JPH11341892A - 発電機の定期補修計画作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数年にわたる発電機の定期補修計画を短時
間で作成する。系統の信頼性、経済性といった異なる目
標を運用者の意思を取り込んで評価する。立案後の計画
変更や評価を柔軟に行う。 【解決手段】 計算機システムにより、系統における給
電指令所、系統制御所等の管轄内の発電機の補修期間を
決定するために、発電機の定格出力、補修所要期間、考
察期間における想定需要等を入力情報として、系統の運
用に関する各種制約条件の下で系統の信頼性、経済性に
関する評価関数を最適化するように発電機の定期補修計
画を作成する方法に関する。系統の信頼性及び経済性に
関する評価関数のうち、最優先のものを主目的としてそ
れ以外を副目的とし（Ｓ１１）、副目的の評価関数を制
約条件として組み込んだ上で（Ｓ１２）、主目的の評価
関数を最適化する（Ｓ１３）ことにより、定期補修計画
を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統における
中央給電指令所、地方給電指令所、または系統制御所等
において、パーソナルコンピュータやエンジニアリング
ワークステーション等の計算機システム上で、管轄内の
火力発電機、原子力発電機等の定期補修計画を作成する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気事業法では、事故防止と安全運用維
持の趣旨に基づき、自系統内の火力発電機、原子力発電
機を法定の期間内で定期的に補修点検することが義務付
けられている。これらの設備の補修点検は、通常、数週
間から数ヶ月にも及ぶ場合があり、また、発電機も大容
量化してきているため、系統運用・計画の信頼性或いは
経済性に対する定期補修計画作成作業の影響を無視でき
ない状況にある。

【０００３】従来、発電機の定期補修計画は、そのほと
んどが運用者の手作業によって作成されてきた。しか
し、補修対象発電機の増加並びに考慮すべき制約条件の
多様化に伴い、それも次第に困難な作業となりつつあ
る。このため、計画案作成の自動化が切望されている。

【０００４】一方、発電機の定期補修計画は、与えられ
た制約条件の下で、ある種の評価関数を最適化するよう
に決定する組み合わせ最適化問題として定式化すること
ができる。通常は、発電機定期補修計画問題を、補修開
始の有無に対応させた０−１変数を用いて、整数計画問
題、或いは混合整数計画問題等に数理的に定式化し、分
枝限定法等の数理計画手法や遺伝的アルゴリズム、タブ
ーサーチ等のモダンヒューリスティックと呼ばれる最適
化手法を用いて、定期補修計画を作成する方法が知られ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】発電機の定期補修計画
問題は、大規模な組み合わせ問題であり、補修対象発電
機や計画対象年数（考察期間数）の増加に伴って組み合
わせが増加するので、求解が非常に困難になる。これま
での補修計画では、計画は毎年立案するという立場か
ら、考察期間を１年程度で処理するのが一般的であっ
た。しかし、平成７年の法改正により、補修間隔が従来
の２倍に延長され、更に、近年の大型火力・原子力発電
機の出現、ピーク時の供給予備率不足等の影響により、
２〜３年程度先までの複数年を考慮した補修計画案の作
成が迫られている。この場合、前述のように補修期間の
組み合わせが増加するため、短時間のうちに定期補修計
画を作成することが困難になる。

【０００６】また、発電機の定期補修計画問題に関して
は、従来より、最適化の目標を供給信頼性においた問題
の定式化が成されてきた。しかし、近年の規制緩和に伴
い電気事業にも競争原理が導入され、より一層のコスト
ダウンが迫られる中では、もはや経済性の影響を軽視で
きず、補修計画の中で信頼性と経済性という異なる性質
の二つの目標をどのように考えていくかが課題となって
いる。

【０００７】このように、発電機の定期補修計画問題
は、電力系統の信頼性、経済性を同時に満足するように
スケジューリングする多目的最適化問題であり、この場
合、以下の点でその求解は困難である。 ・各目標はそれぞれ異なった評価尺度によって図られ
る。例えば、信頼性は供給予備率（％）、経済性は運用
コスト（通貨単位）による。 ・複数の目標間の優勢順位が、計画立案者の戦略や状況
により変化する。例えば、信頼性最優先、経済性最優先
など。 ・複数の目標が互いにトレードオフ関係にあること。例
えば、信頼性を改善しようとすると経済性が悪化し、逆
に、経済性を改善しようとすると信頼性が悪化する。

【０００８】そこで本発明は、複数年にわたる定期補修
計画案を短時間のうちに作成し、電力系統の信頼性、経
済性といった性質が異なる目標を運用者の意思を取り込
んで評価すると共に、立案後のスケジュール変更やその
評価を柔軟に行えるようにした発電機の定期補修計画作
成方法を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、まず、本発明では、発電機の定期補修計画問題を、
「供給信頼度の立場から、考察期間全体を通して最小供
給予備率をできる限り大きくし、また、経済性の立場か
ら、補修費用をできる限り安くするように補修期間を決
定する問題」として定義し、信頼性評価関数及び経済性
評価関数を、例えば以下の数式１、数式２のように定義
する。

