JP5388713B2 - 電力流通設備保守支援装置、電力流通設備保守支援方法および電力流通設備保守支援プログラム - Google Patents

電力流通設備保守支援装置、電力流通設備保守支援方法および電力流通設備保守支援プログラム Download PDF

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Description

この発明は、電力流通設備の保守を支援する電力流通設備保守支援装置、電力流通設備保守支援方法および電力流通設備保守支援プログラムに関し、電力供給支障リスクと経済性の両面から最適な保守計画を作成することができる電力流通設備保守支援装置、電力流通設備保守支援方法および電力流通設備保守支援プログラムに関するものである。
電力流通設備の保守方策は、事後保全に分類されるＣＭ（Corrective Maintenance）、予防保全に分類されるＴＢＭ（Time Based Maintenance）やＣＢＭ（Condition Based Maintenance）などが、設備種別ごとに適切に使い分けられている。このうち、余分な保守費用をできるだけ抑制することを目的に、設備の劣化状態を適切に監視しながら、その状態に応じて保守するＣＢＭの適用拡大によって点検周期の延伸化が進められている（例えば、非特許文献１参照。）。
また、設備の故障リスクや設備の重要度に応じて、保守の優先度を決定するＲＣＭ（Reliability Centered Maintenance）についての検討も進んでいる（例えば、非特許文献２参照。）。
電気協同研究会：「電力流通設備におけるライフサイクルマネージメントの動向と将来の展望−劣化診断と保全監視技術の最新動向−」電気協同研究、第５９巻第２号、ｐｐ.２０−２９、２００４−２ 小栗章敬、大木功：「電力流通設備保守計画へのＲＣＭ手法の適用」、電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会、ＰＥ−０１−６５／ＰＳＥ−０１−５９、２００１
しかしながら、過去に大量に設置された設備が高経年化を迎えることから、上記の従来技術に加えて、電力流通設備が設置されてから更新を迎えるまで（以下、ライフサイクル）のリスクと費用を考慮し、中長期の視点で合理的に電力流通設備を管理することが重要な課題となっている。
この発明は、上述した課題を解消するためになされたものであり、電力供給支障リスクと経済性の両面から最適な保守計画を作成することができる電力流通設備保守支援装置、電力流通設備保守支援方法および電力流通設備保守支援プログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、電力流通設備の保守を支援する電力流通設備保守支援装置であって、記憶部から前記電力流通設備の設置費用、毎年の維持費、オーバーホール費用及びオーバーホールの前提条件を取得する取得部と、前記電力流通設備が故障した場合の供給支障電力量を算出する算出部と、所定期間内におけるオーバーホールの時期及び回数を変えながら、前記前提条件を満たしつつ、前記電力流通設備の実経年に対してオーバーホールによる補正を加えた状態年齢を用いて算出した年間の故障率と前記供給支障電力量を乗算して求められる供給支障電力量期待値が許容値内に収まり、且つ、前記設置費用、前記維持費用の累積及び前記オーバーホール費用を加算したライフサイクルコストを前記電力流通設備の使用年数で除算した年間平均費用が最小となる時期である経済寿命を迎えたときの年間平均費用が最小となるオーバーホールの時期及び回数を求める時期回数決定部と、時期回数決定部により求められた時期及び回数でオーバーホールを実施するように保守計画を決定する最適保守計画決定部と、前記最適保守計画決定部により決定された保守計画を出力する保守計画出力部とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、電力流通設備の保守を支援する電力流通設備保守支援装置による電力流通設備保守支援方法であって、記憶部から前記電力流通設備の設置費用、毎年の維持費、オーバーホール費用及びオーバーホールの前提条件を取得する取得ステップと、前記電力流通設備が故障した場合の供給支障電力量を算出する算出ステップと、所定期間内におけるオーバーホールの時期及び回数を変えながら、前記前提条件を満たしつつ、前記電力流通設備の実経年に対してオーバーホールによる補正を加えた状態年齢を用いて算出した年間の故障率と前記供給支障電力量を乗算して求められる供給支障電力量期待値が許容値内に収まり、且つ、前記設置費用、前記維持費用の累積及び前記オーバーホール費用を加算したライフサイクルコストを前記電力流通設備の使用年数で除算した年間平均費用が最小となる時期である経済寿命を迎えたときの年間平均費用が最小となるオーバーホールの時期及び回数を求める時期回数決定ステップと、時期回数決定ステップにおいて求めた時期及び回数でオーバーホールを実施するように保守計画を決定する最適保守計画決定ステップと、前記最適保守計画決定ステップにより決定された保守計画を出力する保守計画出力ステップとを含んだことを特徴とする。
また、本発明は、電力流通設備の保守を支援する電力流通設備保守支援プログラムであって、記憶部から前記電力流通設備の設置費用、毎年の維持費、オーバーホール費用及びオーバーホールの前提条件を取得する取得手順と、前記電力流通設備が故障した場合の供給支障電力量を算出する算出手順と、所定期間内におけるオーバーホールの時期及び回数を変えながら、前記前提条件を満たしつつ、前記電力流通設備の実経年に対してオーバーホールによる補正を加えた状態年齢を用いて算出した年間の故障率と前記供給支障電力量を乗算して求められる供給支障電力量期待値が許容値内に収まり、且つ、前記設置費用、前記維持費用の累積及び前記オーバーホール費用を加算したライフサイクルコストを前記電力流通設備の使用年数で除算した年間平均費用が最小となる時期である経済寿命を迎えたときの年間平均費用が最小となるオーバーホールの時期及び回数を求める時期回数決定手順と、時期回数決定手順において求めた時期及び回数でオーバーホールを実施するように保守計画を決定する最適保守計画決定手順と、前記最適保守計画決定手順により決定された保守計画を出力する保守計画出力手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明によれば、電力流通設備の故障に起因する電力供給支障リスクを所定の許容レベル以下に抑えるとともに所定期間内における電力流通設備の費用を最小にする最適な保守計画を決定し、決定した保守計画を出力するよう構成したので、電力供給支障リスクと経済性の両面から最適な保守計画を作成することができるという効果を奏する。
図１は、本実施例１に係る電力流通設備の保守において用いるライフサイクルリスクマネジメントグラフの概念を説明するための説明図である。 図２は、設備の年間費用と経済寿命との関係を示す図である。 図３は、実経年と状態年齢との関係を示す図である。 図４は、設備の故障率に対するオーバーホールの効果を実経年と状態年齢で示した図である。 図５は、年間維持費用に対するオーバーホールの効果を実経年と状態年齢で示した図である。 図６は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置の構成を示す機能ブロック図である。 図７は、条件記憶部の一例を示す図である。 図８は、経年変化データ記憶部の一例を示す図である。 図９は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置によるオーバーホール計画決定処理の処理手順を示すフローチャートである。 図１０は、本実施例１に係るオーバーホール計画作成に用いたｇ1（オーバーホールによる状態年齢の回復を算出する関数）を示す図である。 図１１は、本実施例１に係るオーバーホール計画作成に用いたｇ2（状態年齢から故障率を算出する関数）を示す図である。 図１２は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置が作成したオーバーホール計画の一例を示す図である。 