JP5352440B2 - 保全管理システム、保全管理方法および保全管理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、保全管理システム、保全管理方法および保全管理プログラムに関し、特に、広大な地域に設置される設備に対して保全を効率的に行える指示を出力する技術に関する。

電力需要の伸びが鈍化している昨今、連携された線区で構成される面当りの設備量増強がもたらす信頼性の向上が期待できず、保全管理への関心が強くなっている。保全の効率化のために様々な技術が提案されているが、保全は大きく事後保全と予防保全との２種類に分類される。

事後保全とは、故障が起こった後に設備を運用可能状態に回復するために行う保全である。

一方、予防保全では、設備の状態変化をきっかけとして保全作業が行われる。しかし、数キロ平米から数百キロ平米に設置された設備（例えば、電力の配電設備や送電設備）への予防保全を行うと、地理的に大きく隔たった設備を状態変化が発生するたびに保全することになり移動工数が大となり業務に支障が生じる。

特許文献１では、このような広域設備での予防保全を効率化するために、設備状態変化を予想して、保全での移動をスケジューリングすることで移動工数を削減することが行われている。

特願２００８−１２９０１６号公報

特許文献１では、配電幹線（高圧線）の一つ一つの線区や単体設備を単位に保全を計画している。しかし、実際の電力事業者では作業の合理性から、地域を管理区と呼ばれる小エリアに分割し、管理区を単位に保全の業務が行われている（例えば、（財）エネルギー総合工学研究所の「新電力ネットワークシステム実証実験 新電力ネットワーク技術に関する総合調査経過報告」（平成18年3月）、1-61ページ）。なお、管理区の地域範囲には、高圧配電線を開閉器で区切った線区だけではなく、低圧への変圧器や、低圧配電線、電柱、鉄柱、高圧配電線の幹線部分と支線部分などさまざまな設備が設置されている。

つまり保全業務は管理区の単位で行うため、一つ一つの線区や設備を単位にした保全スケジュールでは要員の割り当てなどが困難で、保全業務が行いにくいという問題がある。

本発明の目的は、上記実情を鑑み、保全を効率的に行うことが可能な保全管理システム、および保全管理方法、保全管理プログラムを提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明に関わる保全管理システムは、地域を分割した管理区に関して管理区の位置座標データと管理区の保全についての時間データを含むデータを記録する管理区データ記録手段と、管理区同士の類似度を算出する類似度算出手段と、類似度がある管理区を抽出したグループであるところの保全管理区を算出する保全管理区算出手段と、保全管理区を単位として保全指示を出力する保全指示出力手段とを備えている。

本発明によれば、地域の管理区を単位に管理される設備に対しても、効率的に保全を行うことができる保全管理システム、保全管理方法、保全管理プログラムを実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係わる巡回保全管理システムのハードウェアの構成例を示すブロック図である。 第一の実施形態の計画執行管理装置の構成を示すブロック図である。 第一の実施形態の計画執行管理装置による巡回保全管理システムＳの処理を示すフローチャートである。 第一の実施形態の計画執行管理装置の巡回保全管理システムの処理のデータの授受関係を示すデータフロー図である。 連関信頼度算出(ステップ３１)の処理の詳細を示すフローチャートである。 損耗状態遷移管理(ステップ３２)の処理の詳細を示すフローチャートである。 保全期限算定(ステップ３３)の処理の詳細を示すフローチャートである。 制約管理(ステップ３４)の処理と巡回保全決定(ステップ３５)の処理の詳細を示すフローチャートである。 連関信頼度算出(ステップ３１)を説明するための図である。 劣化遷移モデルの１例を示す図である。 変電所を中心にした分割の例を示す図である。 保全成績を事後保全として壊れた設備を修繕した回数をもって評価した結果を示す図である。 (ａ)は、本実施形態の巡回保全を行った場合の週毎の修繕工事の回数を示した図であり、 (ｂ)は、従来の比較例の定期保全による週毎の修繕工事の回数を示す図である。 第二の実施形態での、制約管理（ステップ３４）の処理と巡回保全決定（ステップ３５）の処理の詳細、及び保全指示出力を示すフローチャートである。 第二の実施形態での、地域の管理区を図示したものである。 第二の実施形態での、保全管理区への分割（ステップ１４０４）の処理により得られた保全管理区を図示したものである。 第二の実施形態での、保全管理区調整（ステップ１４０５）の処理により、調整を行った得られた保全管理区を図示したものである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

＜＜本発明の第一の実施形態＞＞
まず、本発明の第一の実施形態を説明する。

＜＜計画執行管理装置１の概要＞＞
図1は、本発明の第一の実施形態に係わる巡回保全管理システムＳのハードウェアの構成例を示すブロック図である。本発明の実施形態は、電力の配電設備の保全の作業計画を立案する計画執行管理装置１の巡回保全管理システムＳ(図1参照)に適用したものである。図４は、計画執行管理装置１の巡回保全管理システムの処理のデータの授受関係を示すデータフロー図である。

図1に示す計画執行管理装置１の処理は、図４に示すように、配電設備の各線区Ｂ２１、Ｂ３１、Ｂ４１、Ｂ５１、…(図1参照)の故障していない確率の目標値である目標健全度を算出する連関信頼度算出(ステップ３１)と、配電設備の線区の損耗状態の遷移を管理する損耗状態遷移管理(ステップ３２)と、配電設備の線区の保全の期限を算定する保全期限算定(ステップ３３)と、保全作業の標準時間、作業場所間の移動時間等を管理する制約管理(ステップ３４)と、これらの機能の処理結果を用いて最終的に作業計画を立案する巡回保全決定(ステップ３５)とを備えている。

この構成により、配電設備の保全の作業計画を立てるに際して、図1に示す配電設備の各線区Ｂ２１、Ｂ３１、Ｂ４１、Ｂ５１、…の構造および信頼度、損耗状態等を用いて保全の期限を設定し、さらに保全作業の作業時間、作業場所間の移動時間等を勘案して、保全の作業計画を立案することにより、配電設備の保全作業の効率化を図ったものである。

