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技術 設備停止計画作成支援システム及び記憶媒体

出願人 ティーエム・ティーアンドディー株式会社
発明者 村井雅彦高木康夫島田和恵
出願日 2000年1月12日 (20年11ヶ月経過) 出願番号 2000-003606
公開日 2001年7月19日 (19年5ヶ月経過) 公開番号 2001-197664
状態 未査定
技術分野 交流の給配電
主要キーワード 運転設備 停止作業 最適コスト 同時停止 山から谷 発電機設備 近傍解 求解処理
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年7月19日)のものです。
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図面 (5)

課題

経済性を考慮した設備停止計画を作成することにある。

解決手段

近似解演算手段3aおよび厳密解探索演算手段3bを設け、この近似解演算手段にて電力系統の設備停止計画に基づく停止設備およびその停止時に現存する運転設備のデータを用いて、初期停止要求時期における発電機運転コストを線形化し、この線形化された運転コスト一次関数をもとに発電停止計画を作成し、さらにこの発電機停止計画に関連づけられた系統設備の停止計画を探索して近似解を取得し、さらに厳密解探索演算手段にて、求めた近似解から厳密解を探索し、最適な設備停止計画を得るものである。

概要

背景

一般に、電力系統設備保全修復等の観点から、定期的または任意必要時に点検修理が行われているが、電力系統系統上の制約条件等が存在することから、作業者自己判断に委ねることなく、電力系統の信頼性を維持しつつ電力系統設備の停止計画を作成するために設備停止計画作成支援システムが提案されている(特開平9−28036号)。

このシステムは、予め電力系統の複数の停止予定設備に対する停止日時を立案し、各停止日時での系統形態に対して停電過負荷に関する電力系統の信頼性を評価しつつ運用可否を判定し、運用不可の場合には別の系統形態に変更して同様に評価し、運用可の場合には実際の系統形態から設備停止に関する次の系統形態に系統変更するための系統操作手順を順次変えつつ良否を判定し、停止作業時の最適な系統操作手順を抽出するといった設備停止計画を作成することが試みられている。

概要

経済性を考慮した設備停止計画を作成することにある。

近似解演算手段3aおよび厳密解探索演算手段3bを設け、この近似解演算手段にて電力系統の設備停止計画に基づく停止設備およびその停止時に現存する運転設備のデータを用いて、初期停止要求時期における発電機運転コストを線形化し、この線形化された運転コスト一次関数をもとに発電機停止計画を作成し、さらにこの発電機停止計画に関連づけられた系統設備の停止計画を探索して近似解を取得し、さらに厳密解探索演算手段にて、求めた近似解から厳密解を探索し、最適な設備停止計画を得るものである。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、発電コスト等の経済性を考慮した最適な設備停止計画を作成する設備停止計画作成支援システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、電力市場規制緩和を考慮しつつ合理的な設備停止計画を作成する設備停止計画作成支援システムを提供することにある。

また、本発明の目的は、発電コスト等の経済性を考慮した最適な設備停止計画を作成するプログラムを記憶した記憶媒体を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

電力系統設備停止計画支援する設備停止計画支援システムにおいて、電力系統の設備停止計画に基づく停止設備およびその停止時に現存する運転設備系統接続データを用いて、停止要求時期の発電機運転コストを線形化し、この線形化された運転コスト一次関数をもとに発電停止計画を作成し、さらにこの発電機停止計画に関連づけられた系統設備の停止計画を探索し、近似解とする近似解演算手段と、この近似解演算手段によって求めた近似解から厳密解を探索する厳密解探索演算手段とを備えたことを特徴とする設備停止計画支援システム。

請求項2

電力系統の設備停止計画を支援する設備停止計画支援システムにおいて、予め停止要求時期を含む近似解に相当する初期解データを記憶する記憶手段と、この記憶手段によって求めた初期解データから厳密解を探索する厳密解探索演算手段とを備えたことを特徴とする設備停止計画支援システム。

請求項3

発電機運転コストの線形化処理は、1年を複数の時期に分割し、各時期ごとの各系統・発電設備の停止による発電機運転コストを線形化処理することを特徴とする請求項1記載の設備停止計画支援システム。

