(57)【要約】    【課題】分散型電源が多数連系した配電系統を切替える際の負荷融通において、分散型電源及び配電系統に与える影響を最小とすること。    【解決手段】分散型電源Ｇ（１）〜（３）を、その契約条件、配電系統への逆潮流有無、分散型電源の発電電力量などから、配電系統に与える影響を定義した複数の基準（イ）〜（ハ）に分類する。負荷融通系統評価の基本的基準「融通不能量最小化」、「切替手順最小化」に加え、分類結果を基に、分散型電源及び配電系統へ与える影響度のポイントを算出し、総合的に最も評価の高い負荷融通系統を求める。この評価に遺伝的アルゴリズムを用いた最適化計算を応用する。図では、各分散型電源の影響度ポイントは、Ｇ（１）：１、Ｇ（２）：５、Ｇ（３）：１０と仮定しており、停電（１）に対する送電系統として影響度が最も小さい配電系統は、フィーダＣからの送電であると決定する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
事故、過負荷、工事などに伴って停電区間又は切替対象区間が発生したときに、被融通区間への複数の配電系統の中から１つの配電系統を選んで、被融通区間に再送電を行う配電系統負荷融通方法において、配電系統に連系している分散型電源が存在するとき、この分散型電源を、その連系条件、契約条件、及び／又は電気的特性の情報に基いて分類するステップと、この分類結果を加味して前記被融通区間への複数の配電系統をメタ・ヒューリスティック手法を用いて評価するステップと、この評価に基いて複数の配電系統の中から１つの配電系統を選択するステップと、この選択に基き配電系統を切替えるステップと、この切替えた配電系統を通して前記被融通区間に再送電するステップを備えたことを特徴とする配電系統負荷融通方法。
【請求項２】
停電区間が発生したときに、被融通区間への複数の配電系統の中から１つの配電系統を選んで、被融通区間に再送電を行う配電系統負荷融通方法において、配電系統に連系している分散型電源が存在するとき、この分散型電源を、その連系条件、契約条件、及び／又は電気的特性の情報に基いて分類するステップと、この分類を加味して前記被融通区間への複数の配電系統を評価するステップと、この評価に基いて複数の配電系統の中から１つの配電系統を選択するステップと、この選択に基き配電系統を切替えるステップと、この切替えた配電系統を通して前記被融通区間に再送電するステップを備えたことを特徴とする配電系統負荷融通方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、分散型電源の前記分類は、系統切替を行う場合に、（イ）配電系統との連系維持が可能な分散型電源、（ロ）配電系統との連系を切離す必要がある分散型電源、及び／又は（ハ）配電系統との連系切離しが困難な分散型電源を含むことを特徴とする配電系統負荷融通方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、配電系統への逆潮流の有無及び／又は当該分散型電源の発電電力量を加味して、分散型電源の前記分類を実行することを特徴とする配電系統負荷融通方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、分散型電源の前記分類に基づいて系統切替を行った際に、当該分散型電源及び配電系統に与える影響度をポイント換算して、定量的に評価するステップを含むことを特徴とする配電系統負荷融通方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、融通不能区間最小化及び／又は切替手順最小化の評価項目を加味するステップと、開閉器の入切状態によって決定される複数の負荷融通系統を定量的に評価し、順位付けるステップとを含むことを特徴とする配電系統負荷融通方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記評価に遺伝的アルゴリズムを用いることを特徴とする配電系統負荷融通方法。
【請求項８】
事故、過負荷、工事などに伴って停電区間又は切替対象区間が発生したときに、被融通区間への複数の配電系統の中から１つの配電系統を選んで、被融通区間に再送電を行う配電系統負荷融通装置において、配電系統に連系している分散型電源と、この分散型電源を複数分類の１つに分類する手段と、この分類結果を加味して前記被融通区間への複数の配電系統をメタ・ヒューリスティック手法を用いて評価する手段と、この評価に基いて複数の配電系統の中から１つの配電系統を選択する手段を備えたことを特徴とする配電系統負荷融通装置。
【請求項９】
停電区間又は切替対象区間が発生したときに、被融通区間への複数の配電系統の中から１つの配電系統を選んで、被融通区間に再送電を行う配電系統負荷融通装置において、配電系統に連系している分散型電源が存在するとき、この分散型電源を、その連系条件、契約条件、及び／又は電気的特性の情報に基いて、複数の分類のうちの１つに分類する手段と、この分類を加味して前記被融通区間への複数の配電系統を評価する手段と、この評価に基いて複数の配電系統の中から１つの配電系統を選択する手段を備えたことを特徴とする配電系統負荷融通装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統負荷融通方法及び装置に係り、特に、分散型電源が連系した配電系統における事故、過負荷、工事などに伴う系統切替時に、最適系統を作成するに好適な配電系統負荷融通方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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必要がある。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又は需要設備相互間の電線路及びスイッチ機器（以下、ＳＷ又は開閉器という）で構成される電力設備をいう。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又は切替対象区間（被融通区間）が発生したときに、被融通区間に再送電（負荷融通）を行うための最適な切替操作手順を求めている。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、連系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を決定する。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、配電系統の切替えを実施する。