なお、本発明の実施形態は、広域に配置された設備を電力の配電設備であるとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜＜巡回保全管理システムＳの全体構成＞＞
図1に示す巡回保全管理システムＳは、配電設備の保全計画を立案する処理を行う計画執行管理装置１と、配電設備の状態を監視する配電遠隔監視装置２と、外部に設置された配電設備の開閉器２１、３１、４１、５１、６１、…等の設備や装置との通信を行うための通信ネットワーク３とを具備し構成されている。ここで、計画執行管理装置１および配電遠隔監視装置２は、広域、例えば県における幾つかの市に１箇所設置される営業所や大きな１つの市に１箇所設置される営業所などに配置されている。以下、巡回保全管理システムＳの各部の構成について詳細に説明する。

＜配電遠隔監視装置２＞
図１に示す配電遠隔監視装置２は、開閉器２１、３１、４１、５１、６１、…(図１中の三角で示す)等の状態を認識することにより、市街地等における所定距離の電線等を形成する各線区Ｂ２１、Ｂ３１、Ｂ４１、Ｂ５１、…の通電状態を監視する装置である。

例えば、停電が発生した際、配電自動化システムによって、開閉器２１、３１、…を一旦、オフした後、タイマを用いて開閉器２１、３１、…を順番にオンすることにより、配電遠隔監視装置２を用いて、どの線区Ｂ２１、Ｂ３１、…で地絡、断線等の故障が発生しているか認識する。

なお、１つの線区は、例えば、約２００ｍから約５００ｍの距離があり、トランスを介して一般顧客６０軒程度に配電している。

＜通信ネットワーク３、携帯端末４ａ、４ｂ等＞
通信ネットワーク３は、インターネット等の通信ネットワークであり、電力設備の保全要員が現地で入出力を行うＰＤＡ(Personal Digital Assistant)等の携帯端末４ａ、４ｂ、…や、変電所２０、３０、４０、５０、…との情報通信の接続の役割を担っている。

保全要員は、現地に出向き線区２１、Ｂ３１、…等の劣化状態を、携帯端末１０、１１、…を用いて入力し、この入力データが、通信ネットワーク３を介して計画執行管理装置１に送信され、計画執行管理装置１による巡回保全管理システムＳの処理に用いられている。

なお、通信ネットワーク３は、ＷＡＮ(Wide Area Network)、専用線等に接続されていてもよく、限定されない。

＜配電構成＞
図１に示すように、各変電所２０、３０、４０、５０、…からは、それぞれ配電線路Ｌ２〜Ｌ６、…が引き出されており、一般家庭等に電力の供給が行われている。

配電線路Ｌ２〜Ｌ６を構成する配電線は、開閉器２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３、５１〜５３、６１〜６３により電気的に接続されており、開閉器２１〜２３、…間の配電線は線区Ｂ２１、Ｂ３１、…と称される。

これにより、開閉器２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３、５１〜５３、６１〜６３を閉じて各線区Ｂ２１、Ｂ３１、…の電気的な接続を行う一方、開閉器２１〜２３、…を開けて電気的な切断を行うように構成されている。例えば、線区Ｂ２１、Ｂ３１、…に対して、ある線区の中で発生した地絡事故などの影響を他の線区に波及させないために線区の両端の開閉器２１〜２３、…を開ける、すなわち電気的な接続を切断することが可能になっている。

また、配電線路Ｌ２〜Ｌ６には、開閉器２１〜２３、…に加えて、配電線を接続する連絡用開閉器３４、５４(図１中の四角で示す)が設置されている。

連絡用開閉器３４、５４は、通常は開状態、すなわち電気的に切断されているが、停電発生などの事故時に閉じることで、配電線を跨って負荷側健全区間に対して電力の供給を行うことができる。

例えば、図１において、変電所５０の管轄の線区Ｂ５２で地絡等の事故が発生した場合、連絡用開閉器５４が無い場合には、線区Ｂ５２の先の線区Ｂ５３、Ｂ５４への配電は停止してしまうが、連絡用開閉器５４を備えることで、線区Ｂ５２での事故時、連絡用開閉器５４を閉じることにより、線区Ｂ６４から配電線を跨って、線区Ｂ５４、Ｂ５３に電力を供給することができる。これにより、最小限の線区での停電にとどめることができる。

また、これらの開閉器２１〜２３、…や連絡用開閉器３４、５４の開閉状態や配電線の各線区Ｂ２１、Ｂ３１、…の事故状態に関する情報は、変電所を経由して、ネットワーク３に接続される配電遠隔監視装置２、計画執行管理装置１等へ送信されている。

＜＜計画執行管理装置１＞＞
図２は、計画執行管理装置１の構成を示すブロック図である。

計画執行管理装置１は、例えば、サーバであり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０と、主記憶装置であるメインメモリ１１と、巡回保全管理システムＳを稼働させる巡回保全管理システムプログラムが格納される記憶装置１２と、キーボード、ディスプレイ装置、図1に示す通信ネットワーク３に接続される外部通信端子等の入出力インタフェース１３とを備え構成されており、これらの各構成要素はバスｂ等により接続されている。

記憶装置１２は、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)等により構成され、図２に示すように、線区Ｂ２１、Ｂ３１、…等(図１参照)の単一若しくは複数の設備から成る管理単位の目標信頼度を付与する設備の健全度を算出する連関信頼度算出部１４、設備の損耗状態の遷移構造を与える損耗状態遷移管理部１５、各々の要所や区間の信頼度が目標とする水準を満足するための保全作業に関わる期限を算出する保全期限算定部１６、現場要員の移送に関する制約や、移動工量・作業量の受入可能量を捕捉して記録する制約管理部１７、保全対象への出向を指示する巡回スケジュールを算出する巡回保全決定部１８等の機能を実現する巡回保全管理システムプログラムを格納している。

ＣＰＵ１０は、巡回保全管理システムＳを稼動させるに際して、そのプログラムを記憶装置１２からメインメモリ１１に読み込んで実行し処理を行うことにより各機能を具現化する。

なお、前述の１４、１５、１６、１７、１８の機能は、ハードウェアにより実現してもよい。また、前述の機能を実現するためのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disk Read Only Memory)等の記憶媒体から移行してもよいし、ネットワーク３経由で他の装置からダウンロードしてもよい。

