(57)【要約】【課題】広範囲な系統切替対象に対する膨大な負荷融通問題について簡単な構成で高速に解決すること。【解決手段】系統切替時に、系統切替前の初期系統における配電系統の切開閉器を順次仮想的に入にすることによって閉ループあるいは電源間ループに属する開閉器群を１つのグループとして複数の閉ループグループを抽出し、抽出した各閉ループグループ１〜４に属する開閉器群の中の切開閉器９、１５、５、１２を初期遺伝子として設定し、初期遺伝子の組合わせとなる開閉器として、初期遺伝子の属するグループの中から操作対象遺伝子を選択し、操作対象遺伝子を基に負荷融通系統構成候補となる新遺伝子を生成し、新遺伝子による組合わせのうち評価値の高い組合わせを最適な負荷融通系統構成として作成する。【選択図】　　　　図４
2004129467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源間に開閉器を含む配電系統の系統切替時に、系統切替前の系統構成を示す初期系統構成における配電系統の切開閉器を順次、仮想的に入にすることによって形成される閉ループあるいは電源間ループに属する開閉器群を一つのグループとして複数の閉ループグループを抽出し、抽出した各閉ループグループに属する開閉器群の中の特定の開閉器を前記各閉ループグループ毎の切開閉器に設定し、この設定に従って前記各閉ループグループ毎の切開閉器の配列による負荷融通系統構成をデータ化して初期遺伝子を作成する初期遺伝子作成手段と、前記各閉ループグループに属する開閉器の中から操作対象遺伝子を選択し、選択した操作対象遺伝子を基に負荷融通系統構成候補となる新遺伝子を生成する新遺伝子生成手段と、前記新遺伝子による切開閉器の組み合わせのうち評価値の高い組み合わせを最適な負荷融通系統構成として作成する負荷融通系統構成作成手段とを備えてなる配電負荷融通系統構成作成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の配電負荷融通系統構成作成装置において、前記新遺伝子生成手段は、前記各閉ループグループに属する開閉器の中から操作対象遺伝子を選択し、前記選択した操作対象遺伝子の一部を変更して前記負荷融通系統構成候補となる新遺伝子を生成する突然変異処理手段と、前記各閉ループグループに属する開閉器の中から２組の操作対象遺伝子を選択し、前記選択した各組の操作対象遺伝子の一部を入れ替えて前記負荷融通系統構成候補となる新遺伝子を生成する交叉処理手段と、前記突然変異処理手段または前記交叉処理手段により生成された新遺伝子を前記負荷融通系統構成候補の集合となる母集団に追加する追加手段と、前記突然変異処理手段または前記交叉処理手段により生成された新遺伝子に対する評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段の算出による評価値に応じて、前記評価値の低い順から高い確率で一部の新遺伝子を前記母集団から除外する淘汰処理手段とから構成されてなることを特徴とする配電負荷融通系統構成作成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の配電負荷融通系統構成作成装置において、前記突然変異処理手段と前記交叉処理手段は、前記操作対象遺伝子の属する閉ループグループの中から新遺伝子を選択してなることを特徴とする配電負荷融通系統構成作成装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の配電負荷融通系統構成作成装置において、前記突然変異処理手段と前記交叉処理手段は、生成した新遺伝子が、配電系統を構成する区間の分岐点毎にグループ分けした開閉器群のいずれのグループに属するか否かを判定するとともに、生成した新遺伝子の属するグループに２つ以上の切開閉器が存在するときに、生成した新遺伝子を無効としてなることを特徴とする配電負荷融通系統構成作成装置。
【請求項５】
請求項２、３または４のうちいずれか１項に記載の配電負荷融通系統構成作成装置において、前記評価値算出手段は、前記初期系統構成から前記新遺伝子による負荷融通系統構成に切り替えるのに必要な時間の概算値を算出し、この算出値を基に評価値を算出してなることを特徴とする配電負荷融通系統構成作成装置。
【請求項６】
請求項２、３、４または５のうちいずれか１項に記載の配電負荷融通系統構成作成装置において、前記評価値算出手段の算出対象となる負荷融通系統構成が、負荷融通系統が遵守すべき制約条件に違反しているか否かを判定し、違反発生時には前記評価値算出手段の算出対象となる負荷融通系統構成を修正する系統構成修正手段を備え、前記系統構成修正手段は、前記違反発生時に、前記制約条件を満たすための切開閉器を選択し、この切開閉器を可変長遺伝子として登録するとともに、修正された負荷融通系統構成に関する評価値の算出を前記評価値算出手段に指令してなることを特徴とする配電負荷融通系統構成作成装置。
【請求項７】
請求項１に記載の配電負荷融通系統構成作成装置において、前記負荷融通系統構成作成手段は、前記新遺伝子生成手段の生成による負荷融通系統構成候補の集合の中で最も評価値の高い最適負荷融通系統構成候補の評価値が一定期間以上向上しないときには、前記新遺伝子生成手段の生成による負荷融通系統構成候補の集合を破棄し、前記最適負荷融通系統構成候補を初期系統構成として、前記新遺伝子生成手段に操作対象遺伝子の選択を指令してなることを特徴とする配電負荷融通系統構成作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電負荷融通系統構成作成装置に係り、特に、配電系統における事故、過負荷、工事などに伴う系統切替に際し、その最適系統構成を作成するに好適な配電負荷融通系統構成作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配電系統においては、事故、過負荷、工事などに伴って系統を切替ることが行われている。ここで、配電系統とは、変電所、発電所もしくは送電線路と電力需要設備との間または需要設備相互間の電線路（以下、線路もしくは区間という。）およびＳＷ機器（以下、開閉器という。）で構成される電力設備をいう。