【００１０】

【数１】

【００１１】

【数２】

【００１２】これらの数式において、 Ｗ１，Ｗ２：重みパラメータ、 Ｒ[i]：期間ｉの供給予備率、 Ｐ[j]：発電機ｊの定格出力、 ＴＰ：総電源容量、 Ｌ[i]：期間ｉの想定需要、 Ｃ[j]：発電機ｊの基本補修費、 ＴＧ[j]：発電機ｊの法規上の補修間隔、 ｔ：補修前倒し期間、 Ｔ１[j]：発電機ｊの補修開始可能期間集合、 Ｔ２[i',j]：発電機ｊを期間i'で補修開始したときの補
修期間集合、 Ｇ[i]：期間ｉで補修可能な発電機集合、 Ｘ[i,j]：発電機ｊにおいて期間i'での補修開始の有無
を表す０−１変数（期間i'で補修開始ならＸ[i,j]＝
１、補修開始せずならＸ[i,j]＝０）

【００１３】上述した数式１の信頼性評価関数の第１項
（これ自体も評価関数であり、便宜上、第１の評価関数
部とする）では、最小供給予備率の最大化を行い、第２
項（これ自体も評価関数であり、便宜上、第２の評価関
数部とする）では、供給予備力に余裕がある期間に向か
って補修期間を決定する。この信頼性評価関数では、上
記第１の評価関数部及び第２の評価関数部を重みパラメ
ータＷ１，Ｗ２により線形結合した形をとる。

【００１４】また、前述した数式２の経済性評価関数で
は、補修費が最小となるように補修期間を決定する。補
修費は、全ての発電機を法規上の補修間隔に従って行っ
た場合が最も安く、逆に、法規上の補修間隔に対して前
倒しに補修を行った場合に高くなる。上記経済性評価関
数は、各発電機に基本補修費Ｃ[j]を与え、更に、法規
上の補修間隔に対して補修期間を前倒し（補修前倒し期
間：ｔ）するほど補修費が高くなるようにした、簡略化
した総補修費を求める。

【００１５】上記のように本発明は、数式１、数式２で
表されるような信頼性評価関数、経済性評価関数の優先
度に着目し、優先度の低い副目的の評価関数を制約条件
に取り込んで主目的の評価関数を最適化することを骨子
としている。すなわち、請求項１の発明は、計算機シス
テムにより、電力系統における給電指令所、系統制御所
等の管轄内の発電機の補修期間を決定するために、発電
機の定格出力、補修所要期間、補修計画の対象となる期
間全体としての考察期間における想定需要等を入力情報
として、電力系統の運用に関する各種制約条件の下で電
力系統の信頼性、経済性に関する評価関数を最適化する
ように発電機の定期補修計画を作成する方法において、
電力系統の信頼性及び経済性に関する評価関数のうち、
最優先の評価関数を主目的とし、それ以外の評価関数を
副目的として取り扱い、副目的となる評価関数を制約条
件として組み込んだ上で、主目的の評価関数を最適化す
ることにより定期補修計画を作成するものである。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
電機の定期補修計画作成方法において、副目的の評価関
数として補修費最小化に関する経済性評価関数を選んだ
時に、総補修費の最小値及び最大値を求め、これらの最
小値及び最大値に基づいて求めた総補修費の上限値制約
を制約条件に組み込み、信頼性に関する評価関数を最適
化して定期補修計画を作成するものである。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発電機の定期補修計画作成方法において、副目的
として選ばれた評価関数に関する制約条件を調節しなが
ら発電機の定期補修計画を作成し、その際の信頼性評価
関数値、経済性評価関数値及び前記制約条件の制約値を
計算機システム上のデータベースに保存するとともに、
前記制約条件を調整する際に、前記データベースに保存
されている信頼性評価関数値、経済性評価関数値及び前
記制約値に基づいて、信頼性、経済性のトレードオフ関
係を表すグラフを計算機システムのディスプレイ画面上
に表示するものである。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項１，２また
は３記載の発電機の定期補修計画作成方法において、最
小供給予備率の最大化に関する第１の評価関数部と、供
給予備率に余裕がある期間に向かって補修期間を決定す
るように作用する第２の評価関数部とを、重みパラメー
タにより線形結合して得た評価関数を電力系統の信頼性
評価関数として用いる際に、発電機の総補修量を考察期
間内の各期間に平均的に割り当てた場合の平均補修量を
用いて第２の評価関数部の推定値を算出し、この推定値
の逆数を、第１の評価関数部の重みパラメータを基準値
（例えば１．０）に設定したときの第２の評価関数部の
重みパラメータとするものである。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１，２，３
または４記載の発電機の定期補修計画作成方法におい
て、複数年にわたる補修計画の作成に当たり、計画初年
度から一定期間（例えば１年）ごとに最適化処理を進
め、各期間における最適化処理において、補修開始可能
期間の始端が当該期間内にある発電機を第１の発電機グ
ループとし、かつ、前期間までの最適化処理により補修
期間が当該期間内に仮決定された発電機を第２の発電機
グループとして集め、前記第１の発電機グループ及び第
２の発電機グループに属する発電機を当該期間における
補修対象発電機として最適化処理を行い、この最適化処
理により補修期間の始端が当該期間内に求まった発電機
を第３の発電機グループとしてそれらの補修期間を当該
期間内に決定し、補修期間の始端が次の期間内に求まっ
た発電機を第４の発電機グループとしてそれらの補修期
間を次の期間内に仮決定し、上記第４の発電機グループ
に属する発電機の補修期間を次の期間内での最適化処理
により再度求めるものである。