請求項4

発電機運転コストの線形化処理は、1年を4つの時期に分割し、電力系統の設備停止の停止要求日が前記4分割された何れの時期に相当するかに応じ、その設備停止時期およびその停止に伴なう発電機運転コストの増分を1次関数近似することを特徴とする請求項1記載の設備停止計画支援システム。

請求項5

系統設備停止計画の探索処理は、送電ロス潮流制約等を考慮しながら最適な系統設備停止計画を探索することを特徴とする請求項1記載の設備停止計画支援システム。

請求項6

厳密解探索演算手段は、前記近似解または初期解である設備停止計画のもとに設備停止開始時期をずらしながら近傍解を求めた後、この近傍解に基づいて所定の制約条件のもとにコスト関数を最小化するものである請求項1または請求項2記載の設備停止計画支援システム。

請求項7

所定の制約条件は、電力託送を含むものである請求項6記載の設備停止計画支援システム。

請求項8

電力系統の設備停止計画用プログラムを記憶した記憶媒体であって、コンピュータに、系統停止計画に基づく電力系統の設備停止に関係する系統接続データを設定する系統接続データ設定機能と、この系統接続データを用いて、複数の時期に分けて系統停止計画に伴なう発電機の運転コストを線形化処理する運転コスト線形化機能と、各計画停止要求日に応じた前記何れかの時期の線形化関数を用いて、最も低運転コストとなる停止時期を決定し発電機設備停止計画を作成する発電機停止計画作成機能と、この発電機停止計画に関連づけた順序で系統停止計画である近似解を探索する系統停止計画作成機能と、この系統停止計画作成機能による近似解または予め定める初期解をもとに単位期間をずらして近傍解を演算する近傍解作成機能と、この近傍解作成機能によって作成された近傍解に基づいて所定の制約条件のもとに最適化計算を行って停止計画を求める最適化計算機能ととを実現させるために設備停止計画用プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

技術分野

0001

本発明は、系統設備送電線,送電線接続機器等)・発電設備等の電力系統設備停止時の停止作業計画を作成支援する設備停止計画作成支援システム及び記憶媒体に関する。

背景技術

0002

一般に、電力系統設備の保全修復等の観点から、定期的または任意必要時に点検修理が行われているが、電力系統系統上の制約条件等が存在することから、作業者自己判断に委ねることなく、電力系統の信頼性を維持しつつ電力系統設備の停止計画を作成するために設備停止計画作成支援システムが提案されている(特開平9−28036号)。

0003

このシステムは、予め電力系統の複数の停止予定設備に対する停止日時を立案し、各停止日時での系統形態に対して停電過負荷に関する電力系統の信頼性を評価しつつ運用可否を判定し、運用不可の場合には別の系統形態に変更して同様に評価し、運用可の場合には実際の系統形態から設備停止に関する次の系統形態に系統変更するための系統操作手順を順次変えつつ良否を判定し、停止作業時の最適な系統操作手順を抽出するといった設備停止計画を作成することが試みられている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、以上のようなシステムは、専ら電力系統上の制約とか作業実施上の操作に着目した設備停止計画の作成支援であって、例えば発電機の発電コスト送電ロスといった,いわゆる経済性を考慮した設備停止計画を作成するための支援ではなかった。

0005

さらに、近時、電力市場規制緩和に伴い、設備停止計画自体に売電可能会社によるIPP運転スケジュールや各会社間の契約に伴う電力伝送による売買,つまり電力託送等を考慮する時期にきているが、未だそれらの考慮がなされていない。

0006

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、発電コスト等の経済性を考慮した最適な設備停止計画を作成する設備停止計画作成支援システムを提供することにある。

0007

本発明の他の目的は、電力市場の規制緩和を考慮しつつ合理的な設備停止計画を作成する設備停止計画作成支援システムを提供することにある。

0008

また、本発明の目的は、発電コスト等の経済性を考慮した最適な設備停止計画を作成するプログラムを記憶した記憶媒体を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するために、本発明は、電力系統の系統設備および発電設備の停止計画を支援する設備停止計画支援システムにおいて、電力系統の設備停止計画に基づく停止設備およびその停止時に現存する運転設備のデータを用いて、初期停止要求時期における発電機運転コストを線形化し、この線形化された運転コスト一次関数をもとに発電機停止計画を作成し、さらにこの発電機停止計画に関連づけられた系統設備の停止計画を探索し、近似解とする近似解演算手段と、この近似解演算手段によって求めた近似解から厳密解を探索する厳密解探索演算手段とを備えたものである。

