(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統の構成要素として系統内に存在する複数の操作対象の初期開閉状態に関する情報として定義された初期系統構成群を生成する初期系統構成群生成手段と、前記初期系統構成群の中の任意の初期系統構成または新たに生成された系統構成を突然変異処理と交叉処理および探索処理のうちいずれかの処理の対象として指定する系統構成指定手段と、指定された系統構成に属する任意の操作対象の開閉状態をランダムに逆転させて新たな系統構成を生成する突然変異処理手段と、指定された複数の系統構成に属する操作対象の開閉状態を互いに入れ替えて新たに複数の系統構成を生成する交叉処理手段と、指定された系統構成に属する任意の操作対象を最初の基準候補として、この基準候補に一定の規則を適用して隣接候補を生成し、この隣接候補のうち評価値を基に隣接候補を順次移す遷移を繰り返して新たな系統構成を生成する探索処理手段と、前記突然変異処理手段の処理により得られた新たな系統構成と交叉処理手段の処理により得られた新たな系統構成および探索処理手段の処理により得られた新たな系統構成をそれぞれ評価して評価値を算出する系統構成評価手段と、前記突然変異処理手段と交叉処理手段および探索処理手段による処理を全て経て新たに生成された系統構成のうち前記系統構成評価手段の算出による評価値の最小または最大の系統構成を目標系統構成として抽出する目標系統構成抽出手段と、前記目標系統構成抽出手段により抽出された目標系統構成に属する操作対象に対して制御を実行する制御手段とを備えてなる配電系統制御装置。
【請求項２】
前記初期系統構成群を基に新たに生成された系統構成に対して一定の規則を適用して一部の系統構成を系統構成の指定から除外し、残りの系統構成を、突然変異処理と交叉処理および探索処理を含む全ての処理の対象に指定するサバイバル処理手段を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の配電系統制御装置。
【請求項３】
前記探索処理手段は、系統構成に属する操作対象のうち両側電位差が最小であって開状態の開閉器を着目開閉器として選択し、選択した着目開閉器を閉とし、別の閉状態の開閉器を開とすることで隣接候補を生成してなることを特徴とする請求項１または２に記載の配電系統制御装置。
【請求項４】
前記探索処理手段は、前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補および他の隣接候補の中で最小または最大の隣接候補に遷移するかあるいは前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補を除き他の隣接候補の中で最小または最大の隣接候補に遷移してなることを特徴とする請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の配電系統制御装置。
【請求項５】
前記探索処理手段は、前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補および他の隣接候補であって遷移を禁止された隣接候補を除いた隣接候補のうち最小または最大の隣接候補に遷移するかあるいは前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補を除いた他の隣接候補であって、制限条件によって遷移を禁止された隣接候補を除いた隣接候補の中で最小または最大の隣接候補に遷移してなることを特徴とする請求項１、２または３のうちいずれか１項に記載の配電系統制御装置。
【請求項６】
系統の構成要素として系統内に存在する複数の操作対象の初期開閉状態に関する情報として定義された初期系統構成群を生成する初期系統構成群生成手段と、前記初期系統構成群の中の任意の初期系統構成または新たに生成された系統構成を突然変異処理と交叉処理および探索処理のうちいずれかの処理の対象として指定する系統構成指定手段と、指定された系統構成に属する任意の操作対象の開閉状態をランダムに逆転させて新たな系統構成を生成する突然変異処理手段と、指定された複数の系統構成に属する操作対象の開閉状態を互いに入れ替えて新たに複数の系統構成を生成する交叉処理手段と、指定された系統構成に属する任意の操作対象を最初の基準候補として、この基準候補に一定の規則を適用して隣接候補を生成し、この隣接候補のうち評価値を基に隣接候補を順次移す遷移を繰り返して新たな系統構成を生成する探索処理手段と、前記突然変異処理手段の処理により得られた新たな系統構成と交叉処理手段の処理により得られた新たな系統構成および探索処理手段の処理により得られた新たな系統構成をそれぞれ評価して評価値を算出する系統構成評価手段と、前記突然変異処理手段と交叉処理手段および探索処理手段による処理を全て経て新たに生成された系統構成のうち前記系統構成評価手段の算出による評価値の最小または最大の系統構成を目標系統構成として抽出する目標系統構成抽出手段とを備えてなる配電系統構成作成装置。
【請求項７】
前記初期系統構成群を基に新たに生成された系統構成に対して一定の規則を適用して一部の系統構成を系統構成の指定から除外し、残りの系統構成を、突然変異処理と交叉処理および探索処理を含む全ての処理の対象に指定するサバイバル処理手段を備えてなることを特徴とする請求項６に記載の配電系統構成作成装置。
【請求項８】