【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１，２，
３，４または５記載の発電機の定期補修計画作成方法に
おいて、最適化処理において実行可能解が得られない時
に、副目的としての評価関数にかかる制約条件の制約値
を緩和し、再び最適化処理を進めて定期補修計画を作成
するものである。

【００２１】請求項７記載の発明は、請求項１，２，
３，４，５または６記載の発電機の定期補修計画作成方
法において、計算機システムにより作成した定期補修計
画の内容である各発電機の補修期間、補修可能期間、考
察期間内の各期間の想定需要、供給予備力、補修量、供
給予備率等を前記計算機システム内のデータベースに保
存し、このデータベース内の各発電機の補修期間、補修
可能期間をガンチャート上に配置した結果と、考察期間
内の各期間の想定需要、供給予備力、補修量の関係、並
びに、供給予備率をグラフにより表示した結果を計算機
システムのディスプレイ画面上に表示し、前記ガンチャ
ート上で任意の発電機の補修期間をその補修可能期間内
で調整可能とすると共に、補修期間が調整されるタイミ
ングで制約違反発生状況をチェックし、評価関数及び考
察期間内の各期間の補修量、供給予備力、供給予備率を
計算し、この結果に基づいて、前記データベース、前記
各グラフ及び前記ガンチャートの内容を更新し、制約違
反が発生した場合には、制約違反発生状況を前記ディス
プレイ画面上に表示するものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、図１は請求項１に記載した発明の
実施形態を示すフローチャートであり、このフローチャ
ートに沿って定期補修計画の作成手順を説明する。

【００２３】（１）主目的、副目的の決定（Ｓ１１） 電力系統の信頼性、経済性に関する評価関数を最適化す
るように発電機の定期補修計画を作成する場合におい
て、信頼性を最優先するのか、あるいは経済性を最優先
するのかといった計画立案者の選択に基づき、当該計画
の主目的評価関数、副目的評価関数を決定する。例えば
この実施形態では、経済性を最優先する立場に立ち、経
済性評価関数を主目的、信頼性評価関数を副目的として
考える。

【００２４】（２）副目的の制約条件への組み込み（Ｓ
１２） 副目的に選ばれた評価関数を制約条件に組み込む。この
実施形態では信頼性評価関数を副目的に選んだため、信
頼性評価関数を供給予備率下限値制約として制約条件に
組み込む。供給予備率下限値制約の制約値には、例えば
「最小供給予備率を最低でも 〜〔％〕以上にした
い。」といった計画立案者の意思を取り込むこととす
る。一例として、最小供給予備率の下限値を１０．０
〔％〕とする。なお、経済性評価関数を副目的に選んだ
場合には、経済性評価関数を補修費上限値制約として制
約条件に組み込めば良い。

【００２５】（３）最適化処理（Ｓ１３） 主目的となる評価関数を最適化することにより、発電機
の定期補修計画を作成する。すなわち、この実施形態で
は、経済性評価関数を最適化するものであり、上記ステ
ップＳ１１，Ｓ１２により定期補修計画問題は次のよう
に定式化され、これを最適化処理することにより、最小
供給予備率を１０〔％〕以上としたうえで、経済性が最
も高い定期補修計画案が作成される。 ・目的関数：経済性評価関数（補修費最小化） ・制約条件：最小供給予備率≧１０．０〔％〕、その
他、系統運用上の制約条件（例えば法規上の補修間隔に
関する制約、発電機の同時補修台数に関する制約等）

【００２６】次に、図２は請求項２に記載した発明の実
施形態を示すフローチャートであり、このフローチャー
トに沿って定期補修計画の作成手順を説明する。

【００２７】（１）総補修費最大値、最小値算出（Ｓ２
１） 法規上の補修間隔から予め決定した各発電機の補修開始
可能期間において、全ての発電機の補修期間を、補修開
始可能期間の終端にまで達するように決定した場合の総
補修費（最小補修費）と、補修開始可能期間の始端から
開始した場合の総補修費（最大補修費）とを、前記経済
性評価関数から算出する。

【００２８】図６は、発電機Ｇ０１，Ｇ０２について、
それぞれの補修開始可能期間の始端から補修を開始する
ことにより、補修費が最も高くなるように決定した例で
あり、図７は、それぞれの補修開始可能期間の終端にま
で達するように補修を開始して、補修費が最も高くなる
ように決定した例である。定期補修計画における補修費
は、補修を法規上の補修間隔どおりに行った場合が最も
安く、逆に、法規上の補修間隔に対して前倒しに補修を
行うほど高くなる。従って、図６のように、すべての発
電機Ｇ０１，Ｇ０２について、その補修期間の始端を補
修可能期間の始端に合わせた場合に補修費が最も高くな
り、逆に図７のように、すべての発電機Ｇ０１，Ｇ０２
について、その補修期間の終端を補修可能期間の終端に
合わせた場合に補修費が最も安くなる。