図１３は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置により表示されるＬＣＲＧの一例を示す図である。 図１４は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置により表示される年間平均費用の推移の一例を示す図である。 図１５は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援プログラムを実行するコンピュータの構成を示す機能ブロック図である。 図１６は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置の概要を説明するための図である。 図１７は、本実施例２に係る設備の劣化状態のモデルを説明するための図である。 図１８は、本実施例２に係る故障率のモデルを説明するための図である。 図１９は、本実施例２に係る維持費用のモデルを説明するための図である。 図２０は、本実施例２に係るオーバーホールのモデルを説明するための図である。 図２１は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置の構成を示す機能ブロック図である。 図２２は、条件設定データ記憶部により記憶される条件設定データの一例を示す図である。 図２３は、設備データ記憶部により記憶される設備データの一例を示す図である。 図２４は、供給支障データ記憶部により記憶される供給支障データの一例を示す図である。 図２５は、供給支障電力の推移を示す図である。 図２６は、決定計画表示部によって出力される保守・更新計画の一例を示す図である。 図２７は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置による保守・更新計画決定処理の処理手順を示すフローチャートである。 図２８は、モデル系統の一例を示す図である。 図２９は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置により算出された考察期間内における全費用の一例を示す図である。 図３０は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置によって決定された保守・更新計画の一例を示す図である。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る電力流通設備保守支援装置、電力流通設備保守支援方法および電力流通設備保守支援プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。
まず、本実施例１に係る電力流通設備の保守において用いる概念について図１〜図５を用いて説明する。本実施例１に係る電力流通設備の保守では、電力流通設備の保守計画を作成する場合に、その設備のライフサイクル期間中のリスクとライフサイクル評価に基づく年間平均費用に基づいて行う。一般的に、リスクを低く抑えるには費用がかかり、費用を抑えるとリスクは高くなるというように、リスクと費用はトレードオフの関係にある。そこで、本実施例１に係る電力流通設備の保守では、電力供給支障リスクを所定の許容レベルに抑えながらライフサイクル評価に基づく年間平均費用が最小となるように保守計画を作成する。
図１は、本実施例１に係る電力流通設備の保守において用いるライフサイクルリスクマネジメントグラフ（以下、ＬＣＲＧ）の概念を説明するための説明図である。ＬＣＲＧは、ある一つの設備のライフサイクルの間に、電力供給支障リスクがどのように推移するかを示すものである。
ＬＣＲＧで扱う電力供給支障リスクは電力ネットワーク全体の供給信頼度から見たリスクであり、供給支障電力量期待値（ＥＥＮＳ：Expected Energy Not Supplied）を指標としている。ＥＥＮＳは（１）式のように計算できる。
ＥＥＮＳ＝ＥＮＳ＊ＦＲ （１）
ただし、
ＥＮＳ：設備が故障した場合の供給支障電力量［ＭＷ・分］
ＦＲ ：年間の設備の故障率［１／年］
である。
すなわち、設備の経年劣化に対応した故障率がモデル化できれば、設備故障による電力供給支障リスクがライフサイクルの間でどのように推移していくかをＬＣＲＧで示すことができる。なお、設備故障による電力供給支障リスクをライフサイクルの間で一定レベル以下とするために、ＥＥＮＳに上限を設定する。また、オーバーホールを行っても許容リスクレベル以下にできない元々電力供給支障リスクの高い設備については、電力ネットワークの拡充を検討すべきであり、保守計画の対象と考えない（図１の「設備拡充エリア」）。
ＬＣＲＧでは、設備の設置費用に毎年の維持費用およびオーバーホール費用を加算したものをライフサイクルコストとする。このライフサイクルコストを設備使用年数で除算して年間平均費用に換算した場合に、この年間平均費用が最小となる時期が経済的に最適な更新時期であり、これを「経済寿命」という。
すなわち、本実施例１に係る電力流通設備の保守では、設備の寿命は経済面から決定され、この経済寿命は設備の物理寿命より短い。図１で「設備更新エリア」を設定しているように経済寿命を超過した経年設備は更新されるものとする。
図２は、設備の年間費用と経済寿命との関係を示す図である。同図に示すように、ここでは、毎年の維持費用の増加を一次関数でモデル化する。なお、維持費用とは、設備を健全な状態に維持するための修理・点検、不良箇所の早期発見や障害発生の未然防止に必要となる費用ならびに事後保全費用をいい、オーバーホール費用は除かれる。
図２に示すように、維持費用が増加傾向にあれば、ライフサイクルコストを年間平均費用に換算すると、この年間平均費用が最小となる時期が存在する。年間平均費用（ＡＡＣ）は（２）式にように計算され、ＡＡＣが最小となる時期が経済的に最適な更新時期となり、このときの実経年数が経済寿命となる。
ＡＡＣ＝ＬＬＣ／ｙ＝（ＩＣ＋ＣＲＣ＋ＯＨＣ）／ｙ （２）
ただし、
ＡＡＣ：年間平均費用
ＬＬＣ：ライフサイクルコスト
ＩＣ ：設置費用
ＣＲＣ：維持費用の累積
ＯＨＣ：オーバーホール費用
ｙ ：実経年数［年］
である。
オーバーホールは、設備を健全状態に維持し、設備を長期に亘り使用することを可能とするものである。この点で、経年の観点からはオーバーホールの効果として設備が回復することがいえる。このオーバーホール回復効果をモデル化するために、ここでは、「状態年齢」の概念を導入する。
そして、設備の故障率を、実際の経年（以下、実経年）から決まるものではなく、設備の劣化状態から決まるものであると考え、図３のように設備の劣化状態を実経年とは別の年齢（以下、状態年齢）で表現する。この状態年齢は、オーバーホールを行うことによって回復するものとする。
その際、状態年齢の減少分は、オーバーホールの規模（費用）と相関するものと仮定する。すなわち、オーバーホール費用が高い場合には、それだけ大掛かりなオーバーホールを行ったことで劣化状態の改善、すなわち状態年齢の回復は大きいとする。逆に、オーバーホール費用が低い場合には、劣化状態の改善は少ししか望めない、すなわち状態年齢の回復は小さいとする。
ただし、いくら費用をかけてオーバーホールを行っても設置時点の状態まで回復させることは困難で、オーバーホールによる回復効果には限界があるため、オーバーホール後の状態年齢には下限値を設ける。また、オーバーホール費用には上限値と下限値を設ける。
図４は、設備の故障率に対するオーバーホールの効果を実経年と状態年齢で示した図である。実経年で表現する場合には、経年とともに常に右側に推移していき、オーバーホールを行うと真っ直ぐ下に故障率が下がり、また右側に推移していく形となる。オーバーホール前とオーバーホール後の２つの曲線が描かれるようなイメージである。
これに対して、状態年齢で表現する場合には、右側に推移していたものがオーバーホールを行うことによって、一旦状態が左側に逆戻りし、また経年とともに右側に推移していく形となる。したがって、状態年齢の概念を用いれば、故障率を１つの関数で表現することができる。