前記探索処理手段は、系統構成に属する操作対象のうち両側電位差が最小であって開状態の開閉器を着目開閉器として選択し、選択した着目開閉器を閉とし、別の閉状態の開閉器を開とすることで隣接候補を生成してなることを特徴とする請求項６または７に記載の配電系統構成作成装置。
【請求項９】
前記探索処理手段は、前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補および他の隣接候補の中で最小または最大の隣接候補に遷移するかあるいは前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補を除き他の隣接候補の中で最小または最大の隣接候補に遷移してなることを特徴とする請求項６、７または８のうちいずれか１項に記載の配電系統構成作成装置。
【請求項１０】
前記探索処理手段は、前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補および他の隣接候補であって遷移を禁止された隣接候補を除いた隣接候補のうち最小または最大の隣接候補に遷移するかあるいは前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補を除いた他の隣接候補であって、制限条件によって遷移を禁止された隣接候補を除いた隣接候補の中で最小または最大の隣接候補に遷移してなることを特徴とする請求項６、７または８のうちいずれか１項に記載の配電系統構成作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電系統制御装置および配電系統構成作成装置に係り、特に、系統の構成要素として配電系統内に存在する操作対象、例えば、開閉器の開閉状態を決定あるいは制御するに好適な配電系統制御装置および配電系統構成作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、配電系統の配電損失最小化（ロスミニ）などを目的として、系統構成の最適化を行なう手法（配電系統の構成要素として配電系統内に存在する開閉器などの開閉状態あるいは接続状態を最適化する手法）として、遺伝的アルゴリズムやタブーサーチという手法が提案されている。
【０００３】
前者は、例えば、電気学会論文誌Ｃ１１６巻５号「遺伝的アルゴリズムによる配電系統構成最適化手法」に記載されているように、系統構成候補の１つ以上の開閉器の開閉状態をランダムに逆転させる突然変異処理と、２つの系統構成候補に属する１つ以上の開閉器の開閉状態を互いに入れ替えて２つの系統構成を新たに生成する交叉処理を用いて、色々な系統構成候補を探索し、探索結果にしたがって最適な系統構成を作成する手法である。なお、この種の技術に関連するものとしては、例えば、特開平９−２６５４６４号公報が挙げられる。
【０００４】
一方、後者は、例えば、特開平１０−２４３５５６号公報に記載されているように、与えられた配電系統構成候補を最初の基準候補として、この基準候補に予め定められた一定の規則を適応して隣接候補を生成し、生成した隣接候補の中から予め定められた評価関数の関数値が最適となるものに順次移るという遷移を繰り返すことにより最適な系統構成を作成する手法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のうち遺伝的アルゴリズムによる手法は、探索の過程で経験的な知識を利用せずにランダムな大域的探索を行なうことが特徴で、人では予想できない良い解を探索することが可能である一方、開閉器などの操作対象の数が多くなる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、計算時間が長くなる。
【０００６】
一方、タブーサーチによる手法は、探索に経験的な知識を用いて、近傍探索をベースに、遷移先を限定しながら隣接候補に強制的に遷移しながら探索する点が特徴で、局所最適解から脱出しながら経験的な知識の範囲内で効率の良い探索が可能である一方、導入する経験的な知識によっては最適性や効率が落ちる可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、良い解を短時間で得ることができる配電系統制御装置および配電系統構成作成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、ランダムな大域的探索と、経験的な知識を利用した近傍探索を同時に取り入れて良い解を短時間で得るようにしたものである。
【０００９】
具体的には、本発明は、系統の構成要素として系統内に存在する複数の操作対象の初期開閉状態に関する情報として定義された初期系統構成群を生成する初期系統構成群生成手段と、前記初期系統構成群の中の任意の初期系統構成または新たに生成された系統構成を突然変異処理と交叉処理および探索処理のうちいずれかの処理の対象として指定する系統構成指定手段と、指定された系統構成に属する任意の操作対象の開閉状態をランダムに逆転させて新たな系統構成を生成する突然変異処理手段と、指定された複数の系統構成に属する操作対象の開閉状態を互いに入れ替えて新たに複数の系統構成を生成する交叉処理手段と、指定された系統構成に属する任意の操作対象を最初の基準候補として、この基準候補に一定の規則を適用して隣接候補を生成し、この隣接候補のうち評価値を基に隣接候補を順次移す遷移を繰り返して新たな系統構成を生成する探索処理手段と、前記突然変異処理手段の処理により得られた新たな系統構成と交叉処理手段の処理により得られた新たな系統構成および探索処理手段の処理により得られた新たな系統構成をそれぞれ評価して評価値を算出する系統構成評価手段と、前記突然変異処理手段と交叉処理手段および探索処理手段による処理を全て経て新たに生成された系統構成のうち前記系統構成評価手段の算出による評価値の最小または最大の系統構成を目標系統構成として抽出する目標系統構成抽出手段と、前記目標系統構成抽出手段により抽出された目標系統構成に属する操作対象に対して制御を実行する制御手段とを備えてなる配電系統制御装置を構成したものである。