【００２９】ここで、図６、図７に基づいて総補修費の
最大値、最小値を求めてみる。なお、発電機Ｇ０１の基
本補修費を１０００〔cost〕、法規上の補修間隔を１２
期間、発電機Ｇ０２の基本補修費を２０００〔cost〕、
法規上の補修間隔を１２期間とする。なお、〔cost〕は
仮想通貨単位である。前述の経済性評価関数を用いて総
補修費最大値、総補修費最小値を求めると、以下のよう
になる。 総補修費最大値：１２×１０００／（１２−３）＋１２
×２０００／（１２−３）＝４０００〔cost〕 総補修費最小値：１２×１０００／（１２−０）＋１２
×２０００／（１２−０）＝３０００〔cost〕

【００３０】（２）補修費上限値制約決定（Ｓ２２） 前記経済性評価関数から求めた総補修費と、上記ステッ
プＳ２１における総補修費最大値、総補修費最小値とを
用いて、以下の式により補修費上限値制約を設定する。 補修費上限値制約：｛（総補修費−補修費最小値）／
（補修費最大値−補修費最小値）｝×１００〔％〕≦補
修費増分率

【００３１】ここで、補修費上限値制約は、総補修費が
補修費最大値であるときに１００〔％〕、総補修費が補
修費最小値であるときに０〔％〕としたときに、総補修
費を何〔％〕までなら許容できるかを示す割合（補修費
増分率）で示すこととし、計画立案者の意思によって補
修費上限値制約（補修費増分率）を決定する。すなわ
ち、補修費上限値制約には、「補修費増分率を最大でも
〜〔％〕以下にとどめたい」といった計画立案者の意思
を取り込むものである。例えば、前述した総補修費最大
値、総補修費最小値のもとで、補修費増分率を３０
〔％〕に設定すると、補修費上限値制約は次の式によっ
て表される。 補修費上限値制約：｛（総補修費−３０００）／（４０
００−３０００）｝×１００〔％〕≦３０〔％〕 なお、総補修費は、前述の如く経済性評価関数から求め
られる。

【００３２】（３）最適化処理（Ｓ２３） 上述の補修費上限値制約を制約条件に加えた上で、信頼
性に関する評価関数を最適化することにより、発電機の
定期補修計画を作成する。すなわち、前記ステップＳ２
１，Ｓ２２により定期補修計画問題は次のように定式化
され、これを最適化処理することにより、補修費増分率
を３０〔％〕以下としたうえで、信頼性が最も高い定期
補修計画案が作成される。 ・目的関数：信頼性評価関数（補修費最小化） ・制約条件：補修費増分率≦３０．０〔％〕、その他、
系統運用上の制約条件（例えば法規上の補修間隔に関す
る制約、発電機の同時補修台数に関する制約等）

【００３３】次いで、請求項３に記載した発明の実施形
態を説明する。この実施形態では、副目的に選ばれた評
価関数に関する制約条件（例えば、経済性評価関数を副
目的に選んだ場合には補修費上限値制約、信頼性評価関
数を副目的に選んだ場合には供給予備率下限値制約）を
調節しながら、計算機システムにより発電機の定期補修
計画を作成し、このときの信頼性評価関数値（最小供給
予備率値）、経済性評価関数値（補修費増分率）及び前
記の制約条件値を計算機システムのデータベースに保存
する。そして、繰り返し計算の中で前記した制約値を調
整する際に、これまでにデータベースに保存されている
信頼性評価関数値、経済性評価関数値、前記制約条件値
から、信頼性、経済性のトレードオフ関係を一見して把
握可能なグラフを計算機システムのディスプレイ画面上
に表示する。

【００３４】図８は、計画立案者と、定期補修計画を作
成する計算機システムとのインターフェースを示す図で
ある。図８において、計算機システム２００側では、計
画立案者１００が副目的として選んだ評価関数に関する
制約条件の制約値（供給予備率下限値あるいは補修費増
分率）を調整しながら計算機システム２００により作成
した幾つかの定期補修計画結果を保存するデータベース
２０１を持つ。このデータベース２０１には、定期補修
計画の結果としての前記制約値と、信頼性評価関数値
（最小供給予備率）、経済性評価関数値（補修費増分
率）とをそれぞれ保存する。

【００３５】更に、計算機システム２００は、繰り返し
計算の中で、計画立案者１００が前記制約値を調整する
際に、データベース２０１に保存されている制約値と信
頼性評価関数値、経済性評価関数値との関係をディスプ
レイ画面上に表示する機能を持つ。なお、２０２はこれ
らの関係を表した画面であり、図９に示すように、信頼
性評価関数値としての最小供給予備率と、経済性評価関
数値としての補修費増分率とのトレードオフ関係を、制
約値としての補修費上限値制約を横軸にして表してい
る。

【００３６】次に、図３は請求項４に記載した発明の実
施形態を示すフローチャートであり、このフローチャー
トに沿って定期補修計画の作成手順を説明する。ここで
は、図１０に示すように、補修計画作成の考察期間が１
２期間、総電源容量が１２．０であり、想定需要及び供
給予備力が図示するような値である電力系統において、
３台の発電機Ｇ０１，Ｇ０２，Ｇ０３の補修期間を求め
る場合を考える。なお、図１０では各発電機の補修期間
を仮に決定している。各発電機の定格出力はそれぞれ
２．０であり、補修所要期間は２期間あるものとする。