【０００３】
この配電負荷融通問題に対して従来から様々な解法が示されてきた。例えば、特許文献１や特許文献２には、複数存在する被融通区間に、どの連系開閉器から電力を供給するかを順次決定していく方式が開示されている。この順次決定方式は、従来の配電系統に対しては有効であった。
【０００４】
また、特許文献３のように、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ：Genetic Algorithm ）を応用した負荷融通の決定技術が提案されている。ここでは、停電個所を如何に少なくするかの観点で、ＧＡを応用している。
【０００５】
しかし、近年の電力／配電系統において発生している電力自由化、分散型電源の導入等の変化によって、様子が変ってきている。分散型電源とは、従来の原子力・火力・水力発電所などの大規模集中型電源とは異なり、電力需要地の近傍に小規模分散設置される発電システムの総称である。
【０００６】
従来、「電気事業法」などの関連法によって、電力を発電し、売電することは特定の電気事業者にのみ許可されていた。すなわち、日本国内では、特定の電力会社が発電→送電→配電の電力網を一元管理していた。しかし、１９９５年３月に施行された「改正電気事業法」を始めとする法改正によって、卸電気事業の参入が自由化された。その結果、自家発電／売電を目的とした独立電気事業者（ＩＰＰ）が電力事業に参入するとともに、電力系統に多数の分散型電源が導入されることとなった。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２３５８３号公報（全体）
【０００８】
【特許文献２】特開平９−３７４６２号公報（全体）
【特許文献３】特開平７−２０３６３０号公報（全体）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この分散型電源の導入は、配電系統の運用に大きな影響を与える。従来、配電系統は、変電所と呼ばれる電源から、電力を消費する需要家まで一方向に電気が流れることが前提であった。しかし、分散型電源の導入によって、変電所→需要家間の配電網の途中に電源が存在したり、需要家構内に電源が存在したりするため、一部の配電線では、電流の向きが需要家→変電所（逆潮流）となる。また、電力会社が管理する電源（変電所）と分散型電源の性質（位相、力率など）の違いによって、同一の電力ルート上に、複数の電源が存在するような状態（電源ループ状態）が発生し、切替えられない場合などが生ずる。
【００１０】
分散型電源が導入される前は、配電系統を切替える必要が生じた際に、基本的に被融通区間に電力を供給する余力（予備力）があれば、系統を切替えることが可能であった。しかし、分散型電源が系統に連系されている場合は、系統変更を行う配電線に連系している分散型電源の「逆潮流の有無」、「分散型電源の発電出力値の大小」などの条件がある。このため、被融通区間に送電する際の応援配電線として使用できない場合や、電源ループ状態になってしまうので、分散型電源の系統連系を解除する必要がある場合などが発生する。従来の配電負荷融通方法では、分散型電源の制約条件の下で、最適な系統切替手順を求めることは不可能である。
【００１１】
本発明の課題は、分散型電源が連系する配電系統において、配電負荷融通問題を解決することができる配電系統負荷融通方法及び装置を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の課題は、分散型電源が連系する配電系統において、比較的簡単な構成で、かつ高速に、配電負荷融通問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の主特徴とするところは、配電系統に連系している分散型電源が存在するとき、この分散型電源を、その連系条件、契約条件、及び／又は電気的特性の情報に基いて分類し、この分類結果を加味して前記被融通区間への複数の配電系統をメタ・ヒューリスティック（ Meta-heuristic ）手法を用いて評価する。そして、この評価に基いて複数の配電系統の中から１つの配電系統を選択する。そこで、この選択に基き配電系統を切替え、この切替えた配電系統を通して前記被融通区間に再送電するのである。
【００１４】
本発明の望ましい実施態様においては、まず、「系統連系の契約条件、配電系統への逆潮流有無、分散型電源の発電電力量」などから、当該系統に連系する分散型電源を、系統切替を行う場合の性質によって複数に分類する。例えば、次の３つが好適である。
【００１５】
（イ）配電系統との連系を維持することが可能な分散型電源。
【００１６】
（ロ）配電系統との連系を切離す必要がある分散型電源。
【００１７】
（ハ）配電系統との連系切離しが困難で、系統切替が不可能な分散型電源。
【００１８】
次に、系統切替に伴う分散型電源への影響を定量的に評価するため、系統切替の対象となる配電線に所属する分散型電源について、上記にて分類した結果を基に、分散型電源及び配電系統へ与える影響度のポイントを算出する。負荷融通系統評価の基本的な基準である「（１）融通不能区間最小化、（２）切替手順最小化」の評価項目に加えて、「（３）算出された分散型電源影響度ポイント」を考慮して、総合的に最も評価の高い負荷融通系統を求める。
【００１９】
本発明においては、最適化手法の１つである遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）やタブーサーチ（ Tabu Search ）、アニーリング（ Simulated Annnealing ）、ローカルサーチ（ Local Seach ）、アントシステムアルゴリズム（ Ant System ）等のメタヒューリスティック（ Meta-heuristic ）手法を用いた最適化を行うことが望ましい。
【００２０】
メタヒューリスティック手法による最適化は、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ある。したがって、人工知能（ＡＩ：Artificial Intelligence ）のように、あるルールに沿って解を求めるようなアルゴリズムでは立案が難しい解を導出することが可能である。