【００１０】
また、前記目的を達成するために、本発明は、系統の構成要素として系統内に存在する複数の操作対象の初期開閉状態に関する情報として定義された初期系統構成群を生成する初期系統構成群生成手段と、前記初期系統構成群の中の任意の初期系統構成または新たに生成された系統構成を突然変異処理と交叉処理および探索処理のうちいずれかの処理の対象として指定する系統構成指定手段と、指定された系統構成に属する任意の操作対象の開閉状態をランダムに逆転させて新たな系統構成を生成する突然変異処理手段と、指定された複数の系統構成に属する操作対象の開閉状態を互いに入れ替えて新たに複数の系統構成を生成する交叉処理手段と、指定された系統構成に属する任意の操作対象を最初の基準候補として、この基準候補に一定の規則を適用して隣接候補を生成し、この隣接候補のうち評価値の高いものに隣接候補を順次移す遷移を繰り返して新たな系統構成を生成する探索処理手段と、前記突然変異処理手段の処理により得られた新たな系統構成と交叉処理手段の処理により得られた新たな系統構成および探索処理手段の処理により得られた新たな系統構成をそれぞれ評価して評価値を算出する系統構成評価手段と、前記突然変異処理手段と交叉処理手段および探索処理手段による処理を全て経て新たに生成された系統構成のうち前記系統構成評価手段の算出による評価値の最小または最大の系統構成を目標系統構成として抽出する目標系統構成抽出手段とを備えてなる配電系統構成作成装置を構成したものである。
【００１１】
前記配電系統制御装置または前記配電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。
【００１２】
（１）前記初期系統構成群を基に新たに生成された系統構成に対して一定の規則を適用して一部の系統構成を系統構成の指定から除外し、残りの系統構成を、突然変異処理と交叉処理および探索処理を含む全ての処理の対象に指定するサバイバル処理手段を備えてなる。
【００１３】
（２）前記探索処理手段は、系統構成に属する操作対象のうち両側電位差が最小であって開状態の開閉器を着目開閉器として選択し、選択した着目開閉器を閉とし、別の閉状態の開閉器を開とすることで隣接候補を生成してなる。
【００１４】
（３）前記探索処理手段は、前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補および他の隣接候補の中で最小または最大の隣接候補に遷移するかあるいは前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補を除き他の隣接候補の中で最小または最大の隣接候補に遷移してなる。
【００１５】
（４）前記探索処理手段は、前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補および他の隣接候補であって遷移を禁止された隣接候補を除いた隣接候補のうち最小または最大の隣接候補に遷移するかあるいは前記系統構成評価手段の評価による評価値が基準候補を除いた他の隣接候補であって、制限条件によって遷移を禁止された隣接候補を除いた隣接候補の中で最小または最大の隣接候補に遷移してなる。
【００１６】
前記した手段によれば、目標系統構成を探索する過程で、初期系統構成群あるいは新たに生成された系統構成（配電系統構成候補の集合）に突然変異処理と交叉処理および探索処理を順次施し、突然変異処理と交叉処理および探索処理の全ての処理を経て新たに生成された系統構成のうち評価値の最小または最大の系統構成を目標系統構成として抽出するようにしたため、ランダムな大域的探索と、経験的な知識を利用した近傍探索またはタブーサーチの利点を取り入れて、良い解となる目標系統構成を短時間に抽出することができ、効率的な探索が可能になる。
【００１７】
【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系統制御装置および配電系統構成作成装置を含む配電系統制御システムの全体構成図である。配電系統制御システムは、計算機１、入力装置２、表示装置３を備えて構成されており、入力装置２、表示装置３がそれぞれ計算機１に接続されているとともに、計算機１は配電システム４を介して配電系統５に接続されている。
【００１８】
データ入力装置２は、計算機１に対して各種のデータを入力するデータ入力手段として構成されており、表示装置３は、入力装置２の入力データに関する情報を表示したり、計算機１の計算結果などを表示する表示手段として構成されている。配電システム４は、配電線や開閉器など、実際の電力設備で構成された配電系統５の計画、運用、制御を行なうシステムとして構成されており、開閉器の開閉状態や電力潮流など、配電系統５の状態を監視し、この監視結果に基づいて開閉器に対する開閉操作などを制御するようになっている。
【００１９】
