JP2011072064A - 最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】少ない計算量で最適な電力配分を行う最適電力配分方法及び最適電力配分プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】分電盤の三相間の電力が、複数の新たな負荷が追加されたときに、平衡に近付くようにブレーカを前記新たな負荷に割り当てる最適負荷配電方法であって、
現在の電力使用量と、前記負荷に要求される追加電力量に基づいて、三相間の電力バランスの目標割当容量を算出するステップと、
前記複数の新たな負荷を、前記追加電力量の容量順に配列する負荷配列ステップと、
前記三相交流の各相間を先頭とした３通りの相間配列に対して、局所探索法を用いて前記負荷の配列を順次入れ換えるとともに、前記各相間が前記目標割当容量に近付くように、前記各相間の前記ブレーカに前記負荷を配列順に割り当て、前記３通りの相間配列について、各々の最適解候補を決定するステップと、
前記最適解候補から、最適解を決定する最適解判定ステップと、を含む。
【選択図】図１６

Description

本発明は、最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムに関し、特に、複数のブレーカを有する分電盤の三相間の電力が、平衡に近付くようにブレーカを新たな負荷に割り当てる最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムに関する。

従来から、最適配電系統の作成方法及び装置として、最適化制御部が、電圧電流適正化処理部及び電力ロス最小化・設備利用率均等化・供給予備力最大化処理部と連携して、最適な配電系統を算出するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる特許文献１に記載の最適配電系統の作成方法及び装置においては、電圧電流適正化処理部は、電流過負荷、適正電圧逸脱状態を解消する系統構成を、ＧＡ（Genetic Algorithm、遺伝的アルゴリズム）法を適用して算出する。また、電力ロス最小化・設備利用率均等化・供給予備力最大化処理部は、複数の評価項目に対して、評価優先順位と悪化許容率を付与し、評価優先順位に応じて、評価項目にＧＡ法を適用して最適な系統構成を算出する。

特開２００４−１２９４０４号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、遺伝的アルゴリズムを用いているため、パラメータの設定が複雑であるという問題があった。

また、遺伝的アルゴリズムは、特許文献１に記載のような、全探索が不可能と考えられる程の複雑な最適化問題を解く場合には適しているが、分電盤のブレーカと負荷との割り当ての最適化のような、比較的簡素な問題を高速で解く用途には、計算量が大きくなり過ぎて不向きであるという問題があった。

そこで、本発明は、局所探索法を利用して、少ない計算量でありながら、高い確実性で最適な電力配分を行うことができる最適電力配分方法及び最適電力配分プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る最適負荷配電方法は、複数のブレーカを有し、受電した三相交流の電力を、単相交流で前記ブレーカから負荷に配電する分電盤の三相間の電力が、複数の新たな負荷が追加されたときに、平衡に近付くように前記ブレーカを前記新たな負荷に割り当てる最適負荷配電方法であって、
現在の電力使用量と、前記新たな負荷に要求される追加電力量に基づいて、三相間の電力バランスの目標割当容量を算出するステップと、
前記複数の新たな負荷を、前記追加電力量の容量順に昇順と降順に配列する負荷配列ステップと、
前記三相交流の各相間を先頭とした３通りの相間配列に対して、前記新たな負荷の前記昇順及び前記降順の配列について局所探索法を用いて配列を順次入れ換えるとともに、前記各相間が前記目標割当容量に近付くように、前記各相間の前記ブレーカに前記新たな負荷を配列順に割り当て、前記各相間を先頭とした３通りの相間配列について、各々の最適解候補を決定するステップと、
前記最適解候補から、最適解を決定する最適解判定ステップと、を含むことを特徴とする。

これにより、昇順の降順の２つの異なる配列を用いて局所探索を行うとともに、三相の各相の先頭毎に３通りの最適解候補を行うので、全検索と比較して、計算精度をあまり低下させることなく計算量を大幅に減少させることができる。

第２の発明は、第１の発明に係る最適負荷配電方法において、
前記局所探索法は、前記複数の新たな負荷の配列の最初の配列から、先頭と後順位の負荷を順次入れ替える負荷入れ替えと、前記複数の新たな負荷の配列の先頭を循環させて変更する２通りの入れ換えを含むことを特徴とする。

これにより、簡素な近似解を用いながらも確実に最適解に接近することができ、少ない計算量で信頼度の高い探索を行うことができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明に係る最適負荷配電方法において、
前記ブレーカの割り当ては、先頭の相から順に、前記目標割当量に達するまで同相を優先として割り当てられることを特徴とする。