【００３７】（１）第１の評価関数部の重みパラメータ
設定（Ｓ４１） 前述した数式１の信頼性評価関数の第１項（第１の評価
関数部）の重みパラメータＷ１を基準値にとり、１．０
とする。すなわち、Ｗ１＝１．０とおく。

【００３８】（２）発電機の総補修量算出（Ｓ４２） 補修対象のすべての発電機Ｇ０１，Ｇ０２，Ｇ０３の総
補修量を以下の式により求める。 総補修量＝ΣＰ[j]・Ｔ３[j] （ｊ＝１，２，……，補
修対象発電機数） なお、前述のように、Ｐ[j]：発電機ｊの定格出力であ
り、また、Ｔ３[j]：発電機ｊの補修所要期間である。
ここでは、補修対象の発電機はＧ０１，Ｇ０２，Ｇ０３
の３台であるから、ｊ＝１，２，３として、 総補修量＝ΣＰ[j]・Ｔ３[j] （ｊ＝１，２，３） ＝２．０×２＋２．０×２＋２．０×２ ＝１２．０ となる。

【００３９】（３）平均補修量の算出（Ｓ４３） ステップＳ４２により求めた総補修量を、考察期間の全
期間に割り当てた場合の平均補修量を次の式により算出
する。 平均補修量＝総補修量／考察期間数 この実施形態では、総補修量が１２．０、考察期間が１
２期間であるから、 平均補修量＝１２．０／１２＝１．０ となる。図１１は、上記平均補修量を全考察期間に割り
当てた場合の想定需要、供給予備力、平均補修量の関係
を示している。

【００４０】（４）第２の評価関数部の推定値算出（Ｓ
４４） ステップＳ４３により求めた平均補修量を用いて、第２
の評価関数部の推定値を次の式により求める。 第２の評価関数部の推定値＝Σ（平均補修量／ＴＰ−Ｌ
[i]） （ｉ＝１，２，……，考察期間数） ここで、前述のように、ＴＰ：総電源容量、Ｌ[i]：期
間ｉの想定需要である。この実施形態では、ｉ＝１，
２，３，……，１２であるから、次のようになる。 推定値＝Σ（平均補修量／ＴＰ−Ｌ[i]） （ｉ＝１，２，３，……，１２） ＝1.0/(12.0-7.0)+1.0/(12.0-8.0)+1.0/(12.0-10.0) +1.0/(12.0-8.0)+1.0/(12.0-9.0)+1.0/(12.0-8.0) +1.0/(12.0-7.0)+1.0/(12.0-9.0)+1.0/(12.0-10.0) +1.0/(12.0-8.0)+1.0/(12.0-9.0)+1.0/(12.0-7.0) ＝3.6

【００４１】（５）第２の評価関数部の重みパラメータ
設定（Ｓ４５） 第２の評価関数部の重みパラメータＷ２を、次の式によ
り算出する。 Ｗ２＝１／第２の評価関数部の推定値 ステップＳ４４により求めた推定値から、Ｗ２は次のよ
うに求められる。 Ｗ２＝１／３．６≒０．２７７

【００４２】（６）信頼性評価関数構築（Ｓ４６） ここまでのステップにより求めた第１、第２の評価関数
部の重みパラメータＷ１，Ｗ２を、前述の数式１の信頼
性評価関数に設定する。

【００４３】（７）最適化処理（Ｓ４７） 数式１の信頼性評価関数を最適化することにより、発電
機の定期補修計画を作成する。

【００４４】図４は請求項５に記載した発明の実施形態
を示すフローチャートであり、このフローチャートに沿
って定期補修計画の作成手順を説明する。 （１）第ｍ年度補修対象発電機収集（Ｓ５１） 第ｍ年度の補修対象発電機の収集方法を、図１２を参照
しつつ説明する。図１２は、発電機Ｇ０１，Ｇ０２，Ｇ
０３，Ｇ０４の補修可能期間とそれぞれの補修期間とを
示したものである。この図では、第ｍ−１年度の最適化
処理において、発電機Ｇ０１の補修期間が決定され、発
電機Ｇ０２の補修期間が仮決定されており、また、発電
機Ｇ０３，Ｇ０４の補修期間は未決定であるとする。

【００４５】本実施形態では、第ｍ年度における補修対
象発電機を、全補修対象発電機の中から以下の条件によ
って抽出する。 Ａ．補修開始可能期間の始端が第ｍ年度内にある発電機
（第１の発電機グループとする） Ｂ．第ｍ年度以前までの最適化処理によって補修期間が
第ｍ年度内に仮決定されている発電機（第２の発電機グ
ループとする） なお、上記「発電機グループ」は１台の発電機からなる
こともあり得る。上記の条件Ａ，Ｂを用いて、図１２に
おける第ｍ年度の補修対象発電機を収集すると、次のよ
うになる。 ・第１の発電機グループ：Ｇ０３，Ｇ０４ ・第２の発電機グループ：Ｇ０２

