JP2005045901A

JP2005045901A - Automatic designing system for optimal overhead distribution line and method therefor

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Publication number: JP2005045901A
Application number: JP2003202352A
Authority: JP
Inventors: Junya Shinohara; 純也篠原; Kazuhiko Orimoto; 和彦折本; Hirotoshi Hakoda; 博俊箱田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-28
Also published as: JP4094993B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic designing system for optimal overhead distribution lines and a method for the system wherein the working efficiency is enhanced, the designing time is shortened, and the equipment cost is reduced. <P>SOLUTION: The automatic designing system 80 for optimal overhead distribution lines comprises a pole information file 81 and a computer 82. The pole information file 81 holds initial setting items including at least poles at which distribution lines are branched, the positions of poles, the routes of distribution lines, and the load and restrictions on each pole. The computer 82 finds initial solutions for overhead distribution line designing based on the initial setting items, and finds the optimal solution for overhead distribution line designing that minimizes the construction cost and the power loss based on the initial solutions for overhead distribution line designing. When finding the initial solutions for overhead distribution line designing, the computer 82 uses logic techniques. When finding the optimal solution for overhead distribution line designing based on the initial solutions, the computer 82 uses metaheuristic techniques. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、架空配電線を設計する際に用いる架空配電線最適自動設計システム及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、架空配電線の設計においては、設計者が設計基準に基づいて手計算または個別のツールを用いて強度計算や電圧降下計算などを行って、電柱、電線および変圧器などの組合せや配置を決定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の架空配電線設計方法では、設計者が手計算や個別のツールを用いて設計を行うため、作業効率が悪く、設計時間が長期化し、設備コストがかかるなどの問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、顧客の負荷に応じて強度計算や電圧計算などを行うことにより電柱や変圧器などの機器選択部分を自動化および最適化する方法が実用化されているが、変圧器の配置、低圧系統、電柱および電線などの組合せを自動化および最適化したものはない。
【０００５】
なお、本発明の架空配電線最適自動設計システム及びその方法に関連する技術を開示するものとしては、以下の特許文献がある。
【特許文献１】
特許第３４０３５５４号公報（特開平９−７０１４１号公報）
【特許文献２】
特開平２０００−１８４５９４号公報
【０００６】
しかしながら、特許第３４０３５５４号公報に開示された配電系統計画支援装置は、配電高圧系統における設備増設計画の検討や策定を機械的に行うものである。
また、特開平２０００−１８４５９４号公報に開示された配電系統計画作成方法は、電力供給支障が生じた場合に、各配電線の経路断続を行う開閉器、および同一の変電所から給電される配電線同士の間の連系断続を行う開閉器の開閉組合せを、電力供給支障が発生しないように遺伝的アルゴリズムを用いて作成するものである。
【０００７】
本発明の目的は、変圧器の配置、低圧系統、電柱および電線などの組合せを自動化および最適化することにより、作業効率の向上、設計時間の短縮および設備コストの低減などが図れる架空配電線最適自動設計システムおよびその方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の架空配電線最適自動設計システム（８０）は、少なくとも分岐元柱、電柱位置、配電線ルート、各電柱の負荷および制約条件を含む初期設定項目を入力する入力手段（８１）と、前記初期設定項目に基づいて架空配電線設計の初期解を求めるとともに、該架空配電線設計の初期解に基づいて建設コストおよび電力ロスを最小化する架空配電線設計の最適解を求める演算手段（８２）とを備える。
【０００９】
前記演算手段（８２）が、ロジック手法を用いて前記架空配電線設計の初期解を求めるとともに、該架空配電線設計の初期解に基づいてメタヒューリスティック手法を用いて前記架空配電線設計の最適解を求めてもよい。
前記演算手段（８２）が、電柱の数に応じて山登り法またはタブサーチを使用して前記架空配電線設計の最適解を求めてもよい。
前記演算手段（８２）が、電柱の数が所定の数よりも少ない場合には前記山登り法を使用し、電柱の数が所定の数よりも多い場合には前記タブサーチを使用してもよい。
前記演算手段（８２）が、電柱をグループ分けすることにより前記架空配電線設計の初期解を求めたのちに、変更可能な電柱を前記架空配電線設計の初期解として求められたグループから他のグループに移動させる移動処理と、変更可能な電柱を前記架空配電線設計の初期解として求められたグループから他のグループに移動させるとともに別のグループから電柱を追加する交換処理とを用いて前記架空配電線設計の最適解を求めてもよい。
前記演算手段（８２）が、次式で表される最適化計算を行って前記架空配電線設計の最適解を求めてもよい。
【数３】