計算機１は、全体制御部１１、最適化制御部１２、系統構成評価部１３、突然変異処理部１４、交叉処理部１５、ローカルサーチ部１６、サバイバル部１７、データベース１８を備えて構成されており、突然変異処理や交叉処理によるランダムな大域的探索と、ローカルサーチによる確定論的な局所探索の利点を取り入れて効率的な探索を行なうに際して、入力装置２から入力されたデータあるいは配電システム４から取り込んだデータに基づいて、最適な配電系統構成（目標系統構成）を探索し、その探索結果を表示装置３の画面上に表示したり、あるいは探索結果を配電システム４に出力するようになっている。ここで、配電系統構成とは、配電系統の構成要素として配電系統内に存在する操作対象としての各種電力設備、例えば、開閉器の開閉状態あるいは接続状態のことであり、配電系統内の各開閉器の開閉状態を指定することにより配電系統構成を変更することができる。また最適な系統構成とは、予め定められた評価関数値を最小とするような配電系統構成のことであり、評価関数とはある基準にしたがって系統構成に数値を対応づけた関数である。この場合、本実施形態では、対象とする配電系統の配電ロス（損失）量を評価関数としており、配電ロスの具体的計算ロジックについては後述する。
【００２０】
次に、計算機１の各部の概要について説明する。まず、全体制御部１１は、入力装置２と表示装置３と配電システム４および最適化制御部１２に対するデータの授受を制御するようになっている。
【００２１】
具体的には、全体制御部１１は、入力装置２または配電システム４から最適な配電系統構成を探索するための指示が入力されたときに、入力装置２や配電システム４から取り込んだデータを基に、最適な配電系統構成を探索するための指示を最適化制御部１２に指示し、その指示結果を最適化制御部１２から受けとって表示装置３や配電システム４に出力するようになっている。この場合、入力装置２、配電システム４あるいは最適化制御部１２から得たデータをデータベース部１８に格納し、データベース１８に格納したデータを他のブロック、例えば、系統構成評価部１３などからの要請に基づいて取り出して、要請したブロックに出力するようになっている。また、全体制御部１１は、配電システム４と連繋して、最適化制御部１２により抽出された目標系統構成に属する操作対象、例えば、開閉器に対してリアルタイムで制御を実行する制御手段として構成されている。
【００２２】
データベース部１８は、入力装置２、配電システム４あるいは最適化制御部１２から得たデータを管理するように構成されている。例えば、配電系統５を構成する設備に関するデータ、例えば、名称、特性、設備の重要度、設備間の接続情報、開閉器の開閉状態、その他負荷などのデータを管理するとともに、最適化制御部１２から得られた結果に関するデータを管理するようになっている。なお、特性データとは、電力潮流の制約値または運用目標値、目標電圧などのデータである。
【００２３】
最適化制御部１２は、全体制御部１１から最適な配電系統構成に関する探索の指示を受けたときに、系統構成評価部１３、突然変異処理部１４、交叉処理部１５、ローカルサーチ部１６、サバイバル部１７と連繋して、最適な配電系統構成を探索し、その探索結果を出力するようになっている。すなわち、最適化制御部１２は、配電系統の構成要素として配電系統内に存在する複数の操作対象、例えば、開閉器の開閉状態に関する情報のうち開閉器の初期開閉状態として定義された初期系統構成群を生成する初期系統構成群生成手段として構成されている。
【００２４】
具体的には、系統構成を何らかのデータとして処理にするに際して、本実施形態では、最も単純な方法として、系統内の開閉器に重複しない連続した番号を付けておき、開閉器ｉの状態を変数ｓ（ｉ）とし、開状態のときｓ（ｉ）＝１、閉状態のときｓ（ｉ）＝０として記憶する。そして、系統内に操作対象となる開閉器がｎ個存在する場合、（ｓ（１）、ｓ（２），…，ｓ（ｎ））の値の列で系統構成を表現し、計算機１内では、例えば、系統構成を配列として表現し、この列のことを個体（遺伝子）と定義している。そして、計算機１は、系統の初期接続状態として定義された初期系統構成群を初期個体群として処理することとしている。
【００２５】
さらに、最適化制御部１２は、任意の初期系統構成または新たに生成された系統構成を突然変異処理と交叉処理および近傍探索処理（ローカルサーチ）のうちいずれかの処理の対象として指定する系統構成指定手段として構成されているとともに、突然変異処理と交叉処理および近傍探索処理を含む全ての処理を経て新たに生成された系統構成のうち系統構成評価部１３の評価による評価値の最小の系統構成を目標系統構成として抽出する目標系統構成抽出手段として構成されている。
【００２６】
系統構成評価部１３は、最適化制御部１２によって指定された系統構成（指定された個体）と負荷分布のデータ（需要家の電力量などに関するデータ）に基づいて評価関数、本実施形態では配電ロス量を計算し、この計算結果として評価関数値を出力する系統構成評価手段として構成されている。
【００２７】
突然変異処理部１４は、最適化制御部１２によって指定された系統構成に属する任意の操作対象、例えば、開閉器の開閉状態をランダムに逆転させて新たな系統構成を生成する突然変異処理手段として構成されている。
【００２８】
交叉処理部１５は、最適化処理部１２によって指定された複数の系統構成に属する操作対象、例えば、開閉器の開閉状態を互いに入替えて新たに複数の系統構成を生成する交叉処理手段として構成されている。
【００２９】
ローカルサーチ処理部１６は、最適化制御部１２によって指定された系統構成に属する任意の操作対象（開閉器）を最初の基準候補として、この基準候補に一定の規則を適用して隣接候補を生成し、この隣接候補のうち評価値の高いものに隣接候補を順次移す遷移を繰り返して新たな系統構成を生成する探索処理手段として構成されている。ここで、隣接状態とは、着目している系統構成を、予め定められた基準にしたがって部分的に修正して得られる系統構成のことである。
