特許 6971936 電力機器の保全支援装置、方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6971936

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】電力機器の保全支援装置、方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06Q 10/00 20120101AFI20211111BHJP

   G06Q 50/06 20120101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   G06Q10/00 300

   G06Q50/06

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-156251(P2018-156251)

(22)【出願日】2018年8月23日

(65)【公開番号】特開2020-30649(P2020-30649A)

(43)【公開日】2020年2月27日

【審査請求日】2020年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北山 匡史

【審査官】 牧 裕子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１５２０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２２４５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１５７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４２７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４３４２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｑ １０／００ − ９９／００

Ｇ１６Ｈ １０／００ − ８０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力機器の保全支援装置であって、
点検方式データと個別機器データとを格納するデータベースと、
プロセッサとを備え、
前記点検方式データは、複数の点検方式の各々について、各前記点検方式によって点検対象機器の劣化状態を診断する際の診断精度に関する情報を含み、
前記個別機器データは、前記点検対象機器の電力ネットワークでの設置位置に関する情報を含み、
前記プロセッサは、
前記点検対象機器の劣化状態の診断結果と前記診断精度に関する情報とに基づいて、前記点検方式ごとに前記点検対象機器の点検後の年次ごとの故障発生確率を決定し、前記劣化状態の診断結果から同一の推定余寿命が得られた場合に、前記診断精度が高いほど前記点検後の前記年次ごとの前記故障発生確率は低く、
前記プロセッサは、さらに、
前記設置位置に関する情報に基づいて、前記点検対象機器が故障した場合に必要となるコストに関係する重要度を決定し、
前記点検方式ごとに前記年次ごとの前記故障発生確率と前記重要度とを乗算することによって、前記点検方式ごとに前記年次ごとのリスク費用を算出し、
前記点検方式ごとに前記年次ごとの前記リスク費用を定められた期間内で合算することによって、前記定められた期間内での前記リスク費用の合計値を算出し、
前記点検方式ごとの前記リスク費用の合計値に基づいて、前記複数の点検方式のうちで推奨すべき点検方式を決定する、電力機器の保全支援装置。

【請求項2】

前記点検方式データは、前記点検方式ごとの点検コストに関する情報をさらに含み、
前記プロセッサは、
前記リスク費用の合計値に前記点検コストを加算することによって、前記点検方式ごとに全コストを算出し、
前記全コストが最も小さい点検方式を、前記複数の点検方式のうちで推奨すべき点検方式に決定する、請求項１に記載の電力機器の保全支援装置。

【請求項3】

前記年次ごとの故障発生確率は、各々の前年の故障発生確率以上になる、請求項１または２に記載の電力機器の保全支援装置。

【請求項4】

電力機器の保全支援方法であって、
前記保全支援方法は、データベースに格納された点検方式データと個別機器データとに基づいて実行され、
前記点検方式データは、複数の点検方式の各々について、各前記点検方式によって点検対象機器の劣化状態を診断する際の診断精度に関する情報を含み、
前記個別機器データは、前記点検対象機器の電力ネットワークでの設置位置に関する情報を含み、
前記保全支援方法は、
プロセッサが、前記点検対象機器の劣化状態の診断結果と前記診断精度に関する情報とに基づいて、前記点検方式ごとに前記点検対象機器の点検後の年次ごとの故障発生確率を決定するステップを備え、前記劣化状態の診断結果から同一の推定余寿命が得られた場合に、前記診断精度が高いほど前記点検後の前記年次ごとの前記故障発生確率は低く、
前記保全支援方法は、さらに、
前記プロセッサが、前記設置位置に関する情報に基づいて、前記点検対象機器が故障した場合に必要となるコストに関係する重要度を決定するステップと、
前記プロセッサが、前記点検方式ごとに前記年次ごとの前記故障発生確率と前記重要度とを乗算することによって、前記点検方式ごとに前記年次ごとのリスク費用を算出するステップと、
前記点検方式ごとに前記年次ごとのリスク費用を定められた期間内で合算することによって、前記定められた期間内でのリスク費用の合計値を算出するステップと、
前記点検方式ごとの前記リスク費用の合計値に基づいて、前記複数の点検方式のうちで推奨すべき点検方式を決定するステップとを備える、電力機器の保全支援方法。

【請求項5】

前記点検方式データは、前記点検方式ごとの点検コストに関する情報をさらに含み、
前記推奨すべき点検方式を決定するステップは、
前記プロセッサが、前記リスク費用の合計値に前記点検コストを加算することによって、前記点検方式ごとに全コストを算出するステップと、
前記プロセッサが、前記全コストが最も小さい点検方式を、前記複数の点検方式のうちで推奨すべき点検方式に決定するステップとを含む、請求項４に記載の電力機器の保全支援方法。

