(57)【要約】【課題】電力系統設備の実態を反映した故障率を求める。【解決手段】実施形態の故障率算出装置は、取得部と、実力経年数算出部と、故障率算出部と、を備える。取得部は、所定区間内の電力系統の設備の劣化度を示すデータを取得する。実力経年数算出部は、所定区間内の設備の劣化度と当該設備が所定区間内に設置されてからの経年数とに基づいて、取得したデータが示す劣化度に相当する設備の実効的な経年数である実力経年数を算出する。故障率算出部は、実力経年数算出部により算出された実力経年数に応じた設備の故障率を算出する。【選択図】図１
2018182903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定区間内の電力系統の設備の劣化度を示すデータを取得する取得部と、
前記所定区間内の前記設備の劣化度と当該設備が前記所定区間内に設置されてからの経年数とに基づいて、取得した前記データが示す劣化度に相当する前記設備の実効的な経年数である実力経年数を算出する実力経年数算出部と、
前記実力経年数算出部により算出された前記実力経年数に応じた前記設備の故障率を算出する故障率算出部と、
を備える故障率算出装置。
【請求項２】
前記所定区間内の前記設備の劣化度と、当該劣化度に相当する前記設備の前記実力経年数とを対応付けるテーブルを算出するテーブル算出部をさらに備え、
前記実力経年数算出部は、前記テーブルにおいて、取得した前記データが示す前記設備の劣化度と対応付けられた前記実力経年数を、前記設備の前記実力経年数として算出する請求項１に記載の故障率算出装置。
【請求項３】
前記故障率に基づいて、前記所定区間の電力系統の供給信頼度を算出する供給信頼度算出部をさらに備えた請求項１または２に記載の故障率算出装置。
【請求項４】
前記取得部は、前記設備の複数種類の劣化度を示す前記データを取得し、
前記実力経年数算出部は、前記データが示す複数種類の劣化度それぞれについて、前記実力経年数を算出し、算出した複数の前記実力経年数のうち、最も長い前記実力経年数を、前記設備の前記実力経年数とする請求項１から３のいずれか一に記載の故障率算出装置。
【請求項５】
前記実力経年数は、前記設備の劣化度に相当する前記設備の平均的な経年数である請求項１から４のいずれか一に記載の故障率算出装置。
【請求項６】
前記故障率算出部は、予め設定された単位時間毎の前記故障率を算出する請求項１から５のいずれか一に記載の故障率算出装置。
【請求項７】
前記供給信頼度算出部は、前記故障率に基づいて、単位時間当たりの前記供給信頼度を算出する請求項２に記載の故障率算出装置。
【請求項８】
所定区間内の電力系統の設備の劣化度を示すデータを取得し、
前記所定区間内の前記設備の劣化度と当該設備が前記所定区間内に設置されてからの経年数とに基づいて、取得した前記データが示す劣化度に相当する前記設備の実効的な経年数である実力経年数を算出し、
算出された前記実力経年数に応じた前記設備の故障率を算出する、
ことを含む故障率算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、故障率算出装置および故障率算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統設備を更新する際、当該電力系統設備の更新の前後および更新中における、当該電力系統設備が設置された区間における電力の供給信頼度（ＳＡＩＦＩ：System  Average  Interruption  Frequency  Index、例えば、単位時間当たりの停電の発生率）を算出する必要がある。供給信頼度の算出には、電力系統設備の故障率が必要であるが、電力系統設備が設置されてからの経年数に応じた固定値を故障率として用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５５０６３２号公報
【特許文献２】特許第４９７７０６４号公報
【特許文献３】特許第５８８２８４９号公報