【００３０】
サバイバル部１７は、最適化制御部１２で生成された初期系統構成群を基に突然変異処理部１４、交叉処理部１５あるいはローカルサーチ部１６で新たに生成された系統構成に対して一定の規則を適用して一部の系統構成を系統構成の指定から除外し、残りの系統構成を、突然変異処理と交叉処理および近傍探索処理を含む全ての処理の対象に指定するサバイバル処理手段として構成されている。
【００３１】
次に、最適化制御部１２、系統構成評価部１３、突然変異処理部１４、交叉処理部１５、ローカルサーチ部１６、サバイバル部１７による最適化処理の詳細を説明する。
【００３２】
まず、最適化制御部１２の具体的な処理内容を図２のフローチャートにしたがって説明する。
【００３３】
全体制御部１１からの系統構成最適化起動要求にしたがって処理が開始されると、最適化制御部１２は、全体制御部１１を介して、データベース部１８から系統の設備に関するデータを読み込み（ステップＳ１）、最適化繰り返し回数ｇｅｎを初期化する（ステップＳ２）。すなわち、以下の最適化処理に含まれる繰り返し部分の回数（以下、世代という。）を示す変数ｇｅｎを初期化するために、ｇｅｎ＝０に設定する。
【００３４】
次に、読み込んだ系統の設備に関するデータをベースに、操作対象としての開閉器の開閉状態をランダムに変化させて、放射状制約を満たすｑ個の個体を初期個体群として生成する（ステップＳ３）。ここで、放射状制約とは、ループを系統内に含まないことであり、例えば、一方の変電所と他方の変電所が開状態の開閉器を間にして互いに分離されている状態にあることをいう。ループとは、ある設備（開閉器）から開状態の開閉器以外の他の設備を１回ずつ辿って元に戻る経路をいう。
【００３５】
ｑ個の初期個体群が生成された後は、世代数ｇｅｎの更新として、ｇｅｎ＝ｇｅｎ＋１とする（ステップＳ４）。
【００３６】
次に、ステップＳ５に移り、初期個体群の中の任意の初期個体あるいは新たに生成された個体（系統構成）に対して突然変異処理と交叉処理および近傍探索処理（ローカルサーチ）の処理を施すための個体操作を行なう。
【００３７】
具体的には、世代ｇｅｎ−１の各個体について、突然変異処理部１４、交叉処理部１５、ローカルサーチ部１６のいずれかに個体操作を指示し、その結果を受け取る。
【００３８】
この場合、どの個体にどの個体操作を行なうかは各種考えられるが、本実施形態では、例えば、以下の方法を採用している。予め個体操作を行なう比率（ｘ１％、ｘ２％、ｘ３％：ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＝１）を設定しておき、各個体に対して、０以上１未満の一様な乱数（小数の実数値）を発生させて、その値がｘ１未満なら突然変異処理を適用し、ｘ１以上（ｘ１＋ｘ２）未満のときには交叉処理を適用し、（ｘ１＋ｘ２）以上（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３）未満のときには近傍探索処理（ローカルサーチ）を適用する。この結果得られた各個体操作を適用する個体数は、正確には、予め設定された比率（ｘ１％、ｘ２％、ｘ３％）には一致しないこともあり、また、毎回同じ個体数になるとも限らないが、それでも良いこととしている。
【００３９】
また個体操作として、突然変異処理、交叉処理、探索処理（ローカルサーチまたはタブーサーチ）の３種類の処理を扱うことが本発明の特徴であり、突然変異処理や交叉処理によるランダムな大域的探索と、近傍探索処理（ローカルサーチまたはタブーサーチ）による確定論的な局所探索の利点を取り込んで効率的な探索を行なうことができるようになっている。
【００４０】
ステップＳ５において各個体に対する個体操作が行なわれ、この個体操作で新たに生成された各個体に関する評価関数値の計算を系統構成評価部１３に指示し、その計算結果を受け取る（ステップＳ６）。
【００４１】
次に、ステップＳ７に移り、世代ｇｅｎ−１の個体と、これらの個体を基に個体操作で生成された全ての個体の中から、世代ｇｅｎの個体として、残すべきｑ個の個体の抽出をサバイバル部１７に指示し、抽出結果を受け取る。
【００４２】
この後、ステップＳ８に移り、世代交代数の上限チェックを行ない、世代数ｇｅｎが予め定められた値か否かを判定し、世代数ｇｅｎが予め定められた値未満のときにはステップＳ４の処理に戻り、世代数ｇｅｎが予め定められた値以上になったときには、最終世代の個体群の中で評価関数値の最も小さい個体を最適結果として、すなわち目標系統構成として抽出し、抽出した目標系統構成に関するデータを全体制御部１１を介してデータベース部１８に格納し、このステップでの処理を終了する（ステップＳ９）。
【００４３】
次に、系統構成評価部１３の具体的な処理内容について説明する。系統構成評価部１３は、最適化処理部１２など他のブロックから指示または指定された系統構成と負荷分布のデータに基づいて評価関数を計算し、この計算結果を評価関数値として出力するようになっている。この評価関数は配電ロス量や潮流制約逸脱量など自由に設定できるが、本実施形態では、具体的な評価関数として、配電ロス量の例について説明する。
【００４４】
配電ロスＺｌｏｓｓは、線路インピーダンスによる電流位相角の変化はないとし、負荷は区間内で均一に分布しているとして、配電線のインピーダンスと電流により、次の（数１）にしたがって計算する。
【数１】
0003858220.tif 000002