【請求項6】

請求項４または５に記載の電力機器の保全支援方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力系統における電力機器の点検および保全の実施を支援するための電力機器の保全支援装置、方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

設備機器の保全方式は、定期的に保全を実施する時間基準保全から機器の劣化状態を管理し、何らかの異常が検出されたときに保全を行う状態基準保全へと高度化している。後者では、機器の劣化状態に応じて、オーバーホール、部品交換、さらには機器全体の更新などの方策により、機器全体としての健全状態を維持する。

【0003】

状態基準保全を実現するために、保守員による点検結果および保全記録などが収集されて設備管理データベースに保存される。そして、収集されたデータに基づいて機器の劣化状態を判断し、判断された劣化状態に応じて当該機器に対して適切な保全方策が講じられる（たとえば、特開２０１６−１８９０８８号公報（特許文献１）を参照）。

【0004】

点検データを用いた劣化状態の判断方法としては、将来の劣化状態を数値的に推定する方法がしばしば用いられる（たとえば、特開２０１５−２２７８０４号公報（特許文献２）を参照）。具体的に、時系列に保存された点検での計測値を用いて、時間軸での劣化状態のトレンドを数式で表す。このトレンドを表す数式を用いて、将来時点での計測値の推定値を求める。これにより、将来時点での劣化状態を推定することができる。さらに、当該機器の運用可能限界に相当する劣化状態の閾値を設定し、現時点から閾値に到達するまでの時間を、上記のトレンドを表す数式を用いて求めることによって当該機器の余寿命を推定することができる。

【0005】

また、ある事業におけるリスク管理手法として、災害または故障などの事象の発生確率およびその影響度の大きさによって、災害または故障発生にかかわる損失を評価することが一般に行われる。この場合、災害または故障が発生したときの直接損害額を評価するために、損害保険費用を算定することも行われる（たとえば、特開２００５−１４１３３４号公報（特許文献３）参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１６−１８９０８８号公報

【特許文献2】特開２０１５−２２７８０４号公報

【特許文献3】特開２００５−１４１３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

状態基準保全に基づく保全方策では、実施すべき全ての点検および保全を実施することを前提とし、機器単位で健全状態を常に維持することが目的される。そして、点検および保全を実施するためには、それを実施する保守員ならびにその実施に必要な機材または部材が必要であり、それらの費用が発生する。このため、過度な点検および保全を実施するとその費用が過剰となることが懸念される。

【0008】

近年、電力機器が連系する電力ネットワークにおける設備形成の考え方として、電力機器の１台の故障では電力供給支障が発生しないＮ−１基準に基づくことが世界的に標準となっている。また、海外では、機器が故障して電力供給支障が発生しても長期にわたって継続しないのであれば問題がないとするケースも見られる。このような考え方に基づくと、全ての機器が常に健全状態である必要はなく、電力ネットワークの冗長性に応じた信頼性を確保すれば十分である。全ての機器を常に健全に維持する保全方策は過剰投資となる可能性がある。

【0009】

この開示は、上記の点を考慮したものであり、その目的は、状態基準保全を前提とした場合に、過剰投資とならないような適切な点検および保全計画を策定することを可能にする、電力機器の保全支援装置、方法、およびプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一実施形態による電力機器の保全支援装置は、点検方式データと個別機器データとを格納するデータベースと、プロセッサとを備える。点検方式データは、複数の点検方式の各々について、各点検方式によって点検対象機器の劣化状態を診断する際の診断精度に関する情報を含む。個別機器データは、点検対象機器の電力ネットワークでの設置位置に関する情報を含む。プロセッサは、診断精度に関する情報に基づいて、点検方式ごとに点検後に生じ得る点検対象機器の故障発生確率を決定する。プロセッサは、さらに、設置位置に関する情報に基づいて、点検対象機器が故障した場合に必要となるコストに関係する重要度を決定する。プロセッサは、上記の点検方式ごとの故障発生確率と重要度とに基づいて、複数の点検方式のうちで推奨すべき点検方式を決定する。

【発明の効果】

【0011】

上記の実施形態によれば、点検方式ごとの故障発生確率と重要度とに基づいて、複数の点検方式のうちで推奨すべき点検方式を決定することによって、過剰投資とならないような適切な点検および保全計画を策定することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】機器の点検方式の診断精度と故障発生確率との関係を説明するための模式図である。