また、オーバーホールの回復効果によって、設備の故障率が低減するとともに、維持費用も低減するものとする。維持費用に関するオーバーホールの回復効果についても故障率と同様に、状態年齢を用いて表現する。毎年の維持費用増加を直線とした場合の、実経年と状態年齢による表現の相異を図５に示す。
実経年で表現する場合には、経年とともに常に右側に推移していき、オーバーホールを行うと真っ直ぐ下に年間維持費用が下がり、また右に推移していく形となる。これに対して、状態年齢で表現する場合には、右側に推移していたものがオーバーホールを行うことによって、一旦状態が左側に逆戻りし、また経年とともに右側に推移していく形となる。したがって、状態年齢の概念を用いれば、年間維持費用を１つの関数で表現することができる。
次に、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置の構成について説明する。図６は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この電力流通設備保守支援装置１００は、供給支障電力量算出部１１０と、オーバーホール計画決定部１２０と、条件記憶部１３０と、条件設定部１４０と、経年変化データ記憶部１５０と、決定計画表示部１６０とを有する。
供給支障電力量算出部１１０は、磁気ディスク装置から対象とする電力系統の系統データを読み出して、電力流通設備のある設備（対象設備）が故障した場合の供給支障電力量ＥＮＳを算出する処理部である。この供給支障電力量算出部１１０は、例えば、設備が故障した場合には、ＳＵＮＰＲＡＳ（Sub-transmission Network Probabilistic Reliability Analysis System）などの二次系統の供給信頼度解析システムにより供給支障電力量ＥＮＳを算出する。
オーバーホール計画決定部１２０は、対象とする電力流通設備のオーバーホール計画を決定する処理部である。このオーバーホール計画決定部１２０は、オーバーホール計画決定問題、すなわち、経済的に最も望ましいオーバーホールのタイミングと規模（費用）を求める問題を最適化問題として定式化し、最適化問題を解くことによってオーバーホール計画を決定する。
例えば、オーバーホールがライフサイクルの間に１回だけ行われる場合、オーバーホール計画決定問題は、（４）式〜（８）式の条件のもとで（３）式を最小化する制約条件付の非線形計画問題として定式化できる。
Figure 0005388713
ただし、
ＥＬ：経済寿命［年］
ＯＨ：オーバーホールを実施する時期［年］
ＥＥＮＳOH，ＥＥＮＳEL：ＯＨ、ＥＬ時のＥＥＮＳ［ＭＷ・分／年］
ＥＥＮＳref：許容できるＥＥＮＳの上限［ＭＷ・分／年］
ＣＯＡOH，ＣＯＡEL：ＯＨ、ＥＬ時の状態年齢［年］
ＣＨＡOH：ＯＨ時の実経年［年］
ＣＨＣ：オーバーホール費用
ＣＯＡmin：オーバーホール後の状態年齢下限
ＯＨＣmin：オーバーホール費用の最小値
ＯＨＣmax：オーバーホール費用の最大値
ｇ1(＊)：オーバーホールによる状態年齢の回復を算出する関数
ｇ2(＊)：状態年齢から故障率を算出する関数
ｇ3(＊)：状態年齢から維持費用を算出する関数
ＣＯＡy：実経年ｙでの状態年齢［年］、
ｙ＜ＯＨの時、ＣＯＡy＝ｙ
それ以外の時、ＣＯＡy＝ｙ−ｇ1(ＯＨＣ)
である。
また、ライフサイクルの間にオーバーホールがｎ回行われるとする場合でも、ＯＨとＯＨＣをそれぞれＯＨ1、・・・、ＯＨnとＯＨＣ1、・・・、ＯＨＣnとすることで同様に定式化することができる。
このように、オーバーホール計画決定部１２０が、オーバーホール計画決定問題を最適化問題として定式化し、最適化問題を解いてオーバーホール計画を決定することにより、電力供給支障リスクと経済性の両面から最適な保守計画を作成することができる。
条件記憶部１３０は、オーバーホール計画を決定する場合の前提条件を条件項目ごとに記憶する記憶部である。オーバーホール計画決定部１２０は、この条件記憶部１３０から前提条件を読み出してオーバーホール計画を決定する。
図７は、条件記憶部１３０の一例を示す図である。例えば、この条件記憶部１３０は、オーバーホール回数として２を、オーバーホール後の状態年齢下限として１回目のオーバーホールに対しては１５を、２回目のオーバーホールに対しては２０を記憶する。なお、図７の回復係数Ｒおよび回復指数ｎは、オーバーホールによる状態年齢の回復を算出する関数
ｇ1(ＯＨＣ)＝Ｒ＊(ＯＨＣ)n
の定数である。
また、図７のｇ2に対応する値０．００２９４は、状態年齢から故障率を算出する関数ｇ2(ＣＯＡ)に用いられる定数である。すなわち、ｇ2(ＣＯＡ)は、
ＣＯＡ＜２０：ｇ2(ＣＯＡ)＝０．００２９４
ＣＯＡ≧２０：ｇ2(ＣＯＡ)＝０．００２９４＋０．０１＊（ｅ0.05(t-19)−１）
と定義される。
また、ここでは、オーバーホール費用および維持費用は初期設置費用を１として正規化した値を用い、図７の値から、最大のオーバーホール費用ＯＨＣmaxは０．５、最小のオーバーホール費用ＯＨＣminは０．０３、維持費用の関数ｇ3は
ｇ3(ＣＯＡ)＝β＊ＣＯＡ＝０．００１＊ＣＯＡ
と定義される。また、許容するリスクレベルの上限ＥＥＮＳrefは８０と定義される。
条件設定部１４０は、ユーザがマウスおよびキーボードを用いて指定する前提条件を条件項目ごとに受け付け、条件記憶部１３０に条件項目と対応させて書き込む処理部である。すなわち、ユーザは、条件記憶部１３０が記憶する前提条件を変更することができる。したがって、ユーザは、様々な前提条件におけるライフサイクル評価に基づく年間平均費用と電力供給支障リスクとの関係を分析することができる。
経年変化データ記憶部１５０は、オーバーホール計画決定部１２０がオーバーホール計画を決定する際に算出する供給支障電力量期待値ＥＥＮＳ、年間平均費用ＡＡＣ、経済寿命などを記憶する記憶部であり、オーバーホール計画決定部１２０によって読み書きが行われるとともに、決定計画表示部１６０によって読み出される。
図８は、経年変化データ記憶部１５０の一例を示す図である。同図に示すように、この経年変化データ記憶部１５０は、オーバーホールの回数ごとに、各年の供給支障電力量期待値ＥＥＮＳ、経済寿命、各年の年間平均費用ＡＡＣおよびその最小値、オーバーホール時期ならびにオーバーホール費用を記憶する。
決定計画表示部１６０は、経年変化データ記憶部１５０が記憶するデータを読み出して、最適なオーバーホール計画、ＬＣＲＧ、年間平均費用の推移などを表示装置に表示する処理部である。
次に、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置１００によるオーバーホール計画決定処理の処理手順について説明する。図９は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置１００によるオーバーホール計画決定処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、オーバーホールを最大２回行う場合を例として説明する。
図９に示すように、電力流通設備保守支援装置１００は、対象とする設備が故障した場合の供給支障電力量ＥＮＳを供給支障電力量算出部１１０が算出する（ステップＳ１）。そして、オーバーホール計画決定部１２０が、オーバーホールを行わない条件でオーバーホール計画問題を定式化して最適化問題を解き、経済寿命ＥＬ、経済寿命を迎えた時の年間平均費用ＡＡＣを算出する（ステップＳ２）。
また、オーバーホール計画決定部１２０は、オーバーホールを１回行う条件、２回行う条件でオーバーホール計画問題をそれぞれ定式化して最適化問題を解き、経済寿命ＥＬ、経済寿命を迎えた時の年間平均費用ＡＡＣ、オーバーホールの時期・費用を算出する（ステップＳ３〜ステップＳ４）。
そして、オーバーホール計画決定部１２０が、オーバーホール回数に対応するＡＡＣ間の比較を行い、ＡＡＣが最小となるシナリオすなわちオーバーホール回数を選択する（ステップＳ５）。そして、決定計画表示部１６０が、最適なオーバーホール計画を表示する（ステップＳ６）。
また、決定計画表示部１６０は、設備が設置されてから更新を迎えるまで、すなわちライフサイクルの間の電力供給支障リスクの推移をＬＣＲＧ上にプロットして表示し（ステップＳ７）、年間平均費用の推移をプロットして表示する（ステップＳ８）。