0010

なお、厳密解探索演算手段は、近似解演算手段に代えて、予め初期停止要求日を含む近似解に相当する初期解データを記憶する記憶手段を設け、この記憶手段によって求めた初期解データから厳密解を探索するようにしてもよい。

0011

従って、本発明は、以上のような構成としたことにより、予め電力系統の設備停止計画に基づく停止設備およびその停止時に現存する運転設備のデータを用いて、初期停止要求時期における発電機運転コストを線形化し、この発電機運転コストの線形化に基づいて発電設備停止計画および系統設備停止計画を作成するので、経済性を考慮しつつほぼ運転コストの低い停止時期を求めることができ、また系統設備の操作順序等の作業停止計画を近似解として探索できる。

0012

しかも、近似解または初期解に基づき最小解となる厳密解を求めるので、最適な設備停止計画を作成できる。

0013

なお、前記発電機運転コストの線形化処理は、1年を4つの時期に分割し、各時期ごとに各系統・発電設備の停止による発電機運転コストを線形化処理するとか、或いは1年を4つの時期に分割し、各系統・発電設備の初期停止要求日が前記4分割された何れの時期に相当するか応じ、その設備停止時期およびその停止に伴なう発電機運転コストの増分を1次関数近似することにより、比較的容易に設備停止計画を作成可能である。

0014

また、系統設備停止計画の探索処理としては、送電ロス,潮流制約等を考慮することにより、電力市場の規制緩和を考慮しつつ合理的な設備停止計画を探索可能である。

0015

また、前記厳密解探索演算手段は、前記近似解または初期解として得られる設備停止計画のもとに設備停止開始時期をずらしながら近傍解を求めた後、この近傍解に基づいて所定の制約条件のもとにコスト関数を最小化し、かつ、この制約条件としては電力託送を含むようにすれば、電力市場の規制緩和を考慮しつつ経済性に富んだ最適な設備停止計画を作成可能となる。

0016

また、本発明は、記憶媒体に記憶される電力系統の設備停止計画用プログラムをコンピュータに読取らせることにより、系統停止計画に基づく電力系統の設備停止に関係する系統接続データを設定する系統接続データ設定機能と、この系統接続データを用いて、複数の時期に分けて系統停止計画に伴なう発電機の運転コストを線形化処理する運転コスト線形化機能と、各計画停止要求日に応じた前記何れかの時期の線形化関数を用いて、最も低運転コストとなる停止時期を決定し発電機設備停止計画を作成する発電機停止計画作成機能と、この発電機停止計画に関連づけた順序で系統停止計画である近似解を探索する系統停止計画作成機能と、この系統停止計画作成機能による近似解または予め定める初期解をもとに単位期間をずらして近傍解を演算する近傍解作成機能と、この近傍解作成機能によって作成された近傍解に基づいて所定の制約条件のもとに最適化計算を行って停止計画を求める最適化計算機能とを実現させることにより、発電コスト等の経済性を考慮した最適な設備停止計画を作成することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

0018

図1は本発明に係る設備停止計画作成支援システムの一実施の形態を示すブロック構成図である。

0019

このシステムは、大きく別けて、予め電力系統によって決定されている各種の系統設備,発電設備等のデータを蓄積するシステムデータベース1と、計画初期時にユーザの要求に基づいて記憶される計画初期データ記憶部2と、これらデータベース1および計画初期データ記憶部2に記憶されるデータに基づいて系統設備,発電設備の最適な停止計画を作成する停止計画作成エンジン3とによって構成されている。

0020

前記システムデータベース1のうち、系統設備データ格納エリア1aには各系統設備の送電容量その他の必要な設備定数、各系統設備の接続データ、各期間ごとの各需要端の平均電力需要などの需給データ、潮流制約データなどが格納され、また発電設備データ格納エリア1bには例えば各発電機発電容量その他発電設備に関する設備定数、各発電機の接続データ等が格納されている。

