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PSE&G

CMMS（設備保全管理システム）の自動化－スマートグリッド近代化のための基盤

発表者：

Richard Wernsing －アセット戦略マネージャー

© Copyr i g h t 2013 OS Iso f t , LLC .

アジェンダ

• PSE&Gについて

• 問題点

• 機能

• 設備内の状態基準保全（CBM）

• CBMの利点

• エンジニアリングデスクトップ

• 地中ネットワークへのCBM適用拡大

2PSE&G


PSE&Gについて

• 公共サービス概要

– ニュージャージー州に本拠

– アセット総額は約140億ドル

– 年間売上は約70億ドル

• 供給エリア

– 323の市町村

– ニュージャージー州の全人口の70%

– 電力顧客数は2.2百万

– ガス顧客数は1.7百万

– 2,600平方マイル

3PSE&G


問題点

予知保全プログラム・戦略の不在

古く故障しやすい設備がもたらす重大な障害リスクとシステム停止の可能性

限られた評価ツールによるアセット状態の判定

保全、エンジニアリング両分野における専門知識の欠如

形式化された設備投資プログラムの不在

さまざまなシステムに散らばるアセット情報

設備内の経過年数別アセット分布

4PSE&G


経済効果の内訳

図のように年間17億ドルの設備関連支出が倹約され、およそ5年後には十分な利益が得られます。

注：図は保全投資戦略の全体的な変化を示しています。予防保全

事後保全

資本更新

カレンダー基準予防保全

事後保全

障害

状態基準予防保全

過去現在

障害

資本更新

全体で10%の削減

5PSE&G


CMMSの機能分野

• データの収集と統合– 診断・検査データ– 時系列データ– 関係データ– 保全データ

データ収集

分析とレポーティング

保全管理

未加工データ

測定点

通知

フィードバック

アセット分析とレポーティング– 状態・重要度評価– 設備のランク付け– 作業の優先順位付け

保全管理– 測定点– 作業指示作成– 保全計画

6PSE&G


状態基準保全（CBM）

• 入手データをもとにアセットの状態に関してより深い理解を提供

– オペレーションデータ

– 診断データ

– 保全データ

– 機器名／特性データ

• 修理、保全、交換に関する意思決定を支援するサポートシステム

– CBMは障害を予言する「水晶玉」ではありません

– CBMはプロセスを「一定値運転」モードにするものではありません

– CBMは「予算削減」ツールではありません

7PSE&G


データの統合

PI PI

MV90

Hydran

Doble

SAP-PM

診断データ

Delta-X

MDT

送電用SCADA

配電用SCADA

変圧器負荷

PI Manual Logger

変電所検査

SAP保全、設備・ロケーション

ガス・油分析

ガス監視結果

ブレーカ試験

電気的試験結果

GISレーティング、ソーラー、回路長

OMS

POR

PPC

8PSE&G


PI AFのアセットモデル構築とデータ関連付け

9PSE&G


PI AFのアルゴリズム構築

10PSE&G


計算フレームワーク

• 計算構造

– CA = F1(M1) + F2(M2) + F3(M3) + …

– 入手データによって決定される要素

– 要素例• 過去6カ月間の保全費と故障回数

• 過去6／12カ月間のオペレーション数

• ガス分析の経時的変化

• 経時的な平均負荷

• 種別グループ

– 種別グループごとに計算を適用；電圧、分類、種別

– グループ例：• 26KV～69KV GCB

• 138KV+ 電力変圧器

• LTC Vacuum Tanks11PSE&G


アルゴリズムの実行結果

12PSE&G


CMMSにより運転中の障害が回避された事例2011/3/1に過度のガス発生と過熱状態が見つかりました

CBMスコアの履歴

13PSE&G


対応と成果

2011年3月1日、T20 LTCにおける過度のガス発生と過熱状態がCMMSにより検知されました

検査では接点にカーボンの付着がみられました

アセンブリの清掃と新しい接点の取り付けを行いました

T10変圧器の交換時にさらなる負荷がかかっていたら、T20接点は故障していたと考えられるため、この発見は重要なものでした

障害回避によるコスト削減額＝1.5百万ドル以上– LTC＝15万ドルのコストと人件費

– 変圧器＝1.5百万ドルのコストと人件費

改修後の最終CBMスコア

14PSE&G


CBMの利点

• 次のような場合に特に価値を発揮するシステムです

– 保有しているアセット総額は16億ドル、一方、再取得価額は57億ドルといったような場合

– アセットの平均経過年数が40年を超えている場合