このように、オーバーホール計画決定部１２０が、オーバーホールの回数ごとにオーバーホール計画問題をそれぞれ定式化して最適化問題を解くことによって、最適なオーバーホール計画を作成することができる。
次に、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置１００によるオーバーホール計画作成例について説明する。なお、前提条件として用いたｇ1およびｇ2をそれぞれ図１０および図１１に示す。
図１２は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置１００が作成したオーバーホール計画の一例を示す図である。同図では、経済寿命を迎える時の年間平均費用はオーバーホール２回の場合が最小となっており、この例ではオーバーホール２回が最適な計画となる。
図１３は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置１００により表示されるＬＣＲＧの一例を示す図である。同図は、オーバーホール回数別の電力供給支障リスク推移を示している。なお、オーバーホールの時期については最適化計算の結果を四捨五入して離散化した年度単位の値を使用している。
図１４は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援装置１００により表示される年間平均費用の推移の一例を示す図である。同図に示すように、設備が設置された直後は、設置費用の影響が大きく、年間平均費用の値が高くなっているが、年が経過するにしたがって減少し、寿命を迎える時に年間平均費用が最小となっている。また、オーバーホール実施直後はオーバーホール費用により年間平均費用は増加するが、オーバーホール実施による設備の回復効果で維持費用が減少するため、オーバーホールを実施しない場合よりも、その後の年間平均費用の減少率は大きくなっている。
上述してきたように、本実施例１では、条件記憶部１３０に記憶された前提条件および供給支障電力量算出部１１０が算出した供給支障電力量を用いて、オーバーホール計画決定部１２０が、供給支障電力量期待値がライフサイクルの間で一定レベル以下で年間平均費用が最小となるオーバーホール計画を作成することとしたので、電力供給支障リスクと経済性の両面から最適なオーバーホール計画を作成することができる。
なお、本実施例１では、電力流通設備保守支援装置について説明したが、電力流通設備保守支援装置が有する構成をソフトウェアによって実現することで、同様の機能を有する電力流通設備保守支援プログラムを得ることができる。そこで、この電力流通設備保守支援プログラムを実行するコンピュータについて説明する。
図１５は、本実施例１に係る電力流通設備保守支援プログラムを実行するコンピュータの構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このコンピュータ２００は、ＲＡＭ２１０と、ＣＰＵ２２０と、ＨＤＤ２３０と、ＬＡＮインタフェース２４０と、入出力インタフェース２５０と、ＤＶＤドライブ２６０とを有する。
ＲＡＭ２１０は、プログラムやプログラムの実行途中結果などを記憶するメモリであり、ＣＰＵ２２０は、ＲＡＭ２１０からプログラムを読み出して実行する中央処理装置である。ＨＤＤ２３０は、プログラムやデータを格納するディスク装置であり、系統データを記憶する。なお、条件記憶部１３０および経年変化データ記憶部１５０はＲＡＭ２１０に設けることもＨＤＤ２３０に設けることもできる。
ＬＡＮインタフェース２４０は、コンピュータ２００をＬＡＮ経由で他のコンピュータに接続するためのインタフェースである。入出力インタフェース２５０は、マウスやキーボードなどの入力装置および表示装置を接続するためのインタフェースであり、ＤＶＤドライブ２６０は、ＤＶＤの読み書きを行う装置である。
そして、このコンピュータ２００において実行される電力流通設備保守支援プログラム２１１は、ＤＶＤに記憶され、ＤＶＤドライブ２６０によってＤＶＤから読み出されてコンピュータ２００にインストールされる。あるいは、この電力流通設備保守支援プログラム２１１は、ＬＡＮインタフェース２４０を介して接続された他のコンピュータシステムのデータベースなどに記憶され、これらのデータベースから読み出されてコンピュータ２００にインストールされる。そして、インストールされた電力流通設備保守支援プログラム２１１は、ＨＤＤ２３０に記憶され、ＲＡＭ２１０に読み出されてＣＰＵ２２０によって実行される。
上記実施例１では、１つの電力流通設備を対象とした場合について説明した。一般的に、電力系統の設備形成は、１つの設備の故障による電力供給支障に関する基準を満たすように行われているため、１つの設備の故障で供給支障を生じることは原則としてはない。したがって、１つの設備の故障による電力供給支障に関する基準の範囲では、停止設備による電力供給支障リスクに差が現れにくい。
しかしながら、劣化による故障率増大を考えると、これまでは十分に小さいと見なされてきた複数設備の同時故障の確率が無視できなくなっている。供給支障の発生量を鑑みても、複数設備の同時故障は、電力供給支障リスクを扱う際に考慮すべきファクタとなり得ると考えられている。
ただし、リスク評価に複数設備の同時故障を考慮して設備の保守・更新の検討を行う場合、ある設備の保守・更新の効果が、その設備の電力供給支障リスクのみならず、他の設備の電力供給支障リスクにも効果を及ぼし得ることを考慮する必要がある。
また、一般的に設備への投資（設備予算）に制限がある点を考慮するのが現実的であり、電力ネットワーク全体の視点は供給支障リスクにとどまらず、投資コストの面においても必要である。ネットワーク全体でのコストを考慮する場合、１つの設備でのライフサイクルにおける経済性評価という視点は採用できないため、新たな経済性の評価の考え方を導入する必要がある。
さらに、設備の計画業務にて扱う対象は、保守だけでなく更新や拡充も含まれるのが一般的である。今後の情勢を踏まえると、拡充は主要因とはなりがたいことから、保守と更新を含めた計画検討ができるほうが望ましい。
そこで、以下では、実施例２として、高経年設備の故障率増加にともなう複数設備の同時故障での電力供給支障リスクと、年間の保守費用制約などを考慮して、数十年以上にわたる考察期間で最も経済的となる保守・更新計画を作成する場合について説明する。なお、以下に示す実施例２では、１つの設備の故障を「Ｎ−１故障」と呼び、２つの設備の同時故障を「Ｎ−２故障」と呼ぶ。
まず、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置の概要について説明する。本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置は、複数の設備を対象とし、所定の長さの期間である考察期間を設け、その考察期間全体での経済性を評価する。なお、本実施例２では、１つまたは２つの設備が故障した場合、すなわち、Ｎ−２故障までを対象とする。また、考察期間内で系統構成および需給バランスは変化しないものとする。
図１６は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置の概要を説明するための図である。同図に示すように、具体的には、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置は、対照とする設備の故障率や維持費用などのデータ、故障時の電力供給支障リスクのデータ、供給信頼度や年間費用に関する制約や計算条件のデータを入力する。そして、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置は、考察期間における経済性を評価し、供給信頼度および費用を制約とした場合に考察期間内の全費用が最小となる保守・更新計画を出力する。なお、ここでいう「保守・更新計画」には、保守計画プラン、更新計画プラン、リスクの推移、費用の推移などが含まれる。