【００２１】
ＧＡを配電系統の「負荷融通問題」に適用するにあたって、より最適な負荷融通系統を短時間で評価するために、配電線の分岐ごとにアーク（ark）を単位として分類する。そして、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つの切開閉器を割当ててデータベース化することが望ましい。
【００２２】
具体的には、まず、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する。次に、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する。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。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。次に、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のである。
【００２３】
これにより、各ループの情報と各ループに割当てられた１つの切開閉器の情報をデータ化する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、分散型電源が連系する配電系統において、配電負荷融通問題を解決することができる。
【００２５】
また、分散型電源が連系する配電系統において、比較的簡単な構成で、かつ高速に、配電負荷融通問題を解決することができる。
【００２６】
特に、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、配電系統を決定でき、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明により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望ましい。
【００２８】
（１）新遺伝子生成にあたっては、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の一部を変更して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）。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、選択した各組の操作対象遺伝子の一部を入替えて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）。突然変異処理（手段）又は交叉処理（手段）により生成された新遺伝子を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）。突然変異処理（手段）又は交叉処理（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）。評価値算出（手段）の算出による評価値に応じて、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）。
【００２９】
（２）突然変異処理（手段）と交叉処理（手段）は、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する。
【００３０】
（３）突然変異処理（手段）と交叉処理（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する。
【００３１】
（４）評価値算出（手段）は、初期系統構成から新遺伝子による負荷融通系統構成に切替えるための評価値を（後述する数式により）算出する。
【００３２】
（５）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する。違反発生時には、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（系統構成修正手段）し、系統構成修正（手段）は、違反発生時に、制約条件を満たすための切開閉器を選択する。そして、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評価値算出（手段）に指令する。
【００３３】
（６）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場合がある。このとき、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する。
【００３４】
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系統負荷融通装置のブロック構成図である。図１において、配電系統負荷融通装置は、計算機１００、入力装置２０、表示装置３０を備えて構成されており、計算機１００は、遠隔監視制御装置４０を介して配電系統５０に接続されている。ここで、配電系統５０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。
【００３５】
遠隔監視制御装置４０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５０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。
【００３６】
入力装置２０は、計算機１００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３０は、計算機１００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。
【００３７】
計算機１００は、入力装置２や遠隔監視制御装置４０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３０や遠隔監視制御装置４０に表示あるいは出力するように構成されている。
【００３８】
計算機１００は、全体制御部１０１、負荷融通計算制御部１０２、系統構成評価部１０３、突然変異処理部１０４、交叉処理部１０５、系統構成修正部１０６、サバイバル部１０７、及びデータベース部１０８の各機能ブロックで構成されている。
【００３９】