＜＜計画執行管理装置１による巡回保全管理システムＳに係わる保全業務＞＞
次に、巡回保全管理システムＳに関係する保全業務について説明する。

保全活動は多岐にわたっており、主として、予防保全、障害対応、保守管理の３つがあり、その概要は次の通りである。

第１の予防保全は、稼働中の配電システムが正しく動作していることを確認すると共に、障害の発見及び故障に至る予兆を予見あるいは発見し、必要な対策を行うための活動である。点検、定期交換などがこれに該当する。

点検は、配電設備の各装置の状態を調査する活動である。例えば、人間の五感を用いて、電線路付近の樹木、建造物、他の工作物との交差や近接の状況など、配電線の電線路に支障を及ぼす恐れのある状況を発見する。或いは、電気測定具や光学器具や工具を用いて、例えば、基礎部に関して、コンクリートの地盤の状態、部材の変形湾曲、部材やボルトの発錆程度、ボルトの緩み、接地抵抗を調査したり、電線に関して、腐食、損傷、放電痕その他の異常を調査したり、碍子に関して、亀裂、取り付け緩み、架線金具の変形ほかの異常を調査する。

第２の障害対応は、稼働中のシステムに障害が発生した際に、故障部位を見つけ出し、故障部位を交換、修理することなどによって、システムを健全な状態に復旧するための活動であり、障害復旧がこれに該当する。これ以外に、障害原因調査、障害対策などの活動を含む場合がある。

第３の保守管理は、第１の予防保全と第２の障害対応を適切かつ効率的に実施するための要員、資機材等の資源を確保し、実施した業務の記録を管理することである。

本実施形態では、保守管理の一貫として、予防保全、障害対応を実施するための資源の確保のため、様々なモニタリング手段を通して設備状態、要員状態を把握し、適切かつ効率的な活動の計画と管理を行っている。

＜＜巡回保全管理システムＳの計画執行管理装置１による処理＞＞
次に、図３〜図８を用いて、巡回保全管理システムＳの処理を説明する。なお、図３は、計画執行管理装置１による巡回保全管理システムＳの処理を示すフローチャートである。

図４は、図３に示す計画執行管理装置１の処理に関わる主要なデータの授受関係を示している。

図３、図４に示すように、計画執行管理装置１による巡回保全管理システムＳの処理は、系統の線区Ｂ２１、Ｂ２２、…(図１参照)が満たすべき目標健全度を、系統の線区Ｂ２１、Ｂ２２、…毎の目標信頼度｛ｒ（ｉ）｝と系統連携構造のデータＮおよび開閉器２１〜２３、…の開閉状態を示すデータZから求める連関信頼度算出(ステップ３１)を有している。なお、健全度とは、ある設備が故障していない確率を表す度数であり、目標健全度とは、健全度の目標値である。また、信頼度とは、設備が果たすべきサービスであるところの通電が果たせているかの確率を表す度数であり、目標信頼度とは、信頼度の目標値である。

さらに、計画執行管理装置１による巡回保全管理システムＳの処理は、設備の線区Ｂ２１、…の損耗状態の遷移構造(図１０参照)を与える損耗状態遷移管理(ステップ３２)、保全作業に関わる期限を算出する保全期限算定(ステップ３３)、主として現場要員に関わる制約を記録する制約管理(ステップ３４)、保全に関わる巡回スケジュールを算出する巡回保全決定(ステップ３５)を備えている。

ここで、連関信頼度算出(ステップ３１)、損耗状態遷移管理(ステップ３２)、保全期限算定(ステップ３３)、制約管理(ステップ３４)、巡回保全決定(ステップ３５)の各処理は、前記したように、それぞれ図２に示す記憶装置１２に格納される連関信頼度算出部１４、損耗状態遷移管理部１５、保全期限算定部１６、制約管理部１７、巡回保全決定部１８の対応するプログラムを実行することにより、行われるものである。

以下、計画執行管理装置１の処理の詳細を説明する。

＜＜連関信頼度算出(ステップ３１)(図３、図４参照)＞＞
次に、図３、図４に示す連関信頼度算出(ステップ３１)について、図５に従って説明する。なお、図５は、図３に示す連関信頼度算出(ステップ３１)の処理の詳細を示すフローチャートである。

この連関信頼度算出(ステップ３１)の処理は、図１に示す計画執行管理装置１により、該当する連関信頼度算出部１４のプログラムを実行することにより行われる処理である。

処理が開始されると、まず、図１に示す配電遠隔監視装置２から、系統の電線の線区Ｂ２１、Ｂ２２、…の接続分岐の構造と開閉器２１〜２３、…の設置箇所を表わすグラフである系統連携構造データＮ(図１参照)と、系統情報の開閉器２１〜２３、…の開閉状態を示すデータZ（線区Ｂ２１、Ｂ２２、…を挟む区分の開閉器２１〜２３のオン/オフ状態から線区の障害の有無が分かる）を取得する（図５のステップ４０１）。また、Ｎの系統の線区Ｂ２１、Ｂ２２、…毎の目標とする信頼度｛ｒ（ｉ）｝が保全要員により入力され、信頼度｛ｒ（ｉ）｝を取得する（図５のステップ４０２）。なお、ｉは、各線区Ｂ２１、Ｂ２２、…を識別する通し番号である。

信頼度｛ｒ（ｉ）｝は、このように、図２に示す入出力インタフェース１３を介して入力してもよいし、事前に予め入力したデータを記憶装置１２(図２参照)に保存しておき、処理時点で記憶装置１２から読み出し使用してもよい。
続いて、目標健全度ａ´を算出する（図５のステップ４０３）。なお、健全度ａとは、ある線区の設備が故障していない確率を表す度数であり、ある線区の設備自体は故障していなくとも、接続する電源側の設備の故障により通電が果たすことができないことがある。例えば、図１において、線区Ｂ５３は、故障していなくとも、接続する電源側の線区Ｂ５２の故障により通電が果たすことができない場合である。目標健全度ａ´とは、文字通り健全度ａの目標値である。図５のステップ４０３は、下記のように行われる。