このように、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置は、高経年設備の故障率増加にともなう２つの設備の同時故障での電力供給支障リスクと、年間の保守費用制約などを考慮して、数十年以上にわたる考察期間で最経済となる保守・更新計画を作成する。すなわち、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置は、保守・更新が一時期に集中することを回避しつつ、「どの設備をいつ、どのように大規模保守または更新すればよいか」という指針を示すことができる。
次に、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置が用いるモデルについて説明する。本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置は、保守・更新計画を決定するために用いるモデルとして、設備の劣化状態のモデル、故障率のモデル、維持費用のモデル、オーバーホールのモデルを用いる。
まず、設備の劣化状態のモデルについて説明する。本実施例２では、設備の劣化状態のモデルとして、実施例１で説明した「状態年齢」の概念を用いる。状態年齢は、実施例１で説明したように、設備の劣化状態を年齢で表現するものである。
図１７は、本実施例２に係る設備の劣化状態のモデルを説明するための図である。同図は、状態年齢と実経年との関係を示している。同図に示すように、例えば、オーバーホールが実施された場合には、設備の劣化状態が改善される。本実施例２では、このように劣化状態が改善されることを「状態年齢が若返る」と表現する。
続いて、故障率のモデルについて説明する。故障率は、保守データの蓄積などによって、代表的と思われる故障率曲線を数理的なモデルで表すことができる。
図１８は、本実施例２に係る故障率のモデルを説明するための図である。同図は、状態年齢（ＣＯＡ）と故障率（ＦＲ）との関係を示している。同図に示すように、一般的に、劣化型の機器の故障率は、経年期に急激に増加することが知られている。そこで、本実施例２では、故障率のモデルとして、以下の（９）式に示すように、状態年齢を変数とした指数関数で表されるモデルを用いる。
ＣＯＡ≦Ｂのとき ＦＲ＝Ａ
ＣＯＡ＞Ｂのとき ＦＲ＝Ａ＋Ｃ＊（ｅD(COA-B)−１） （９）
ただし、
ＣＯＡ：状態年齢
ＦＲ：故障率
Ａ〜Ｄ：定数
である。
続いて、維持費用のモデルについて説明する。本実施例２では、維持費用は、設備を健全な状態に維持するための軽微な補修・点検、不良箇所の早期発見や障害発生の未然防止に必要となる費用および応急保全費用としている。また、維持費用は、劣化状況の把握や維持にあてられるものとし、維持費用には故障率の低下作用はないこととする。
図１９は、本実施例２に係る維持費用のモデルを説明するための図である。同図は、状態年齢（ＣＯＡ）と年間維持費用（ＲＣ）との関係を示している。同図に示すように、一般的に、年間の維持費用は、初期の頃は変化が少なく、劣化が進んだ経年期に急激に増加することが知られている。そこで、本実施例２では、維持費用のモデルとして、以下の（１０）式に示すように、状態年齢を変数としたべき乗の関数で表されるモデルを用いる。
ＣＯＡ≦Ｂのとき ＲＣ＝Ａ
ＣＯＡ＞Ｂのとき ＲＣ＝Ａ＋Ｃ＊（ＣＯＡ−Ｂ）D （１０）
ただし、
ＣＯＡ：状態年齢
ＲＣ：年間維持費用
Ａ〜Ｄ：定数
である。
なお、線形の維持費用の増加を考慮する場合には、（１０）式でＤ＝１とすればよい。
続いて、オーバーホールのモデルについて説明する。設備の大がかりな保守が行われると、設備の劣化状態が回復し、設備の故障率や年間の維持費用は低減すると考えられる。本実施例２では、修理系部品の交換を伴う分解整備や精密点検、腐食防止のための塗装などを総合的に実施する大掛かりな改修または修繕をオーバーホールとし、それに費やした費用をオーバーホール費用とする。
かかるオーバーホール費用の内訳を考えると、故障率とは直接の関わりがないが人件費や諸経費をはじめ実施の際に必ず生じる費用（ここでは固定費用として扱う）と、それに加えて、修理すべき部品代や機器調整費用など、故障率に影響する各作業に応じた費用が積み上げられることになる。このように、オーバーホールの費用は何段階かの離散的な値で構成されていると考えることができる。また、オーバーホールの作業内容はある程度限られていると思われる。そこで、本実施例２では、オーバーホールのモデルとして、作業の対象となる部位ごとに細分化されたモデルを用いる。
図２０は、本実施例２に係るオーバーホールのモデルを説明するための図である。同図に示すように、具体的には、本実施例２では、オーバーホールのモデルとして、部位ごとに、その箇所の故障率曲線、作業に要する費用、作業を行った場合に期待される回復効果（状態年齢の若返り）、維持費用への影響を設定したモデルを用いる。
ここで、故障率曲線は、（９）式に示した指数関数で表される。なお、オーバーホールの対象とならない部位の劣化を考慮するために、オーバーホールの対象とならない箇所についても、細分化して故障率曲線を設定するようにした。また、本実施例２では、簡略化のため、各部位の故障率を加算したものを設備全体の故障率として用いる。
また、回復効果は、『作業した箇所の状態年齢がある年齢に戻る』、『作業した箇所の状態年齢がある年齢分若返る』という２種類の表現で表される。後者については、オーバーホールによる回復効果の限界を考え、設定した状態年齢の下限を下回る年齢までは若返れないものとしている。
また、維持費用への影響は、部位ごとに異なると考えられるため、その影響度合いを割合で設定している。この割合に従って各部位の状態年齢を加重して算出することで、設備全体の状態年齢が得られる。そして、得られた設備全体の状態年齢を（１０）式に代入することによって、年間維持費用が算出される。
このように、設備を部位ごとに細分化してモデル化することで、例えば、「○年後に作業１および３を行えばよい」というように、どのようなオーバーホールをすればよいかを示すことができるので、内容も明確な結果をユーザに示すことができる。
次に、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置の構成について説明する。図２１は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この電力流通設備保守支援装置３００は、条件設定データ記憶部３１０と、条件設定データ入力部３２０と、設備データ記憶部３３０と、設備データ入力部３４０と、供給支障データ記憶部３５０と、供給支障データ入力部３６０とを有する。また、電力流通設備保守支援装置３００は、保守・更新計画決定部３７０と、保守・更新計画データ記憶部３８０と、決定計画表示部３９０とを有する。
条件設定データ記憶部３１０は、保守・更新計画を決定する際の制約条件が条件項目ごとに設定されたデータを条件設定データとして記憶する。図２２は、条件設定データ記憶部３１０により記憶される条件設定データの一例を示す図である。同図に示すように、具体的には、条件設定データ記憶部３１０は、条件設定データとして、以下に示す条件項目の設定値を記憶する。
・考察期間［年］
・金利［％］
・個々の設備の故障（Ｎ−２故障を含む）に対して許容できる電力供給支障リスクの上
限値［ＭＷ・分／年］
・系統に対して許容できる電力供給支障リスクの上限値［ＭＷ・分／年］
・１年間の維持費用の上限
・１年間のオーバーホール費用の上限
・１年間の更新費用の上限
・１年間の保守費用（維持費用＋オーバーホール費用）の上限
条件設定データ入力部３２０は、マウスやキーボードなどの入力装置を介して、ユーザから条件設定データの入力を受け付ける。そして、条件設定データ入力部３２０は、入力された条件設定データを条件設定データ記憶部３１０に格納する。
設備データ記憶部３３０は、保守対象となる電力流通設備に関するデータを設備データとして記憶する記憶部である。図２３は、設備データ記憶部３３０により記憶される設備データの一例を示す図である。同図に示すように、具体的には、設備データ記憶部３３０は、設備データとして、以下に示す項目の設定値を設備ごとに記憶する。
・設備番号
・名称
・経年
・更新費用
・オーバーホール（ＯＨ）の対象となる部位数
・オーバーホール（ＯＨ）の対象外となる部位数