【０００３】
配電系統において、事故、過負荷、工事などに伴って停電区間または切替対象区間（以下、被融通区間という。）が発生したときに、被融通区間に再送電（以下、負荷融通という。）を行うための最適な切替操作手順（以下、切替手順という。）を配電融通問題として求めることが行われている。
【０００４】
言い替えれば、配電系統の事故に伴って発生する停電区間のうち、事故区間を除いた被融通区間に対して、連係する周辺の系統からどのような形態で電力を供給させるか、あるいは、配電系統に過負荷が発生した場合に、過負荷状態を解消させるために、どのような形態で負荷を分散して負担させるかなど、配電系統の切替を実施する必要が生じた際に、最適な系統切替手順を求めるのが配電負荷融通問題である。
【０００５】
配電負荷融通問題は、開閉器の入／切状態を決定する、所謂「組合わせ最適化問題」に分類される。すなわち、厳密な最適解を得るためには考えうる全ての負荷融通形態の組合わせを検討する「列挙法」を用いる必要がある。
【０００６】
しかし、全開閉器が１００個、そのうち、「切」開閉器が２０個程度の小規模な系統構成を考えるだけでも、全組合わせは５×１０の２０乗パターンとなる。この場合、高速な計算機を用いて、１パターンの生成、評価を１ｍｓで処理可能とした場合でも、８×１０の１５乗（分）の時間を必要とする。一般に、負荷融通計算の現実的な処理時間は数十秒〜数分程度であるとされているので、現実的な時間内で計算を行うことは不可能となる。そこで、配電系統における配電負荷融通問題においては、系統切替の目的を満たす最適な切替手順を、現実的に許容し得る時間内に算出するための各種手法が提案されている。
【０００７】
例えば、特開平９−３７４６２号公報には、「最適な電力系統構成作成方法および装置」に関する技術が開示され、特開平７−２０３６３０号公報には、「負荷融通の決定方法」に関する技術が開示され、特開平９−２３５８３号公報には、「配電系統操作装置」に関する技術が開示されている。これらは、発見的手法、モダンヒューリスティック手法などを応用して、配電負荷融通問題の最適解の算出を、現実的に許容し得る時間内で行えるようにしたものである。
【０００８】
このうち、近年注目されている手法として、モダンヒューリスティック手法（以下、ＭＨ法という。）が挙げられる。ＭＨ法は、遺伝的アルゴリズム（以下、ＧＡという。）、タブーサーチ、シミュレーティッドアニーリングなどの最適化手法の総称である。ＭＨ法における最適化手段の共通的な考え方は、まず、初めに、ある初期解を立案し、当該初期解の内容を少しずつ、効果的に変更させ、すなわち、ランダムに立案するのではなく、できるだけ少ない立案回数で最適解を得ようとする工夫を施し、最終的に最大または最小にしたい項目を表す目的関数の値を評価していき、優れた解を、次の候補の解として採用し、最終的に短時間で最適解を得るようにしたものである。
【０００９】
一般に、配電負荷融通問題は、以下のような目的関数および制約条件を有する。
【００１０】
〔目的関数〕
（１）融通不能量最小化
（２）切替所要時間最小化
〔制約条件〕
（１）変電所引き出し口（以下、フィーダまたはＦＣＢという。）を起点とした樹枝状の系統構造になっていること（ループ状系統および、フィーダ間で電源衝突が発生しないこと、以下、非ループ制約という。）。
【００１１】
（２）フィーダ、開閉器（ＳＷ）、配電線などの各配電設備を通過する電流値が、定格値を逸脱しないこと（以下、過負荷制約という。）。
【００１２】
（３）各区間の最低到達電圧が、規定電圧以上であること（以下、電圧降下限度制約という。）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
負荷融通系統構成を評価するに際して、最も現実に即しているのは、系統切替手順時間の最小化、停電量の最小化を包含した「停電分口（停電している需要家の口数と停電時間を積み上げたもの）の最小化」となる。
【００１４】
しかし、ＭＨ法のように、最適解を導出するまでに、数千〜数万パターンの配電系統を評価する必要がある手法では、各配電系統に対して毎回切替手順の作成を行い、停電分口を算出していると、計算時間が長大となり、現実的な問題で最適解を算出するという本来の目的を達成することができない。
【００１５】
そこで、上記従来技術では、単純に“停電量の最小化”のみを目的関数としたり、遠隔制御が不能な“手動開閉器の操作回数の最小化”などを目的関数に考慮することが行われていた。しかし、この目的関数の立案方法では、本来、必要とされている負荷融通系統構成を算出するのは難しい場合が多かった。
【００１６】
また、ＭＨ法では、配電系統を如何にしてデータ化・抽象化するかによって、その処理能力が大きく左右されることが多い。
【００１７】
一方、全ての開閉器の入／切状態を、計算機上のビットＯＮ／ＯＦＦとしてデータ化する手法が最もポピュラーで単純な方式であるとして採用されている。しかし、この方式では、上記した〔制約条件〕（１）の非ループ制約に違反した系統が多く作られてしまうため、効率的な最適化を行うことができない。また、区間ごとに、自区間の電源上位側区間のインデックスを記述してデータ化する方式も提案されているが、インデックスを計算機上の整数型、通常３２ビットとすると、１つの負荷融通系統構成を記述するのに、３２×（区間数）分のデータが必要となるため、計算機に非常に多くの主記憶を必要とするなどの欠点があった。
【００１８】
本発明の課題は、広範囲な系統切替対象に対する膨大な負荷融通問題について簡単な構成で高速に解決することができる配電負荷融通系統構成作成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、最適な負荷融通系統構成を算出するための手段として、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）をベースにした最適化処理を使用することとしている。
【００２０】