ある線区、例えば、図９に示す線区Ｂ５３に対して、変電所５０を起点にして開閉器５１、…(図９中、三角印で示す)で仕切られた線区Ｂ５１、Ｂ５２、…を繋いで到達可能なパスを、前述の系統連携構造データNと開閉器状態データZを参照して列挙する。例えば、線区Ｂ５３に対しては「Ｂ５１→Ｂ５２→Ｂ５３」（パス１）と「Ｂ６１→Ｂ６２→Ｂ６３→Ｂ６４→Ｂ５４→Ｂ５３」（パス２）と列挙する。そして、線区Ｂ５１、…の健全度を表わす変数ａ（ｉ）を用いて、列挙したパスによる線区Ｂ５３の信頼度の表現式を得る。なお、図９は、連関信頼度算出(ステップ３１)を説明するための図である。

例えば、図９に示すように、
パス１の信頼度ｒ（Ｂ５１→Ｂ５２→Ｂ５３）＝ａ（Ｂ５１）×ａ（Ｂ５２）×ａ（Ｂ５３）
であり、
パス２の信頼度ｒ（Ｂ６１→Ｂ６２→Ｂ６３→Ｂ６４→Ｂ５４→Ｂ５３）＝ａ（Ｂ６１）×ａ（Ｂ６２）×ａ（Ｂ６３）×ａ（Ｂ６４）×ａ（Ｂ５４）×ａ（Ｂ５３））
である。

線区信頼度目標値ｒ（Ｂ５３）＾に対して、列挙したパスによる信頼度が同等以上になるように、列挙したパス上の線区ｉの目標健全度ａ´（ｉ）を更新する。

前述の例では、パス１もしくはパス２によりＢ５３への供給が行われるので、線区Ｂ５３の信頼度ｒ(Ｂ５３)は、両方のパスが同時に障害を起こさない確率であるところの
ｒ(Ｂ５３)＝｛１−（１−ｒ（Ｂ５１→Ｂ５２））×（１−ｒ（Ｂ６１→Ｂ６２→Ｂ６３→Ｂ６４→Ｂ５４）｝×ａ（Ｂ５３）
である。すなわち、パス１(Ｂ５３は除く)の信頼度の逆の故障度とパス２(Ｂ５３は除く)の信頼度の逆の故障度との乗算値を１より減算しパス１、パス２(Ｂ５３は除く)の信頼度が求められ、このパス１、パス２の信頼度の値に線区Ｂ５３の健全度ａ（Ｂ５３）を乗算することにより、Ｂ５３の信頼度ｒ(Ｂ５３)が求められる。

各線区の健全度ａ（Ｂ５１）〜ａ（Ｂ６４）がある値ａを取るものとした場合、図９に示すように、線区Ｂ５３までのパス１は、線区Ｂ５１、５２の２つが有るので、パス１の健全度は、ａ^２であり、一方、線区Ｂ５３までのパス２は、線区Ｂ６１、Ｂ６２、Ｂ６３、Ｂ６４、Ｂ５４の５つが有るので、パス２の健全度は、ａ^５である。

従って、パス１の健全度ａ^２を１より減算するとともに、パス２の健全度ａ^５を１より減算し、これらの減算値を乗算した値(パス１またはパス２の少なくとも何れかが故障している確率)を１より減算することで、線区Ｂ５３に至るパス１およびパス２の信頼度が求まる。この値に線区Ｂ５３自身の健全度ａを乗算することにより、線区Ｂ５３の信頼度ｒ(Ｂ５３)が求まる。すなわち、線区Ｂ５３の信頼度ｒ(Ｂ５３)は、次式となる。

ｒ(Ｂ５３)＝｛１−（１−ａ^２）（１−ａ^５）｝×ａ … (１)
そして、ｒ(Ｂ５３)が線区Ｂ５３の目標信頼度ｒ（Ｂ５３）＾を満たすａの下限を、(１)式より求め、これをパス上の線区ｉ（Ｂ５１、Ｂ５２、Ｂ６１、Ｂ６２、Ｂ６３、Ｂ６４、Ｂ５４、Ｂ５３）に対して目標健全度ａ´（ｉ）の値として更新する。但し、既定の健全度ａが目標健全度ａ´より大きな値が与えられているときは書き換えない。

上記の処理を全ての線区に対して、繰り返し行うことにより、線区の目標健全度ａ´（ｉ）を得る。なお、ｉは、各線区を表す変数である。

ここで、特定の線区ｊに対して特に目標健全度ａ´（ｊ）が与えられている、或いは実際の健全度が観測されている場合には、それらの値を目標健全度ａ´（ｉ）の初期値として与えてもよい。（図５のステップ４０３）
続いて、全ての線区に対して、繰り返し計算により得た線区の目標健全度ａ´（ｉ）を出力する。（図５のステップ４０４）
以上が、連関信頼度算出(ステップ３１)(図３、図４参照)の処理である。

＜＜損耗状態遷移管理(ステップ３２)(図３、図４参照)＞＞
次に、図３、図４に示す損耗状態遷移管理(ステップ３２)の処理について、図６に従って説明する。なお、図６は、損耗状態遷移管理(ステップ３２)の処理の詳細を示すフローチャートである。

損耗状態遷移管理(ステップ３２)の処理においては、各線区ｉに関して、図１０に示す劣化遷移モデルを管理している。なお、図１０は、劣化遷移モデルの１例を示す図である。

図１０に示すように、線区Ｂ２１、Ｂ２２、…内の設備が、初期Ｄ１の状態から、微劣化Ｄ２の状態、重劣化Ｄ３の状態を経て、実際に故障Ｆするまでの遷移状態を多段の状態としている。例えば、海沿いで塩害が生じる設備からなる線区であれば、洗浄済みの状態（初期Ｄ１）、碍子に塩が付着し始めた状態（微劣化Ｄ２）、碍子に塩が結晶化しだした状態（重劣化Ｄ３）を経て、短絡事故（故障Ｆ）が生じる。別の例では、山中において、周辺伐採が済んだ状態（初期Ｄ１）、周辺に枝が迫った状態（微劣化Ｄ２）、一部の枝が配電線にかかった状態（重劣化Ｄ３）、配電線を跨いだ枝による短絡事故（故障Ｆ）との状態を遷移する。

以下、図３、図４に示す損耗状態遷移管理(ステップ３２)について、図１０を参照しつつ、図６に従って説明する。

まず、図６のステップ５０１において、前の計画執行期間において行った点検および修繕の結果を元に、線区の状態、すなわち、初期Ｄ１状態、微劣化Ｄ２の状態、重劣化Ｄ３の状態、故障Ｆを設定する。点検が行われていない線区については、前の計画執行期間で得た状態分布、すなわち図１０に示す何れの劣化状態をとるかの分布を複写する。