【００１０】
本発明の架空配電線最適自動設計方法は、架空配電線を設計する際に用いる架空配電線最適自動設計方法であって、少なくとも分岐元柱、電柱位置、配電線ルート、各電柱の負荷および制約条件を含む初期設定項目をコンピュータ（８２）に入力するステップと、前記初期設定項目に基づいて前記コンピュータ（８２）によりロジック手法を用いて架空配電線設計の初期解を求めるステップと、前記架空配電線設計の初期解に基づいて前記コンピュータ（８２）によりメタヒューリスティック手法を用いて建設コストおよび電力ロスを最小化する架空配電線設計の最適解を求めるステップとを備える。
前記コンピュータ（８２）が、電柱の数が所定の数よりも少ない場合には前記山登り法を使用し、電柱の数が所定の数よりも多い場合には前記タブサーチを使用して前記架空配電線設計の最適解を求めてもよい。
前記コンピュータ（８２）が、次式で表される最適化計算を行って前記架空配電線設計の最適解を求めてもよい。
【数４】

【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の架空配電線最適自動設計システムおよびその方法の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
本発明の一実施の形態による架空配電線最適自動設計システム８０は、図１に示すように、電柱情報（初期設定項目など）を格納するための電柱情報ファイル８１と、電柱情報ファイル８１から入力される電柱情報に基づいて架空配電線設計の初期解を求めるとともにこの架空配電線設計の初期解に基づいて架空配電線設計の最適解を求めるためのコンピュータ８２と、コンピュータ８２によって求めた架空配電線設計の初期解を格納するための初期解ファイル８３と、コンピュータ８２によって求めた架空配電線設計の最適解を格納するための最適解ファイル８４と、架空配電線設計の最適解に基づいてコンピュータ８２によって求めた装柱データを格納するための装柱ファイル８５と、コンピュータ８２における処理の経過を格納するための処理経過ログ出力ファイル８６と、後述する初期条件ファイル８７とを備える。
【００１３】
次に、本実施の形態による架空配電線最適自動設計システム８０の動作について図２から図６を用いて説明する。
まず、設計者は、ＧＵＩプログラムを用いて、初期設定項目（分岐元柱、電柱位置、支線、配電線ルート、各電柱の負荷（顧客の契約種別、契約電力、戸数など）、および設備設置制限などの制約条件）をコンピュータ８２に入力する。なお、この初期設定項目は電柱情報として電柱情報ファイル８１に格納される。
すなわち、設計者は、データ入力として、分岐元柱として図３に示す電柱１を設定したのち（図２のステップＳ１）、電柱１〜１４の位置を設定するとともに支線を設定する（ステップＳ２）。その後、設計者は、配電線のルートを設定したのち（ステップＳ３）、各電柱の負荷（顧客の契約種別、契約電力、戸数など）を設定する（ステップＳ４）。その後、設計者は、設備設置制限などの制約条件を設定する（ステップＳ５）。なお、変圧器容量、低圧電線の許容電流値、線路許容亘長、負荷電流計算式、電圧降下計算式、風圧荷重計算式、許容風圧荷重値、工事費単価などは、初期条件ファイル８７としてプログラムに予め設定されている（変更可能）。
その後、設計者は、前処理として、コンピュータ８２を用いて全電柱１〜１４間の距離を計算する（ステップＳ６）。
【００１４】
続いて、設計者は、コンピュータ８２を用いてロジック手法により、変圧器柱を決定したのち、末端電柱までのルートを低圧系統に加え、低圧線の電圧降下や許容電流を考慮しつつ変圧器容量、変圧器位置および低圧線の線種を変更して、低圧系統を決定していく処理を繰り返す（図４から図６に示す初期解作成処理）。