これにより、冗長電源が必要な場合にも、同一分電盤内から同相の冗長電源を供給することができ、余分な容量を負荷に接続する状態を低減することができる。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る最適負荷配電方法において、
三相の中で、前記現在の電力使用量と前記追加電力量の和が最小の最小容量相を判定する最小容量判定ステップと、
該最小容量相の前記ブレーカに、前記負荷配列ステップで配列した前記昇順及び前記降順の配列のうち、未だ前記ブレーカが割り当てられていない負荷の先頭の追加電力量を割り当てるとともに、該最小容量相に該追加電力量を加算するブレーカ決定ステップと、
前記容量判定ステップ及び前記ブレーカ決定ステップを、前記昇順及び前記降順の配列の総ての負荷について配列順に行い、最適解候補を前記昇順及び前記降順の２通りの配列について算出するステップと、を更に有し、
前記最適解判定ステップにおいて、前記各相間を先頭とした３通りの配列と、該２通りの配列の最適解候補から、最適解を決定することを特徴とする。

これにより、局所探索法以外の最適解候補を複数用意することができ、簡素な計算を加えるだけで最適解の精度を更に向上させることができる。

第５の発明に係る電力供給施設における最適負荷配電方法は、第１〜４のいずれかの発明に係る最適負荷配電方法を行う前に、冗長化電源を必要とする負荷が、三相交流の同相に接続されるように分電盤を選択することを特徴とする。

これにより、冗長化電源を同相から供給することができ、冗長化電源を構成するブレーカの定格を同相内で共通にすることができ、異なる相に跨って両方の相とも最大定格に合わせて供給電力容量が大きくなる状態を防ぐことができる。

第６の発明に係る最適負荷配電プログラムは、複数のブレーカを有し、受電した三相交流の電力を、単相交流で前記ブレーカから負荷に配電する分電盤の三相間の電力が、複数の新たな負荷が追加されたときに、平衡に近付くように前記ブレーカを前記新たな負荷に割り当てるためにコンピュータを、
現在の電力使用量と、前記新たな負荷に要求される追加電力量に基づいて、三相間の電力バランスが最適となる目標割当容量を算出する手段と、
前記複数の新たな負荷を、前記追加電力量の容量順に昇順と降順に配列する手段と、
前記三相交流の各相間を先頭とした３通りの相間配列に対して、前記昇順及び前記降順の配列について局所探索法を用いて配列を順次入れ換えるとともに、前記各相間が前記目標割当容量に近付くように、前記各相間の前記ブレーカに前記新たな負荷を配列順に割り当て、前記各相間を先頭とした３通りの相間配列について、各々の最適解候補を決定する手段と、
前記最適解候補から、最適解を決定する手段と、して機能させる。

これにより、コンピュータに、最適負荷配電のサービスを提供させることができる。

本発明によれば、分電盤のブレーカを、最適な負荷分配で新たに追加された負荷に割り当てることができる。

本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムが用いられる電力供給システムの全体構成の一例を示した図である。 本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムを実行する装置の概略構成の一例を示した図である。 同相化の内容について説明するための図である。 分電盤決定と同相化の処理フローの一例を示したフロー図である。 分電盤３０とラック６０の設置位置関係の一例を示した図である。 三相交流とブレーカ４０との関係を示した図である。 本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムを実行する機能構成の一例を示した機能ブロック図である。 現在の電力使用量と、追加した負荷７０の電力使用量の一例を示した図である。 現在の電力使用量に、目標使用量ラインを設定した状態を示した図である。 ｒｓ接続へのコンセント割り当ての例を示した図である。 ｒｓ接続への２回目のコンセント割り当ての例を示した図である。 ｒｓ接続への３回目のコンセント割り当ての例を示した図である ｓｔ接続への第３コンセント５３の割り当ての例を示した図である。 図８〜１３とは異なるコンセント５０の割当パターンの一例を示した図である。 局所探索法の一例を説明するための図である。 本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムの単相ブレーカ４０の最適割り当ての処理フローの一例を示した図である。 ブレーカ判定の処理内容の一例を示した処理フロー図である。 局所探索法のみを用いた実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムの処理フローの一例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

図１は、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムが用いられる電力供給システムの全体構成の一例を示した図である。図１において、電力供給システムは、ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply、無停電電源装置）１０と、サーバルーム２０と、分電盤３０と、ブレーカ４０と、コンセント５０と、ラック６０と、負荷７０とを備える。