続いて、図６のステップ５０２において、経年変化処理が行われる。統計的に得ている状態遷移確率、すなわち図１０中に示すｑ１〜ｑ３等の値で表わされる劣化状態が進行する確率を乗じることで、前期間における状態分布pre_m(ｉ)から、今期間末における劣化の状態分布m(ｉ)を得る。

続いて、図６のステップ５０３において、図１０に示す劣化遷移モデルである損耗状態遷移構造を線区毎に出力する。

以上が、損耗状態遷移管理(ステップ３２)(図３、図４参照)の処理である。

なお、この例では、設備の損耗状態を初期Ｄ１、微劣化Ｄ２、重劣化Ｄ３、故障Ｆの複数の段階に分類する場合を例示したが、設備の損耗状態を連続値によって分類してもよい。

＜＜保全期限算定(ステップ３３)(図３、図４参照)＞＞
次に、図３、図４に示す保全期限算定(ステップ３３)の処理について、図７を用いて説明する。なお、図７は、保全期限算定(ステップ３３)の処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、前記の連関信頼度算出(ステップ３１)(図５参照)で得た線区毎の目標健全度｛
ａ´（ｉ）｝を取得し（図７のステップ６０１）、前記の損耗状態遷移管理(ステップ３２))(図６参照)で得た線区毎の図１０に示す損耗状態遷移構造と今期間末における劣化の状態分布m(ｉ)と状態遷移確率を表すデータＷ（ｉ，ｍ，ｑ）を取得する。なお、データＷ（ｉ，ｍ，ｑ）におけるｉは、各線区を示す番号であり、ｍは、該線区ｉの劣化の状態を示している。データＷ（ｉ，ｍ，ｑ）におけるｑは、該線区ｉの遷移確率の列であり、例えば、図１０において、線区の状態が微劣化の状態Ｄ２にある場合、重劣化の状態Ｄ３になる確率ｑ_２が８割、現状維持である確率が１割、点検・修繕の結果、初期状態Ｄ１になる確率１割などの８割、１割、１割の遷移確率の列が相当する。（図７のステップ６０２）
続いて、全ての線区ｉについて、線区ｉが故障Ｆ(図１０参照)の状態に至る確率、すなわち健全でなくなる確率をＷから求め、これと目標とする故障率である（１−ａ´（ｉ））を比較する（図７のステップ６０３）。

図７のステップ６０３において、目標とする故障率（１−ａ´（ｉ））よりも故障に至る確率が高い線区ｊであると判断された場合(図７のステップ６０３でＹes)には、保全期限ｔ（ｊ）＾を次の通り算出する。（ア）劣化状態の分散が所定値よりも小さいものについて、故障確率が高い順に線区を並べ保全期限を割当てる。（イ）劣化状態が広い分布をとる線区（つまり所定期間点検を行っていない線区）を列挙し、線区の番号順に保全期限を割当てる。（ステップ６０４）。

一方、図７のステップ６０３において、目標とする故障率以下の故障に至る確率の線区ｊであると判断された場合(図７のステップ６０３でＮｏ)には、そのまま処理を終了する。

以上が、保全期限算定(ステップ３３)(図３、図４参照)の処理である。

＜損耗状態遷移管理(ステップ３２)と保全期限算定(ステップ３３)の変形形態＞
前記の損耗状態遷移管理(ステップ３２)(図６参照)と保全期限算定(ステップ３３)(図７参照)に代替して、次のようにしてもよい。

損耗状態遷移管理(ステップ３２)は、前期間における状態分布pre_m(i)から、今期末における劣化状態分布m(i)_0を求め、さらに状態遷移確率を用いて１期先、２期先とｋ期先、例えば、10年に相当の期間までの劣化状態分布m(i)_kを求め、劣化状態分布の列｛m(i)_k｝として出力する。

保全期限算定(ステップ３３)の処理では、劣化状態分布時系列｛m(i)_k｝から、それぞれの期で故障確率、すなわち分布のうちで、図１０に示す「故障F」の状態をとる割合を求めることで、各線区ｉに対して故障確率の時系列{F(i)_k}を求める。これと故障率（１−ａ´（ｉ））を比較し、これを超えない故障確率時系列{F(i)_k}上の時点k0を求め、このk0を、線区ｉの保全期限とする。なお、ａ´（ｉ）は、前記したように、区間ｉの目標健全度である。
＜＜制約管理(ステップ３４)および巡回保全決定(ステップ３５)(図３、図４参照)＞＞
次に、図３、図４に示す制約管理(ステップ３４)および巡回保全決定(ステップ３５)について、図８に従って説明する。

なお、図８は、制約管理(ステップ３４)の処理と巡回保全決定(ステップ３５)の処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、制約管理(ステップ３４)では、ある線区ｊの長さ、地形、設備の種別と量から統計的に得られている保全作業にかかる標準時間ｓ（ｊ）と、一つ前の線区ｉから線区ｊへの移動にかかる標準的な移動時間ｄ（ｉ，ｊ）をテーブルデータとして保持し、この移動時間ｄ（ｉ，ｊ）に悪天候による保全時間増しや、災害による道路分断による移動時間増しの補正処理を施した上で、呼び出しに応じて出力する。なお、保全の出発点である営業所は特別な線区０としてデータ化する。なお、好ましくは、制約管理(ステップ３４)は、保全期限と、保全にあたる要員の移動ならびに受入可能な作業量を、図２に示す記憶装置１２に格納される制約データベース(図示せず)に記録し更新し続ける。（図８のステップ７０１）。

続く巡回保全決定(ステップ３５)の処理においては、保全領域を次の方法で分割する計画執行にあたる期間の営業日数、例えば２０日間の数により地域を分割する。好ましくは、図１１に示すように、変電所５０を中心に分割線を引き、一つの領域における作業量の総和Σｓ(j)（ｊはある領域に含まれる線区）が均等になるように分割線を引く。