すなわち、まず、電柱ファイル８１から入力された電柱情報に基づいて、分岐元柱である電柱１（始点）に最小容量（５ｋＶＡ）の変圧器（不図示）が設置され、電柱１が第１のグループとされる。その後、図４に示すように、始点である電柱１から最小距離（２４ｍ＋３８ｍ＋２４ｍ＋４７ｍ＝１３３ｍ）の末端電柱（電柱５）までの全電柱２〜５が第１のグループに追加される。このとき、電柱１に設置された最小容量の変圧器では過負荷となるため、この変圧器は容量１０ｋＶＡの変圧器３１に変更される。その後、負荷密度と負荷合計とを計算し、その計算結果に基づいて最小コストの電線が選定される。たとえば、負荷密度０．５ｋＶＡ／本超過かつ負荷合計３．７ｋＶＡ超過の場合には、低圧線ＯＷ５８または低圧線ＭＯＥ５５が選定される。なお、図４に示す例では、低圧線ＭＯＥ５５の亘長制約が１０５ｍ以内であるため、図５に示すように低圧線ＯＷ５８が選定される（以上、ステップＳ７，Ｓ８）。その後、これらの処理が、以下のように繰り返される。
【００１５】
電柱１（始点）から２番目に最小距離（２４ｍ＋３８ｍ＋２４ｍ＋５３ｍ＋４８ｍ＝１８７ｍ）の末端電柱である電柱１４までの電柱１１，１４が第１のグループに追加される。このとき、電圧降下が５Ｖを超過するため、変圧器位置（始点）を電柱１から順次移動していき、最終的に容量２０ｋＶＡの変圧器３２が電柱３に設置される。したがって、これ以降は、電柱３が始点とされる。また、電柱３（始点）から最も遠い場所にある電柱１４までの距離は２４ｍ＋５３ｍ＋４８ｍ＝１２５ｍであり低圧線ＭＯＥ５５の亘長制約１０５ｍ以内を満たさないため、線種は低圧線ＯＷ５８のままとされる。
続いて、電柱３（始点）からグループ以外で最小距離（２４ｍ＋５３ｍ＋４８ｍ＋３５ｍ＝１６０ｍ）の末端電柱である電柱１３までの電柱１２，１３が第１のグループに追加される。このとき、電圧降下が５Ｖを超過するため、変圧器位置（始点）を電柱３から順次移動していき、最終的に容量２０ｋＶＡの変圧器３３が電柱１１に設置される。したがって、これ以降は、電柱１１が始点とされる。また、電柱１１（始点）から最も遠い場所にある電柱１までの距離は２４ｍ＋３８ｍ＋２４ｍ＋５３ｍ＝１３９ｍであり低圧線ＭＯＥ５５の亘長制約１０５ｍ以内を満たさないため、線種は低圧線ＯＷ５８のままとされる。
【００１６】
続いて、残りの電柱６〜１０が第１のグループに追加されるが、電圧降下が５Ｖを超過し、かつ、変圧器位置（始点）を電柱１１から順次移動しても電圧降下が５Ｖを超過するため、電柱６〜１０は図６に示すように第２のグループとされる。なお、第１のグループにおける線種は低圧線ＯＷ５８のままとされる。
第２のグループについては、まず、最も若番である電柱６に変圧器を設置して上記と同様の処理が繰り返される。その結果、最終的に、電柱８に容量２０ｋＶＡの変圧器３４が設置される。このとき、電柱８（始点）から最も遠い場所にある電柱６との距離は５５ｍ＋５５ｍ＝１１０ｍであり低圧線ＭＯＥ５５の亘長制約１０５ｍ以内を満たさないため、第２のグループに使用される線種は低圧線ＯＷ５８とされる。
以上のようにしてすべての電柱１〜１４がグループ分けされると、分岐元柱から変圧器柱（電柱１１と電柱８）に対して高圧線が図６に実線で示すように配置される（ステップＳ９）。
【００１７】
続いて、コンピュータ８２は、架空配電線設計の初期解として初期解作成処理により得られた架空配電線の総合コストを計算するとともに（ステップＳ１１）、最適解探索処理（建設コストおよび電力ロスの最小化）を行うため、次式で表わされる最適化計算を行う（ステップＳ１２）。ここで、建設コストおよびロス電力量については複数年の累計としてもよい。
【数５】

