンと基本パターンとを比較する
と、各パターン部分は１；（２）を除き全て、基本パタ
ーンの上下限値内、すなわち許容幅内に入っていること
がわかる。但し、ｔｉ（２）のパターン部分は、基本パ
ターンのｔ（２）のパターン部分下限値を下回っている
。したがって、ｔ（２）に対応する計算機が異常計算機
であると判断する。パターン部分と計算機との対応は、
第７図に示す方法に準じて行うものとする。

計算機そのものの異常の例を示したが、計算機そのもの
といったものではなく、専用処理ハートウェア（プロセ
ッサ）が分散．Ｘ２置される例もあるが、この専用処理
ハードウェアの異常判定も可能である。

また電力以外の一般のプロセス系にも当然に適用できる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分散形計算機システムの構戊要素であ
る各計算機の健全性を，仕事遂行過程に合せて，適格に
判断できるので該システムの信頼度監視性能の向上が図
れる。また，本発明によれば、各計算機間のデータ伝達
様相を監視することで，異常計算機検出を行うため、診
断用のデータを各計算機間で受渡しする必要がないこと
から，データ伝達量を従来の自己診断方式に比較し減ら
すことができ、データ伝達効率の向上が図れる。

以上の効果の相乗効果として、計算機間伝達データ種別
の削減により、該システムの信頼性向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用例を示す図、第２図は本発明を適
用した分散形計算機システム構造例を示す図、第３図は
第２図の構造を実現するシステム構戊例を示す図，第４
図は第２図のシステｌ１構造の動作を示す図、第５図は
本発明の処理フロー図、第６図は本発明の中での負荷パ
ターンの把握の仕方を示す図、第７図は本発明の中で，
パターンチェックで異常プロセッサを検出する考え方を
示す図、第８図は本発明の一実施例で、計算機間のデー
タ伝達順序により異常を検出する処理フローを示す図、
第９図は、第８図の順序列を把握する方法を示す図、第
１０図は、得られた順序列から異１：；゜計算機を検出
する方法を示した図、第１１図は本発明の一実施例を示
す図で複数基本パターンを持つ場合の例を示す図、第１
２図は、本発明の一実施例を示す図で、複数の負荷パタ
ーンから基本パターンと一致するパターンを見つけて異
常計算機を検出する例を示した図、第１３図は、本発明
の一実施例であり、基本パターンが許容幅を持ち、その
ような基本パターンとの比較で異常計算機を検出する場
合の例を示した図である。 １・・・給電所，２・・・総合制御所、３・・・電力系
統、１０・・・分散形計算機システム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外部プロセスからの入力取込みを行い、現在データ
   ベースの更新処理を行う第１の計算機と、該第１の計算
   機から回線上にブロードキャストで送信されたデータベ
   ースを取込み、それぞれの専用処理機能に従って処理を
   実行し、処理結果を回線に順次送出する複数の計算機と
   、該回線上を送出してくるデータの流れを監視し異常計
   算機を特定する手段と、 より成る分散形計算機システム。 ２、外部プロセスからの入力取込みを行い、現在データ
   ベースの更新処理を行う第１の計算機と、該第１の計算
   機から回線上にブロードキャストで送信されたデータベ
   ースを取込み、それぞれの専用処理機能に従って処理を
   実行し、処理結果を回線に順次送出する複数の計算機と
   、該回線上を流れる全計算機対応のデータの流れを監視
   し、予め定めた回線上を流れるであろう全計算機対応化
   した基本パターンと比較し、不一致部分に該当する計算
   機を異常と判定する手段と、 より成る分散形計算機システム。 ３、上記監視するデータの流れ及び基本パターンは計算
   機毎のデータ量か負荷量かデータ種別かデータ順序かの
   いずれかとする請求項１又は２の分散形計算機システム
   。 ４、上記比較対象の流れ及び基本パターンとは、第１の
   計算機と複数の計算機の全分散処理機能を達成するに要
   する一定周期内のデータの流れとする請求項２又は３記
   載の分散形計算機システム。 ５、上記基本パターンは、複数個存在し、比較は基本パ
   ターン毎に行わせてなる請求項２又は３又は４記載の分
   散形計算機システム。 ６、外部プロセスからの入力取込みを行い現在データベ
   ースの更新処理を行う第１の計算機と、ループ状回線と
   、 上記第１の計算機からループ状回線上にブロードキャス
   トでパケット形式で送信されたデータベースを取込み、
   それぞれの専用処理機能に従って処理を実行し、処理結
   果を上記回線上に順次ブロードキャストでパケット形式
   で送出する、ループ状回線に並列に接続された複数の計
   算機と、 該回線上を流れるデータの流れを、第１の計算機と複数
   の計算機との全分散処理機能を達成するに要する一定周
   期内で監視し、この一定周期内で予め全計算機で定まる
   回線上のデータの流れの基本パターンと比較し、不一致
   部分の計算機を異常と判定する手段と、 より成る分散形計算機システム。