【図2】ツリー状に接続された電力系統の一例を示す模式図である。

【図3】電力機器の保全システムの全体構成を概略的に示す図である。

【図4】電力用変圧器に用いられる絶縁紙の平均重合度と、稼働開始年からの経年ｔとの関係を示すグラフである。

【図5】保全支援装置のハードウェア装置を概略的に示すブロックである。

【図6】保全支援装置の機能的構成を示すブロック図である。

【図7】重要度決定部６２の動作を説明するためのブロック図である。

【図8】故障発生率決定部６３の動作を説明するためのブロック図である。

【図9】点検対象機器について点検方式を決定する手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない場合がある。

【0014】

実施の形態１．
［本開示の概要］
最初に本開示による保全支援装置および方法の概要を説明する。

【0015】

本開示の保全支援方法は、点検対象機器に対して複数の点検方式がある場合に、どの点検方式を選択するのかを、コスト（費用とも称する）およびリスクなどを考慮して最適に決定することを可能にする。点検方式を選択する際に考慮するべき点は、第１に点検方式ごとの診断精度および点検コストであり、第２の点検対象機器が故障した場合の影響度である。以下、具体例を挙げて説明する。

【0016】

（１．点検方式ごとの診断精度および点検コスト）
一例として、電力機器を構成する複数の部品を対象として、診断精度の異なる２つの点検方式Ａ，Ｂを想定する。

【0017】

点検方式Ａ（低診断精度）：点検での詳細な計測をせず、簡易な計測のみによって故障発生確率および故障が発生したときの影響度を評価する点検方式。

【0018】

点検方式Ｂ（高診断精度）：点検での詳細な計測によって部品の状態を判断し、機器の余寿命を推定し、交換推奨時期が得られる点検方式。

【0019】

点検方式Ａでは、状態基準保全に基づいて簡易な点検を行う。この点検で得られる計測値では劣化の時間変化を把握することは困難であり、発生する異常を確率的に評価せざるを得ない。点検コストは比較的安価である。計測値が閾値を超えた場合、対策などによって保全コストが発生する。また、機器の故障が発生した場合、故障の復旧に要する損失コストおよび電力ネットワークの運用によっては故障による損害コストが発生するリスクを要する。

【0020】

点検方式Ｂでは、詳細な状態基準保全に基づき、劣化の時間変化を把握することができ、機器の余寿命を推定することが可能である。このため、余寿命の年数が経過したときに確実な機器の更新を行うことができ、機器全体の故障リスクを最小限に抑えることができる。ただし、詳細点検のためのコストは、点検方式Ａの簡易点検よりも多くかかる。

【0021】

上記で２つの点検方式の違いにおいて注目すべき点は、診断精度の低い点検方式Ａを採用した場合には、点検後であっても、ある程度の故障発生確率を受け入れなければならない点である。逆に、診断精度の高い点検方式Ｂを採用した場合には、点検によって余寿命を正確に見積もることができるために、余寿命の年数が経過する前であれば故障発生確率を低く（ほとんど０に）抑えることができる。以下、図面を参照してさらに詳しく説明する。

【0022】

図１は、機器の点検方式の診断精度と故障発生確率との関係を説明するための模式図である。

【0023】

図１（Ａ）では、機器の稼働を開始してからの経過年ｔと故障率λとの関係が示されている。故障率が寿命レベルλｄに達したときが、当該機器の寿命であるとする。図１の場合、稼働開始からのτｄ［年］が経過したとき、当該機器の故障率は寿命レベルλｄに達する。この場合のτｄを初期寿命とも称する。

【0024】

以下、当該機器の稼働開始からτ［年］が経過した現時点において、今後のＸ年を考慮して点検方式Ａと点検方式Ｂとのどちらを選択すべきかを判定する場合について説明する。ここで、Ｘ年が経過しても、当該機器は交換推奨時期には達しないとする。すなわち、Ｘ年は、機器の余寿命ＲＬ（＝τｄ−τ）よりも短いものとする。

【0025】

なお、現時点からＸ年が経過した時点で再び、より好ましい点検方式が判定される。このＸ年後に行われる判定では、現時点からＸ年後までの間に行われる点検結果（たとえば、余寿命の推定結果）などが考慮される。

【0026】

図１（Ｂ）は、点検方式Ａの診断精度を表すグラフである。具体的に図１（Ｂ）には、点検方式Ａを用いて余寿命がＲＬであるとの推定結果が得られたときに、真の余寿命のばらつきの程度が示されている。ばらつきの程度としては、正規分布を仮定したときの分散が用いられる。

【0027】

点検方式Ａは比較的診断精度が低い場合であり、真値のばらつきの程度、すなわち分散が大きい。したがって、検査直後に故障が発生する可能性はほとんど０であるとしても、今後のＸ年の間には故障が発生する可能性がある。図１（Ｂ）においてハッチングを付した部分８１が故障発生確率に相当する。したがって、図１（Ｂ）の場合の故障発生確率は、約Ｘ／２年経過後から徐々に増加し始め、その後は、時間の経過に伴って増加することがわかる。