【００１８】
この最適化計算の結果に基づいて（ステップＳ１３）、コンピュータ８２は、メタヒューリスティック手法である山登り法またはタブサーチを使用して、ランダムに移動処理または交換処理を選択して解の更新をすることにより、最適解探索処理を行う。なお、基本的には山登り法を使用すればよいが、山登り法では局所解に陥ったときに十分に探索が行われないため、大規模なケース（たとえば、電柱が９９本以上）ではタブサーチを使用することが好ましい。
ここで、移動処理は、図８に示すように、選択した変更可能電柱を当該グループから削除して隣接グループに追加する処理である。また、交換処理は、図９に示すように、同一グループで変更可能電柱を２箇所選択し、選択された変更可能電柱の中の１本をグループから削除して隣接グループに追加するとともに、もう１本の選択された変更可能電柱の隣接グループの変更可能電柱の１本を追加する処理である。ただし、変更可能電柱が変圧器柱である場合は、グループすべてを移動・追加する。
【００１９】
図７に示す最適解探索処理の例では、移動処理によって電柱６を第２のグループから第１のグループに移動することにより、電柱８（始点）から電柱１０までの距離（４７ｍ＋２２ｍ＝６９ｍ）と電柱８（始点）から電柱７までの距離（５５ｍ）とを低圧線ＭＯＥ５５の亘長制約１０５ｍ以内とする。これにより、第２のグループに使用する線種を低圧線ＯＷ５８から、それよりも低コストである低圧線ＭＯＥ５５に変更することができ、建設コストダウンを図ることができる。
【００２０】
なお、最適解探索処理にかかる平均計算時間の一例を表１に示すとともに、最適解探索回数を１０００回としたときの計算結果の一例を表２に示す。
【表１】

【表２】

【００２１】
表２の計算結果によれば、小規模の架空配電線（電柱２３本）の場合には再現性は問題ないが、規模が大きくなるに従って再現性が悪くなった。しかし、たとえば、プログラムの内部処理として最適解探索回数を１０００回×１０回程度実行して、その中で最適解を採用するなどの対策をとれば、再現性が問題となることはないと考える。
【００２２】
図１０に、本発明の架空配電線最適自動設計システムにおける最適解探索処理の結果の他の一例を示す。この例では、架空配電線設計の初期解として、電柱１〜３が第１のグループに、電柱４〜６が第２のグループに、電柱７〜１２が第３のグループに、電柱１３〜１５が第４のグループに、電柱１６〜２３が第５のグループにグループ分けされたが、最適解探索処理の結果、電柱１３，１４を第４のグループから第５のグループに移動して、電柱１５を第４のグループにし、電柱１３，１４，１６〜２３を第５のグループとし直すことにより、建設コストの最小化および電力ロスの最小化を図っている。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の架空配電線最適自動設計システムおよびその方法は、次の効果を有する。
（１）電柱位置、支線位置、電線ルートおよび顧客の負荷を入力するだけで設計基準および工事基準を満たしたコストミニマムな電柱、電線および変圧器などの組合せおよび配置を短時間に選択できるため、これまでと比べて作業効率の向上、設計時間の短縮、設備コストの低減などができる。
（２）コストミニマムな組合せおよび配置（最適解）を決定する手法には、ロジック手法で求めた架空配電線設計の初期解からメタヒューリスティック手法を用いて架空配電線設計の最適解を探索することにより、組合せ数が膨大な場合でも効率的に架空配電線設計の最適解を探索することができる。
（３）架空配電線設計の初期解を求めるのにロジック手法を用いることにより、架空配電線設計の初期解の段階で架空配電線設計の最適解に近い解を求めることができるため、架空配電線設計の最適解の探索時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の架空配電線最適自動設計システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１示した架空配電線最適自動設計システム８０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１示した架空配電線最適自動設計システム８０の動作を説明するための図であり、電柱の初期設定の一例を示す図である。
【図４】図１示した架空配電線最適自動設計システム８０の動作を説明するための図であり、初期解作成処理の一例を示す図である。
【図５】図１示した架空配電線最適自動設計システム８０の動作を説明するための図であり、初期解作成処理の一例を示す図である。
【図６】図１示した架空配電線最適自動設計システム８０の動作を説明するための図であり、初期解作成処理の一例を示す図である。
【図７】図１示した架空配電線最適自動設計システム８０の動作を説明するための図であり、最適解探索処理の一例を示す図である。
【図８】移動処理について説明するための図である。
【図９】交換処理について説明するための図である。
【図１０】本発明の架空配電線最適自動設計システムにおける最適解探索処理の結果の他の一例を示す図である。
【符号の説明】
１〜２３電柱
３１〜３４変圧器
８０架空配電線最適自動設計システム
８１電柱情報ファイル
８２コンピュータ
８３初期解ファイル
８４最適解ファイル
８５装柱ファイル
８６処理経過ログ出力ファイル
８７初期条件ファイル
Ｓ１〜Ｓ１４ステップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an overhead automatic distribution line optimum automatic design system and method used when designing an overhead distribution line.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the design of overhead distribution lines, the designer performs the strength calculation and voltage drop calculation using manual calculation or individual tools based on the design standards, and the combination and arrangement of utility poles, wires and transformers, etc. Has been decided.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional overhead distribution line design method has problems such as poor work efficiency, long design time, and high equipment costs because the designer performs design using manual calculation and individual tools. .
[0004]
In order to solve such problems, a method of automating and optimizing equipment selection parts such as utility poles and transformers by performing strength calculation and voltage calculation according to customer's load has been put into practical use, There is no automated and optimized combination of transformer placement, low voltage system, utility poles and wires.
[0005]