なお、図１１は、変電所５０を中心にした分割の例を示す図であり、線区は、ノードとして塗り円で示している。

図１１においては、他の変電所に関わる作業との均等化もされ、該変電所５０の配電地域は４分割（４営業業日分）が行われている。（図８のステップ７０２）
続いて、分割した領域を代表する保全期限を求め、これにより各々の領域の順位付けを次の方法で行う。まず、領域に含まれる線区Ｂ２１、Ｂ２２、…の保全期限のうち、最も保全期限の差し迫ったものをその領域全体の代表保全期限とする。次に、代表保全期限が差し迫っている順に、領域に対する保全順位を割当てる。例えば、図１１においては、保全期限が2008.6.20である領域が最優先となり、この領域全体の代表保全期限となる。（図８のステップ７０３）。

最後に、期間中の保全を、領域の優先順に、日毎に一つの領域として割当てる。日内の保全の巡回路は、移動距離の総時間が最短になるように割当てる。（図８のステップ７０４）
なお、図８のステップ７０２〜７０４に代わり、保全期限の差し迫った順に保全巡回路を設定するようにしてもよい。この方法は、特に保全期限が差し迫っている線区が複数の領域を跨って複数存在するような場合に有効である。

このようにして、図４に示す作業計画｛Ｕ (k)｝が立案される。

なお、制約管理(ステップ３４)によって制約データベースに記録した保全期限と、保全にあたる要員の移動ならびに受入可能な作業量を、図８のステップ７０２〜７０４の処理に適宜、用いることにより、より実状に適合したきめ細かな作業計画｛Ｕ (k)｝を立案することができる。

以上が、制約管理(ステップ３４)および巡回保全決定(ステップ３５)(図３、図４参照)の処理である。

＜＜作用効果＞＞
次に、本実施形態の作用効果を、図１２、図１３を参照して、説明する。

図１２は、保全成績を事後保全として壊れた設備を修繕した回数をもって評価した結果を示す図である。

図１２に示すように、従来の比較例の４半期の間の修繕回数が約１５０回であったのに対し、実施形態によれば約１４０回に減少している。

これは、次の現象として説明される。従来の比較例の定期保全では、一律的な定期交換が行われ、これが修繕工事の回数を嵩上げしている原因である。何故なら、一律的な定期交換のため、必要性の薄い線区に対しても保全を行っていることに起因する。

これに対して、本実施形態によれば、信頼度が規定値よりも高い、すなわち保全の必要性の薄い線区に対しては、保全が実施されるまでの間隔が、従来の定期保全によりも延伸される効果が得られるため、全体の保全回数が減少している。これにより修繕にかかる費用が削減され得る。

図１３(ａ)は、本実施形態の巡回保全を行った場合の週毎の修繕工事の回数を示した図であり、図１３(ｂ)は、従来の比較例の定期保全による週毎の修繕工事の回数を示す図である。図１３(ａ)と図１３(ｂ)を比較すると、本実施形態を示す図１３(ａ)によれば、週毎の工事回数がほぼ同回数に近く平準化されていることが分かる。

これは、図３、図４に示す保全期限算定(ステップ３３)において、目標とする健全度から保全期限を設定し、図３、図４に示す巡回保全決定(ステップ３５)において、日毎の保全順路を設定したことで、不意の障害の発生による事後的な修繕工事が、目標とする健全度から保全期限を設定し保全を行ったことにより減少し、計画的な保全の点検・交換が行われたことによるものである。

＜＜本発明の第二の実施形態＞＞
次に本発明の保全管理システムの第２の実施形態に関わる巡回保全管理システムを説明する。本実施形態は第一の実施形態で説明した図２、図3の制約管理（ステップ３４）と巡回保全決定（ステップ３５）に違いがある。なお、本実施形態での巡回保全管理システムの構成、機能、処理手順等は、特に変更例を示さない箇所に関しては前述の第一の実施形態と同じである。

＜＜第二の実施形態における、制約管理（ステップ３４）及び巡回保全決定（ステップ３５）（図３、図４参照）＞＞
次に、本実施形態の制約管理（ステップ３４）の処理と巡回保全決定（ステップ３５）の処理の詳細を巡回保全決定の処理を、図１４に従って説明する。なお、図１４は制約管理（ステップ３４）の処理と巡回保全決定（ステップ３５）の処理の詳細、及び保全指示出力を示すフローチャートである。

ステップ１４０１では、地域の管理区のなかから代表区を所定の数だけ選択する。代表区の選択は乱数にしたがい、地理的な位置が偏らないように選択する。より好適な選択方法としては、管理区の位置と保全期限の組み合せであるベクトル［地理的な位置，保全期限］が偏らないように選択する。なお、本実施形態では管理区内の設備の最も差し迫った保全期限を管理区の保全期限としている。

ステップ１４０２では、各管理区と各代表区の類似度を算出している。類似度は各管理区と各代表区の位置平面上の距離、あるいは、各代表区を表すベクトル［地理的な位置，保全期限］と各管理区のベクトル［地理的な位置，保全期限］との距離としてもよい。あるいは、ある代表区Aの中心点の位置の座標が（x1, y1）かつ保全の期限をt1であり、ある管理区Pの中心点の座標が（u1, v1）かつ保全の期限がr1であるとき、この代表区Aと管理区Pの類似度ｄ（A，P）を式１としてもよい。ここで定数ｋは、ＡとＰの位置的な隔たりと、時間的な隔たりとのどちらを重視して類似度を算出するかの調整用定数である。

あるいは類似度は、「各代表区と各管理区の移動時間」と、「各代表区と各管理区の保全期限の差」の重み付き二乗和としてもよい。これは代表区と管理区の位置的な隔たりを移動時間として表現することで、直線距離的には近いが道がないなどの地形が様々な場合に特に好適である。

なお、ステップ１４０１、１４０２で用いるところの管理区位置や保全期限などのデータは管理区ベーダベース１４００Ａに記録されている。

ステップ１４０３は、管理区データベースの保全期限を補正する処理である。管理区が、荒天、雷、台風、設備への樹木接触、設備への塩害のいずれかの被災地であるかを、図１の配電遠隔監視装置２もしくは携帯端末４ａ、４ｂ、・・・からの入力データから検知し、被災地の管理区の保全期限を早める処理を行う。加えて、同等環境の他の管理区での設備障害の進行の点検結果から、保全期限を早めるもしくは延長する処理を行う。