ここで、区間とは、隣合う開閉器で囲まれる配電線のことを意味し、ｉは最適化の対象としている範囲の配電系統に含まれる全ての区間について和を取ることを意味している。さらに、Ｉ１（ｉ）は区間ｉの通過電流、つまり、区間ｉより電流の向きで末端側に接続される負荷の総量を表し、Ｉ（ｉ）は区間ｉに接続される負荷量、ｒ（ｉ）は区間ｉのインピーダンスを表す。
【００４５】
次に、突然変異処理部１４の具体的な処理内容を図３のフローチャートにしたがって説明する。まず、最適化制御部１２からの突然変異処理要求にしたがって処理が開始されると、突然変異処理部１４は、最適化制御部１２から個体操作で突然変異処理の対象として選ばれた個体に関するデータ（ｓ（１）、ｓ（２）、…、ｓ（ｎ））を受け取り、突然変異処理の対象となる個体に属する操作対象、例えば開閉器のうち開閉器番号Ｔの初期化として、開閉器番号Ｔ＝０とする（ステップＳ１１）。この後、ステップＳ１２に移り、変更対象開閉器番号Ｔの更新として、Ｔ＝Ｔ＋１とする。次に、ステップＳ１３に移り、突然変異対象の開閉器番号の上限チェックを行なう。このとき、Ｔ≦ｎのときにはステップＳ１４に移り、それ以外のときにはステップＳ１６に移る。
【００４６】
突然変異対象の開閉器番号Ｔが上限値ｎに達していないときには、変更対象開閉器番号の開閉状態ｓ（Ｔ）を反転するか否かの判定を行なう（ステップＳ１４）。この場合、０以上１未満の一様の乱数ｐ（小数の実数値）を発生させ、その値が予め設定してある値ｐ０よりも小さい場合にのみｓ（Ｔ）を反転させることに決定し、乱数の値が設定値ｐ０よりも大きい場合にはステップＳ１２に戻る。
【００４７】
ステップＳ１４において反転と決定されたときには、ステップＳ１５において、ｓ（Ｔ）＝１のときには、ｓ（Ｔ）＝０とし、ｓ（ｔ）＝０のときにはｓ（Ｔ）＝１とし、ステップＳ１２に戻る。
【００４８】
一方、ステップＳ１３において突然変異対象開閉器の番号が上限値に達したときには、ステップＳ１６に移り、突然変異処理によって新たに生成された個体に関するデータ、すなわち新個体データ（ｓ（１），ｓ（２），…，ｓ（ｎ））を出力し、このルーチンでの処理を終了する。
【００４９】
次に、交叉処理部１５の具体的な処理内容を図４のフローチャートにしたがって説明する。まず、最適化制御部１２からの交叉処理要求にしたがって処理が開始されると、交叉処理部１５は、最適化制御部１２から交叉処理の対象として２つの個体（２つの系統構成）に関する個体データｓ１＝（ｓ１（１），ｓ１（２），…，ｓ１（ｎ）），ｓ２＝（ｓ２（１），ｓ２（２），…，ｓ２（ｎ））を受け取り、交叉位置Ｔを決定する（ステップＳ２１）。この場合、０以上１未満の一様の乱数ｐ（小数点の実数値）を発生させ、（ｉ−１）／ｎ≦ｐ＜ｉ／ｎのとき交叉位置ＴをＴ＝ｉに設定する。
【００５０】
次に、ステップＳ２２に移り、個体ｓ１とｓ２の交叉にしたがって新個体ｓ１’とｓ２’を生成する。すなわち、新個体ｓ１’として、ｓ１’＝（ｓ１（１），ｓ１（２），…，ｓ１（Ｔ−１），ｓ２（Ｔ），ｓ２（Ｔ＋１），…，ｓ２（ｎ））を生成し、新個体ｓ２’としてｓ２’＝（ｓ２（１），ｓ２（２），…，ｓ２（Ｔ−１），ｓ１（Ｔ），ｓ１（Ｔ＋１），…，ｓ１（ｎ））を生成する。この後、新個体ｓ１’とｓ２’に関するデータを出力し、このルーチンでの処理を終了する（ステップＳ２３）。
【００５１】
次に、ローカルサーチ部（近傍探索処理部）１６の具体的な処理内容を図５のフローチャートにしたがって説明する。まず、最適化制御部１２からのローカルサーチ処理要求にしたがって処理が開始されると、ローカルサーチ部１６は、最適化制御部１２からローカルサーチの出発点とする個体に関する個体データｓ＝（ｓ（１），ｓ（２），…，ｓ（ｎ））を受け取り、近傍探索における遷移回数Ｒの初期化として、Ｒ＝０に設定する（ステップＳ３１）。この後、ステップＳ３２に移り、遷移回数Ｒの更新として、Ｒ＝Ｒ＋１にする。
【００５２】
次に、ステップＳ３３に移り、隣接個体の抽出を行なう。この場合、注目している個体である現在個体を基準として隣接個体を抽出する。この隣接個体を抽出するに際しては、図６に示す処理が実行される。
【００５３】
まず、現在個体について、両側の電位差が最大であって、開状態の開閉器を着目設備（着目開閉器）として選択する（ステップＳ４１）。ここで、開状態の開閉器の両側の電位差は、開閉器両側における開閉器のうちそれぞれの側の電流の向きで最上流側にあって、閉状態の開閉器からの電圧降下量の差として計算する。各電圧降下量は、負荷は区間内で均一に分布しているとして、配電線のインピーダンスと電流により、次の（数２）にしたがって計算する。
【数２】
0003858220.tif 000003
ここで、区間とは、隣合う開閉器で囲まれる配電線をいい、ｉは最適化の対象としている範囲の配電系統に含まれる全ての区間について和を取ることを意味している。さらに、Ｉ１（ｉ）は区間ｉの通過電流、つまり区間ｉより電流の向きで末端側に接続される負荷の総量を表し、Ｉ（ｉ）は区間ｉに接続されている負荷量、ｒ（ｉ）は区間ｉのインピーダンスを表す。
【００５４】
次に、ステップＳ４２に移り、着目開閉器を閉にして得られるループを着目ループとして抽出する。この後、ステップＳ４３に移り、着目ループに含まれる開閉器の１つを開として、放射状系統を作成する。
【００５５】
この後、以上の手順で得られる全ての放射状系統を隣接個体（隣接状態）として抽出する（ステップＳ４４）。
【００５６】