In addition, there exist the following patent documents as what discloses the technique relevant to the aerial distribution line optimal automatic design system and its method of this invention.
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3403554 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-70141)
[Patent Document 2]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-184594
However, the distribution system planning support apparatus disclosed in Japanese Patent No. 3403554 mechanically examines and formulates a facility expansion plan in the distribution high-voltage system.
In addition, the distribution system planning method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-184594 discloses a switch for interrupting the route of each distribution line and a distribution supplied from the same substation when a power supply failure occurs. A switch combination for switching between the wires is created using a genetic algorithm so as not to cause a problem in power supply.
[0007]
The purpose of the present invention is to optimize overhead distribution lines that can improve work efficiency, shorten design time and reduce equipment costs by automating and optimizing combinations of transformer arrangement, low voltage system, utility poles and wires. It is to provide an automatic design system and method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The aerial distribution line optimum automatic design system (80) of the present invention includes an input means (81) for inputting initial setting items including at least a branching source pole, a power pole position, a distribution line route, a load of each power pole, and a constraint condition; Calculation means (82) for obtaining an initial solution for the overhead distribution line design based on the initial setting items and for obtaining an optimum solution for the overhead distribution line design that minimizes the construction cost and power loss based on the initial solution for the overhead distribution line design ).
[0009]
The calculation means (82) obtains an initial solution of the overhead distribution line design using a logic method, and uses the metaheuristic method based on the initial solution of the overhead distribution line design to determine an optimal solution for the overhead distribution line design. You may ask for.
The computing means (82) may obtain an optimal solution for the overhead distribution line design using a hill-climbing method or a tab search according to the number of utility poles.
The computing means (82) may use the hill-climbing method when the number of utility poles is smaller than a predetermined number, and may use the tab search when the number of utility poles is greater than a predetermined number. .
After the calculation means (82) obtains an initial solution of the overhead distribution line design by grouping the utility poles, a changeable utility pole is obtained from the group obtained as the initial solution of the overhead distribution line design. Using the moving process of moving to a group and the replacement process of moving a changeable power pole from a group obtained as an initial solution of the overhead distribution line design to another group and adding a power pole from another group An optimal solution for distribution line design may be obtained.
The calculation means (82) may perform an optimization calculation represented by the following formula to obtain an optimal solution for the overhead distribution line design.
[Equation 3]