ステップ１４０４では、保全管理区への分割の処理を行っている。管理区を最も類似度がある代表区（例えば、類似度を距離としたときには、距離が最も近い代表区）が関わる保全管理区に登録する。保全管理区は複数の管理区を集めたものである。全ての管理区をいずれかの代表区に関わる保全管理区に登録することで、地域は保全管理区に分割できる。図１５と図１６を用いて管理区と、保全管理区を説明する。

図１５は、地域の管理区を図示したものである。各々の管理区の中には、高圧配電線を開閉器で区切った線区や、低圧への変圧器、低圧配電線、電柱、鉄柱、高圧配電線の幹線部分と支線部分などさまざまな設備が設置されている。本実施の形態では管理区の一辺の長さは４００メートルとしている。なお管理区の一辺の長さは、例えば警視庁交通部長通達（通達甲（交．２．３）第１７０号 昭和３５年１２月１７日）が「電気等の架空線作業は、５００メートル以内に分割して行う」と定めるところの、５００メートル以内の適切な値としてもよい。本実施の形態では、地域が１６００キロ平米（地域の一辺が４０キロメートル）であり、地域の中に１万個の管理区がある。図中の管理区で色塗りされた管理区は代表区である。図に示した代表区に書かれた数字は保全期限である。保全期限は、例えば図2の保全期限算定部１６により設定される。

図１６は、保全管理区への分割（ステップ１４０４）の処理により得られた保全管理区を図示している。

ステップ１４０５では、各保全管理区の範囲の調整の処理を行っている。保全管理区内での保全作業の標準時間（標準時間は、管理区内にある線区の長さ、地形、設備の種別と量から統計的に得る）と作業員の移動時間（道路情報を元にある管理区からある管理区への移動時間を統計的に得る）の和であるところの総保全時間が均一になるように、保全管理区の分割や、他の保全管理区との結合の処理をおこなっている。本実施形態に変わり、一つの保全管理区に含まれる管理区の個数が均一になるように、大きな保全管理区を分割する処理や、小さな保全管理区を他の保全管理区と結合する処理を行うようにしてもよい。この処理は、入出力インタフェース１３に対して、各保全管理区の管理区個数と保全管理区に対する総保全時間を表示するステップ、保全管理区を分割するような指示入力を受けるステップ、指示に基づいて保全管理区を分割しそれぞれの管理区個数、保全総時間を再表示するステップ、指定された保全管理区の結合を行うステップにより実現される。なお、保全管理区の分割や再結合の指示入力を自動化してもよい。この場合は、保全管理区の管理区個数あるいは総保全時間が平均値より大きいものを抽出し、該当する保全管理区を所定の位置（例えば、隣の保全管理区との保全期限が近しい管理区がある周辺部分の位置）から保全管理区を分割する。一方保全管理区のないの管理区個数があるいは総保全時間が平均値より小さいものを抽出し、隣接する保全管理区のうち最も小さいもの、あるいは、保全期限が最も近いのもと結合する。

なお、ステップ１４０４とステップ１４０５で用いるところの保全管理区のデータは、保全管理区データベース１４００Bに記憶されている。また保全作業の標準時間や作業員の移動時間については作業制約データベース１４００Cに記憶されている。

図１７は、保全管理区調整（ステップ１４０５）の処理により、調整を行った得られた保全管理区を図示している。

なお、ステップ１４０１からステップ１４０５の処理は、所定の期間ごと（例えば、１年に一度）実行するようにしてもよい。これにより複数の期間をまたがる長期の計画を一度立てた後にも、現状に合わせながら保全管理区を見直すことができる。

このようにして得られた保全管理区を、本実施形態では所定の期間（例えば、年、もしくは半年、月、週、日）での作業を行うものであり、保全指示として出力される（ステップ１４０６）。これは図４に示す作業計画｛Ｕ (k)｝である。

なお、ステップ１４０１で選ぶ代表区の数は、所定期間に保全を行うべき平均的な管理区の個数で、全ての管理区の個数を割った数を基準に設定する。これにより保全管理区に含まれる平均的な管理区の個数は、所定期間で保全を行うべき管理区の個数と一致する。また、別の実施形態では、ステップ１４０５での保全管理区の結合による保全管理区の範囲調整を行いやすくすることを考慮して、ステップ１４０１で選ぶ代表区の数は、所定期間に保全を行うべき平均的な管理区の個数で、全ての管理区の個数を割った数より多い個数（例えば2倍の個数）を基準にしてもよい。

＜＜まとめ＞＞
広域に配置された設備の保全を指示する計画執行管理装置の巡回保全管理システムは、単一若しくは相互に係わりを持つ複数の設備の目標とする信頼度を算出する連関信頼度算出手段と、設備の損耗状態の遷移構造を与える損耗状態遷移管理手段と、各々の要所や区間の信頼度を目標とする水準に満足するための保全作業に関わる期限を算出する保全期限算定手段と、保全要員の移送に関する制約や、移動工量・作業量の受入可能量を捕捉して記録する制約管理手段と、保全対象への出向を指示する巡回スケジュールを算出する巡回保全決定手段とを備えている。

（１）好ましくは、上記連関信頼度算出手段は、設備の目標とする信頼度あるいは健全度を、少なくとも、他の設備との接続関係に関わるデータあるいは、他の設備の信頼度若しくは健全度のデータのいずれか１つ以上から決定されるようにしたものである。

ここで、健全度とはある設備が故障していない確率にかかわる度数であり、信頼度とは設備が果たすべきサービス（例えば通電）が果たせているかの確率に関わる度数である。

なお、ある設備自体は故障していなくとも、連関する設備の故障によりサービスを果たすことができない場合がある。

かかる手段により、高い信頼度もしくは、健全度を求められる設備に連接する設備に適切な信頼度あるいは健全度を設定することができる。

（２）好ましくは、上記損耗状態遷移管理手段は、損耗状態を複数の段階あるいは連続値によって分類し、各段階から別の段階に関する確からしさの度数をデータとして備え、好ましくは保全の間隔の値と前述の確からしさの度数の間に関係を持つようにしたものである。

特に、好ましくは、損耗のある段階から別の段階に移る確からしさの度数は、同型設備若しくは、当該設備と同等の天候条件や地形条件の元に設置された他の設備のデータ、あるいは経験を持つ人が入力したデータをもとに算定する。