【0028】

図１（Ｃ）は、点検方式Ｂの診断精度を表すグラフである。図１（Ｂ）の場合と同様に、図１（Ｃ）では、点検方式Ｂを用いて余寿命がＲＬであるとの推定結果が得られたときに、真の余寿命のばらつきの程度が示されている。ばらつきの程度としては、正規分布を仮定したときの分散を用いることができる。

【0029】

点検方式Ｂは比較的診断精度が高い場合であり、真値のばらつきの程度、すなわち分散は小さい。したがって、今後Ｘ年の間の故障発生確率はほぼ０である。このように、点検方式の診断精度と故障発生確率とは密接に関係しており、診断精度が高いほど故障発生確率は低くなることがわかる。

【0030】

（２．点検対象機器が故障した場合の影響度の違い）
たとえば、点検対象の機器が電力機器の場合、電力機器は電力ネットワークに接続されているので、同じような故障が生じても、当該電力機器が設置されている場所に応じて故障の影響度が異なる。したがって、点検対象機器には、故障した際の影響度が大きいためにリスクを高く見積もる機器と、故障した際の影響度がさして大きくないのでリスクを低く見積もる機器とがある。

【0031】

このように点検対象機器ごとに故障した場合のリスクが異なる場合には、リスクに応じて点検方式を変える必要がある。なぜなら、リスクの高い機器は、できるだけ診断精度の高い点検方式を用いることによって、故障発生確率を低く抑えることが望ましいからである。以下、図面を参照してさらに詳しく説明する。

【0032】

図２は、ツリー状に接続された電力系統の一例を示す模式図である。図２を参照して、電力系統２０は、発電所２１に接続された変電所Ｓ／Ｓ＿３と、変電所Ｓ／Ｓ＿３に接続された変電所Ｓ／Ｓ＿１，Ｓ／Ｓ＿２とを含む。需要家２２，２３は変電所Ｓ／Ｓ＿３から電力供給を受ける。需要家２４，２５は変電所Ｓ／Ｓ＿１から電力供給を受ける。需要家２６，２７は変電所Ｓ／Ｓ＿２から電力供給を受ける。

【0033】

上記の構成の電力系統２０において、変電所Ｓ／Ｓ＿１，Ｓ／Ｓ＿２，Ｓ／Ｓ＿３にそれぞれ設けられた同一機種の電力用変圧器３１，３２，３３の点検を行う場合を想定する。この場合、各電力用変圧器３１〜３３の各々の設置場所に応じて、当該変圧器が故障した場合の影響度が異なる。たとえば、大口需要家に電力を直接供給している変電所に設けられた電力機器に故障が生じた場合には、故障によって停電に至らなくても、使用制限または節電要請を行う必要が生じるためにコストが発生し得る。また、大口需要家の事業内容によっては、病院など社会的重要度の高い場合には停電が許容されず、電力供給の観点で当該電力機器の重要度が高く、停電による補償額が高額になる場合があり得る。このように、電力機器の場合には、当該電力機器の設置場所に応じて故障発生時のコストに違いがある。したがって、この故障発生時に必要となるコストによって当該機器の重要度（すなわち、電力供給の観点での停電回避の重要度合に応じた影響度）が決まる。

【0034】

なお、単一の設備事故によっては供給支障を生じないというＮ−１基準が満たされている場合には、故障発生によって直ちに停電が生じることはない。しかし、通常のＮ−１基準は、故障発生箇所が電力系統から切り離された後の各流通設備の潮流が、短時間熱容量を超過しないという制限である。したがって、保護装置による電源制限が実施される場合があるし、社会的影響が小さい場合には供給支障が許容される場合もある。したがって、Ｎ−１基準の場合にも、設備の設置場所に応じて故障発生による影響度の相違が生じ得る。

【0035】

以上から、点検方式に応じて決まる故障発生確率と、点検対象機器が故障した場合のコストとの両方を考慮に入れることによって、過剰投資とならないような適切な点検方式を決定することができる。

【0036】

［保全システムの全体構成］
図３は、電力機器の保全システムの全体構成を概略的に示す図である。図３を参照して、保全システムは、点検対象の電力機器について点検および診断を行う。保全システムは、可搬型診断装置３６および保全支援装置４０などを含む。保全支援装置４０は、サーバ４１、外部記憶装置４２、入出力装置４３などを備えたコンピュータシステムである。