全体制御部１０１は、入力装置２０と表示装置３０及び遠隔監視制御装置４０からのデータの授受を制御する。また、入力装置２０や遠隔監視制御装置４０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２０や遠隔監視制御装置４０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負荷融通計算制御部１０２に指示する。そして、その結果を受けとって表示装置３０や遠隔監視制御装置４０へ出力する。入力装置２０や遠隔監視制御装置４０から収集したデータはデータベース部１０８に格納し、必要に応じて参照する。
【００４０】
負荷融通計算制御部１０２は、データベース１０８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。また、事故時など、全体制御部１０１から負荷融通系統の作成に関する指示を受けたときに、計算機１００内の各機能部１０３〜１０８と連携して、最適な負荷融通系統構成を作成する。そして、その結果を表示装置３０や遠隔監視制御装置４０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。
【００４１】
系統構成評価部１０３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。
【００４２】
突然変異処理部１０４は、負荷融通計算制御部１０２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。
【００４３】
交叉処理部１０５は、負荷融通計算（最適化）制御部１０２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。
【００４４】
系統構成修正部１０６は、系統構成評価部１０３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１０３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。
【００４５】
サバイバル部１０７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、負荷融通計算制御部１０２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及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。
【００４６】
データベース部１０８は、入力装置２や遠隔監視制御装置４０から入力されたデータや、最適化制御部１０２が保有する系統構成データを管理する。
【００４７】
図２は、本発明の一実施形態において、計算機１００の各機能部１０２〜１０８による負荷融通系統構成最適化処理の全体フローチャートである。このフローに沿って、本発明の一実施形態を説明する。
【００４８】
「ステップＳ１」：
まず、ステップＳ１では、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必要性が生じた場合、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。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。
【００４９】
図３は、本発明の一実施形態により初期遺伝子の作成を説明する配電系統の一例図である。この配電系統は、電源に相当するＦＣＢ（Feeder Circuit Breaker）１〜３、線路区間及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ために必要な「切」開閉器の数が決る。本実施形態では、電源衝突がなく、閉ループが存在しない「切」開閉器の組合わせを決定し、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。
【００５０】
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（ Ark ）と定義する。また、電源間衝突による閉ループを思考過程に抽出するために、各電源間を結ぶ仮想区間として仮想アークを想定する。例えば、ＦＣＢ１と仮想分岐点とを結ぶ区間を仮想アークＰＡ１とし、ＦＣＢ２と仮想分岐点とを結ぶ区間を仮想アークＰＡ２とし、ＦＣＢ３と仮想分岐点とを結ぶ区間を仮想アークＰＡ３と定義する。この定義に従って、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１つのアークに所属することになる。例えば、仮想アークＰＡ１には、ＦＣＢ１が、仮想アークＰＡ２には、ＦＣＢ２が、仮想アークＰＡ３にはＦＣＢ３が所属する。また、アークＡ１には開閉器４，５が、アークＡ２には開閉器６，７が、アークＡ３には開閉器８が、アークＡ４には開閉器９が、それぞれ所属する。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す。また、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。
【００５１】
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。これ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する。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、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。
【００５２】