【００４６】（２）最適化処理（Ｓ５２） 第ｍ年度における最適化処理により、前記補修対象発電
機の補修期間を求める。ここでは、第ｍ年度における最
適化処理による補修期間の決定方法を、図１３を参照し
つつ説明する。図１３は、第ｍ年度における最適化処理
により、第ｍ年度の補修対象発電機である発電機Ｇ０
２，Ｇ０３，Ｇ０４の補修期間を求めた結果である。す
なわち、最適化処理により求めた補修期間に対して、以
下の条件を用いて補修期間の決定及び仮決定を判断す
る。 Ａ．最適化処理により、補修期間の始端が第ｍ年度内に
求まった発電機（第３の発電機グループとする）の補修
期間を、第ｍ年度内に決定する。 Ｂ．最適化処理により、補修期間の始端が第ｍ＋１年度
内に求まった発電機（第４の発電機グループとする）の
補修期間を、第ｍ＋１年度内に決定する。 図１３の例では、各発電機グループは次のようになる。 ・第３の発電機グループ：Ｇ０２，Ｇ０３ ・第４の発電機グループ：Ｇ０４

【００４７】上記ステップＳ５１，Ｓ５２の処理は、計
画の初年度から最終年度まで１年ごとに進められ、計画
最終年度の計算が終了した時点で、考察期間全体に対す
る補修計画結果が作成される。

【００４８】図５は請求項６に記載した発明の実施形態
を示すフローチャートであり、このフローチャートに沿
って定期補修計画の作成手順を説明する。 （１）主目的、副目的の決定（Ｓ６１） 計画立案者の意思により、主目的、副目的を決定する。
副目的に選ばれた評価関数は制約条件に組み込むことと
し、その制約値を計画立案者の意思により決定する。例
えば、信頼性評価関数を副目的に選んだ場合には、この
評価関数を供給予備率下限値制約として制約条件に組み
込み、経済性評価関数を副目的に選んだ場合には、この
評価関数を補修費上限値制約として制約条件に組み込
む。

【００４９】この実施形態では、信頼性評価関数を主目
的とし、副目的である経済性評価関数を補修費上限値制
約として制約条件に組み込む場合を考える。ここでは、
仮に補修費上限値制約を以下のように定める。 補修費上限値制約≦１０．０〔％〕 （補修費増分率）

【００５０】（２）最適化処理（Ｓ６２） 最適化処理を、計画初年度から最終年度まで１年ごとに
進める。

【００５１】（３）制約緩和及び最適化処理（Ｓ６３） ステップＳ６２において、第ｍ年度の最適化処理で実行
不能（実行可能解なし）に陥った場合、前記補修費上限
値制約を緩和し、再び第ｍ年度の最適化処理を行う。例
えば、補修費増分率を１００〔％〕に緩和すると、第ｍ
年度においては事実上、補修費上限値制約を無くした状
態となり、その上で、信頼性が最も高い定期補修計画が
作成されることになる。

【００５２】（４）制約値の復元（Ｓ６４） ステップＳ６３において実行可能解が得られた場合に
は、補修費上限値制約を元の値（１０．０〔％〕）に復
元し、次年度すなわち第ｍ＋１年度の最適化処理に進
む。

【００５３】最後に、請求項７に記載した発明の実施形
態を、図１４〜図１７を参照しつつ説明する。図１４に
おいて、計算機システム２００によって求めた発電機の
定期補修計画結果（例えば、各発電機の補修可能期間、
補修期間、各考察期間の想定需要、供給予備力、補修
量、供給予備率、最小供給予備率、補修費増分率、制約
違反発生状況等）を計算機システム２００上のデータベ
ース２０１に保存し、その結果を用いて定期補修計画結
果を計算機システム２００のディスプレイ画面上に表示
する。図１４、図１５において、２０３はその表示画面
である。

【００５４】図１５に示すように、上記画面２０３で
は、定期補修計画結果として、まず各発電機の補修可能
期間とその補修期間とをガンチャート上に配置し、更
に、考察期間内の各期間における想定需要、供給予備
力、補修量を棒グラフにより、供給予備率を折れ線グラ
フにより表示する。更に上記画面２０３では、ガンチャ
ート上で各発電機の補修期間を表す補修期間バーを、マ
ウスによるドラッグ・アンド・ドロップ操作により、当
該補修可能期間内で任意に調整可能としている。

【００５５】この時、補修期間が調整されたタイミング
で、供給予備率下限値制約、発電機の同時補修台数制
約、補修費上限値制約等の発電機定期補修計画に関する
制約条件の違反状況をチェックし、更に、供給予備力、
補修量、供給予備率、信頼性評価関数値、経済性評価関
数値を再計算し、データベース２０１の内容を更新す
る。また、これらの結果に基づき、画面２０３の内容も
更新する。