ＧＡ法による最適化は、探索の過程で経験的な知識を必要とせず、ランダムな大域的探索を行うことが特徴で、人間系あるいは人間の思考を模倣する人口知能（ＡＩ）では立案が難しい最適解を導出することが可能である一方、大規模問題では探索候補が膨大になり、精度の良い解を求めようとすると、計算時間が大きくなるという短所がある。
【００２１】
そこで、本発明では、人間系が考えるのに近い、より最適な負荷融通系統構成を短時間で評価するために、配電線の分岐ごとにアークを単位として分類し、アークとアークとを結ぶループを全て抽出し、各ループに１つの切開閉器が存在すれば、電源の衝突は生じないことに着目し、各ループに１つの切開閉器を割り当ててデータベース化することとしている。
【００２２】
具体的には、電源間に開閉器を含む配電系統の系統切替時に、系統切替前の系統構成を示す初期系統構成における配電系統の切開閉器を順次、仮想的に入にすることによって形成される閉ループあるいは電源間ループに属する開閉器群を一つのグループとして複数の閉ループグループを抽出し、抽出した各閉ループグループに属する開閉器群の中の特定の開閉器を前記各閉ループグループ毎の切開閉器に設定し、この設定に従って前記各閉ループグループ毎の切開閉器の配列による負荷融通系統構成をデータ化して初期遺伝子を作成する初期遺伝子作成手段と、前記各閉ループグループに属する開閉器の中から操作対象遺伝子を選択し、選択した操作対象遺伝子を基に負荷融通系統構成候補となる新遺伝子を生成する新遺伝子生成手段と、前記新遺伝子による切開閉器の組み合わせのうち評価値の高い組み合わせを最適な負荷融通系統構成として作成する負荷融通系統構成作成手段とを備えてなる配電負荷融通系統構成作成装置を構成したものである。
【００２３】
前記した手段によれば、各ループの情報と各ループに割り当てられた１つの切開閉器の情報をデータ化することで、ループの数×１つの切開閉器を表すインデックスのデータを基に、全ての開閉器の開閉状態を全てデータ化しなくても、電力の系統を決定することができる。したがって、広範囲な系統切替対象に対する膨大な負荷融通問題について簡単な構成で高速に解決することができる。
【００２４】
前記配電負荷融通系統構成作成装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００２５】
（１）前記新遺伝子生成手段は、前記各閉ループグループに属する開閉器の中から操作対象遺伝子を選択し、前記選択した操作対象遺伝子の一部を変更して前記負荷融通系統構成候補となる新遺伝子を生成する突然変異処理手段と、前記各閉ループグループに属する開閉器の中から２組の操作対象遺伝子を選択し、前記選択した各組の操作対象遺伝子の一部を入れ替えて前記負荷融通系統構成候補となる新遺伝子を生成する交叉処理手段と、前記突然変異処理手段または前記交叉処理手段により生成された新遺伝子を前記負荷融通系統構成候補の集合となる母集団に追加する追加手段と、前記突然変異処理手段または前記交叉処理手段により生成された新遺伝子に対する評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段の算出による評価値に応じて、前記評価値の低い順から高い確率で一部の新遺伝子を前記母集団から除外する淘汰処理手段とから構成されてなる。
【００２６】
（２）前記突然変異処理手段と前記交叉処理手段は、前記操作対象遺伝子の属する閉ループグループの中から新遺伝子を選択してなる。
【００２７】
（３）前記突然変異処理手段と前記交叉処理手段は、生成した新遺伝子が、配電系統を構成する区間の分岐点毎にグループ分けした開閉器群のいずれのグループに属するか否かを判定するとともに、生成した新遺伝子の属するグループに２つ以上の切開閉器が存在するときに、生成した新遺伝子を無効としてなる。
【００２８】
（４）前記評価値算出手段は、前記初期系統構成から前記新遺伝子による負荷融通系統構成に切り替えるのに必要な時間の概算値を算出し、この算出値を基に評価値を算出してなる。
【００２９】
（５）前記評価値算出手段の算出対象となる負荷融通系統構成が、負荷融通系統が遵守すべき制約条件に違反しているか否かを判定し、違反発生時には前記評価値算出手段の算出対象となる負荷融通系統構成を修正する系統構成修正手段を備え、前記系統構成修正手段は、前記違反発生時に、前記制約条件を満たすための切開閉器を選択し、この切開閉器を可変長遺伝子として登録するとともに、修正された負荷融通系統構成に関する評価値の算出を前記評価値算出手段に指令してなる。
【００３０】
（６）前記負荷融通系統構成作成手段は、前記新遺伝子生成手段の生成による負荷融通系統構成候補の集合の中で最も評価値の高い最適負荷融通系統構成候補の評価値が一定期間以上向上しないときには、前記新遺伝子生成手段の生成による負荷融通系統構成候補の集合を破棄し、前記最適負荷融通系統構成候補を初期系統構成として、前記新遺伝子生成手段に操作対象遺伝子の選択を指令してなる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す配電負荷融通系統構成作成装置のブロック構成図である。図１において、配電負荷融通系統構成作成装置としての配電系統制御装置は、計算機５０、入力装置６０、表示装置７０を備えて構成されており、計算機５０は遠隔監視制御装置８０を介して配電系統９０に接続されている。ここで、配電系統９０は、配電線や開閉器などで構成される実際の送配電設備を意味している。
【００３２】
遠隔監視制御装置８０は、通信線などの通信手段を用いて開閉器の開閉状態や電力潮流などの配電系統９０の状態を監視し、また開閉器の開閉操作などの制御を行うように構成されている。
【００３３】
入力装置６０は、計算機５０へのデータ入力を行うキーボード、マウスなどを備えて構成されており、表示装置７０は、計算機５０から出力されるデータに関する画像を表示するＣＲＴなどで構成されている。
【００３４】
計算機５０は、入力装置６０や遠隔監視制御装置８０から入力あるいは取り込んだデータに基づいて、最適な負荷融通系統構成を算出し、その結果を表示装置７０や遠隔監視制御装置８０に表示あるいは出力するように構成されている。
【００３５】