隣接個体が抽出された後は、図５のステップＳ３４に移り、各隣接個体の評価関数値の計算を系統構成評価部１３に指示し、その結果を受け取る。この後、ステップＳ３５に移り、現在個体より評価関数値の小さい隣接個体が存在するか否かを判定し、現在個体より評価関数値の小さい隣接個体が存在するときにはステップＳ３６に移り、存在しないときにはステップＳ３８に移る。
【００５７】
ステップＳ３６においては、評価関数値が最小の隣接個体を新しい現在個体に設定し、ステップＳ３７の処理に移る。ステップＳ３７においては、遷移回数が上限に達したか否かのチェックが行なわれる。すなわち、遷移関数Ｒ＜ＲＬＡＳＴのときにはステップＳ３２に移り、前述した処理を繰り返し、遷移回数Ｒが上限値に達したときにはステップＳ３８に移る。なお、ＲＬＡＳＴは予め設定されているパラメータである。
【００５８】
ステップＳ３８においては、現在個体に関するデータをローカルサーチ（近傍探索処理）の結果として出力し、このルーチンでの処理を終了する。すなわち、現在個体より評価値の高い隣接個体（評価関数値が最小の隣接個体）が得られなくなったときにはローカルサーチを終了する。
【００５９】
ここで、ローカルサーチ部１６において近傍探索を行なうに際して、系統構成に属する操作対象のうち両側電位差が最小であって開状態の開閉器を着目開閉器として選択し、選択した着目開閉器を閉とし、別の閉状態の開閉器を開とすることで隣接候補を生成し、さらに、系統構成評価部１３の評価値が基準候補および他の隣接候補の中で最小の隣接候補に遷移するか、あるいは系統構成評価部１３の評価による評価値が基準候補を除き他の隣接候補の中で最小の隣接候補に遷移するようしているが、評価関数によっては、評価値が最大のものを最適なものとすることもできる。この場合、系統構成評価部１３の評価値が基準候補および他の隣接候補の中で最大の隣接候補に遷移するかあるいは系統構成評価部１３の評価による評価値が基準候補を除き他の隣接候補の中で最大の隣接候補に遷移することになる。
【００６０】
また、隣接個体を生成するに際しては、ローカルサーチ部１６による近傍探索の代わりに、隣接個体を探索するための探索処理として、遷移先を制限するタブーサーチリストを基に隣接個体を探索する探索処理手段としてのタブーサーチ部を用いることもできる。
【００６１】
この場合、タブーサーチ部は、ローカルサーチ１６の代わりに、最適化制御部１２に接続され、最適化制御部１２からの指令に従って処理を実行することになる。
【００６２】
具体的には、図７に示すように、まず、最適化制御部１２からのタブーサーチ処理要求にしたがって処理が開始されると、タブーサーチ部は、最適化制御部１２からタブーサーチの出発点とする個体に関する個体データｓ＝（ｓ（１），ｓ（２），…，ｓ（ｎ））を受け取り、探索における遷移回数Ｒの初期化として、Ｒ＝０に設定する（ステップＳ５１）。
【００６３】
この後、ステップＳ５２に移り、タブーリストを初期化する。ここで、タブーリストとは、タブーサーチによる探索の過程で遷移した隣接個体を順に記憶するものである。このタブーリストに記憶する個体数Ｌは、探索を通じて予め定めた個数で固定とし、タブーリストに記憶された個体がＬ個のときに新個体を追加する場合は、最も古く記憶された個体を削除した上で新個体を追加して記憶する。タブーリストの初期化では、タブーリストに記憶されている個体は全て削除される。そして、タブーリストが初期化されたあとは、ステップＳ５３に移り、遷移回数Ｒの更新として、Ｒ＝Ｒ＋１にする。
【００６４】
次に、ステップＳ５４に移り、隣接個体の抽出を行なう。この場合、注目している個体である現在個体を基準として隣接個体を抽出する。この隣接個体を抽出するに際しては、近傍探索処理のときと同様に、図６に示す処理が実行される。
【００６５】
まず、現在個体について、両側の電位差が最大であって、開状態の開閉器を着目設備（着目開閉器）として選択する（ステップＳ４１）。ここで、開状態の開閉器の両側の電位差は、開閉器両側における開閉器のうちそれぞれの側の電流の向きで最上流側にあって、閉状態の開閉器からの電圧降下量の差として計算する。各電圧降下量は、負荷は区間内で均一に分布しているとして、配電線のインピーダンスと電流により、前記（数２）にしたがって計算する。
【００６６】
次に、ステップＳ４２に移り、着目開閉器を閉にして得られるループを着目ループとして抽出する。この後、ステップＳ４３に移り、着目ループに含まれる開閉器の１つを開として、放射状系統を作成する。
【００６７】
この後、以上の手順で得られる全ての放射状系統を隣接個体（隣接状態）として抽出する（ステップＳ４４）。
【００６８】
隣接個体が抽出された後は、図７のステップＳ５５に移り、各隣接個体の評価関数値の計算を系統構成評価部１３に指示し、その結果を受け取る。この後、ステップＳ５６に移ってタブーリストを参照し、抽出された隣接個体のうちタブーリストに含まれない隣接個体であって、評価関数値が最小の隣接個体を新しい現在個体に設定し、新しい隣接個体に遷移する。この場合、遷移先を制限するための条件、例えば、上下左右のうち左方向への遷移を禁止すること、あるいは遷移先の候補となる全ての隣接個体の評価値が遷移元よりも低くくてもいずれかの隣接個体に遷移することなどの条件を探索の過程で順次追加して記憶し、この条件に従って遷移先を制限することもできる。
【００６９】
このあと、ステップＳ５７の処理に移り、ステップＳ５７においては、遷移回数が上限に達したか否かのチェックが行なわれる。すなわち、遷移関数Ｒ＜ＲＬＡＳＴのときにはステップＳ５３に移り、前述した処理を繰り返し、遷移回数Ｒが上限値に達したときにはステップＳ５８に移る。なお、ＲＬＡＳＴは予め設定されているパラメータである。