【特許文献４】特許第５７２０８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、故障率には、電力系統設備が設置されてからの経年数等の属性情報に基づいて変更した値を用いることはあるが、電力系統設備の設置環境や使用条件によって生じる劣化度による電力系統設備毎のばらつきに対応した値となっておらず、実態を反映した故障率となっていない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の故障率算出装置は、取得部と、実力経年数算出部と、故障率算出部と、を備える。取得部は、所定区間内の電力系統の設備の劣化度を示すデータを取得する。実力経年数算出部は、所定区間内の設備の劣化度と当該設備が所定区間内に設置されてからの経年数とに基づいて、取得したデータが示す劣化度に相当する設備の実効的な経年数である実力経年数を算出する。故障率算出部は、実力経年数算出部により算出された実力経年数に応じた設備の故障率を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる故障率算出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態にかかる故障率算出装置による供給信頼度の算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、第１の実施形態にかかる故障率算出装置によって変換テーブルを作成する処理の一例を説明するための図である。
【図４】図４は、第１の実施形態にかかる故障率算出装置によって実力経年数を算出する処理の一例を説明するための図である。
【図５】図５は、第２の実施形態にかかる故障率算出システムの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、添付の図面を用いて、本実施形態にかかる故障率算出装置および故障率算出方法について説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる故障率算出装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態にかかる故障率算出装置１は、データ取得部１０１と、フィールドデータベース１０２と、テーブル算出部１０３と、モデル式作成部１０４と、実力経年数算出部１０５と、故障率算出部１０６と、供給信頼度算出部１０７と、データ出力部１０８と、を有する。
【０００９】
フィールドデータベース１０２は、所定区間内の電力系統の設備（以下、電力系統設備と言う。例えば、ケーブル、変圧器、遮断器）の劣化度と、当該電力系統設備が所定区間内に設置されてからの経年数（以下、真の経年数と言う）と、を記憶する。ここで、所定区間は、発電所から需要家までの電力系統の区間のうち、予め設定された区間である。本実施形態では、所定区間は、発電所から需要家までの電力系統の区間のうち、供給信頼度（ＳＡＩＦＩ：System  Average  Interruption  Frequency  Index、例えば、単位時間当たりの停電の発生率）を算出する区間である。
【００１０】
劣化度は、電力系統設備の劣化の度合いを示す値であり、例えば、ケーブルの温度や振動や騒音、変圧器の絶縁抵抗値、遮断器の遮断回数である。また、真の経年数は、電力系統設備が所定区間内に設置されてから実際に経過した年数である。
【００１１】
テーブル算出部１０３は、フィールドデータベース１０２に記憶される劣化度および真の経年数に基づいて、電力系統設備の劣化度と、実力経年数と、を対応付けるテーブル（以下、変換テーブルと言う）を算出する。ここで、実力経年数は、電力系統設備の劣化度に相当する当該電力系統設備の実効的な経年数である。本実施形態では、実力経年数は、電力系統設備の劣化度に相当する当該電力系統設備の平均的な経年数である。本実施形態では、テーブル算出部１０３は、電力系統設備の劣化度の種類毎に、変換テーブルを算出する。
【００１２】
データ取得部１０１は、所定区間内の電力系統設備の劣化度を示すデータ（以下、劣化度データと言う）を取得する。例えば、データ取得部１０１は、ケーブルの温度や振動や騒音、変圧器の絶縁抵抗値、遮断器の遮断回数等を劣化度としてデータを取得する。本実施形態では、データ取得部１０１は、電力系統設備の複数種類の劣化度を示す劣化度データを取得する。また、本実施形態では、データ取得部１０１は、予め設定された単位時間毎に、劣化度データを取得する。
【００１３】
実力経年数算出部１０５は、フィールドデータベース１０２に記憶された、所定区間内の電力系統設備の劣化度と、当該電力系統設備の真の経年数とに基づいて、データ取得部１０１により取得した劣化度データが示す劣化度に相当する電力系統設備の実力経年数を算出する。本実施形態では、実力経年数算出部１０５は、テーブル算出部１０３により算出された変換テーブルにおいて、データ取得部１０１により取得した劣化度データが示す劣化度と対応付けられた実力経年数を、電力系統設備の実力経年数として算出する。
【００１４】