0021

前記計画初期データ記憶部2には例えば設備停止要求日、IPP運転条件託送仕様予備力その他必要な要求データが格納されている。なお、予備力は、系統全体の他、予め定めた地区毎に設定してもよい。

0022

また、計画初期データ記憶部2には、一部の発電機の発電計画、または予め設備停止計画を設定し、これらを固定値データとすると同時に、他の発電機の発電計画、または設備停止計画を調整設定するようにしてもよい。

0023

前記停止計画作成エンジン3は、線形計画法LP:Linearly Program)を用いて、近似的ではあるが大域的最適解を演算する近似解(初期解)演算手段3aと、各種の探索法を総称するAMP(Adaptive Memory Programming)を用いて、近似解演算手段3aで求めた近似解の近傍で線形近似して厳密解を探索して設備停止計画を作成する厳密解探索演算手段3bと、この探索手段3bから得られる設備停止計画および設備停止コスト,送電ロスを出力し表示する停止計画出力手段3cとが設けられている。

0024

なお、以上の説明は、システムの構成について述べたが、実際上,停止計画作成エンジン3自体はCPUで構成されているので、初期解演算手段3aおよび厳密解探索演算手段3bを実行する一連処理プログラムを記憶媒体4に記録し、CPUが記憶媒体4に記録されるプログラムを読取って前記各演算手段3a,3bの一連の処理を行ってもよい。ここで、記憶媒体としては、一般的には磁気ディスクが用いられるが、それ以外にも例えば磁気テープCD−ROM、DVD−ROM、フロッピーディスク、MO、CD−R、メモリカードなどを用いてもよい。

0025

次に、以上のように構成されたシステムの動作およびCPUが記憶媒体4に記録されるプログラムを読取って所要の処理を実行する例について説明する。

0026

先ず、近似解の求解例について図2および図3を参照して説明する。図2は近似解演算手段3aによる近似解の求解処理手順を説明する図、図3はLPを用いて求解可能とするために季節分割で表わした図である。

0027

近似解の求解処理は、系統停止計画のもとに考えられる全ての停止設備および当該設備停止時に存在する運用可能な設備機器等の系統接続に関するデータをシステムデータベース1や計画初期データ記憶部2から読み出しバッファその他の記憶部(図示せず)に設定する(S1,系統接続データ設定機能)。

0028

しかる後、ある停止設備および当該設備停止時に存在する運用可能な設備機器等の系統接続に関するデータを用いて、各時期ごとに系統停止計画に伴なう停止コスト,ひいては各発電機の運転コストを関数化する。このとき、一般には、停止時期に対して多峰性のコスト関数となるのを回避するため、前記設定データ運転発電機のデータ等を用いて、図3に示すように1年を4分割し、ロードの山から谷、谷から山というように単純な関数となるようにし、発電機運転コストの線形化,つまり時期をずらしつつコストカーブを作成する(S2,運転コスト線形化機能)。なお、4分割の例としては、例えばの需要最低期からの需要ピーク時期、夏の需要ピーク時期からの需要最低期まで、秋の需要最低期からの需要ピークまで、冬の需要ピークから春の需要最低期が挙げられる。

0029

引き続き、発電機停止計画を演算する(S3,発電機停止計画作成機能)。ここでは、計画初期データ記憶部2に記憶される各時期ごとの計画停止要求日が4分割された各時期の中の何れかの時期における送電線停止に伴なう現存する系統設備,発電機を運転させた時の運転コストを演算し、他の3つの時期についても同様に発電機の運転コストを演算し、そのうち最も低運転コストとなる停止時期を決定する。その結果、停止時期およびその停止時に運転する発電機等の発電機設備停止計画が作成できる。つまり、図3に示すように、停止時期と停止による運転コストとは単調関数となっているので、1次関数で近似してもそれほど大きな誤差とならないので、1次関数で近似し、LPにて最適停止計画の解を求める。特に,LPであるので、最適コスト最適計画は大域的であることが保証できる。