【００７０】
ステップＳ５８においては、現在個体に関するデータをタブーサーチの処理結果として出力し、このルーチンでの処理を終了する。
【００７１】
タブーサーチによる探索を実行すると、ローカルサーチによる探索よりも探索に要する時間を短くすることができる。さらに、ローカルサーチによる探索のときには局所的に最小値が求まると、他に最適な解が存在していても、この解を最適な解とする恐れがあるのに対して、タブーサーチによる探索を実行すると、探索の過程で、局所的に最小値が求まっても、遷移先を制限する条件（遷移先の候補となる全ての隣接個体の評価値が遷移元よりも低くてもいずれかの隣接個体に遷移する条件）に従って他の固定にも遷移するので、局所的に最適なところから抜け出して新たな個体のところに遷移し、この個体を基準に新たな隣接個体を選択することができ、ローカルミニマムに陥るのを防止することができる。
【００７２】
ここで、タブーサーチ部において探索を行なうに際して、系統構成に属する操作対象のうち両側電位差が最小であって開状態の開閉器を着目開閉器として選択し、選択した着目開閉器を閉とし、別の閉状態の開閉器を開とすることで隣接候補を生成し、さらに、系統構成評価部１３の評価値が基準候補および他の隣接候補の中で最小の隣接候補に遷移するか、あるいは系統構成評価部１３の評価による評価値が基準候補を除き他の隣接候補の中で最小の隣接候補に遷移するようしているが、評価関数によっては、評価値が最大のものを最適なものとすることもできる。この場合、系統構成評価部１３の評価値が基準候補および他の隣接候補の中で最大の隣接候補に遷移するかあるいは系統構成評価部１３の評価による評価値が基準候補を除き他の隣接候補の中で最大の隣接候補に遷移することになる。
【００７３】
次に、サバイバル部１７の具体的な処理内容について説明する。サバイバル部１７は、最適化制御部１２から受け取った個体群の中から、次世代に残すｑ個の個体を選択する。この選択では、各個体について、自分以外の個体からランダムに抽出されたＬ個の個体、ただし、Ｌが最適化処理部１２から受け取った個体の個数より大きい場合は、自分以外の個体全てを抽出し、自分より評価関数の大きい個体の数を計算し、評価関数値が大きい個体から順にｑ個を選択するものとする。なお、ｑ番目となり得る個体として同じ評価関数値を有するものが複数存在するときには、一様な乱数によりランダムに選択し、残すべき個体の個数をｑ個となるように調整する。なお、ここでＬは予め設定される整数値のパラメータである。
【００７４】
このように、本実施形態においては、目標系統構成を探索する過程で、初期個体群（初期系統構成群）あるいは新たに生成された個体（系統構成）に突然変異処理と交叉処理および探索処理（ローカルサーチまたはタブーサーチ）を順次施し、突然変異処理と交叉処理および探索処理の全ての処理を経て新たに生成された個体のうち評価値の最小の個体を最適な個体（目標系統構成）として抽出するようにしたため、ランダムな大域的探索と、経験的な知識を利用した近傍探索の利点を取り入れて、良い解となる最適な個体を短時間に抽出することができ、効率的な探索が可能になる。すなわち、同じ時間でもより良い解が得られる。さらに、抽出された個体を基に開閉器を制御することで、開閉器の制御を迅速に行なうことができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、目標系統構成を探索する過程で、初期系統構成群あるいは新たに生成された系統構成に突然変異処理と交叉処理および探索処理を順次施し、突然変異処理と交叉処理および探索処理の全ての処理を経て新たに生成された系統構成のうち評価値の最小または最大の系統構成を目標系統構成として抽出するようにしたため、ランダムな大域的探索と、経験的な知識を利用した近傍探索の利点を取り入れて、良い解となる目標系統構成を短時間に抽出することができ、効率的な探索が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す配電系統制御装置および配電系統構成作成装置を含む配電系統制御システムの全体構成図である。
【図２】最適化制御部の具体的な処理内容を説明するためのフローチャートである。
【図３】突然変異処理部の具体的な処理内容を説明するためのフローチャートである。
【図４】交叉処理部の具体的な処理内容を説明するためのフローチャートである。
【図５】ローカルサーチ部の具体的な処理内容を説明するためのフローチャートである。
【図６】隣接個体の抽出方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】タブーサーチ部の具体的な処理内容を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  計算機
２  入力装置
３  表示装置
４  配電システム
５  配電系統
１１  全体制御部
１２  最適化制御部
１３  系統構成評価部
１４  突然変異処理部
１５  交叉処理部
１６  ローカルサーチ部
１７  サバイバル部
１８  データベース部
【図１】
0003858220.tif 000004
【図２】
0003858220.tif 000005
【図３】
0003858220.tif 000006
【図４】
0003858220.tif 000007
【図５】
0003858220.tif 000008
【図６】
0003858220.tif 000009
【図７】
0003858220.tif 000010