かかる手段により、常時監視を行えない設備を含めて、設備の健全度を適切に見極めることが可能となる。何故なら、設備の状態に関するデータは、点検を行った時点でのデータでしかない。常時監視が行えない設備に対しては、点検から点検の間の状態は、確率的な確からしさの値を取るものと扱うことではじめて適切に扱うことが可能となる。

（３）好ましくは、上記保全期限算定手段は、連関信頼度管理手段と損耗状態管理手段と接続し、設備の目標とする信頼度あるいは健全度を充足する、各設備の保全期限を決定するようにする。

（４）好ましくは、上記制約管理手段は、保全期限と、保全にあたる要員の移動ならびに受入可能な作業量を、制約データベースに記録し更新し続ける。

（５）好ましくは、上記巡回保全決定手段は、設備を定められた個数の集合に少なくとも位置に関わる情報を元に分割し、各々の集合内の保全期限の代表値を元に集合を順位付けし、順位の高い集合から保全が行われるように保全巡回路を決定するようにする。

この構成により、移動費用を削減した効率的な保全を行うことが可能となる。

このような計画執行管理装置の巡回保全管理システムを備えることにより、広域に配置された設備に対する保全に関して、相互に関わりを持つ設備からなる系統システムの機能維持に関わる制約と、保全要員の移動や作業の受入に関する制約とを満足する保全を実現する保全管理が行える。

従って、広域に配置された設備に対しても設備の損耗状態や連接の状態や、要員の移動時間や作業量を考慮して、きめ細かく効率的に保全を行わせる指示を得ることが可能である。

また本発明の実施形態で保全管理区を作業計画であるところ保全指示とすることで、管理区を対象とする保全活動を効率的に行うことが可能である。

なお、本実施形態では、電力設備に適用した場合を例示して説明したが、電力設備以外の巡回保全管理が必要な設備、例えば、水道、下水道、ガス、通信線、鉄道設備等の電力設備以外についても、本発明は、幅広く有効に適用可能である。

１ 計画執行管理装置
２ 配電遠隔監視装置
３ 通信ネットワーク
１４ 連関信頼度算出部(連関信頼度算出手段)
１５ 損耗状態遷移管理部(損耗状態遷移管理手段)
１６ 保全期限算定部(保全期限算定手段)
１７ 制約管理部(制約管理手段)
１８ 巡回保全決定部(巡回保全決定手段)
２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３、５１〜５３、６１〜６３ 開閉器(設備)
３４、５４ 連絡用開閉器(設備)
ステップ３１ 連関信頼度算出(連関信頼度算出工程、連関信頼度算出手順)
ステップ３２ 損耗状態遷移管理(損耗状態遷移管理工程、損耗状態遷移管理手順)
ステップ３３ 保全期限算定(保全期限算定工程、保全期限算定手順)
ステップ３４ 制約管理(制約管理工程、制約管理手順)
ステップ３５ 巡回保全決定(巡回保全決定工程、巡回保全決定手順)
ａ（ｉ） 健全度
ａ´（ｉ） 目標健全度
Ｂ２１〜Ｂ２３ 線区(設備)
Ｂ３１〜Ｂ３４ 線区(設備)
Ｂ４１〜Ｂ４３ 線区(設備)
Ｂ５１〜Ｂ５４ 線区(設備)
Ｂ６１〜Ｂ６４ 線区(設備)
Ｄ１ 初期(損耗状態の複数の段階)
Ｄ２ 微劣化(損耗状態の複数の段階)
Ｄ３ 重劣化(損耗状態の複数の段階)
Ｆ 故障(損耗状態の複数の段階)
Ｌ２〜Ｌ６ 配電線路(設備)
ｑ_１〜ｑ_３ 確率
ｑｉ_１〜ｑｉ_３ 確率
ｑｓ_１〜ｑｓ_３ 確率
｛ｒ（ｉ）｝ 目標信頼度

Claims (5)

1. 地域に配置された設備の保全を指示する保全管理システムにおいて、
   地域を分割した複数の管理区に関して、前記複数の管理区の位置座標データと管理区の保全に関する時間データを含むデータを記録する管理区データ記録手段と、
   地理的な位置が偏らないように選択された管理区である所定数の代表区を決定する保全管理区算出手段と、
   前記管理区毎に、前記所定数の代表区との間の類似度を、位置座標の近さ及び保全期限の近さに基づいて算出する類似度算出手段と、
   類似度がある管理区を抽出した管理区のグループである保全管理区を単位として保全指示を出力する保全指示出力手段と、を備え、
   前記保全管理区算出手段は、各管理区を前記類似度の最も大きい代表区と結合させ、当該結合により前記保全管理区を算出することを特徴とする保全管理システム。
2. 前記保全管理区算出手段は、
   保全管理区内の管理区個数の値または管理区に対する作業量の値のいずれか１つ以上を用いて、保全管理区の分割もしくは集合和の算出を行う保全管理区調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の保全管理システム。
3. 前記保全管理システムは、保全期限補正手段として、
   管理区が荒天、雷、台風、設備への樹木接触、設備への塩害、のいずれかの被災地であるところのシビア環境にある管理区に関して、管理区データ記録手段が保有するところの保全に関する時間データを減じる処理を行うシビア環境補正手段、あるいは前記シビア環境と同等の環境の管理区での設備障害の進行速度から保全に関する時間データを増減する補正手段、
   備えることを特徴とする請求項１または２に記載の保全管理システム。
4. 地域に配置された設備の保全を指示する保全管理方法において、
   保全管理区算出手段が、複数の管理区の中から地理的な位置が偏らないように選択された所定数の管理区を代表区として選択する選択ステップと、
   類似度算出手段が、前記管理区毎に、前記所定数の代表区との間の類似度を、位置座標の近さ及び保全期限の近さに基づいて算出する類似度算出ステップと、
   前記保全管理区算出手段が、各管理区を前記類似度の最も大きい代表区と結合させ、当該結合により、類似度がある管理区を抽出した管理区のグループである保全管理区を算出する保全管理区算出ステップと、
   保全指示出力手段が、前記保全管理区を単位として保全指示を行う保全指示ステップと、を備えることを特徴とする保全管理方法。
5. 請求項４に記載の保全管理方法を、コンピュータに実行させるための保全管理プログラム。

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