– すべての設備が常に使用可能かつ有用な状態であることが求められる場合

– 保全費が収益を圧迫しているうえに、資本更新による新たな財源獲得が見込めない場合

• CBMの活用により、設備障害の回避を通じて過去7

年間に数百万ドルの節減が達成されました

15PSE&G


エンジニアリングデスクトップのデモ

16PSE&G


低パフォーマンスLTCの概要

17PSE&G


アセットに関するSME情報

18PSE&G


アルゴリズム詳細

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履歴

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アセットの状態評価（変電所）

アセットの状態評価

回路SAIFI

地中ネットワーク

信頼性

変電所信頼性

低パフォーマンスデバイス（PPD）

最新型ループ方式（ALS）

可視性監視

変圧器の動的監視変圧器

ブレーカ／リレー

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Asset Health Score

22


アセット健全性評価階層

23PSE&G


アセットの状態評価（回路）


回路SAIFI

地中ネットワーク信頼性

変電所信頼性



可視性監視



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SAIFI

業界とPSE&Gの比較

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

2007 2008 2009 2010 2011 2012

PSE&G

業界

25PSE&G


従来型13kV リクローザループ方式

結合フィーダ #1 フィーダ #1

変電所 #1 変電所 #2

現行の構成

26PSE&G



451S

451S

651R 651R 651R 651R 651R

651R

651R651R651R651R

Station #1

Station #2

R FR

1

R

tie

FR

2

FR

3

FR

4

FR

5

FR

1

FR

2

FR

3

FR

4

Fiber

Optic

Cable

高速通信

変電所 #1

光ファイバーケーブル

変電所 #2

27PSE&G


信頼性向上の概要

イノベーション現行システムスマートグリッド

顧客セグメンテーション

（SAIFI）

1回の停電で影響を受ける平均顧客数は1500


単相切替

（SAIFI）

未導入


1回の停電で影響を受ける平均単相顧客数は167

切替時間

（MAIFI）

30～60秒の瞬間停電瞬間停電なし

28PSE&G


比較－ SAIFIの改善

手法コスト

従来型アプローチツリーの調整、機器の交換 1ループにつき

6～12百万ドル

スマートグリッド技術リスクの制限、通信（ファイバー）の追加、技術の活用 1ループにつき

2～4百万ドル

どちらの手法でも初年度のSAIFIは同じような結果になります

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SAIFI評価とアセット管理プログラムの強化

機会

現行のアセット管理プログ

ラムではSAIFI上昇への対

処が不十分

ソリューション

機会を生かして、投資を

優先順位付けするため

のツールを改良

障壁

環境変化

システムの更新

専門職員

資金の確保

成果

SAIFI低減と支出が最適

化されたデバイスベースの

プログラム

配電におけるSAIFI上昇傾向の緩和へ30PSE&G


低パフォーマンスデバイス（PPD）プログラム

停電の影響を受ける多数の顧客を対象に、2部構成のアセット評価アルゴリズムを開発しました。現在当社に導入されている設備内CMMSシステム構成をモデルとしています。

頻度

•発生回数

30%

停電の影響を受ける顧客

•停電の影響を受ける顧客数

60%

修復の複雑度

•原因コードのばらつき

10%

I.インシデント評価者アルゴリズム：

機器の健全性スコアに基づいて、予定されているプロジェクトの初回優先順位付け、追加現地検査の対象選定、コスト見積り（以下に説明）が行われます。

SAIFI投資利回り（利回りスコア）

修復コスト見積り

SAIFI 利益バリデーション

•フィールドエンジニアリング／

アセット管理による作業範囲評価

－ SAIFI利益バリデーション

－修復コスト見積り

II.現地検査、SAIFIバリデーション、コスト見積り：

現場での作業範囲評価に基づいて、コスト見積りとSAIFI利益バリデーションが行われます。利益とコストに基づいて、SAIFI投資経済計算とプロジェクトの最終優先順位付けが行われます。