本実施形態では、実力経年数算出部１０５は、取得された劣化度データが複数種類の劣化度を示す場合、当該複数種類の劣化度それぞれについて実力経年数を算出し、算出した複数の実力経年数のうち、最も長い実力経年数を、電力系統設備の実力経年数とする。本実施形態では、実力経年数算出部１０５は、取得された劣化度データが複数種類の劣化度を示す場合、テーブル算出部１０３により算出された変換テーブルのうち劣化度データが示す劣化度の各種類に対応する変換テーブルにおいて、当該各種類の劣化度と対応付けられた実力経年数を特定する。そして、実力経年数算出部１０５は、各種類の劣化度について算出した実力経年数のうち、最も長い実力経年数を、電力系統設備の実力経年数として算出する。
【００１５】
モデル式作成部１０４は、フィールドデータベース１０２に記憶される劣化度および真の経年数を用いて、電力系統設備の故障率と、電力系統設備の経年数との関係を示すモデル式を作成する。本実施形態では、モデル式作成部１０４は、電力系統設備の種類毎にモデル式を作成する。具体的には、モデル式作成部１０４は、フィールドデータベース１０２に記憶される電力系統設備の種類毎の稼働および故障の実績に基づいて、当該電力系統設備の種類毎の故障の原因を特定するハザード分析を行う。次いで、モデル式作成部１０４は、電力系統設備の故障の原因に基づいて、ワイブル分布等の統計分析によって、電力系統設備の故障率と実力経年数との関係を表すモデル式を作成する。
【００１６】
例えば、モデル式作成部１０４は、ワイブル分布によって下記の式（１）に示すモデル式を作成する。式（１）において、λは電力系統設備の故障率であり、ｔは実力経年数であり、ｍは形状パラメータであり、ηは尺度パラメータである。
【数１】
2018182903.tif 000003
【００１７】
故障率算出部１０６は、実力経年数算出部１０５により算出される電力系統設備の実力経年数に応じた電力系統設備の故障率を算出する。これにより、電力系統設備の設置環境や使用条件によって生じる電力系統設備の劣化度のばらつきに対応した電力系統設備の経年数に応じた故障率を算出できるので、電力系統設備の実態を反映した故障率を求めることができる。本実施形態では、故障率算出部１０６は、モデル式作成部１０４により作成されたモデル式を用いて、実力経年数算出部１０５により算出される電力系統設備の経年数に応じた電力系統設備の故障率を算出する。また、本実施形態では、故障率算出部１０６は、予め設定された単位時間毎に、電力系統設備の故障率を算出する。
【００１８】
供給信頼度算出部１０７は、故障率算出部１０６により算出される故障率に基づいて、所定区間の電力系統の供給信頼度を算出する。本実施形態では、供給信頼度算出部１０７は、故障率算出部１０６により算出される故障率に基づいて、単位時間当たりの供給信頼度を算出する。また、本実施形態では、供給信頼度算出部１０７は、下記の式（２）を用いて、供給信頼度を算出する。式（２）において、λは単位時間当たりの故障率であり、ｎは電力系統設備の故障によって所定区間において停電が発生する需要家の数であり、ｎａｌｌは所定区間内の需要家の総数である。データ出力部１０８は、供給信頼度算出部１０７により算出される供給信頼度を外部の装置に出力する。
【数２】
2018182903.tif 000004
【００１９】
本実施形態では、故障率算出部１０６により算出される故障率に基づいて、供給信頼度を算出する例について説明したが、これに限定するものではなく、例えば、故障率算出部１０６により算出される故障率に基づいて、予備の電力系統設備（例えば、変圧器）をどれくらい用意するかなど、電力系統設備の更新計画を作成しても良い。
【００２０】
次に、図２を用いて、本実施形態にかかる故障率算出装置１による供給信頼度の算出処理の流れの一例について説明する。図２は、第１の実施形態にかかる故障率算出装置による供給信頼度の算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００２１】
本実施形態では、データ取得部１０１は、所定区間内の電力系統設備（以下、対象設備と言う）の劣化度を示す劣化度データを取得する劣化診断処理を実行する（ステップＳ２０１）。例えば、データ取得部１０１は、対象設備の一例であるケーブルの劣化診断処理を実行する場合、ケーブルの温度上昇や振動や騒音や絶縁抵抗値を、当該ケーブルの劣化度を示す劣化度データとして取得する。また、データ取得部１０１は、対象設備の一例である変圧器の劣化診断処理を実行する場合、変圧器の絶縁抵抗値を、当該変圧器の劣化度を示す劣化度データとして取得する。また、データ取得部１０１は、対象設備の一例である遮断器の劣化診断処理を実行する場合、遮断器の遮断回数を、当該遮断器の劣化度を示す劣化度データとして取得する。