[0010]
The overhead automatic distribution line optimum automatic design method of the present invention is an optimum overhead distribution line automatic design method used when designing an overhead distribution line, and includes at least a branch source pole, a utility pole position, a distribution line route, loads and constraints on each utility pole. A step of inputting initial setting items including conditions to a computer (82); a step of obtaining an initial solution of an overhead distribution line design using a logic method by the computer (82) based on the initial setting items; Obtaining an optimal solution for overhead distribution line design that minimizes construction cost and power loss using the metaheuristic technique by the computer (82) based on the initial wire design solution.
The computer (82) uses the hill-climbing method when the number of utility poles is smaller than a predetermined number, and uses the tab search when the number of utility poles is greater than the predetermined number. You may obtain | require the optimal solution of an electric wire design.
The computer (82) may perform an optimization calculation represented by the following equation to obtain an optimal solution for the overhead distribution line design.
[Expression 4]

[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an aerial distribution line optimum automatic design system and method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
As illustrated in FIG. 1, the overhead automatic distribution line optimum automatic design system 80 according to an embodiment of the present invention is input from a utility pole information file 81 for storing utility pole information (initial setting items and the like) and the utility pole information file 81. The computer 82 for obtaining the initial solution for the overhead distribution line design based on the utility pole information and the optimum solution for the overhead distribution line design based on the initial solution for the overhead distribution line design, and the overhead distribution obtained by the computer 82 An initial solution file 83 for storing the initial solution of the wire design, an optimal solution file 84 for storing the optimum solution of the overhead distribution line design obtained by the computer 82, and a computer based on the optimum solution of the overhead distribution line design The column file 85 for storing the column data obtained by 82 and the process progress in the computer 82 are stored. Comprising the processing progress log output file 86, and an initial condition file 87 which will be described later.
[0013]
Next, the operation of the overhead distribution line optimum automatic design system 80 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the designer uses the GUI program to make initial setting items (branch source pole, utility pole position, branch line, distribution line route, load of each utility pole (customer contract type, contract power, number of units, etc.), and facility installation restrictions. Or the like) is input to the computer 82. This initial setting item is stored in the utility pole information file 81 as utility pole information.
That is, the designer sets the utility pole 1 shown in FIG. 3 as the branch source pole as the data input (step S1 in FIG. 2), then sets the positions of the utility poles 1 to 14 and sets the branch lines (step S2). . Thereafter, the designer sets the route of the distribution line (step S3), and then sets the load of each power pole (customer contract type, contract power, number of units, etc.) (step S4). Thereafter, the designer sets constraint conditions such as equipment installation restrictions (step S5). Note that the transformer capacity, allowable current value of low voltage wire, allowable line length, load current calculation formula, voltage drop calculation formula, wind pressure load calculation formula, allowable wind pressure load value, construction cost unit price, etc. are programmed as the initial condition file 87. (It can be changed).
Thereafter, the designer calculates the distance between all the power poles 1 to 14 using the computer 82 as preprocessing (step S6).
[0014]
Subsequently, the designer determines the transformer pole by a logic method using the computer 82, adds the route to the terminal pole to the low-voltage system, and considers the voltage drop of the low-voltage line and the allowable current. Then, the transformer position and the line type of the low voltage line are changed, and the process of determining the low voltage system is repeated (initial solution creation process shown in FIGS. 4 to 6).
That is, first, based on the utility pole information input from the utility pole file 81, a transformer (not shown) with a minimum capacity (5 kVA) is installed on the utility pole 1 (starting point) that is the branch source pole, and the utility pole 1 is the first Be a group. Thereafter, as shown in FIG. 4, all the power poles 2 to 5 from the power pole 1 that is the starting point to the terminal power pole (electric pole 5) of the minimum distance (24 m + 38 m + 24 m + 47 m = 133 m) are added to the first group. At this time, since the transformer with the minimum capacity installed in the utility pole 1 is overloaded, the transformer is changed to a transformer 31 having a capacity of 10 kVA. Thereafter, the load density and the total load are calculated, and the electric wire with the minimum cost is selected based on the calculation result. For example, when the load density exceeds 0.5 kVA / main and the total load exceeds 3.7 kVA, the low voltage line OW58 or the low voltage line MOE55 is selected. In the example shown in FIG. 4, since the length restriction of the low voltage line MOE55 is within 105 m, the low voltage line OW58 is selected as shown in FIG. 5 (steps S7 and S8). Thereafter, these processes are repeated as follows.
[0015]
The utility poles 11 and 14 are added to the first group from the utility pole 1 (starting point) to the utility pole 14, which is the terminal utility pole having the second smallest distance (24 m + 38 m + 24 m + 53 m + 48 m = 187 m). At this time, since the voltage drop exceeds 5V, the transformer position (starting point) is sequentially moved from the utility pole 1, and finally the transformer 32 having a capacity of 20 kVA is installed in the utility pole 3. Therefore, after this, the utility pole 3 is the starting point. Further, since the distance from the utility pole 3 (starting point) to the utility pole 14 at the farthest place is 24 m + 53 m + 48 m = 125 m and does not satisfy the length limitation of 105 m or less of the low-voltage line MOE55, the line type remains the low-voltage line OW58.
Subsequently, the