31PSE&G


Incremental SAIFI Benefit vs. Cumulative Cost

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

$- $20.0 $40.0 $60.0 $80.0 $100.0 $120.0 $140.0

Cost in $Millions

Inc

rem

en

tal

SA

IFI

Be

ne

fit

信頼性ベースの支出にデバイスアプローチの増分支出を加えた額（単位：百万ドル）

SAIFI 利益増分支出によって獲得される利益

SA

IFI増分利益

SAIFI増分利益と累積コストの関係

コスト（単位：百万ドル）

32


SAIFI投資効果に基づく修復オプションの優先順位付け

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116 121 126

Prioritized Remediation Projects

Yie

ld (

SA

IFI/$

Millio

n In

ve

ste

d

= メトロ

= 中央部 = パリセーズ

= 南部

SAIFI投資効果（SAIFI利益／投資額）

利回り（S

AIF

I利益／投資額（単位：百万ドル））

優先順位付けされた修復プロジェクト

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SAIFI Trending

Non-Weather Day (Blue Sky) vs Weather Day

0.63 0.64

0.69 0.69

0.76

0.70

0.84

0.78

0.66

0.43

0.470.45

0.500.47

0.510.48

0.54

0.210.18

0.24 0.250.23

0.19

0.35

0.24

0.70

0.420.42

0.24

0.27

48 49

95

7067

68

65 62 6253

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

SA

IFI

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Da

ys

Overall SAIFI Non-Weather Day SAIFI (Blue Sky) Weather Day SAIFIWeather Days Log. (Weather Days) Log. (Overall SAIFI)Log. (Non-Weather Day SAIFI (Blue Sky)) Log. (Weather Day SAIFI)

* Weather Day Definition -

Temp >=90

OR any two of the following:

- 1" Liquid Precip

- Thunderstorms

- Sustained Wind >= 30 mph

- Wind Gusts >= 35 mph

Note: 2012 data is pro-rated based on 5 Year AverageData through 9/30/2012

0.49

0.30

0.19

59

SAIFIトレンド非悪天日（晴天）と悪天日の比較

* 悪天日の定義気温90°F以上または以下条件の2つ以上該当－ 1インチ以上の降雨量－雷雨－持続的な風速が30mph以上－ 35mph以上の突風

日数

注：2012年のデータは、5年間の平均に基づき比例配分したものです。

全SAIFI

悪天日ログ（非悪天日SAIFI（晴天））

非悪天日SAIFI（晴天）ログ（悪天日）ログ（悪天日SAIFI）

悪天日SAIFI

ログ（全SAIFI）

2012/9/30までのデータ

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アセットの状態評価（ネットワーク）


回路SAIFI

地中ネットワーク

信頼性

変電所信頼性



可視性監視



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ネットワーク監視システム

（NMS）

• 地中ケーブル復旧時間の短縮• パターン認識による障害タイプの判定• 主要な地中ネットワークアセットの可視性向上• アセットの検査・試験・保全データの統合• 比較分析用の一貫した情報ベース

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システム可視化

37PSE&G


地中分電室情報－KVA、アンペア、ステータス

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逆流防止

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ネットワーク監視システム（NMS）の利点

• 制御機能と表示機能• 変圧器とネットワークプロテクタの状態評価• ネットワークリレーへのリモートアクセスによる設定とバリデーション

• O&M節減–OT節減（事後保全の5%削減）–現場作業員ではなくシステムによる「事前」検出が可能

–障害時のレスポンスとターンアラウンドが向上

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26KV地中ネットワークディスプレイ

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地中供給に対する取り組みとライフサイクル戦略

ライフサイクル分析

パイプ

アセットごとの平均回路スコア

アセットレベルの状態評価によって問題のあるアセットを特定

回路レベルの交換戦略

継手ポンプ装置ターミネータ

ガス／物理分析経過年数／設計流体／X線分析流体分析

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架空送電に対する取り組みとライフサイクル戦略

ライフサイクル分析

アセットごとの平均回路スコア

アセットレベルの状態評価によって問題のあるアセットを特定

回路レベルの交換戦略

送電塔導体

経過年数ハードウェアの状態絶縁体の状態

経過年数構造設計ハードウェア／基礎の状態塗装の状態

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将来に向けたビジョン

• サイバーセキュリティ

• アセット信頼性管理システム

• 供給停止管理

• グラフィック情報システム

• モバイルデータ

• リスク管理

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アセット信頼性管理システム仮想的な供給管理センターへ

CMMS PI SystemHDW

メトロ

中央部パリセーズ

南部

ESOC

OMS

GIS アセットマネージャーエンジニア／プランナー DERC

先進アプリケーション

全体的な取り組みの焦点は、送電オペレーションシステム能力全体の活用、向上、増強を図ることです。新たな技術、方法論、認識、そしてビジネス推進と機会への投資を取り入れながら、それに向かって進んでいきます。

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GISとOMSの将来像

デスクトップサーバーモバイルオンライン

ビジネス上の意思決定改善へ向けて情報の流れをよりスムーズに

アセット管理

プランニング、分析

フィールドモビリティ

オペレーションの把握

データの収集・体系化・交換

データを「使える」情報に変換

一番必要な場所で情報を入手

情報を広く周知する文化の育成

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