計算機５０は、全体制御部５１、最適化制御部５２、系統構成評価部５３、突然変異処理部５４、交叉処理部５５、系統構成修正部５６、サバイバル部５７、データベース部５８の各機能ブロックで構成されている。
【００３６】
全体制御部５１は、入力装置６０と表示装置７０および遠隔監視制御装置８０からのデータの授受を制御するとともに、入力装置６０や遠隔監視制御装置８０から負荷融通系統に関する作成の指示を受けたときに、入力装置６０や遠隔監視制御装置８０から取り込んだデータに対して、負荷融通系統構成の探索を最適化制御部５２に指示し、その結果を受けとって表示装置７０や遠隔監視制御装置８０へ出力する。入力装置６０や遠隔監視制御装置８０から収集したデータはデータベース部５８に格納し、必要に応じて参照する。
【００３７】
最適化制御部５２は、データベース５８に格納されたデータを基に初期遺伝子を作成する初期遺伝子作成手段として構成されているとともに、事故時など、全体制御部５１から負荷融通系統の作成に関する指示を受けたときに、系統構成評価部５３、突然変異処理部５４、交叉処理部５５、系統構成修正部５６、サバイバル部５７と連携して、最適な負荷融通系統構成を作成し、その結果を表示装置７０や遠隔監視制御装置８０に出力する負荷融通系統構成作成手段として構成されている。
【００３８】
系統構成評価部５３は、規定した〔目的関数〕、〔制約条件〕に基づいて、評価対象となる系統構成の評価値を算出する評価値算出手段として構成されている。
【００３９】
突然変異処理部５４は、最適化制御部５２から指示された系統構成について、１つ以上の「切」開閉器の位置を移動した系統構成を作成し、この作成結果を出力する突然変異処理手段として構成されている。
【００４０】
交叉処理部５５は、最適化制御部５２から指示された２つの系統構成について、１つ以上の境界点を境に「切」開閉器に関する情報を相互置換することによって新しい系統構成を作成する交叉処理手段として構成されている。
【００４１】
系統構成修正部５６は、系統構成評価部５３での系統構成評価過程において、〔制約条件〕違反が発生した系統構成に対して、違反を解消するための修正処理を行う系統構成修正手段として構成されている。この場合、修正された系統構成については、再び系統構成評価部５３にて評価が実施され、修正後の系統構成に関する評価値が再度算出されるようになっている。
【００４２】
サバイバル部５７は、規定した個数の新規系統構成を作成したタイミングで、最適化制御部５２からの指示を受け、系統構成候補母集団の淘汰を実施する追加手段および淘汰処理手段として構成されている。すなわち、母集団の淘汰によって評価の低い系統構成を系統構成候補の母集団から消滅させるように構成されている。
【００４３】
データベース部５８は、入力装置６０や遠隔監視制御装置８０から入力されたデータや、最適化制御部５２が保有する系統構成データを管理するようになっている。
【００４４】
次に、最適化制御部５２、系統構成評価部５３、突然変異処理部５４、交叉処理部５５、系統構成修正部５６、サバイバル部５７による負荷融通系統構成最適化処理の具体的な内容を図２のフローチャートに基づいて説明する。
「ステップＳ１」
まず、配電系統における事故、過負荷、工事などに伴って系統の切替が生じた場合、系統切替前の系統構成を示す初期系統構成における開閉器の入／切情報を遺伝子化したものを“初期遺伝子”として作成する（ステップＳ１）。具体的には、以下の処理によって初期遺伝子が作成され、最適遺伝子の探索過程で作成される遺伝子の全ては、この初期遺伝子の子孫となる。
【００４５】
初期遺伝子を作成するに際しては、図３に示すような配電系統を例として説明する。この配電系統は、電源に相当するＦＣＢ１、２、３、線路区間および電源供給ルートを制御するための開閉器４〜１６で構成されている。配電系統の特徴の１つとして、各電源同士の衝突がない、あるいは閉ループが存在しない、あるいは“樹枝状系統”であることが挙げられる。ここで、開閉器の数をｍ、区間数をｎとするとき、放射状系統を作成するために必要となる「切」開閉器の数は、一意的に、ｍ−ｎ＋１個となる。逆に考えると、全開閉器を入にした場合は、ｍ−ｎ＋１個の閉ループまたは電源間ループが抽出されることを意味する。
【００４６】
そこで、本発明では、ｍ−ｎ＋１個の「切」開閉器の組合わせを決定すれば、放射状系統の記述が可能であることから、対象となる配電系統からｍ−ｎ＋１個の閉ループを抽出し、各ループに対して１つの「切」開閉器を遺伝子要素として決定する手法を採用している。
【００４７】
閉ループを抽出するに際しては、図３（ａ）に示すように、電線路分岐点間を単位にグループ化し、各グループをアークと定義する。また電源間衝突による閉ループを抽出するために、各電源間を結ぶ仮想区間として仮想アークを作成する。例えば、ＦＣＢ１と仮想分岐点とを結ぶ区間を仮想アーク１とし、ＦＣＢ２と仮想分岐点とを結ぶ区間を仮想アーク２とし、ＦＣＢ３と仮想分岐点とを結ぶ区間を仮想アーク３と定義する。
【００４８】
上記定義にしたがって、対象となる配電系統からアークを抽出するとともに仮想アークを抽出し、各アークと仮想アークに所属する開閉器に関する情報として、図３（ｂ）に示すように、インデックステーブルＴ１を作成する。この際、全ての開閉器は最低でも１つのアークに所属することになる。例えば、仮想アーク１には、ＦＣＢ１が、仮想アーク２には、ＦＣＢ２が、仮想アーク３にはＦＣＢ３が所属し、アーク１には開閉器４、５が、アーク２には開閉器６、７が、アーク３には開閉器８が、アーク４には開閉器９が、それぞれ所属することになる。なお、開閉器４、７、８、１０、１１、１４、１６は切替対象の開閉器であって、入状態にあることを示し、開閉器５、９、１２、１５は切替対象の開閉器であって、切状態にあることを示し、開閉器６、１７は非切替対象の開閉器であって入状態にあることを示し、開閉器１３は非切替対象の開閉器であって切状態にあることを示している。
【００４９】
次に、系統切替前の系統構成を示す初期系統構成における配電系統の「切」開閉器を順次、仮想的に「入」にすることによって形成される閉ループあるいは電源間ループに属する開閉器群を１つのグループとして複数の閉ループグループを抽出し、抽出した各閉ループグループに属する開閉器群の中の特定の開閉器を各閉ループグループごとの「切」開閉器に設定し、この設定にしたがって、各閉ループグループごとの「切」開閉器の配列による負荷融通系統構成をデータ化して初期遺伝子を作成する。