ＵＰＳ１０は、停電時でも分電盤３０に電力を供給する装置であり、Ａ系ＵＰＳ１１と、Ｂ系ＵＰＳ１２とを有する。Ａ系ＵＰＳ１１と、Ｂ系ＵＳＰ１２は、電力容量、機能的に等しいが、電力を供給する分電盤３０の位置により、Ａ系ＵＰＳ１１とＢ系ＵＰＳ１２に分けられている。つまり、左側に配置されたＡ系ＵＰＳ１１に近い左側の分電盤３０には、Ａ系ＵＰＳ１１から電力の供給が行われ、右側に配置されたＢ系ＵＰＳ１１から電力の供給１２に近い右側の分電盤３０には、Ｂ系ＵＰＳ１２から電力の供給が行われている。なお、ＵＰＳ１０からの電力の供給は、三相交流を用いて行われる。

サーバルーム２０は、電気負荷７０であるサーバが配列され、配列されたサーバに電力を供給するための部屋である。

分電盤３０は、ＵＰＳ１０から受電した三相交流を、単相交流で負荷７０に供給する電力分配手段である。分電盤３０は、内部に複数のブレーカ４０を備え、ブレーカ４０から単相交流の電力を供給する。つまり、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相からなる三相交流において、Ｒ相とＳ相との間の単相（ｒｓ接続）、Ｓ相とＴ相との間の単相（ｓｔ接続）、Ｔ相とＲ相との間の単相（ｔｒ接続）に各々ブレーカ４０が設けられ、負荷７０に電力が供給される。

コンセント５０は、１つのブレーカ４０に対応する電力供給の単位であり、コンセント５０に負荷７０が接続されることにより、負荷７０に電力が供給される。つまり、コンセント５０は、ブレーカ４０が割り当てられる電力の最小供給単位であり、コンセント５０とブレーカ４０は１対１に対応する。また、コンセント５０には、負荷７０の１差し込みプラグが対応する。この点は、家庭用のコンセントと差し込みプラグの関係と同様である。

ラック６０は、複数の負荷７０が配列される負荷配列手段である。ラック６０には、所定数の負荷７０が配列収容可能に構成されている。ラック６０は、例えば、コンセント５０が、負荷７０に対応して所定数用意された棚のように考えてもよい。なお、ラック６０は、１台の分電盤３０に対して複数設けられる。

負荷７０は、分電盤３０からコンセント５０を介して電力を供給されることにより動作し、所定の機能を果たす電子機器である。負荷７０は種々の電子機器が適用されてよいが、例えば、サーバ７１、７２、周辺機器７３、７４のように、コンピュータ及びその周辺機器であってもよい。

本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムは、例えば、図１に示すような電力供給システムに適用される。新たな負荷７０がラック６０に追加される場合に、新たな負荷７０の各々がコンセント５０に接続されるが、負荷７０が接続されるコンセント５０に、どのように分電盤３０のブレーカ４０を割り当てるか、また、どのようにして分電盤３０を選択すると、最適な電力配分となるかを、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムは提示してアドバイスする機能を有する。

図２は、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムを実行する装置の概略構成の一例を示した図である。図２において、コンピュータ８０が示されている。コンピュータ８０に、電力システム内に設置されている設置機器の諸元、分電盤３０やラック６０等の構成管理情報、電力使用状況等の諸条件に関する情報が入力される。そして、コンピュータ８０は、これらの諸条件を考慮して、三相間における使用電力が平衡に近い状態となるように、また、冗長電源化が必要な場合には、同じ負荷７０に対してなるべく同相の単相交流から電力を供給し、必要とされる電力量に対して、大きな余剰の電力容量を有する接続が行われないように同相化を行い、最適なブレーカ４０の負荷７０への割り当てを判定する演算を行う。

このように、本実施例に係る最適負荷配電プログラムは、コンピュータ８０にアプリケーションプログラムとして読み込まれ、本実施例に係る最適負荷配電方法が実行されることになる。

図３は、同相化の内容について説明するための図である。図３において、分電盤３０と、負荷７０との接続関係が示されている。分電盤３０は、図３に示すように、三相交流の電力を受電し、単相交流でブレーカ４０から電力を、コンセント５０を介して負荷７１〜７４に供給する。図３において、三相にはＲ相、Ｓ相、Ｔ相と相の名称が示してある。また、負荷７０は、第１サーバ７１、第２サーバ７２、第１周辺機器７３及び第２周辺機器７４と４つの負荷７１〜７４を含んでいる。各負荷７１〜７４の負荷容量は、第１サーバ７１が１０００ＶＡ、第２サーバ７２が１５００ＶＡ、第１周辺機器７３が１００ＶＡ、第２周辺機器７４が２００ＶＡである。また、第１サーバ７１及び第２サーバ７２は、冗長化電源が必要な電源である。ここで、冗長化電源は、複数のコンセント５０で、１つの定格電源が必要となるものであり、１つの負荷７１、７２に対して、複数のコンセント５０が接続されることになる。サーバには、このような電源構成を必要とするものが多い。