0030

以上のようにして発電機停止計画が決定されたならば、予め発電機停止計画に関連づけた順序で、系統停止計画を探索する(S4,系統停止計画作成機能)。この系統停止計画は、従来周知の一般的な探索法を用いて、送電ロス,潮流制約などを考慮しつつ時期,コストに関する最適な系統停止計画を探索する。

0031

さらに、以上のようにして求められた系統(発電設備,系統設備)停止計画に基づき、さらに次に考えられる停止設備および当該設備停止時に存在する運用可能な設備機器等があるか否かを判断し(S5)、有りの場合には当該停止設備および当該設備停止時に存在する運用可能な設備機器等に関するデータを用いて、各時期ごとに系統停止計画に伴なう停止コスト,ひいては各発電機の運転コストおよび停止時期を決定する(S5,S1〜S4)。

0032

そして、以上のような処理を繰り返し、探索によってコストが変化しなくなったとき、最終的に見つけ出した停止時期、停止設備、運用する系統設備を含む発電機等の系統停止計画データを停止計画出力手段3cから出力し表示部に表示し(S6)、例えば停止時期を含む必要な項目データを近似解として終了する。

0033

次に、厳密解探索演算手段3bによる厳密解の求解処理手順について図4を参照して説明する。

0034

この厳密解探索演算手段3bは、近似解演算手段3aで求めた近似解(初期解)を出発点として厳密解を探索することになる。なお、近傍解および厳密解の求解時に用いる制約およびコスト関数は下記に示す通りである。

0035

潮流制約

0036

0037

ft:期間tでの潮流
gt:期間tでの発電量
dt:期間tでの平均電力需要
yt:期間tでの系統設備の停止計画(0:停止,1:運転)
A(yt):直流法による潮流方程式係数行列
∀t:すべての期間t
需給バランス

0038

0039

git:発電機iの期間tでの発電量
dit:需要端kの期間tでの平均電力需要
発電容量

0040

0041

送電容量

0042

0043

予備力

0044

0045

この予備力には、系統全体での予備力と地域ごとに分割したときの予備力とを考慮した制約がある。

0046

発電機停止期間

0047

0048

流通設備停止期間

0049

0050

同時停止禁止

0051

0052

I:同時停止禁止発電機ペア集合
J:同時停止禁止系統設備ペアの集合
K:同時停止禁止の発電機と系統設備ペアの集合
次に、コスト関数は、発電コスト、系統ロスの他に、要求日との差を考慮し、以下の通りとする。

0053

0054

ai,bi,ci:発電機iの発電コストを発電量の二次関数で表わしたときの係数
Pj:系統設備jの抵抗
Si,Ri:発電機i,系統設備jの作業開始要求日
w1,w2,w3,w4:コスト換算重み係数
従って、厳密解探索演算手段3bは、以上のような式を用いて厳密解を求めるものであるが、これには2通りの方法がある。

0055

第1の方法によるコスト関数最小化処理について、図4を参照して説明する。ここで、(si,ri)から(xit,yit)は一意に定まり、この系統停止計画をMとする。

0056

テップS11:近似解演算手段3aで求めた近似解である現在の停止計画Mnowを初期設定値とし、電力託送を含む前記(1)式〜(4)式の制約条件のもとに、(13)式を最小化し、Jnowを計算する(S11)。

0057

ステップS12:近傍解を求める処理を実行する(S12,近傍解作成機能)。ここでは、停止作業開始時期(si,rj)の中の1つを選ぶ操作について単位期間i,jの全てについて行い、以下の手順に従って処理する。

0058

手順a:選んだ停止作業開始時期si或いはrjに対し、1単位期間±1した系統停止計画Mを考える。この系統停止計画は(6)式或いは(8)式を満たしていれば、(7)式或いは(9)式からxjt′或いはyjt′を求める。(6)式或いは(8)式を満たしていなければ、ステップS12の最初の状態に戻る。

0059

手順b:そして、求めたxjt′が(5)式を満たしていなければ、同じくステップS12の最初の状態に戻る。

0060

ステップS13:ここでは、新しい設備停止計画Mにおいて(1)式〜(4)式の制約条件のもとに(13)式を最小化し、Jを求める(最適化計算機能)。

0061

ステップS14,S15:以上のようにして求めた{J}の中で最も小さい値をJnewとし、このJnewとJnowとを比較し、JnewがJnowよりも小さければ、Jnow←Jnew、Mnow←Mとし、ステップS12に戻って同様の処理を繰り返す。