utility poles

12 and 13 from the utility pole 3 (start point) to the utility pole 13 which is the terminal utility pole having the minimum distance (24 m + 53 m + 48 m + 35 m = 160 m) other than the group are added to the first group. At this time, since the voltage drop exceeds 5 V, the transformer position (starting point) is sequentially moved from the utility pole 3, and finally the transformer 33 having a capacity of 20 kVA is installed in the utility pole 11. Therefore, after this, the utility pole 11 is the starting point. Further, since the distance from the utility pole 11 (starting point) to the utility pole 1 at the farthest place is 24 m + 38 m + 24 m + 53 m = 139 m and does not satisfy the length restriction 105 m or less of the low voltage line MOE 55, the line type remains the low voltage line OW58.
[0016]
Subsequently, the remaining utility poles 6 to 10 are added to the first group, but the voltage drop exceeds 5V, and even if the transformer position (starting point) is sequentially moved from the utility pole 11, the voltage drop remains 5V. In order to exceed, the utility poles 6-10 are made into the 2nd group, as shown in FIG. Note that the line type in the first group remains the low-voltage line OW58.
For the second group, first, a transformer is installed on the utility pole 6 which is the youngest, and the same processing as described above is repeated. As a result, a transformer 34 having a capacity of 20 kVA is finally installed on the utility pole 8. At this time, the distance from the utility pole 6 located farthest from the utility pole 8 (starting point) is 55 m + 55 m = 110 m and does not satisfy the length restriction of 105 m within the low voltage line MOE55. Therefore, the line type used for the second group is The low-voltage line is OW58.
When all the utility poles 1 to 14 are grouped as described above, the high-voltage line is arranged from the branch source pole to the transformer pole (the utility pole 11 and the utility pole 8) as indicated by a solid line in FIG. Step S9).
[0017]
Subsequently, the computer 82 calculates the total cost of the overhead distribution lines obtained by the initial solution creation process as the initial solution of the overhead distribution line design (step S11), and also searches for the optimum solution (minimum construction cost and power loss). ), An optimization calculation represented by the following equation is performed (step S12). Here, the construction cost and the amount of lost power may be accumulated for a plurality of years.
[Equation 5]

[0018]
Based on the result of this optimization calculation (step S13), the computer 82 uses the hill-climbing method or tab search, which is a metaheuristic method, to randomly select the moving process or the exchange process and update the solution. Thus, the optimum solution search process is performed. Basically, the hill-climbing method should be used, but the hill-climbing method does not perform a sufficient search when it falls into a local solution, so tab search in large-scale cases (for example, 99 or more utility poles) Is preferably used.
Here, the moving process is a process of deleting the selected changeable utility pole from the group and adding it to the adjacent group, as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 9, in the replacement process, two changeable power poles are selected in the same group, and one of the selected changeable power poles is deleted from the group and added to the adjacent group. This is a process of adding one of the changeable power poles in the adjacent group of one selected changeable power pole. However, if the changeable utility pole is a transformer pole, move and add all groups.
[0019]
In the example of the optimum solution search process shown in FIG. 7, the distance from the utility pole 8 (start point) to the utility pole 10 (47 m + 22 m = 69 m) is obtained by moving the utility pole 6 from the second group to the first group by the movement process. The distance (55 m) from the utility pole 8 (starting point) to the utility pole 7 is set to be within 105 m of the length limitation of the low voltage line MOE55. Thereby, the line type used for the second group can be changed from the low-voltage line OW58 to the low-voltage line MOE55, which is lower in cost, and the construction cost can be reduced.
[0020]
An example of the average calculation time for the optimum solution search process is shown in Table 1, and an example of the calculation result when the optimum solution search count is 1000 is shown in Table 2.
[Table 1]

[Table 2]

[0021]
According to the calculation results in Table 2, there is no problem in reproducibility in the case of a small-scale overhead distribution line (23 power poles), but the reproducibility deteriorates as the scale increases. However, for example, if the optimal solution search is executed about 1000 × 10 times as an internal process of the program and the optimal solution is adopted in the program, reproducibility will not be a problem. .
[0022]
FIG. 10 shows another example of the result of the optimum solution search process in the overhead distribution line optimum automatic design system of the present invention. In this example, as an initial solution for the overhead distribution line design, the utility poles 1 to 3 are in the first group, the utility poles 4 to 6 are in the second group, the utility poles 7 to 12 are in the third group, and the utility poles 13 to 15 are. Have been grouped into the fourth group and the utility poles 16 to 23 have been grouped into the fifth group. As a result of the optimum solution search process, the

utility poles

13 and 14 are moved from the fourth group to the fifth group, 15 is made into the 4th group and