図４は、本発明の一実施形態による配電系統のデータ化手法のループ抽出手法を説明する図である。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Ａ１、アークＡ５、仮想アークＰＡ２、仮想アークＰＡ１を経由するループＬ３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Ｌ１〜Ｌ４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Ｌ１は、アークＡ４、Ａ３、Ａ５、仮想アークＰＡ２、ＰＡ１、アークＡ２によって構成され、ループＬ２は、アークＡ２、仮想アークＰＡ１、ＰＡ３、アークＡ９によって構成される。また、ループＬ３はアークＡ１、Ａ５、仮想アークＰＡ２、ＰＡ１によって構成され、ループＬ４はアークＡ６、Ａ８、仮想アークＰＡ３、ＰＡ２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Ｌ１には、開閉器１，６，７，９，８，１０，１１，２が登録され、ループＬ２には、開閉器１，６，７，１５，１６，３が登録される。また、ループＬ３には、開閉器１，４，５，１０，１１，２が登録され、ループＬ４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。
【００５３】
以上の過程を経て、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（ gene ）の座位（ locus ）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。
【００５４】
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ず、無効遺伝子の発生を抑制する。このようにして規定した「固定長遺伝子部」は、融通不能区間を発生しない“全送系統”を遺伝子化している。
【００５５】
「ステップＳ２」：
次に、ステップＳ２では、初期遺伝子の評価値を算出するための処理が行われる。この初期遺伝子の評価値は、系統構成評価部１０３にて算出される。系統構成評価部１０３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）に従って評価値を算出することとしている。
【００５６】
【数１】
2005117787.tif 000003
【００５７】
本実施形態では、「制約違反率」、「融通不能負荷量」「分散型電源影響度評価値」など複数の評価項目を考慮した（数１）に示す評価関数を採用している。この関数の評価値が最大となるような遺伝子となるように最適化することで、分散型電源に対応した負荷融通計算を可能としている。
【００５８】
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。
【００５９】
（１）制約違反率：
（２）融通不能負荷量：
（３）分散型電源影響度評価値：
「（１）制約違反率」は、遺伝子で表現された配電系統が適正であり、制約に違反していないことを評価する項目であり、電流過負荷違反及び適正電圧逸脱違反の２要素で構成される。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ことを目的としている。電流過負荷違反は、配電系統を構成する開閉器、電線などの配電設備に規定された通過電流許容値以上の電流が流れないようにすることを意図した制約条件であり、（数２）で表される。
【００６０】
【数２】
2005117787.tif 000004
【００６１】
（数２）において、通過電流が通過電流許容値を超過している場合は、次の（数３）によって電流過負荷違反率を算出する。
【００６２】
【数３】
2005117787.tif 000005
【００６３】
次に、適正電圧逸脱違反は、各区間での到達電圧が規定された電圧降下許容量を逸脱しないようにすることを意図した制約条件であり、（数４）で表される。
【００６４】
【数４】
2005117787.tif 000006
【００６５】
（数４）において、区間到達電圧が電圧降下許容量を逸脱している場合は、次の（数５）によって違反率を算出する。
【００６６】
【数５】
2005117787.tif 000007
【００６７】
（数３）、（数４）で算出された違反率のうち、最大の値を（数６）にて抽出する。（数６）にて求めた値Ｘ１が遺伝子評価関数の構成要素の１つである「制約違反率」となる。
【００６８】
【数６】
2005117787.tif 000008
【００６９】
次に、前記「（２）融通不能負荷量」は、事故、過負荷、工事などに伴う停電負荷量が最小となることを評価する項目であり、次の（数７）で表される。
【００７０】
【数７】
2005117787.tif 000009
【００７１】
最後に、前記「（３）分散型電源影響度評価値」は、負荷融通切替操作において、分散型電源に与える悪影響や、系統安定性を損なうような影響を最小化することを目的とする評価項目であり、（数８）で表される。
【００７２】
【数８】
2005117787.tif 000010
【００７３】
分散型電源は、たとえ小規模であっても発電機（電源）であるため、従来より電力会社が管理・運営している電力設備と系統連系（電源同士のループ）させると、少なからず配電系統に悪影響を与える。また、分散型電源運営事業者と配電系統網の所有者である電力会社との間の契約内容によっては、負荷融通時の系統切替対象と出来ない場合がある。このため、本実施形態では、負荷融通操作時における分散型電源の影響を定量的に評価するため、（１）系統連系の契約条件、（２）配電系統への逆潮流有無、（３）分散型電源の発電電力量…などに応じて、系統切替を行う場合の分散型電源の性質から、次のいずれかに分類する。
【００７４】
（イ）配電系統との連系を維持することが可能である分散型電源。
【００７５】
（ロ）配電系統との連系を切離す必要のある分散型電源。
【００７６】
（ハ）配電系統との連系切離しが困難で、系統切替が不可能な分散型電源。
【００７７】
ここで、（ハ）は、当該分散型電源を切離すことによって配電系統に一時的な過負荷が発生したり、許容できない系統動揺が発生する。又は、分散型電源の運用事業者の個別の都合によって、連系切離しを依頼できない等の事情がある場合である。
【００７８】
分散型電源の影響度は、（イ）（ロ）（ハ）の順に、少ないと判断される。この影響度に応じてポイント化し、系統切替対象となるフィーダ単位で、分散型電源影響度ポイントを算出する。その影響度ポイントが最小となる系統を優先した切替えを行う。
【００７９】