【００５０】
具体的には、図４（ａ）に示すように、閉ループ抽出のために、全ての「切」開閉器を仮想的に順次「入」として閉ループを抽出する。例えば、開閉器５を仮想的に「入」とすると、アーク１、アーク５、仮想アーク１、仮想アーク２を経由するループ３が抽出される。このような処理を行うと、図４（ａ）に示す配電系統の場合には、ループ１〜ループ４が抽出され、図４（ｂ）に示すように、インデックステーブルＴ２が作成される。この場合、ループ１は、アーク２、３、４、５、仮想アーク１、仮想２によって構成され、ループ２は、アーク２、９、仮想アーク１、仮想アーク２によって構成され、ループ３はアーク１、５、仮想アーク１、仮想アーク２によって構成され、ループ４はアーク６、８、仮想アーク２、仮想アーク３によって構成される。そして各ループに所属する開閉器は図４（ｂ）に示すように、インデックステーブルＴ３に開閉器の番号で登録される。例えば、ループ１には、開閉器１、６、７、８、９、１０、１１、２が登録され、ループ２には、開閉器１、６、７、１５、６、３が登録され、ループ３には、開閉器１、４、５、１０、１１、２が登録され、ループ４には、開閉器２、１２、１７、３が登録される。なお、所属開閉器のうち１、２、３はＦＣＢであるため、実際には切替対象から除かれる。
【００５１】
上記過程を経て、遺伝子情報が作成される。この遺伝子要素は開閉器ナンバーとして、ループ番号ごとに遺伝子座位を固定する。例えば、図５に示すように、系統切替前の初期系統構成において「切」開閉器が初期遺伝子として遺伝子化される。このようにして決定された遺伝子構造を「固定長遺伝子部」と定義する。
【００５２】
各遺伝子座位（ループ番号）には、対応する閉ループに所属する開閉器しか設定されないこととなり、無効遺伝子の発生を抑制する効果がある。
【００５３】
上記にて規定した「固定長遺伝子部」は、融通不能区間の発生しない“全送系統”を遺伝子化している（「切」開閉器の数は一意的に固定される。）。
「ステップＳ２」
次に、初期遺伝子の評価値を算出するための処理が行われ（ステップＳ２）、この初期遺伝子の評価値は系統構成評価部５３にて算出される。
【００５４】
系統構成評価部５３において初期系統構成に関する評価値を算出するに際しては、（数１）にしたがって評価値を算出することとしている。
【００５５】
【数１】
2004129467.tif 000003
本実施形態では、ＭＨ手法の評価関数としては採用が難しかった「停電分口」を簡易的に算出する手法として、（数１）に規定した評価関数を取り入れることとしている。これによって、精度の高い解を高速に算出することを可能としている。
【００５６】
具体的には、融通系統構成の評価は、次の３つの評価要素によって算出する。
【００５７】
（１）系統制約違反率
（２）融通不能負荷量
（３）停電分口
「系統制約違反率」を次の（数２）にて定義する。
【００５８】
【数２】
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「系統制約違反率」は、評価対象系統が制約条件を満たしているか否かを判定する要素であり、制約に違反している場合、違反の度合いに応じてペナルティを加算する。
【００５９】
「融通不能負荷量」を次の（数３）にて定義する。
【００６０】
【数３】
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「融通不能負荷量」は、電力の供給の支障が最小限となることを意図する要素であり、負荷融通系統の最も優先される目的関数となる。
【００６１】
「停電分口」を、次の（数４）にて定義する。
【００６２】
【数４】
2004129467.tif 000006
「停電分口」は、事故復旧に要する時間を評価する要素であり、正確に停電分口を算出するには、負荷融通系統への切替手順を算出し、単位時間当たりの停電中、需要家の口数の積算を、（数４）に示す数式にて算出する必要がある。しかし、一般的に、切替手順を算出するには、少なくとも１秒程度の時間を必要とする。一方ＭＨ手法のように、系統最適化を終えるまでに、数千〜数万回の系統評価を行う手法では、非実用的な時間を必要としている。
【００６３】
そこで、本実施形態では、最適化前後の系統で入／切状態が変更となる開閉器について、予め、操作所要時間を算出するルールを策定することによって、切替手順を算出することなく、停電分口を簡易的に算出する手法を立案し採用している。
【００６４】
具体的には、簡易停電分口算出手法では以下に示すように、
（１）切替前後で、開閉器入／切状態が変更となる開閉器を抽出する
（２）（１）で抽出した開閉器について、次の（表１）にて定義した状態遷移標にしたがって開閉器の入／切変更に伴う状態変更所要時間を求め、所要時間合計を算出する
（３）（２）で算出した状態変更所要時間の合計時間にて、停電口数が一定の割合で減少すると仮定し、簡易停電分口を次の（数５）にしたがって算出する、
という処理が実行される。
【００６５】
【表１】
2004129467.tif 000007
【００６６】
【数５】
2004129467.tif 000008
図６に、正確な停電分口の算出例を示し、図７に簡易停電分口の算出例を示す。図６に示すように、停電分口を正確に算出するためには、切替前→切替後への切替手順を算出し、時系列の停電口数を考慮する必要があり、停電口数を算出するのに簡易停電分口よりも時間を要する。すなわち、各開閉器の操作手順を考慮して停電分口を算出しているため、算出に時間を要するため、最適な系統構成が得られた後、実際に開閉器を操作するときに用いられる。
【００６７】
一方、“簡易停電分口算出手法”では、図７に示すように、状態に変更のある開閉器を抽出し、切替前、切替後の開閉器の状態により切替所要時間を見積もり、この見積もった切替相互時間に渡って停電口数が一律に減少することとして停電分口を算出している。
【００６８】