electric poles

13, 14, and 16-23 are made into the 5th group, and the construction cost and the electric power loss are minimized.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, the overhead distribution line optimum automatic design system and method of the present invention have the following effects.
(1) The combination and arrangement of cost-minimum utility poles, wires, transformers, etc. that meet the design and construction standards can be selected in a short time simply by entering the pole position, branch line position, wire route, and customer load. Compared with the past, work efficiency can be improved, design time can be shortened, and equipment costs can be reduced.
(2) As a method of determining cost-minimum combinations and arrangements (optimal solutions), search for the optimal solution for overhead distribution line design using the metaheuristic method from the initial solution for overhead distribution line design obtained by the logic method. Thus, even when the number of combinations is enormous, it is possible to efficiently search for the optimum solution for the design of the overhead distribution line.
(3) By using a logic method to obtain the initial solution for overhead distribution line design, a solution close to the optimum solution for overhead distribution line design can be obtained at the initial solution stage of overhead distribution line design. The search time for the optimal solution of the electric wire design can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optimum automatic design system for overhead distribution lines according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the overhead distribution line optimum automatic design system 80 shown in FIG. 1;
3 is a diagram for explaining an operation of the overhead distribution line optimum automatic design system 80 shown in FIG. 1, and is a diagram showing an example of initial setting of a utility pole. FIG.
4 is a diagram for explaining the operation of the overhead distribution line optimum automatic design system 80 shown in FIG. 1, and is a diagram showing an example of an initial solution creation process; FIG.
5 is a diagram for explaining the operation of the overhead distribution line optimum automatic design system 80 shown in FIG. 1, and is a diagram showing an example of an initial solution creation process; FIG.
6 is a diagram for explaining an operation of the overhead distribution line optimum automatic design system 80 shown in FIG. 1, and is a diagram showing an example of an initial solution creation process; FIG.
7 is a diagram for explaining the operation of the overhead distribution line optimum automatic design system 80 shown in FIG. 1, and is a diagram showing an example of optimum solution search processing; FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining a movement process.
FIG. 9 is a diagram for explaining exchange processing;
FIG. 10 is a diagram showing another example of the result of the optimum solution search process in the overhead distribution line optimum automatic design system of the present invention.
[Explanation of symbols]
1-23 Electric poles 31-34 Transformer 80 Overhead distribution line optimum automatic design system 81 Electric pole information file 82 Computer 83 Initial solution file 84 Optimal solution file 85 Pole file 86 Processing progress log output file 87 Initial condition files S1 to S14 Steps

Claims

An input means (81) for inputting initial setting items including at least a branch source pole, a power pole position, a distribution line route, a load of each power pole and a constraint condition;
An arithmetic means for obtaining an initial solution for the overhead distribution line design based on the initial setting items and obtaining an optimum solution for the overhead distribution line design that minimizes the construction cost and power loss based on the initial solution for the overhead distribution line design ( 82)
An optimum automatic design system for overhead distribution lines, characterized by comprising:

The calculation means (82) obtains an initial solution of the overhead distribution line design using a logic method, and uses the metaheuristic method based on the initial solution of the overhead distribution line design to determine an optimal solution for the overhead distribution line design. The overhead automatic distribution line optimum automatic design system according to claim 1, wherein:

The overhead automatic distribution line optimum automatic design according to claim 2, wherein the calculation means (82) obtains an optimum solution of the overhead distribution line design using a hill-climbing method or a tab search according to the number of utility poles. system.

The computing means (82) uses the hill-climbing method when the number of utility poles is smaller than a predetermined number, and uses the tab search when the number of utility poles is greater than a predetermined number. The overhead automatic distribution line optimum automatic design system according to claim 3.

After the calculation means (82) obtains an initial solution of the overhead distribution line design by grouping the utility poles, a changeable utility pole is obtained from the group obtained as the initial solution of the overhead distribution line design. Using the moving process of moving to a group and the replacement process of moving a changeable power pole from a group obtained as an initial solution of the overhead distribution line design to another group and adding a power pole from another group The optimum automatic design system for an aerial distribution line according to any one of claims 1 to 4, wherein an optimum solution for the distribution line design is obtained.

The overhead distribution line optimum according to any one of claims 1 to 5, wherein the calculation means (82) obtains an optimum solution of the overhead distribution line design by performing an optimization calculation represented by the following equation: Automatic design system.

In the optimum automatic design method for overhead distribution lines used when designing overhead distribution lines,
Inputting, to the computer (82), initial setting items including at least a branching source pole, a power pole position, a distribution line route, a load of each power pole, and constraint conditions;
Obtaining an initial solution for overhead distribution line design using a logic technique by the computer (82) based on the initial setting items;
Obtaining an optimal solution for an overhead distribution line design that minimizes construction costs and power loss using a metaheuristic approach by the computer (82) based on the initial solution for the overhead distribution line design;
A method for optimally designing an aerial distribution line.

The computer (82) uses the hill-climbing method when the number of utility poles is smaller than a predetermined number, and uses the tab search when the number of utility poles is greater than the predetermined number. The optimum automatic design method for an aerial distribution line according to claim 7, wherein an optimum solution for the wire design is obtained.

The overhead distribution line optimum automatic design method according to claim 7 or 8, wherein the computer (82) obtains an optimum solution of the overhead distribution line design by performing an optimization calculation represented by the following equation.