・年間維持費用の算出関数（（１０）式の定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）
・設備故障時の復旧時間［時間］
・部位番号
・現在の状態年齢
・故障率の算出関数（（９）式の定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）
・維持費用への影響
・オーバーホールの費用
・オーバーホールの効果
・状態年齢の下限
ここで、「設備番号」〜「維持費用の算出関数」は、設備ごとに設定される。また、「部位番号」〜「維持費用への影響」は、オーバーホールの対象となる部位、および、オーバーホールの対象外となる部位、それぞれについて設定される。また、「オーバーホールの費用」〜「状態年齢の下限」は、オーバーホールの対象となる部位のみについて設定される。
なお、「維持費用への影響」については、全体の維持費用に対して各部位の維持費用が占める割合が設定される。また、「オーバーホールの効果」については、効果を『状態年齢がある年齢に戻る』または『状態年齢がある年齢分若返る』と表現する場合の年齢が設定される。また、費用については、実際の費用が設定されてもよいし、ある費用をベースとした相対値が設定されてもよい。
設備データ入力部３４０は、マウスやキーボードなどの入力装置を介して、ユーザから設備データの入力を受け付ける。そして、設備データ入力部３４０は、入力された設備データを設備データ記憶部３３０に格納する。
供給支障データ記憶部３５０は、複数の設備が故障した場合の電力供給支障リスクに関するデータを供給支障データとして記憶する。なお、本実施例２では、１つまたは２つの設備が故障した場合、すなわち、Ｎ−２故障までを対象としている。そのため、供給支障データ記憶部３５０は、設備のＮ−１故障およびＮ−２故障時の電力支障リスクに関するデータを供給支障データとして記憶する。
図２４は、供給支障データ記憶部３５０により記憶される供給支障データの一例を示す図である。同図に示すように、例えば、供給支障データ記憶部３５０は、供給支障データとして、２つの設備番号の組合せごとに、以下に示す項目の設定値を記憶する。ここで、２つの設備番号が同じであるデータは、Ｎ−１故障に関するデータとなり、２つの設備番号が異なるデータは、Ｎ−２故障に関するデータとなる。なお、ここでいう「操作」とは、系統切替および配電融通に関する操作である。
・２つの設備番号の組合せ
・操作完了までの供給支障電力量
・操作完了時間
・操作完了後の供給支障電力
本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置３００は、例えば状態列挙法などを用いて、電力供給支障の頻度、故障状態の継続時間を算出する。電力供給支障の頻度、故障状態の継続時間は、各設備の故障率によって変化する。そのため、電力供給支障リスクに関するデータとしては、図２５に示すように、系統切替および配電融通が完了するまでの操作完了時間、操作完了までの供給支障電力量、操作完了後の供給支障電力、故障状態終了時間が必要となる。
具体的には、実施例１で説明したように、電力供給支障リスクは供給支障電力量期待値（ＥＥＮＳ）で表される。この供給支障電力量期待値（ＥＥＮＳ）は、供給支障電力量（ＥＮＳ）および故障率（ＦＲ）から導出される（実施例１の（１）式を参照）。
ここで、図２５に示すように、供給支障電力量（ＥＮＳ）は、
ＥＮＳ
＝”操作完了までの供給支障電力量”
＋”操作完了後の供給支障電力”＊（”故障状態終了時間”−”操作完了時間”）
で表される。
また、故障状態終了時間は、故障率および復旧時間で決定される。
なお、系統切替や配電融通を考慮した供給支障量は、例えば、ＳＵＮＰＲＡＳ（Sub-transmission Network Probabilistic Reliability Analysis System）などの二次系統の供給信頼度解析システムを用いてあらかじめ算出される。
供給支障データ入力部３６０は、マウスやキーボードなどの入力装置を介して、ユーザから供給支障データの入力を受け付ける。そして、供給支障データ入力部３６０は、入力された供給支障データを供給支障データ記憶部３５０に格納する。
保守・更新計画決定部３７０は、供給信頼度および費用を制約とした場合に考察期間内の全費用が最小となる保守・更新計画を決定する。
具体的には、保守・更新計画決定部３７０は、設備の故障が系統におよぼす電力供給支障リスクおよびオーバーホールや更新の費用をそれぞれ許容レベル以下に抑えるとともに、考察期間内の全費用が最小となる保守・更新計画を求める問題を最適化問題として定式化する。なお、ここでいう全費用とは、考察期間における維持費用、オーバーホール費用および更新費用の総和である。そして、保守・更新計画決定部３７０は、定式化した最適化問題を解くことによって保守・更新計画を決定する。
例えば、保守・更新計画決定部３７０は、以下に示す（１２）〜（２８）式で表される制約条件のもとで、（１１）式で表される目的関数を最適化問題として定式化する。
目的関数：考察期間における全費用の最小化
Figure 0005388713
制約条件：
・各設備における電力供給支障リスクに対する制約
Figure 0005388713
 ・系統全体の電力供給支障リスクに対する制約
Figure 0005388713
 ・年間のオーバーホール費用合計に対する制約
Figure 0005388713
 ・年間の更新費用合計に対する制約
Figure 0005388713
 ・年間の維持費用合計に対する制約
Figure 0005388713
 ・年間の保守費用合計に対する制約
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉの部位ｋに対するオーバーホールの有無
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉのオーバーホールの有無
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉのオーバーホール費用の合計
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉの部位ｋにおける状態年齢
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉの年間維持費用
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉの故障率
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉの電力供給支障リスク
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉと設備ｊの二重故障による供給支障電力量
ただし、ｉ＝ｊのときは設備ｉの単独故障による供給支障電力量
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の系統全体の電力供給支障リスク
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉの更新の有無
Figure 0005388713
 ・ｙ年後の設備ｉの更新費用
Figure 0005388713
ただし、
Ｙ：考察期間
Ｎ：対象とする設備数
ＲＣi,y：ｙ年後の設備ｉの年間維持費用
ＯＨＣi,y：ｙ年後の設備ｉのオーバーホール費用
ＩＣi,y：ｙ年後の設備ｉの更新費用
ｒ：金利
ＲＩＳＫi,y：ｙ年後の設備ｉの電力供給支障リスク
ＳＹＳ＿ＲＩＳＫy：ｙ年後の系統の電力供給支障リスク
ＲＩＳＫref：個々の設備の故障に対して許容できるリスクの上限値
ＳＹＳ＿ＲＩＳＫref：系統に対して許容できるリスクの上限値
ＯＨＣmax：１年間のオーバーホール費用の上限
ＩＣmax：１年間の更新費用の上限
ＲＣmax：１年間の維持費用の上限
ＯＨi,k,y：ｙ年後の設備ｉの部位ｋに対するオーバーホールの有無
ＯＨ０i,y：ｙ年後の設備ｉのオーバーホールの有無
ＯＨＣi,k：設備ｉの部位ｋに対するオーバーホールの費用