通常の停電口数算出と簡易停電分口の算出では、絶対的な誤差は生じるものの、切替パターンごとの相対的な優劣関係は保たれる。このため、本実施形態においては、遺伝子母集団における各遺伝子の相対的な優劣関係を決定するための評価であるので、遺伝子を差別化するために、簡易停電分口による算出手法を採用することとしている。
「ステップＳ３」
次に、初期遺伝子に関する評価値が算出されたときには、現存する全遺伝子中（遺伝子母集団）から、交叉・突然変異の操作対象となる遺伝子の選択を行う（ステップＳ３）。この操作対象遺伝子を選択する際には、系統構成評価部５３によって決定される遺伝子の評価値に応じて差別化を行うとともに、本実施形態では、操作対象遺伝子の選択法としてルーレット選択法を適用することとしている。
【００６９】
ルーレット選択法では、ある世代ｔにおける遺伝子総数をＮ（ｔ）とするとき、遺伝子番号ｉ、評価値ｇ（ｉ）の遺伝子が操作対象遺伝子として選択される確率ｐ（ｙ）を（数６）にて定義する。
【００７０】
【数６】
2004129467.tif 000009
すなわち、操作対象遺伝子をランダムに選択するに際して、ルーレットにおける面積として、評価値の高いものほど面積を大きくし、評価値の高いものが多く選択されるようにしている。
「ステップＳ４」
次に、操作対象遺伝子が選択された後は、突然変異処理部５４と交叉処理部５５の処理によって新遺伝子を生成するための処理が行われる（ステップＳ４）。
【００７１】
突然変異処理は、ＧＡにおける新遺伝子作成手法の１つであり、図８（ａ）に示すように、本実施形態では、ある遺伝子座位（＝ループ）の「切」開閉器を、同一ループを構成する開閉器のいずれかに変更することによって、新しい遺伝子を生成することとしている。この際、突然変異の候補となる開閉器は、当該座位の閉ループ構成開閉器のリストと、突然変異前の「切」開閉器を閉じることによって構成される閉ループ構成開閉器のリストとの共通集合としている。
【００７２】
共通集合以外の開閉器に「切」開閉器を移動することは、必然的に“閉ループ系統”、“電源間ループ系統”のいずれかを生じさせることとなり、非ループ制約条件に違反することとなる。このため、本実施形態では、これを回避させるために、不必要な遺伝子の生成を行ったり、評価を行ったりすることを回避し、計算時間の短縮を図っている。
【００７３】
具体的には、図８（ｂ）に示すように、突然変異対象の座位を乱数を用いて決定し（ステップＳ１１）、該当座位の変異候補である「切」開閉器のリストを取得する（ステップＳ１２）。すなわち開閉器９が選択された場合、開閉器９が属する同一ループ内の開閉器に関するリストを取得する。この後、変異候補スイッチを乱数を用いて決定し（ステップＳ１３）、候補スイッチが変更前スイッチと同じであるか否かを判定し、同じであるときには同一の処理を繰り返し、異なるときには候補スイッチ所属アークを取得するための処理を行う（ステップＳ１４、Ｓ１５）。
【００７４】
この後、所属アークを複数ループで共有しているか否かの判定（ステップＳ１６）と、共有ループで該当アークを使用済みか否かの判定（ステップＳ１７）を行い、ステップＳ１６で否定の判定が得られたときにはステップＳ１８に移り、該当座位を候補スイッチに入替えるための処理を行い、ステップＳ１７で肯定の判定結果が得られたときにはステップＳ１３の処理に戻る。すなわち、ステップＳ１６、Ｓ１７においては、停電区間が発生しないための処理として、１つのアーク内に２つ以上の「切」開閉器が存在するか否かの判定を行うこととしている。この突然変異処理は、系統構成の一部を変えるための近傍探索処理として行われることになる。
【００７５】
一方、交叉処理部５５における交叉処理は、ＧＡにおける新遺伝子作成手法の１つであり、本実施形態では、図９（ａ）に示すように、２個の遺伝子を交差点と呼ばれる境界点を基準に入れ替えることによって新しい遺伝子を生成することとしている。例えば、交叉対象遺伝子として選択された遺伝子が〔遺伝子１〕、〔遺伝子２〕のような「切」開閉器リストである場合に、遺伝子座位２と３との間を交叉点として、交叉を行うと、〔新遺伝子１〕、〔新遺伝子２〕のような新遺伝子が新しく生成される。
【００７６】
具体的には、図９（ｂ）に示すように、乱数を用いて交叉点を決定する（ステップＳ２１）。例えば、座位２と３との間に交叉点を決定する。この後、使用済アークの初期化と座位のカウンタの初期化を行う（ステップＳ２２）。次に、座位カウンタのカウント値が交叉点の数値よりも小さいか否からの判定を行う（ステップＳ２３）。交叉点を座位２と３との間に決定した場合、カウンタの値が１、２のときには、ステップＳ２４の処理が行われ、カウンタの値が３、４のときには、ステップＳ２５の処理が行われる。ステップＳ２４では、遺伝子Ａを遺伝子Ａに、遺伝子Ｂを遺伝子Ｂに、すなわち遺伝子の変更を行うことなく、ステップＳ２６の処理に移る。一方、ステップＳ２５では、遺伝子Ａを遺伝子Ｂに、遺伝子Ｂを遺伝子Ａに変更するための処理を行い、ステップＳ２６の処理に移る。
【００７７】
この後、遺伝子スイッチの所属アークが使用済か否かの判定を行う（ステップＳ２６）。すなわち、各アークには、「切」開閉器が１つしか存在しないようにしているため、各アークに「切」開閉器が設定されているか否かの判定を行うこととしている。そして所属アークが使用済のときには、交叉点の位置を変更するために、ステップＳ２１の処理に戻る。一方所属アークが使用済でないときには、ステップＳ２７の処理に移り、遺伝子スイッチの所属アークを使用済に設定し、ステップＳ２８の処理に移る。ステップＳ２８では、全座位の交叉点に関する処理が終了したか否かの判定が行われ、全て終了していないときには、座位カウンタの値を更新するための処理を行い（ステップＳ２９）、ステップＳ２３の処理に戻る。交叉処理を行うことで、系統構成をダイナミックに変更するための遺伝子が選択されることになる。
「ステップＳ５」
ステップＳ４の処理で新遺伝子が生成された後は、生成された新遺伝子について系統構成評価部５３において評価値を算出するための処理が行われる（ステップＳ５）。この処理はステップＳ２で行われた処理と同じ内容のものが行われ、ステップＳ６の処理に移る。