図６は、本発明の一実施形態による影響度ポイントを優先した切替えの考え方を説明するための簡単な配電系統の具体例図である。図６において、Ａ〜Ｅは、電力会社が管理する変電所における電源（フィーダ）であり、円囲みのＧで示す（１）〜（３）は、分散型電源である。図のように、フィーダＡ、Ｂの両方に事故が発生して、停電（１）、停電（２）の２箇所の停電が発生した場合を考える。フィーダＣには分散型電源Ｇ（１）が、フィーダＤには分散型電源（２）が、フィーダＥには分散型電源（３）が連系していると状態を想定する。図に負荷条件を示すように、フィーダＣ、Ｄ、Ｅの予備力は全て３００Ａで同条件として、フィーダＣ、Ｄ、Ｅとも停電（１）、（２）に送電するだけの十分な予備力があるものとする。従来の「融通不能区間最小化」を主体とした負荷融通計算では、予備力の条件が同一であるので、どの事故区間に、どのフィーダから送電しても問題ないと判断する。しかし、本実施形態では、フィーダＣ、Ｄ、Ｅに連系している分散型電源（１）、（２）、（３）の影響度を考慮する。分散型電源（１）、（２）、（３）を前記した条件によって前記（イ）〜（ハ）に分類分けした場合に、分散型電源（１）は（イ）、分散型電源（２）は（ロ）、分散型電源（３）は（ハ）であったとする。分散型電源影響度を（イ）：１、（ロ）：５、（ハ）：１０とする。この条件下において、停電（１）をフィーダＣから送電し、停電（２）をフィーダＤから送電した場合は、分散型電源（１）と（２）に影響を与えることになる。したがって、分散型電源影響度評価値＝｛分散型電源（１）―（イ）の影響度｝＋｛分散型電源（２）―（ロ）の影響度｝＝１＋５＝６となる。同様に、停電（１）をフィーダＤから送電し、停電（２）をフィーダＥから送電した場合は、分散型電源（２）と（３）に影響を与えることになる。したがって、分散型電源影響度評価値＝｛分散型電源（２）―（ロ）の影響度｝＋｛分散型電源（３）―（ハ）の影響度｝＝５＋１０＝１５となる。したがって、本実施形態による負荷融通計算では、分散型電源影響度の少ない前者の切替を選択する。
【００８０】
「ステップＳ３」：
図２の全体フローに戻って、ステップＳ３では、初期遺伝子に関する評価値が算出されたとき、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。この操作対象遺伝子を選択する際には、系統構成評価部１０３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。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）、遺伝子評価値合計をＧ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（ｉ）を（数９）にて定義する。
【００８１】
【数９】
2005117787.tif 000011
【００８２】
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。
【００８３】
「ステップＳ４」：
次に、ステップＳ４では、操作対象遺伝子が選択された後で、突然変異処理部１０４と交叉処理部１０５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。
【００８４】
図７は、本発明の一実施形態による突然変異処理の説明図とフローチャートである。突然変異処理は、ＧＡにおける新遺伝子作成手法の１つである。本実施形態では、図７（ａ）に示すように、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。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。
【００８５】
具体的には、図７（ｂ）のフローのステップＳ１１において、突然変異対象の座位を乱数を用いて決定し、ステップＳ１２で、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。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、ステップＳ１３で、変異候補スイッチを乱数を用いて決定する。ステップＳ１４では、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、ステップＳ１３に戻って同一の処理を繰返す。異なるときには、ステップＳ１５に移行して、候補スイッチ所属アークを取得するための処理を行う。
【００８６】
この後、ステップＳ１６では、所属アークを複数ループで共有しているか否かを判定し、ステップＳ１７では、共有ループで該当アークを使用済みか否かの判定を行う。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う。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っている。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。
【００８７】
図８は、本発明の一実施形態による交叉処理部の説明図とフローチャートである。図１の交叉処理部１０５における交叉処理は、ＧＡにおける新遺伝子作成手法の１つである。本実施形態では、図８（ａ）に示すように、２個の遺伝子を交叉点と呼ばれる境界点を基準に入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。この結果、〔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。
【００８８】
具体的には、図８（ｂ）のフローにおいて、ステップＳ２１で、乱数を用いて交叉点を決定する。例えば、座位の２番目と３番目との間に交叉点を決定する。この後、ステップＳ２２では、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。次に、ステップＳ２３において、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。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。
【００８９】
この後、ステップＳ２６において、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。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。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を行う。全て終了していないときには、ステップＳ２９で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。