ＯＨＣ０i：設備ｉのオーバーホール固定費用
ＣＯＡi,k,y：ｙ年後の設備ｉの部位ｋにおける状態年齢
ＦＲi,y：ｙ年後の設備ｉの故障率
ＲＰi,y：ｙ年後の設備ｉの更新の有無
ＩＣ０i：設備ｉの更新費用
ＥＮＳ＿ＴＣＯi,j：設備ｉと設備ｊの二重故障による操作完了までの供給支障電力量
ただし、ｉ＝ｊのときは設備ｉの単独故障による操作完了までの供給支障電力量
ＴＣＯi,j：設備iと設備jの二重故障による操作完了時間
ただし、ｉ＝ｊのときは設備ｉの単独故障による操作完了時間
ＰＮＳi,j：設備ｉと設備ｊの二重故障による操作完了後の供給支障電力
ただし、ｉ＝ｊのときは設備ｉの単独故障による操作完了後の供給支障電力
ＲＴi：設備ｉの設備故障時の復旧時間
ｇ1,i（＊）：設備ｉの部位ｋにおけるオーバーホール後の状態年齢算出関数
ｇ2,i（＊）：設備ｉの年間維持費用算出関数
ｇ3,i（＊）：設備ｉの故障率算出関数
ｇ4,i（＊）：設備ｉの電力供給支障リスク算出関数
ｇ5,i,j（＊）：設備ｉと設備ｊの二重故障による供給支障電力量算出関数
ただし、ｉ＝ｊのときは設備ｉの単独故障による供給支障電力量算出関数
ｇ6（＊）：系統の電力供給支障リスク算出関数
である。
なお、ｇ1,i（＊）は、ｇ2,i（＊）、ｇ3,i（＊）は、前述した設備の劣化状態のモデル、維持費用のモデル、故障率のモデルによって定義される関数である。
このように、保守・更新計画決定部３７０が、供給信頼度および費用を制約とした場合に考察期間内の全費用が最小となる保守・更新計画を求める問題を最適化問題として定式化し、定式化した最適化問題を解いて保守・更新計画を決定することによって、電力供給支障リスクと経済性の両面から最適な保守・更新計画を作成することができる。
保守・更新計画データ記憶部３８０は、保守・更新計画決定部３７０によって算出された各種計算値を記憶する。具体的には、保守・更新計画データ記憶部３８０は、保守・更新計画決定部３７０によって算出された以下の項目の算出値をｙ年ごとに記憶する。
・ｙ年後の設備ｉの年間維持費用ＲＣi,y
・ｙ年後の設備ｉのオーバーホール費用ＯＨＣi,y
・ｙ年後の設備ｉの更新費用ＩＣi,y
・ｙ年後の設備ｉの電力供給支障リスクＲＩＳＫi,y
・ｙ年後の系統の電力供給支障リスクＳＹＳ＿ＲＩＳＫy
・ｙ年後の設備ｉの部位ｋに対するオーバーホールの有無ＯＨi,k,y
・ｙ年後の設備ｉのオーバーホールの有無ＯＨ０i,y
・ｙ年後の設備ｉの部位ｋにおける状態年齢ＣＯＡi,k,y
・ｙ年後の設備ｉの故障率ＦＲi,y
・ｙ年後の設備ｉの更新の有無ＲＰi,y
なお、保守・更新計画データ記憶部３８０によって算出された上記の算出値は、保守・更新計画決定部３７０によって読み書きが行われるとともに、後述する決定計画表示部３９０によって読み出される。
決定計画表示部３９０は、保守・更新計画決定部３７０によって決定された保守・更新計画を出力する。具体的には、決定計画表示部３９０は、保守・更新計画データ記憶部３８０によって記憶されている各種算出値を読み出し、読み出した算出値をもとに、保守計画プラン、更新計画プラン、リスクの推移、費用の推移などの保守・更新計画を表示装置に出力する。
図２６は、決定計画表示部３９０によって出力される保守・更新計画の一例を示す図である。同図に示すように、例えば、決定計画表示部３９０は、各設備の故障によるリスクの推移や、系統全体のリスクの推移、各設備の年間維持費用の推移、年間維持費用合計の推移、オーバーホール費用の推移、更新費用の推移、各設備の維持費用＋オーバーホール費用の推移などを出力する。
次に、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置３００による保守・更新計画決定処理の処理手順について説明する。図２７は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置３００による保守・更新計画決定処理の処理手順を示すフローチャートである。
図２７に示すように、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置３００では、まず、条件設定データ入力部３２０が、条件設定データの入力を受け付け、入力された条件設定データを条件設定データ記憶部３１０に格納する（ステップＳ１１）。
また、設備データ入力部３４０が、設備データの入力を受け付け、入力された設備データを設備データ記憶部３３０に格納する（ステップＳ１２）。また、供給支障データ入力部３６０が、供給支障データの入力を受け付け、入力された供給支障データを供給支障データ記憶部３５０に格納する（ステップＳ１３）。
続いて、保守・更新計画決定部３７０が、電力供給支障リスクおよびオーバーホールや更新の費用をそれぞれ許容レベル以下に抑えるとともに、考察期間内の全費用が最小となる保守・更新計画を決定する（ステップＳ１４）。
そして、決定計画表示部３９０が、保守・更新計画決定部３７０によって決定された保守・更新計画を表示装置に出力する（ステップＳ１５）。
次に、図２８〜３０を用いて、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置３００による保守・更新計画決定の一例について説明する。図２８は、モデル系統の一例を示す図である。また、図２９は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置３００により算出された考察期間内における全費用の一例を示す図である。また、図３０は、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置３００によって決定された保守・更新計画の一例を示す図である。
ここでは、図２８に示すモデル系統内の変圧器ＡおよびＢを対象に、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置３００を用いて保守・更新計画を決定した。なお、ここでは、考察期間は１００年とした。また、リスク制約を考慮しない場合の考察期間１００年における供給支障リスクの最大値は、変圧器Ａが１９．６６ＭＷ・分／年であり、変圧器Ｂが３６．６０ＭＷ・分／年である。
その結果、図３０に示すように、２０年目から５５年目における保守・更新計画は、個別単独ケースでは、２０年目、３０年目、４０年目に変圧器Ａの大規模保守（オーバーホール）を行い、２０年目、３０年目、３８年目、４６年目に変圧器Ｂの更新を行い、５０年目に変圧器Ａの更新を行い、５３年目に変圧器Ｂの更新を行うという計画になった。そして、これに対し、複数設備協調ケースでは、２０年目、３０年目、３９年目に変圧器Ａの大規模保守を行い、２０年目、３０年目、４０年目、４６年目に変圧器Ｂの更新を行い、４９年目に変圧器Ａの更新を行い、５３年目に変圧器Ｂの更新を行うという計画になった。
すなわち、個別単独ケースと複数設備協調ケースとを比較した場合に、変圧器Ａについては、個別単独ケースにおける４０年目の大規模保守が、複数設備協調ケースでは３９年目に前倒しされた（図３０の（１）参照）。また、変圧器Ｂについては、個別単独ケースにおける３８年目の大規模保守が、複数設備協調ケースでは４０年目まで先延ばしされた（図３０の（２）参照）。さらに、変圧器Ｂについては、個別単独ケースにおける４６年目の大規模保守が、複数設備協調ケースでは取りやめとなった。これにより、複数の設備で協調的にリスク抑制を図った結果、大規模保守が１回不要になり、その分だけ考察期間における費用が低減された。
具体的には、図２９に示すように、考察期間における費用は、変圧器Ｂのみを保守・更新した場合（個別単独ケース）には、合計で５．８９０となったのに対し、変圧器ＡおよびＢをそれぞれ保守・更新した場合（複数設備協調ケース）には、合計で５．８６６となった。なお、ここでは、変圧器ＡおよびＢの費用は、変圧器の更新費用を１とした相対値で表している。このように、複数の設備で協調的にリスク抑制を図った結果、考察期間全体での経済性を向上することができた。