【００５６】なお、制約違反が発生していることが判明
した場合には、該当する発電機あるいは期間Ｎｏ．を所
定の色で表示し、該当する発電機や期間Ｎｏ．にカーソ
ルを合わせると制約違反の内容を文字情報によって表示
するようになっている。図１６、図１７はこれらの様子
を示した画面２０３の説明図である。図１６では、期間
Ｎｏ．１１で制約違反が発生したことが表示され、該当
発電機Ｇ０２にカーソルを合わせることによって制約違
反の内容（同時補修台数制約違反）が文字情報により表
示されている。また、図１７では、期間Ｎｏ．１１で制
約違反が発生したことが表示され、この期間Ｎｏ．にカ
ーソルを合わせることによって制約違反の内容（供給予
備率下限値制約違反）が文字情報により表示されてい
る。

【００５７】

【発明の効果】前述したように、発電機定期補修計画問
題は、大規模な組合せ最適化問題であり、また、電力系
統の信頼性、経済性を同時に満足するようにスケジュー
リングする多目的最適化問題である。前記のように多目
的最適化問題の求解においては、 ・各目標がそれぞれ異なった評価尺度によりはかられる
こと、 ・複数の目標間の優先順位が計画立案者の戦略や状況に
より変化すること、 ・複数の目標が互いにトレードオフ関係にあること、 により、その求解は困難となる。

【００５８】そこで、請求項１，２の発明では、電力系
統の信頼性、経済性の各評価関数で最優先と考えられる
ものを主目的とし、それ以外の副目的を制約条件として
取り込むことにより、各目標間の評価尺度の違いにとら
われることなく、また、計画立案者の戦略を計画の中に
取り込んで発電機の定期補修計画を作成することが可能
になる。

【００５９】請求項３の発明では、信頼性と経済性との
トレードオフ関係が一見して理解できるようなグラフを
ディスプレイ画面上に表示することで、副目的に選ばれ
た評価関数に関する制約条件の値を容易に設定可能とな
り、信頼性、経済性の両面から満足できる定期補修計画
の作成が可能になる。

【００６０】また、前述の信頼性評価関数において、そ
の第１項（前記第１の評価関数部）である最小供給予備
率の最大化に関する項は、通常一桁程度の値をとるが、
第２項（前記第２の評価関数部）は問題規模に応じてそ
のオーダーが変化する。第２項の値が余り大きくなりす
ぎると、最小供給予備率最大化の妨げとなり、信頼性の
高い定期補修計画結果が得られなくなる場合もある。そ
こで、請求項４の発明では、問題規模が変化しても前記
第２の評価関数部の値が常に小数点以下一桁程度の値に
なるように、重みパラメータの値を自動的に求めるよう
にしたものであり、計画立案者が重みパラメータの値を
試行錯誤的に設定する必要がなくなる。

【００６１】更に、通常、複数年に及ぶ計画案の作成に
おいて、複数年にわたる最適化処理を一度に行うと、そ
の組み合わせ数は莫大になり、実用的な時間内で定期補
修計画を作成することは困難になる。そこで、請求項５
の発明では、最適化処理を計画の初年度から最終年度ま
で一定期間ごと（１年ごと）に進めることで探索量を削
減し、短時間で定期補修計画を作成することができる。

【００６２】また、通常の複数年に及ぶ計画案の作成で
は、制約条件が厳しすぎたり、需要などの不確定要因の
影響で制約を逸脱し実行可能解が得られない場合があ
る。そこで、請求項６の発明では、このような場合でも
制約条件を緩和することで何らかの定期補修計画案を作
成し、作成不能な状態に陥ることを極力回避できるよう
にしたものである。

【００６３】更に、請求項７の発明では、定期補修計画
結果の修正や、その評価を容易に行える機能を計算機シ
ステムに持たせることにより、計画が変更された場合に
も柔軟に対応することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施形態を示すフローチャー
トである。