【００９０】
「ステップＳ５」：
図２のステップＳ４の処理で新遺伝子が生成された後は、図１の系統構成評価部１０３においてステップＳ５の処理を行う。すなわち、生成された新遺伝子について、評価値を算出するための処理が行われる。この処理はステップＳ２で行われた処理と同じであり、ここでは重複説明を避ける。前述したように、本発明の要部である分散型電源を分類し、これを加味し複数の配電系統を多観点で評価して、融通系統を選択するＧＡ処理が行われ、ステップＳ６の処理に移る。
【００９１】
「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。
【００９２】
「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１０７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）、遺伝子評価値合計をＧ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１０）にて定義する。
【００９３】
【数１０】
2005117787.tif 000012
【００９４】
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。このため、系統構成評価部１３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ので、通常破棄される。
【００９５】
「ステップＳ８、Ｓ９」：
次に、ステップＳ８では、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、最適遺伝子更新の有無を判断し、ある期間、遺伝子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する。この場合には、ステップＳ９にて、遺伝子母集団を破棄するための処理を行う。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。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。
【００９６】
「ステップＳ１０」：
次に、ステップＳ１０では、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。
【００９７】
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する。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」開閉器を割当ててデータベース化する。各ループの情報と各ループに割当てられた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。
【００９８】
また、各ループには１つの「切」開閉器しか割当てていないため、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。
【００９９】
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従来の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、その記述の数は、２の１７乗＝１３１，０７２通りとなる。
【０１００】
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。したがって、Ｌ１〜Ｌ４の各ループに所属する開閉器の積が考え得る場合の数となる。すなわち、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である。これらの開閉器の積が考え得る場合の数であり、６×４×４×２＝１９２通りで済むこととなる。
【０１０１】
このように、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つを探索する必要がある。これに対して、本実施形態では、１９６通りの中から最適な１つを探索すれば良い。
【０１０２】
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、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。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】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。
【図２】本発明の一実施形態による負荷融通系統構成最適化処理の全体フローチャート。
【図３】本発明の一実施形態により初期遺伝子の作成を説明する配電系統の一例図。
【図４】本発明の一実施形態による配電系統のデータ化手法のループ抽出手法説明図。
【図５】本発明の一実施形態によ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図。
【図６】本発明の一実施形態による影響度ポイント優先切替えの考え方を説明するための簡単な配電系統の具体例図。
【図７】本発明の一実施形態による突然変異処理の説明図とフローチャート。
【図８】本発明の一実施形態による交叉処理部の説明図とフローチャート。
【符号の説明】
【０１０４】
１００…計算機、１０１…全体制御部、１０２…負荷融通計算制御部、１０３…系統構成評価部、１０４…突然変異処理部、１０５…交叉処理部、１０６…系統構成修正部、１０７…サバイバル部、１０８…データベース部、２０…入力装置、３０…表示装置、４０…遠隔監視制御装置、５０…配電系統。
【図１】
2005117787.tif 000013
【図２】
2005117787.tif 000014
【図３】
2005117787.tif 000015
【図４】
2005117787.tif 000016
【図５】
2005117787.tif 000017
【図６】
2005117787.tif 000018
【図７】
2005117787.tif 000019
【図８】
2005117787.tif 000020