【００２２】
次いで、テーブル算出部１０３は、フィールドデータベース１０２に記憶される劣化度および真の経年数に基づいて、電力系統設備の種類毎に、当該電力系統設備の劣化度と実力経年数とを対応付ける変換テーブルを算出する（ステップＳ２０２）。本実施形態では、テーブル算出部１０３は、電力系統設備の劣化度に相当する当該電力系統設備の平均的な経年数を実力経年数とする。
【００２３】
次に、実力経年数算出部１０５は、テーブル算出部１０３により電力系統設備の種類毎に算出されたテーブルのうち、対象設備の変換テーブルにおいて、当該対象設備の劣化度データが示す劣化度と対応付けられる実力経年数を、対象設備の実力経年数として算出する（ステップＳ２０３）。そして、故障率算出部１０６は、モデル式作成部１０４により電力系統設備の種類毎に作成されたモデル式（例えば、式（１））のうち対象設備のモデル式に対して、算出した対象設備の経年数を代入することによって、対象設備の故障率を算出する（ステップＳ２０４）。さらに、供給信頼度算出部１０７は、対象設備の故障率に基づいて、所定区間の電力系統の供給信頼度を算出する（ステップＳ２０５）。
【００２４】
次に、図３を用いて、本実施形態にかかる故障率算出装置１により変換テーブルを作成する処理の一例について説明する。図３は、第１の実施形態にかかる故障率算出装置によって変換テーブルを作成する処理の一例を説明するための図である。図３において、縦軸は電力系統設備の劣化度を表し、横軸は電力系統設備の経年数を表す。
【００２５】
上述したように、本実施形態にかかる故障率算出装置１は、実力経年数算出部１０５によって、電力系統設備に対する外的要因（例えば、設置環境や使用条件）による劣化度のばらつきを考慮して実力経年数を算出する。そのため、故障率算出装置１は、テーブル算出部１０３によって、電力系統設備の劣化度と実力経年数とを対応付ける変換テーブルを予め作成しておく必要がある。変換テーブルは、電力系統設備の種類（例えば、ケーブル径または電極径が異なるケーブル）毎に異なる。
【００２６】
そこで、フィールドデータベース１０２は、図３に示すように、電力系統設備の種類毎に、経年数が異なる電力系統設備の劣化度を蓄積する。そして、テーブル算出部１０３は、フィールドデータベース１０２に蓄積される、経年数が異なる電力系統設備の劣化度（図３の丸印で示す）を用いて、電力系統設備の劣化度毎の電力系統設備の平均的な経年数を実力経年数として統計的に算出する。次に、テーブル算出部１０３は、電力系統設備の経年数（実力経年数）と、当該実力経年数の電力系統設備の劣化度と、を対応付ける変換テーブル（図３の実線で示す）を作成する。
【００２７】
次に、図４を用いて、本実施形態にかかる故障率算出装置１によって実力経年数を算出する処理の一例について説明する。図４は、第１の実施形態にかかる故障率度算出装置によって実力経年数を算出する処理の一例を説明するための図である。図４において、縦軸は電力系統設備の劣化度を表し、横軸は電力系統設備の経年数を表す。また、図４において、符号Ｔ１で示す線は、悪環境に設置されて劣化が早い電力系統設備（例えば、使用頻度が高く酷使されている電力系統設備）の真の経年数と当該電力系統設備の劣化度との関係を表す。また、図４において、符号Ｔ２で示す線は、電力系統設備の実力経年数と当該電力系統設備の劣化度との関係を表す。また、図４において、符号Ｔ３で示す線は、良環境に設置されて劣化が遅い電力系統設備（例えば、使用頻度が少ない電力系統設備）の真の経年数と当該電力系統設備の劣化度との関係を表す。
【００２８】
図４に示すように、電力系統設備の劣化度が同一である場合でも、その電力系統設備の設置環境や使用条件によって、電力系統設備の真の経年数が異なる。例えば、悪環境に設置された電力系統設備は、劣化度が１４００である場合でも、真の経年数が２５年である（符号Ｔ１で示す、真の経年数と劣化度との関係を参照）。これに対して、良環境に設置された電力系統設備は、劣化度が１４００である場合、真の経年数が４７年である（符号Ｔ３で示す、真の経年数と劣化度との関係を参照）。
【００２９】
そのため、本実施形態では、実力経年数算出部１０５は、電力系統設備の実力経年数と、電力系統設備の平均的な劣化度とを対応付けた変換テーブル（符号Ｔ２で示す、実力経年数と劣化度との関係を参照）を用いて、取得した劣化度データが示す劣化度に対応する実力経年数を、電力系統設備の実力経年数として算出する。例えば、実力経年数算出部１０５は、取得した劣化度データが示す劣化度が１４００である場合、３７年を実力経年数として算出する。また、実力経年数算出部１０５は、取得した劣化度データが示す劣化度が１０００である場合、３１年を実力経年数として算出する。