「ステップＳ６」
ステップＳ６では、一世代の生成遺伝子数を満足したか否かの処理を行う。すなわち、一世代で生成すべき遺伝子数の数が設定数、例えば、１０００個に達したか否かを判定し、この数を満たしていないときにはステップＳ３の処理に戻り、満足しているときにはステップＳ７の処理に移行する。
「ステップＳ７」
ステップＳ７では遺伝子を淘汰するための処理が行われる。この処理は、サバイバル部５７において、評価値の低い遺伝子から順に高確率で遺伝子を淘汰するための処理が行われる。この場合、操作対象遺伝子の選択に用いたルーレット選択法を採用することとしているが、遺伝子の淘汰処理では、操作対象遺伝子の選択とは逆に、操作対象遺伝子として選択されにくい遺伝子を淘汰対象遺伝子として選択することとしている。すなわち、評価値の低いものほど多く破棄するための処理として、ある世代ｔにおける遺伝子総数をＮ（ｔ）としたときに、遺伝子番号ｉ、評価値ｇ（ｉ）の遺伝子が淘汰対象遺伝子として選択される確率ｐ’（ｉ）を次の（数７）にて定義する。
【００７８】
【数７】
2004129467.tif 000010
この後、新遺伝子による「切」開閉器の組合わせのうち評価値の高い組合わせを最適な負荷融通系統構成として作成するために、系統構成評価部５３にて制約条件に違反していると判定された融通系統構成（遺伝子）は、実際に最適系統として採用することができないため、通常破棄される。
【００７９】
しかし、本実施形態では、制約違反を解消するための系統構成修正処理を行うことで、制約違反のない系統へ修正することとしている。
【００８０】
具体的には、図１０に示すように、固定長遺伝子要素のみによる系統構成を系統構成評価部５３にて評価する。そして評価した系統の制約違反の有無によって以下の３つのケースの処理行う。
【００８１】
（ケース１）
まず、全系統に渡って、過負荷・電圧降下限度の違反があるか否かの判定を行い（ステップＳ３１、Ｓ３２）、違反がない場合、当該系統構成は、制約違反なしの遺伝子として遺伝子母集団に登録する（ステップＳ３３）。
【００８２】
（ケース２）
一方、一部の系統構成に、過負荷・電圧降下限度の違反があり、違反発生設備と同一電源から電力を供給されている設備に被融通区間が含まれていない場合（ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３４）、当該系統構成は、制約違反ありの遺伝子として遺伝子母集団に登録する（ステップＳ３５）。
【００８３】
（ケース３）
一部の系統構成に、過負荷・電圧降下限度の違反があり、違反発生設備と同一電源から電力を供給されている設備に被融通区間が含まれている場合、以下の処理を実行する（ステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６、Ｓ３７）。
【００８４】
（１）被融通区間を末端側から１区間ごと、切り離すようにするとともに、図１１に示すように、可変長遺伝子部に「切」開閉器を登録する。
【００８５】
（２）制約違反が解消されたら、可変長遺伝子部に必要な「切」開閉器を設定して、当該系統構成を制約違反なし遺伝子として遺伝子母集団に登録する。
【００８６】
（３）全ての被融通区間を切り離しても制約違反が解消されない場合や、可変長遺伝子部に追加した「切」開閉器によって、被融通区間以外の停電区間が発生した場合は、系統構成の修正を無効とし、当該系統構成を制約違反ありの遺伝子として遺伝子母集団に登録する。
【００８７】
すなわち、「固定長遺伝子部」は、融通不能区間の発生しない“全送系統”を遺伝子化しているが、負荷融通系統では融通不能区間の発生に伴って、閉ループ以上の開閉器を「切」とする場合がある。
【００８８】
融通不能区間切離しのための「切」開閉器は、固定長遺伝子部とは別に「可変長遺伝子部」に設定される。これは、系統の全体構成を「固定長遺伝子部」にて規定し、融通不能区間の発生に伴って、系統補正用に追加する情報を「可変長遺伝子部」に保有することとしている。遺伝子情報を「固定長遺伝子部」と「可変長遺伝子部」とに分けて管理することにより、交叉処理や突然変異処理の対象となるのは「固定長遺伝子部」であるため、各遺伝子座位には、同一閉ループに所属する開閉器以外は設定されないなど、一定の秩序が保たれているため、遺伝子操作を行っても、制約違反となる遺伝子が発生しにくい利点を持つことになる。
【００８９】
具体的には、図１２の（ａ）で示すように、スイッチＳＷ２とＳＷ３との間で事故が発生した場合、丸枠で囲まれた区間が被融通区間となる。事故区間の両端開閉器ＳＷ３、ＳＷ４を「切」に固定し、事故区間の切離しを行う。この後、被融通区間を「切」開閉器ＳＷ５、ＳＷ１０で囲まれた範囲ごとにグルーピングするとともに、この被融通区間に隣接する「切」開閉器ＳＷ５、ＳＷ１０のうち、予備力の大きいＦＣＢ（設備４００Ａで負荷２００Ａであって余力が２００ＡのＦＣＢ）に所属する開閉器ＳＷ１０を「切」とする。すなわち、被融通区間の仮充電を行う。この状態で、閉ループの抽出を実施し、「固定長遺伝子要素」（この場合、開閉器ＳＷ５の「切」開閉器が固定長遺伝子要素となる。）および「可変長遺伝子要素」（この場合、開閉器ＳＷ１０を「入」にしたことによって、過負荷制約、電圧降下限度制約などの違反が発生した場合は、開閉器ＳＷ１０を「切」可変長遺伝子部に登録し、被融通区間を融通不能区間として停電させる）を設定する。
「ステップＳ８、Ｓ９」
次に、最適な負荷融通系統構成を作成する過程で、ある規定期間、最適遺伝子の更新が行われない場合、最適化スピードが停滞していると判定し、遺伝子母集団を破棄するための処理を行う（ステップＳ８、Ｓ９）。例えば、１００世代の処理を継続しても、評価値の向上が得られないときには、遺伝子母集団を一旦破棄し、最適遺伝子を初期遺伝子としてステップＳ１の処理に戻ることとしている。
【００９０】
すなわち、ＧＡ処理の特徴として、最適化過程の初期収束能力は非常に高いが、遺伝子母集団がある特定の遺伝子構造を持つ遺伝子のみに偏ると、収束スピードが停滞することがある。そこで、本実施形態では、このＧＡの欠点を補うために、ある規定期間、最適遺伝子の更新が行われない場合は、遺伝子母集団を一旦破棄し、現在の最適遺伝子を初期遺伝子として、閉ループ構成開閉器の再作成を行う。このことによって、局所解に捕捉され、最適解に到達不可能となる可能性を低減させるとともに、最適化収束スピードを向上させることができる。