【図２】請求項２の発明の実施形態を示すフローチャー
トである。

【図３】請求項４の発明の実施形態を示すフローチャー
トである。

【図４】請求項５の発明の実施形態を示すフローチャー
トである。

【図５】請求項６の発明の実施形態を示すフローチャー
トである。

【図６】請求項２の発明の実施形態における総補修費最
大値を算出する場合の説明図である。

【図７】請求項２の発明の実施形態における総補修費最
小値を算出する場合の説明図である。

【図８】請求項３の発明の実施形態における計画立案者
と計算機システムとのインターフェースを示す図であ
る。

【図９】請求項３の発明の実施形態における画面の表示
例を示す図である。

【図１０】請求項４の発明の実施形態における考察期
間、総電源容量、想定需要の関係を示す図である。

【図１１】請求項４の発明の実施形態において、平均補
修量を全考察期間に割り当てた場合の想定需要、供給予
備力、平均補修量の関係を示す図である。

【図１２】請求項５の発明の実施形態において、第ｍ年
度の補修対象発電機の収集方法を示す図である。

【図１３】請求項５の発明の実施形態において、第ｍ年
度の最適化処理による補修期間の決定方法を示す図であ
る。

【図１４】請求項７の発明の実施形態における計画立案
者と計算機システムとのインターフェースを示す図であ
る。

【図１５】請求項７の発明の実施形態におけるディスプ
レイ画面の表示例を示す図である。

【図１６】請求項７の発明の実施形態におけるディスプ
レイ画面の表示例を示す図である。

【図１７】請求項７の発明の実施形態におけるディスプ
レイ画面の表示例を示す図である。

【符号の説明】

１００……計画立案者 ２００……計算機システム ２０１……データベース ２０２，２０３……画面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計算機システムにより、電力系統におけ
   る給電指令所、系統制御所等の管轄内の発電機の補修期
   間を決定するために、発電機の定格出力、補修所要期
   間、補修計画の対象となる期間全体としての考察期間に
   おける想定需要等を入力情報として、電力系統の運用に
   関する各種制約条件の下で電力系統の信頼性、経済性に
   関する評価関数を最適化するように発電機の定期補修計
   画を作成する方法において、 電力系統の信頼性及び経済性に関する評価関数のうち、
   最優先の評価関数を主目的とし、それ以外の評価関数を
   副目的として取り扱い、副目的となる評価関数を制約条
   件として組み込んだ上で、主目的の評価関数を最適化す
   ることにより定期補修計画を作成することを特徴とする
   発電機の定期補修計画作成方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発電機の定期補修計画作
   成方法において、 副目的の評価関数として補修費最小化に関する経済性評
   価関数を選んだ時に、総補修費の最小値及び最大値を求
   め、これらの最小値及び最大値に基づいて求めた総補修
   費の上限値制約を制約条件に組み込み、信頼性に関する
   評価関数を最適化して定期補修計画を作成することを特
   徴とする発電機の定期補修計画作成方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の発電機の定期補
   修計画作成方法において、 副目的として選ばれた評価関数に関する制約条件を調節
   しながら発電機の定期補修計画を作成し、その際の信頼
   性評価関数値、経済性評価関数値及び前記制約条件の制
   約値を計算機システム上のデータベースに保存するとと
   もに、前記制約条件を調整する際に、前記データベース
   に保存されている信頼性評価関数値、経済性評価関数値
   及び前記制約値に基づいて、信頼性、経済性のトレード
   オフ関係を表すグラフを計算機システムのディスプレイ
   画面上に表示することを特徴とする発電機の定期補修計
   画作成方法。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載の発電機の定
   期補修計画作成方法において、 最小供給予備率の最大化に関する第１の評価関数部と、
   供給予備率に余裕がある期間に向かって補修期間を決定
   するように作用する第２の評価関数部とを、重みパラメ
   ータにより線形結合して得た評価関数を電力系統の信頼
   性評価関数として用いる際に、 発電機の総補修量を考察期間内の各期間に平均的に割り
   当てた場合の平均補修量を用いて第２の評価関数部の推
   定値を算出し、この推定値の逆数を、第１の評価関数部
   の重みパラメータを基準値に設定したときの第２の評価
   関数部の重みパラメータとすることを特徴とする発電機
   の定期補修計画作成方法。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３または４記載の発電機
   の定期補修計画作成方法において、 複数年にわたる補修計画の作成に当たり、計画初年度か
   ら一定期間ごとに最適化処理を進め、各期間における最
   適化処理において、補修開始可能期間の始端が当該期間
   内にある発電機を第１の発電機グループとし、かつ、前
   期間までの最適化処理により補修期間が当該期間内に仮
   決定された発電機を第２の発電機グループとして集め、
   前記第１の発電機グループ及び第２の発電機グループに
   属する発電機を当該期間における補修対象発電機として
   最適化処理を行い、この最適化処理により補修期間の始
   端が当該期間内に求まった発電機を第３の発電機グルー
   プとしてそれらの補修期間を当該期間内に決定し、補修
   期間の始端が次の期間内に求まった発電機を第４の発電
   機グループとしてそれらの補修期間を次の期間内に仮決
   定し、上記第４の発電機グループに属する発電機の補修
   期間を次の期間内での最適化処理により再度求めること
   を特徴とする発電機の定期補修計画作成方法。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３，４または５記載の発
   電機の定期補修計画作成方法において、 最適化処理において実行可能解が得られない時に、副目
   的としての評価関数にかかる制約条件の制約値を緩和
   し、再び最適化処理を進めて定期補修計画を作成するこ
   とを特徴とする発電機の定期補修計画作成方法。
7. 【請求項７】 請求項１，２，３，４，５または６記載
   の発電機の定期補修計画作成方法において、 計算機システムにより作成した定期補修計画の内容であ
   る各発電機の補修期間、補修可能期間、考察期間内の各
   期間の想定需要、供給予備力、補修量、供給予備率等を
   前記計算機システム内のデータベースに保存し、このデ
   ータベース内の各発電機の補修期間、補修可能期間をガ
   ンチャート上に配置した結果と、考察期間内の各期間の
   想定需要、供給予備力、補修量の関係、並びに、供給予
   備率をグラフにより表示した結果を計算機システムのデ
   ィスプレイ画面上に表示し、前記ガンチャート上で任意
   の発電機の補修期間をその補修可能期間内で調整可能と
   すると共に、補修期間が調整されるタイミングで制約違
   反発生状況をチェックし、評価関数及び考察期間内の各
   期間の補修量、供給予備力、供給予備率を計算し、この
   結果に基づいて、前記データベース、前記各グラフ及び
   前記ガンチャートの内容を更新し、制約違反が発生した
   場合には、制約違反発生状況を前記ディスプレイ画面上
   に表示することを特徴とする発電機の定期補修計画作成
   方法。