【００３０】
このように、第１の実施形態にかかる故障率算出装置１によれば、電力系統設備の設置環境や使用条件によって生じる劣化度による電力系統設備のばらつきに対応した電力系統設備の実力経年数に応じた故障率を算出できるので、電力系統設備の実態を反映した故障率を求めることができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
本実施形態は、電力系統設備の故障率の算出と、所定区間の電力系統設備の供給信頼度の算出とを、別々の装置で行う故障率算出システムの例である。以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００３２】
図５は、第２の実施形態にかかる故障率算出システムの構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態にかかる故障率算出システムは、故障率算出装置５０１と、供給信頼度算出装置５０２と、を有する。そして、故障率算出装置５０１は、データ取得部１０１と、フィールドデータベース１０２と、テーブル算出部１０３と、モデル式算出部１０４と、実力経年数算出部１０５と、故障率算出部１０６と、を有する。また、供給信頼度算出装置５０２は、供給信頼度算出部１０７と、データ出力部１０８と、を有する。すなわち、本実施形態にかかる故障率算出システムでは、電力系統設備の故障率の算出と、所定区間内の電力系統設備の供給信頼度の算出とを、別々の装置（故障率算出装置５０１および供給信頼度算出装置５０２）で実行する。
【００３３】
そして、第２の実施形態にかかる故障率算出システムによれば、電力系統設備の故障率の算出と、所定区間内の電力系統設備の供給信頼度の算出とを、別々の装置で実行した場合でも、第１の実施形態と同様に、電力系統設備の設置環境や使用条件によって生じる劣化度による電力系統設備のばらつきに対応した電力系統設備の経年数に応じた故障率を算出できるので、電力系統設備の実態を反映した故障率を求めることができる。
【００３４】
以上説明したとおり、第１，２の実施形態によれば、電力系統設備の実態を反映した故障率を求めることができる。
【００３５】
なお、本実施形態の故障率算出装置１，５０１および供給信頼度算出装置５０２で実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）等に予め組み込まれて提供される。本実施形態の故障率算出装置１，５０１および供給信頼度算出装置５０２で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成しても良い。
【００３６】
さらに、本実施形態の故障率算出装置１，５０１および供給信頼度算出装置５０２で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の故障率算出装置１，５０１および供給信頼度算出装置５０２で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００３７】
本実施形態の故障率算出装置１，５０１および供給信頼度算出装置５０２で実行されるプログラムは、上述した各部（データ取得部１０１、テーブル算出部１０３、モデル式算出部１０４、実力経年数算出部１０５、故障率算出部１０６、供給信頼度算出部１０７、およびデータ出力部１０８）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（Central  Processing  Unit）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、データ取得部１０１、テーブル算出部１０３、モデル式算出部１０４、実力経年数算出部１０５、故障率算出部１０６、供給信頼度算出部１０７、およびデータ出力部１０８、が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１０１  データ取得部
１０２  フィールドデータベース
１０３  テーブル算出部
１０４  モデル式作成部
１０５  実力経年数算出部
１０６  故障率算出部
１０７  供給信頼度算出部
１０８  データ出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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