【0037】

変電所を例にとると、電力機器には、電力用変圧器、開閉装置や遮断器、避雷器、ケーブルなどの変電機器が含まれる。点検対象の電力機器（たとえば、変圧器３１）について、点検を行う保守員３５が可搬型診断装置３６を用いて診断を行う。あるいは、電力機器の劣化部位の一部を採取して診断のために持ち帰ってもよい。

【0038】

可搬型診断装置３６による診断結果、または、採取した劣化部位の診断結果は、当該電力機器の機種、型式などの機器情報と設置場所、稼働開始年などの情報と紐付けしてサーバ４１に取り付けられた外部記憶装置４２に保存される。可搬型診断装置３６は、無線ＬＡＮなどを介してサーバ４１に点検データを送信してもよい。
電力機器として、電力用変圧器３１を例にとる。

【0039】

可搬型診断装置３６としては、油中ガス分析装置を使用する。電力用変圧器３１の内部での放電などによる局所的な過熱により絶縁油や絶縁紙が熱分解し、水素、メタン、エタン、エチレン、アセチレンなどの分解ガスが発生する。油中ガス分析装置は、この油中に熔解した分解ガスを分析し、溶融量によって内部異常度合いを判断するものである。この診断では、絶縁油の劣化状態として、３レベル程度のおおまかな判断にとどまる。また、一般に分解ガスの溶融量の経年との相関は低いこと、故障モードによって分解ガスの発生パターンが異なることから、時系列での劣化状態の変化を測定値から推定することは難しい。したがって、測定データに基づいて当該電力用変圧器３１の余寿命を推定することはできない。しかし、この診断は変圧器の運転中に実施することができ、診断に要するコストは小さい。

【0040】

一方、絶縁紙の劣化は、変圧器内部事故での電流による電磁機械力による引張強度の低下により評価できる。絶縁紙の引張強度は、紙の主要構成物質であるセルロース分子のつながり数に関係する平均重合度によって推測される。

【0041】

図４は、電力用変圧器に用いられる絶縁紙の平均重合度と、稼働開始年からの経年ｔとの関係を示すグラフである。

【0042】

平均重合度と経年ｔとの関係は図４で示されるような負の相関関係にある。現時点τでの平均重合度の測定値をＶｍとし、平均重合度の寿命レベルをＶｄとする。図４の曲線から、平均重合度が寿命レベルＶｄに到達するときにおける、稼働開始年からの経年τｄを推定することができる。したがって、当該測定対象の電力用変圧器の推定余寿命ＲＬは、τｄ−τであると判断することができる。このように平均重合度から余寿命ＲＬを推定することができる。

【0043】

上記の余寿命ＲＬの推定値は信頼性のあるものである。しかしながら、この診断を行うには電力用変圧器を停止し、内部の絶縁油を抜いて絶縁紙を採取する必要がある。このために点検コストがかかる。

【0044】

保全支援装置４０は、上記のような診断精度と点検コストの異なる２つの点検方式について、どちらの点検方式がより適切かを、点検対象の電力機器が故障したときのリスクを考慮することによって判断するものである。なお、点検方式は２つに限らず３つ以上であってもよく、それぞれ診断精度と点検コストが異なるものとする。

【0045】

［保全支援装置のハードウェア構成］
図５は、保全支援装置のハードウェア装置を概略的に示すブロックである。前述のように、保全支援装置４０は、サーバ４１、外部記憶装置４２、入出力装置４３などを備えたコンピュータシステムである。

【0046】

図５を参照して、サーバ４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）を構成する揮発性メモリ５２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）を構成する不揮発性メモリ５３と、通信装置５４と、メモリＩ／Ｆ（Interface）５５、入力Ｉ／Ｆ５６、ディスプレイＩ／Ｆ５７などの各種インタフェースとを含む。サーバ４１のこれらの構成要素は、バス５０を介して相互に接続されている。

【0047】

ＣＰＵ５１は、不揮発性メモリ５３および／または外部記憶装置４２に格納されたプログラム、通信装置５４などを介して受信したプログラムに従って動作することによって、保全支援装置４０全体を制御するとともに、後述する各種の機能を実現する。

【0048】

ＲＡＭおよびＲＯＭはＣＰＵ５１の主記憶である。ＲＡＭを構成する揮発性メモリ５２は、たとえば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などによって構成される。ＲＯＭを構成する不揮発性メモリ５３は、たとえば、フラッシュメモリなどによって構成される。

【0049】

通信装置５４は、たとえば、インターネットなどの外部のネットワークと接続するためのネットワークアダプタ、前述の可搬型診断装置３６と通信するためのトランシーバなどを含む。

【0050】

外部記憶装置４２は、フラッシュメモリ、ハードディスク、光ディクスなどの不揮発性メモリによって構成される。外部記憶装置４２は、前述のように点検データおよび点検データに基づく劣化状態の診断結果を格納したり、データベース７０として後述する各種のデータを格納したりする。外部記憶装置４２は、メモリＩ／Ｆ５５を介してサーバ４１と接続される。