上述してきたように、本実施例２では、保守・更新計画決定部３７０が、複数の電力流通設備の故障に起因する電力供給支障リスク、年間のオーバーホール費用、年間の更新費用および年間の維持費用をそれぞれ所定の許容レベル以下に抑えるとともに考察期間内におけるオーバーホール費用、更新費用および維持費用の合計を最小にする最適な保守・更新計画を決定する。そして、決定計画表示部３９０が、保守・更新計画決定部３７０により決定された保守・更新計画を表示装置に出力する。
したがって、本実施例２によれば、電力ネットワーク全体としての供給支障リスクや投資コスト、設備同士の相互影響までを含めて評価でき、包括的に設備保全計画の策定を支援することが可能である。また、複数設備を同時に考慮することにより、単一設備を対象とするよりも現実的なオーバーホールおよび更新の計画を得ることができる。
なお、本実施例２に係る電力流通設備保守支援装置３００についても、実施例１に係る電力流通設備保守支援装置１００と同様に、ソフトウェアによって実現することが可能である。
以上のように、本発明に係る電力流通設備保守支援装置、電力流通設備保守支援方法および電力流通設備保守支援プログラムは、電力流通設備の保守に有用である。
１００ 電力流通設備保守支援装置
１１０ 供給支障電力量算出部
１２０ オーバーホール計画決定部
１３０ 条件記憶部
１４０ 条件設定部
１５０ 経年変化データ記憶部
１６０ 決定計画表示部
２００ コンピュータ
２１０ ＲＡＭ
２１１ 電力流通設備保守支援プログラム
２２０ ＣＰＵ
２３０ ＨＤＤ
２４０ ＬＡＮインタフェース
２５０ 入出力インタフェース
２６０ ＤＶＤドライブ
３００ 電力流通設備保守支援装置
３１０ 条件設定データ記憶部
３２０ 条件設定データ入力部
３３０ 設備データ記憶部
３４０ 設備データ入力部
３５０ 供給支障データ記憶部
３６０ 供給支障データ入力部
３７０ 保守・更新計画決定部
３８０ 保守・更新計画データ記憶部
３９０ 決定計画表示部

Claims (10)

  1. 電力流通設備の保守を支援する電力流通設備保守支援装置であって、
    記憶部から前記電力流通設備の設置費用、毎年の維持費、オーバーホール費用及びオーバーホールの前提条件を取得する取得部と、
    前記電力流通設備が故障した場合の供給支障電力量を算出する算出部と、
    所定期間内におけるオーバーホールの時期及び回数を変えながら、前記前提条件を満たしつつ、前記電力流通設備の実経年に対してオーバーホールによる補正を加えた状態年齢を用いて算出した年間の故障率と前記供給支障電力量を乗算して求められる供給支障電力量期待値が許容値内に収まり、且つ、前記設置費用、前記維持費用の累積及び前記オーバーホール費用を加算したライフサイクルコストを前記電力流通設備の使用年数で除算した年間平均費用が最小となる時期である経済寿命を迎えたときの年間平均費用が最小となるオーバーホールの時期及び回数を求める時期回数決定部と、
    時期回数決定部により求められた時期及び回数でオーバーホールを実施するように保守計画を決定する最適保守計画決定部と、
    前記最適保守計画決定部により決定された保守計画を出力する保守計画出力部と
    を備えたことを特徴とする電力流通設備保守支援装置。
  2. 各オーバーホール回数の中で最適な時期にオーバーホールを行った場合の電力供給支障リスクの経年変化をライフサイクルリスクマネジメントグラフとして出力するライフサイクルリスクマネジメントグラフ出力部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力流通設備保守支援装置。
  3. オーバーホールの時期及び回数を決定する際に前提とする条件を記憶する条件記憶手段をさらに備え、
    前記時期回数決定部は、前記条件記憶部から条件を読み出してライフサイクル評価に基づく年間平均費用を算出することを特徴とする請求項１に記載の電力流通設備保守支援装置。
  4. 前記時期回数決定部は、複数の電力流通設備の故障に起因する電力供給リスクを許容レベル以下に抑えるように、オーバーホールの時期及び回数を決定することを特徴とする請求項１に記載の電力流通設備保守支援装置。
  5. 前記時期回数決定部は、前記電力供給支障リスクに加えて、年間のオーバーホール費用、年間の更新費用および年間の維持費用をそれぞれ所定の許容レベル以下に抑えるように、オーバーホールの時期及び回数を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力流通設備保守支援装置。
  6. 前記時期回数決定部は、前記所定期間内におけるオーバーホール費用、更新費用および維持費用の合計を最小にする最適なオーバーホールの時期及び回数を決定することを特徴とする請求項４または５に記載の電力流通設備保守支援装置。
  7. 前記時期回数決定部は、更新の計画を含めたオーバーホールの時期及び回数を決定することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の電力流通設備保守支援装置。
  8. 前記時期回数決定部は、オーバーホールの作業の対象となる部位ごとに設定された故障率曲線、オーバーホール費用、オーバーホールによる回復効果、維持費用への影響のいずれか一つまたは複数に基づいて、前記電力流通設備の費用を算出し、算出した費用を最小にする最適なオーバーホールの時期及び回数を決定することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一つに記載の電力流通設備保守支援装置。
  9. 電力流通設備の保守を支援する電力流通設備保守支援装置による電力流通設備保守支援方法であって、
    記憶部から前記電力流通設備の設置費用、毎年の維持費、オーバーホール費用及びオーバーホールの前提条件を取得する取得ステップと、
    前記電力流通設備が故障した場合の供給支障電力量を算出する算出ステップと、
    所定期間内におけるオーバーホールの時期及び回数を変えながら、前記前提条件を満たしつつ、前記電力流通設備の実経年に対してオーバーホールによる補正を加えた状態年齢を用いて算出した年間の故障率と前記供給支障電力量を乗算して求められる供給支障電力量期待値が許容値内に収まり、且つ、前記設置費用、前記維持費用の累積及び前記オーバーホール費用を加算したライフサイクルコストを前記電力流通設備の使用年数で除算した年間平均費用が最小となる時期である経済寿命を迎えたときの年間平均費用が最小となるオーバーホールの時期及び回数を求める時期回数決定ステップと、
    時期回数決定ステップにおいて求めた時期及び回数でオーバーホールを実施するように保守計画を決定する最適保守計画決定ステップと、
    前記最適保守計画決定ステップにより決定された保守計画を出力する保守計画出力ステップと
    を含んだことを特徴とする電力流通設備保守支援方法。
  10. 電力流通設備の保守を支援する電力流通設備保守支援プログラムであって、
    記憶部から前記電力流通設備の設置費用、毎年の維持費、オーバーホール費用及びオーバーホールの前提条件を取得する取得手順と、
    前記電力流通設備が故障した場合の供給支障電力量を算出する算出手順と、
    所定期間内におけるオーバーホールの時期及び回数を変えながら、前記前提条件を満たしつつ、前記電力流通設備の実経年に対してオーバーホールによる補正を加えた状態年齢を用いて算出した年間の故障率と前記供給支障電力量を乗算して求められる供給支障電力量期待値が許容値内に収まり、且つ、前記設置費用、前記維持費用の累積及び前記オーバーホール費用を加算したライフサイクルコストを前記電力流通設備の使用年数で除算した年間平均費用が最小となる時期である経済寿命を迎えたときの年間平均費用が最小となるオーバーホールの時期及び回数を求める時期回数決定手順と、
    時期回数決定手順において求めた時期及び回数でオーバーホールを実施するように保守計画を決定する最適保守計画決定手順と、
    前記最適保守計画決定手順により決定された保守計画を出力する保守計画出力手順と
    をコンピュータに実行させることを特徴とする電力流通設備保守支援プログラム。
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