「ステップＳ１０」
次に、ＧＡが複数回処理され、ＧＡ収束条件を満たしているか否かの判定を行うこととしている（ステップＳ１０）。このＧＡ処理を終了させる判定条件については、“計算対象の系統規模”と“最適遺伝子の更新状況”に応じて総合的に判定する。すなわち、“計算対象の系統規模”に応じて決定される最大生成遺伝子数を超える数の遺伝子を生成するか、ある規定数の遺伝子を生成する間に、最適遺伝子の更新が行われない場合は、最適化処理収束と判定し、最適化処理を終了する。
【００９１】
以上のように、本実施形態においては、配電線の分岐ごとにアークを単位として分類し、アークとアークとを結ぶループを全て抽出し、各ループに１つの「切」開閉器が存在すれば、電源の衝突は生じないことに着目し、各ループに１つの「切」開閉器を割り当ててデータベース化し、各ループの情報と各ループに割り当てられた１つの「切」開閉器の情報をデータ化し、ループの数×１つの「切」開閉器を表すインデックスデータを基に、全ての開閉器の開閉状態を全てデータ化しなくても電力の系統を決定することができる。このため、広範囲な系統切替対象に対する膨大な負荷融通問題について簡単な構成で高速に解決することができ、計算時間の短縮化に寄与することができる。
【００９２】
また、各ループには１つの「切」開閉器しか割り当てていないため、２つ以上の開閉器が「切」となって、停電区間が生じるような無効パターンが発生するのを防止することができる。
【００９３】
また、図３における配電系統を、開閉器の入／切状態を配列したデータ化手法で記述した場合、１７個の開閉器がそれぞれ入／切の２つの状態を取り得るので、従来の方式を用いた場合、その記述の数は、２の１７乗＝１３１、０７２通りとなる。
【００９４】
これに対して、本実施形態によれば、抽出した閉ループの「切」開閉器の番号を記述するデータ化手法を用いているので、Ｎｏ．１からＮｏ．４の各ループに所属する開閉器（インデックステーブルＴ３の開閉器のうちＦＣＢ１、２、３を除く開閉器６、７、８、９、１０、１１、開閉器６，７、１５、１６、開閉器４，５、１０、１１、開閉器１２、１７）の積が考え得る場合の数となるので、６×４×４×２＝１９２通りとなる。
【００９５】
すなわち、１７個の開閉器の最適な入／切状態を決定するのに、従来の方式では、１３１、０７２通りの中から最適な１つの状態を探索する必要があるのに対して、本実施形態の方式によれば、１９６通りの中から最適な１つの状態を探索すれば良いことになる。
【００９６】
また、本実施形態によれば、一定期間最適遺伝子の向上が図れないときには、負荷融通系統構成候補の集合一旦破棄するようにしているため、集合の偏りによって収束スピードが停滞するのを回避し、高速に最適化計算を行うことができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広範囲な系統切替対象に対する膨大な負荷融通問題について簡単な構成で高速に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係る最適化制御部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】（ａ）は本発明に係る配電系統のデータ化手法における区間分岐点ごとのグループ分けを説明するための系統図、（ｂ）はインデックステーブルの構成説明図である。
【図４】（ａ）は本発明に係る配電系統のデータ化手法におけるループ抽出手法を説明するための系統図、（ｂ）はインデックステーブルの構成説明図である。
【図５】本発明に係る配電系統のデータ化手法におけるループと遺伝子情報の相関関係を説明するための図である。
【図６】（ａ）は本発明に係る系統構成評価部の処理を説明するための系統図、（ｂ）は本発明に係る系統構成評価部による停電分口算出方法を説明するための図である。
【図７】（ａ）は本発明に係る系統構成評価部の他の処理を説明するための系統図、（ｂ）は本発明に係る系統構成評価部による簡易停電分口算出方法を説明するための図である。
【図８】（ａ）は本発明に係る突然変異処理の処理を説明するための構成図、（ｂ）は本発明に係る突然変異処理の処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】（ａ）は本発明に係る交叉処理部の処理を説明するための構成図、（ｂ）は本発明に係る交叉処理部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明に係る系統構成修正部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明に係る配電系統のデータ化手法における固定遺伝子部と可変長遺伝子部の説明図である。
【図１２】本発明に係る配電系統における被融通区間の仮充電方法を説明するための系統図である。
【符号の説明】
５０　計算機
５１　全体制御部
５２　最適化制御部
５３　系統構成評価部
５４　突然変異処理部
５５　交叉処理部
５６　系統構成修正部
５７　サバイバル部
５８　データベース部
６０　入力装置
７０　表示装置
８０　遠隔監視制御装置
９０　配電系統
【図１】
2004129467.tif 000011
【図２】
2004129467.tif 000012
【図３】
2004129467.tif 000013
【図４】
2004129467.tif 000014
【図５】
2004129467.tif 000015
【図６】
2004129467.tif 000016
【図７】
2004129467.tif 000017
【図８】
2004129467.tif 000018
【図９】
2004129467.tif 000019
【図１０】
2004129467.tif 000020
【図１１】
2004129467.tif 000021
【図１２】
2004129467.tif 000022