【0051】

入出力装置４３は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力装置４６と、ディスプレイ４７およびプリンタなどの出力装置を含む。入力装置４６は入力Ｉ／Ｆ５６を介してサーバ４１と接続され、ディスプレイ４７はディスプレイＩ／Ｆ５７を介してサーバ４１と接続される。

【0052】

［保全支援装置の機能的構成］
図６は、保全支援装置の機能的構成を示すブロック図である。保全支援装置４０は、機能的に見て、保全支援装置４０は、データベース７０と保全支援装置本体６０とを備える。

【0053】

データベース７０は、図４の外部記憶装置４２に格納された各種データである。図６の例では、データベース７０は、機器データ７１と、点検方式データ７２と、個別機器データ７３と、点検結果および劣化部位の診断結果などの各種結果データ７４とを含む。

【0054】

表１は、図６の機器データ７１の一例を示す。

【表1】

【0055】

機器データ７１は、図２の電力系統２０の各変電所Ｓ／Ｓ＿１〜Ｓ／Ｓ＿３に設けられている電力機器の種類を示すデータである。具体的には、表１に示すように、電力機器の一般名称、メーカ、機種名、型式などを含む。なお、本開示では、機種名と型式とをまとめて電力機器の種類と称する。

【0056】

表２は、図６の点検方式データ７２の一例を示す。

【表2】

【0057】

点検方式データ７２は、機器データ７１に格納されている電力機器の種類ごとに、点検方式の一覧を示すデータである。表２の例では、Ｘ社製の機種名Ｐ、型式ＴＦ＿Ｐの電力用変圧器について、点検方式ごとに、点検周期、点検コスト、診断精度などが点検方式データ７２としてデータベース７０に格納されている。

【0058】

診断精度に関して、表２の例では低精度および高精度の２段階に分類しているが、３段階以上に分類してもよい。もしくは、図１を参照して説明したように、余寿命の真値のばらつきの程度を表す分散を診断精度に用いてもよい。

【0059】

表３は、図６の個別機器データ７３の一例を示す。

【表3】

【0060】

個別機器データ７３は、機器データ７１に格納されている電力機器の種類ごとに、電力系統２０で実際に稼働している個々の電力機器の一覧を示すデータである。表２の例では、Ｘ社製の機種名Ｐ、型式ＴＦ＿Ｐの電力用変圧器について、個々の変圧器の識別名、設置位置、稼働開始年などのデータが、個別機器データ７３としてデータベース７０に格納されている。

【0061】

保全支援装置本体６０は、図５のＣＰＵ５１で動作する保全支援のためのプログラムに相当する。図６に示すように、保全支援装置本体６０は、点検対象機器の入力部６１と、重要度決定部６２と、故障発生率決定部６３と、リスク算定部６４と、コスト算定部６５とを含む。これらの各要素は、図５のＣＰＵ５１で動作するサブプログラムに相当する。

【0062】

点検対象機器の入力部６１は、図４の入力装置４６、通信装置５４などを介して、点検対象の機器の一覧を受け付ける。点検対象機器は、たとえば、個別機器データ７３の識別名として指定される。

【0063】

なお、以下では、点検対象機器の具体例として、図２の変電所Ｓ／Ｓ＿１に設けられている電力用変圧器３１（識別名：ＴＦ＿Ｐ＿１）、変電所Ｓ／Ｓ＿２に設けられている電力用変圧器３２（識別名：ＴＦ＿Ｐ＿２）、および変電所Ｓ／Ｓ＿３に設けられている電力用変圧器３３（識別名：ＴＦ＿Ｐ＿３）を例に挙げて説明する。

【0064】

図７は、重要度決定部６２の動作を説明するためのブロック図である。図６および図７を参照して、重要度決定部６２は、入力部６１によって受け付けた点検対象機器ごとに重要度を決定する。図２で説明したように、重要度とは当該点検対象機器が故障したときに必要となるコストに相当する。すなわち、重要度は、稼働中の個々の変圧器ごとに設定され、変圧器の設置される変電所における設置箇所および電力系統に基づく評価指標である。この評価値が大きいほど故障時に発生する費用が大きくなる。

【0065】

より具体的には、故障発生時のコスト計算部６７は、個別機器データ７３に格納されている点検対象機器の設置位置に基づいて、各点検対象機器が故障したと仮定したときに生じ得るコストを計算する。このコストには、使用制限および節電要請に伴うコスト、停電に伴う補償コスト、修理費用などが含まれる。重要度決定部６２は、算出したコストに基づいて、各点検対象機器の重要度を決定する。