0062

JnewがJnowよりも小さくない場合には、Mを新しい設備停止計画とし、処理を終了する(最小解選択機能)。

0063

よって、以上のような処理手順に従い、近似解である初期停止計画の近傍において発電コストおよび送電ロス等のコスト関数を最小化する最適な停止時期の設備停止計画を作成できる。

0064

次に、第2の方法によるコスト関数最小化処理について説明する。

0065

第1の方法によるステップS13まで同じ処理を実施し、ステップS14,S15においてJnewがJnowよりも小さくないときに処理を終了せずに設備停止計画の更新を行い、次回の更新時に前回の停止計画に戻らないようにステップS11とステップS14,S15とを以下のようなステップS11′とステップS14′とに変更する。

0066

ステップS11′:現在の設備停止計画Mにおいて、(1)式〜(4)式の制約条件のもとで(13)式を最小化し、Jnowを計算する。また、Mopt(optは現時点までで一番最適な解)=Mnow、Jopt=Jnowとし、設備停止計画の履歴集合H=φとする。

0067

ステップS14′:M∈Hとならない{M}の中で、対応するJが最も小さい値をJnewとし、その設備停止計画をMnewとする。M∈Hとならない{M}がなければ終了する。また、Jnew<Joptならば、Mopt=Mnewとする。Jnow←Jnew、Mnow←Mnew、H←H∪Mnowとし、ステップS12に戻って同様の処理を繰り返す。

0068

よって、以上のようにして、大域的厳密解が求まるので、その評価関数と設備停止計画とを用いて、停止が無いときの運転コストを基準とし、最適解の発電機運転コスト、初期停止要求日に停止したときの運転コスト等に関し、停止コストを計算し表示する。これによって、最適化による効果がわかり易く表示できる。また、同様に最適設備停止計画時の送電ロスを計算し表示する。

0069

従って、以上のような実施の形態によれば、電力系統の設備停止計画に基づく停止設備およびその停止時に現存する運転設備のデータを用いて、系統設備の停止計画である近似解を求めた後、この近似解から厳密解を探索するので、最適な設備停止計画を作成できる。

0070

また、停止要求時期における発電機運転コストを線形化し、発電機停止計画を作成し、さらにこの発電機停止計画に関連づけられた系統設備の停止計画を探索すること、また厳密解において送電ロスを制約条件とし最適化処理を実施するので、電力市場の規制緩和を考慮に入れながら経済性に富んだ最適な設備停止計画を作成できる。

0071

なお、上記実施の形態では、近似解演算手段3aで求めた近似解を初期解とし、この初期解から厳密解を求めるようにしたが、計画初期データ記憶部2に記憶される例えば作業停止要求日等を初期解とし、この初期解を用いて図4に示す手順等に従って厳密解を求める構成であってもよい。また、予め近似解演算手段3aで求めた近似解を計画初期データ記憶部2に初期解として記憶し、以後、この初期解を用いて厳密解を求める構成であってもよい。

0072

また、初期解演算手段3aおよび厳密解探索演算手段3bの各処理は図2と図4とに分けて説明したが、記憶媒体4の場合には図2と図4とを含む一連の停止計画用プログラムが記憶され、CPUにて実行するものである。

0073

その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

発明の効果

0074

以上説明したように本発明によれば、発電コスト等の経済性を考慮した最適な設備停止計画を作成できる。また、電力市場の規制緩和を考慮しつつ合理的な設備停止計画を作成可能である。

図面の簡単な説明

0075

図1 本発明に係る設備停止計画作成支援システムの一実施の形態を示すブロック構成図。
図2図1に示す近似解演算手段による処理手順を説明する図。
図3発電機運転コストを線形化した図。
図4図1に示す厳密解探索演算手段による処理手順を説明する図。

--

0076

1…システムデータベース
2…計画初期データ記憶部
3…停止計画作成エンジン
3a…近似解演算手段
3b…厳密解探索演算手段
3c…停止計画出力手段
4…記憶媒体

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