【0066】

なお、個別機器データ７３に格納されている個別機器ごとに予め重要度を決定しておいてもよい。この場合、重要度を個別機器データ７３に予め格納しておくことができる。重要度決定部６２は、入力部６１によって受け付けた各点検対象機器に対応する重要度を個別機器データ７３から取り出して出力する。

【0067】

表４は、図６の重要度決定部６２によって決定された重要度の一例を示す。表４には、図２の電力用変圧器３１，３２，３３の各々の重要度の一例が示されている。

【0068】

【表4】

【0069】

図８は、故障発生率決定部６３の動作を説明するためのブロック図である。図６および図８を参照して、故障発生率決定部６３は、入力部６１によって受け付けた点検対象機器の各々について、点検方式ごとのＸ年後までの年ごとの故障発生率を決定する。なお、Ｘ年後は交換推奨時期（すなわち、推定余寿命の到達年）よりも前であるとする。

【0070】

図１で説明したように、診断精度が分散などの統計量で表されている場合には、稼働開始年およびこれまでの点検・診断結果などに基づいて決定された推定余寿命を用いることにより、故障発生確率を数値的に計算することができる。

【0071】

もしくは、同種の機器の故障に関する統計データなどに基づいて、点検方式ごとに予め故障発生率を決定しておいてもよい。この場合、故障発生確率を点検方式データ７２に予め格納しておくことができる。故障発生率決定部６３は、入力部６１によって受け付けた点検対象機器に応じて、点検方式データ７２から該当する故障発生確率を点検方式ごとに出力する。

【0072】

表５は、図６の故障発生率決定部６３によって決定された故障発生率の一例を示す。

【表5】

【0073】

表５の例では、点検対象の機器として電力用変圧器を例にとっている。そして、絶縁油の分解ガス溶融量測定による診断のように診断精度はあまりよくないが点検コストが小さい点検方式を点検方式Ａと称する。絶縁紙の平均重合度測定による診断のように診断精度が高いがコストも高い点検方式を点検方式Ｂと称する。

【0074】

上記の点検方式Ａは、機器を停止せずに行う診断方法である。点検周期を５年とする。この診断では、おおまかな故障レベルのみ判定のみ可能である。この診断に要するコストは１回あたり２０（単位はなし）とする。故障レベルは要注意I、要注意II、異常の３レベルであると。もし、これらのいずれかの診断結果となった場合、詳細点検を実施して機器の状態を確認し、機器の故障を防止する対策を講ずる必要がある。いずれの故障レベルと判定された場合でも、以降の年次における機器劣化状態の予測誤差による故障発生確率は残存するものとし、これに伴うリスクコストが発生する。表５に示すように、経年ごとに故障発生確率が増加し、５年目に次の点検を行うと故障発生確率は零にリセットされる。

【0075】

上記の点検方式Ｂは、機器を停止して行う点検方式である。点検周期は１０年とする。この点検に要するコストは１００（単位はなし）とする。この点検では、精度の高い結果が得られるものとし、点検実施年以降の年次における故障発生確率はほぼ０である、すなわち、点検方式Ａの場合と比較して無視できる故障発生確率であるとする。したがって、リスクコストもほぼ０である。

【0076】

図６のリスク算定部６４は、重要度決定部６２によって決定された点検対象機器の重要度と、故障発生率決定部６３によって決定された故障発生確率に基づいて、年次ごとのリスク費用を計算する。具体的には以下の式（１）に示すように、故障発生確率と重要度との積で求めることができる。
（リスク費用）＝（故障発生確率）×（重要度） …(1)

【0077】

コスト算定部６５は、点検方式ごとに今後のＸ年間で生じ得る全コストを計算する。全コストは以下の式（２）に示すように、Ｘ年間に生じ得る点検コストと、上式（１）で計算した年次ごとのリスク費用との和で求めることができる。
（全コスト）＝（点検コスト）＋（リスク費用） …(2)

【0078】

［具体的なコスト計算例］
以下、表４に示す重要度の設定例と表５に示す故障発生確率の設定例とを用いて、図２の電力用変圧器３１，３２，３３の各々について、上式（２）の全コストを計算した例について説明する。

【0079】

表６は、図２の電力用変圧器３１（識別名：ＴＦ＿Ｐ＿１）について、ある時点から１０年間の年次ごとの点検費用とリスク費用について、点検方式Ａと点検方式Ｂとの計算結果を示すものである。

【0080】

【表6】

【0081】

表６に示すように、点検方式Ａおよび点検方式Ｂのいずれの場合もコストの合計値は１００であり、同じである。したがって、点検方式としてはどちらを採用してもよい。

【0082】

表７は、図２の電力用変圧器３２（識別名：ＴＦ＿Ｐ＿２）について、ある時点から１０年間の年次ごとの点検費用とリスク費用について、点検方式Ａと点検方式Ｂとの計算結果を示すものである。

【0083】

【表7】

【0084】

表７に示すように、点検方式Ａの場合のコストの合計値は８０であるのに対して、点検方式Ｂの場合のコストの合計値は１００である。したがって、比較的重要度が小さい電力用変圧器３２の場合には、診断精度の低い点検方式Ａを採用した方が有利である。

【0085】

表８は、図２の電力用変圧器３３（識別名：ＴＦ＿Ｐ＿３）について、ある時点から１０年間の年次ごとの点検費用とリスク費用について、点検方式Ａと点検方式Ｂとの計算結果を示すものである。

【0086】

【表8】

【0087】

表８に示すように、点検方式Ａの場合のコストの合計値は１４０であるのに対して、点検方式Ｂの場合のコストの合計値は１００である。したがって、比較的重要度が大きい電力用変圧器３２の場合には、診断精度の高い点検方式Ｂを採用した方が有利である。

【0088】

上記の表６〜表８に示した３例に示したように、個別の変圧器の重要度に着目することによって、診断精度の低い点検方式Ａと診断精度の高い点検方式Ｂのどちらを選択すべきかを決定することができる。

【0089】

［点検方式の決定手順］
図９は、点検対象機器について点検方式を決定する手順を示すフローチャートである。以下、図９を主として参照して、保全支援装置４０が点検対象機器の点検方式を決定する手順について説明する。

【0090】

ステップＳ１０において、図５のＣＰＵ５１は、入力装置４６、通信装置５４などを介して点検対象機器の入力を受け付ける。

【0091】

次のステップＳ２０において、ＣＰＵ５１は、図６の個別機器データ７３として格納されている当該点検対象機器の電力ネットワークでの設置位置に基づいて、当該点検対象機器の重要度を決定する。ここで、重要度とは、当該点検対象機器が故障したときのリスク費用に相当する。

【0092】

その次のステップＳ４０〜Ｓ６０は、点検対象機器に対して採用し得る点検方式Ａ，Ｂ，Ｃ…の各々ごとに実行される。

【0093】

具体的にステップＳ４０において、ＣＰＵ５１は、図６の点検方式データ７２として格納されている点検方式ごとの劣化状態の診断精度に基づいて、現時点からＸ年後までの年次ごとの故障発生率を決定する。劣化状態の診断精度が高いほど、故障発生率は低い。また、一般に、故障発生率は経年ごとに増加していく（正確には、各年の故障発生率は前年の故障発生率以上になる）が、Ｘ年間の間に点検を行った場合には、再び初年度の故障発生率までリセットされる。

【0094】

次のステップＳ５０において、ＣＰＵ５１は、Ｘ年後までの年次ごとのリスクコストを計算する。リスクコストは、各年次の故障発生率に重要度を乗算することによって求めることができる。

【0095】

その次のステップＳ６０において、ＣＰＵ５１は、当年からＸ年後までのＸ年間の全コストを計算する。全コストは、Ｘ年間の点検コストに年次ごとのリスクコストを全て加算することによって求めることができる。点検コストは、１回あたりの点検コストにＸ年間で実行する点検回数を乗算することによって求めることができる。

【0096】

最後のステップＳ８０において、ＣＰＵ５１は、点検方式ごとに算出した全コストを比較することによって当年からＸ年後までの推奨点検方式として、全コストが最も低い点検方式を出力する。

【0097】

［実施の形態１の効果］
上記の実施の形態において、点検方式ごとに決まる劣化状態の診断精度に応じて、点検を行った後の当該点検対象機器の故障発生確率が決定可能になる点を明らかにした。そして、この故障発生確率と点検対象機器が故障した場合に必要となるコストとの両方を考慮に入れることによって、過剰投資とならないような適切な点検方式を決定することができる。

【0098】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0099】

２０ 電力系統、３１，３２，３３ 電力用変圧器、３６ 可搬型診断装置、４０ 保全支援装置、４１ サーバ、４２ 外部記憶装置、４３ 入出力装置、５１ ＣＰＵ、５２ 揮発性メモリ、５３ 不揮発性メモリ、５４ 通信装置、６０ 保全支援装置本体、６１ 点検対象機器の入力部、６２ 重要度決定部、６３ 故障発生率決定部、６４ リスク算定部、６５ コスト算定部、６７ 故障発生時のコスト計算部、７０ データベース、７１ 機器データ、７２ 点検方式データ、７３ 個別機器データ、７４ 各種結果データ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】