このような、冗長化電源が必要な場合において、従来は、異なる相から冗長化電源を構成していた。つまり、ブレーカ４０は、一般的に、ｒｓ接続、ｓｔ接続、ｔｒ接続の順で循環して分電盤３０内に配置される場合が多い。これを、順番にコンセント５０に割り当ててゆくと、図３の破線が示す通り第１サーバ７１の一方のコンセント５０にはｒｓ接続のブレーカ４０が割り当てられ、他方のコンセント５０にはｓｔ接続のブレーカ４０が割り当てられる。同様に、第２サーバ７２の一方のコンセント５０にはｔｒ接続のブレーカ４０が割り当てられ、他方のコンセント５０にはｒｓ接続のブレーカ４０が割り当てられることになる。また、第１周辺機器７３にはｓｔ接続のブレーカ４０、第２周辺機器７４にはｔｒ接続のブレーカ４０が順次割り当てられることになる。

この接続状態で、各相に必要な容量を算出すると、異なる負荷７１〜７４には、独立して電力の供給が必要であるので、ｒｓ接続＝１０００＋１５００＝２５００ＶＡ、ｓｔ接続＝１０００＋１００＝１１００ＶＡ、ｔｒ接続＝１５００＋２００＝１７００ＶＡとなる。ここで、三相交流においては、各相で異なる電力を供給することはできないので、結局、最も必要容量の大きいｒｓ接続＝２５００ＶＡに他のｓｔ接続及びｔｒ接続も合わせて電力供給を行うことになる。よって、三相容量は最終的に、２５００×３＝７５００ＶＡとなる。

一方、図３の実線で示すように、第１サーバ７１の２つのコンセント５０には、ともにｒｓ接続のブレーカ４０を割り当て、第２サーバ７２の３つのコンセント５０には、ともにｓｔ接続のブレーカ４０を割り当て、第１周辺機器７３及び第２周辺機器７４のコンセント５０は、ｔｒ接続のブレーカ４０を割り当てるようにすると、必要な三相容量を低減させることができる。

実際に各相に必要な容量を計算すると、ｒｓ接続＝１０００ＶＡ、ｓｔ接続＝１５００ＶＡ、ｔｒ接続＝１００＋２００＝３００ＶＡとなる。ここで、最大の容量が必要な相は、ｓｔ接続＝１５００ＶＡであるから、これに合わせて三相容量を構成すると、１５００×３＝４５００ＶＡとなる。よって、冗長化電源の同相化を図ることにより、従来よりも、三相容量を７５００−４５００＝３０００ＶＡも低減させることができる。

このように、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムにおいては、冗長化電源について同相化を行い、必要な三相容量を低減させるブレーカ４０の割り当てを、コンピュータ８０において提供する。

次に、図３において説明した同相化を、どのような処理で定めるかの処理フローについて、処理フロー図を用いて説明する。

図４は、分電盤決定と同相化の処理フローの一例を示したフロー図である。図４の処理フローにおいては、電力システムに新たな負荷７０が追加された場合に、新たな負荷７０に割り当てる分電盤３０と、電源の冗長化をどのように行うかを定める。

ステップ１００では、コンセント情報の把握を行う。つまり、ラック６０を新規設置したときに、ラック６０内の負荷７０が必要とする電源を把握し、これに対応するコンセント５０の情報を把握する。コンセント情報は、具体的には、例えば、コンセント数、コンセント５０毎の必要電源容量、冗長化コンセント数等を含む。

ステップ１１０では、新規に追加された負荷７０用のコンセント５０に割り当て可能な分電盤３０の検索が行われる。割り当て可能な分電盤３０は、まず、新たに設置するラック６０に最も近い分電盤３０を検索する。また、近隣列からも同系統の分電盤３０を検索する。

図５は、分電盤３０とラック６０の設置位置関係の一例を示した図である。図５において、ラック列９０が、４列設置されている。ラック列９０は、ラック６０を複数備えている。ラック列９０の両側には、分電盤３１〜３８が設置されている。ラック列９０の左側には、Ａ系分電盤３１〜３４が設置され、ラック列９０の右側には、Ｂ系分電盤３５〜３８が設置されている。

ここで、新たな負荷７０は、負荷７０が未だ設置されていない空きラック６０に設置されることになる。そして、上述のように、新たに負荷７０が設置されるラック６０は、ラック６０の設置位置により近い分電盤３０に割り当てるようにする。よって、ラック列９０の中心よりも左側に設置されたラック６０は、Ａ系分電盤３１〜３４に割り当てられ、中心よりも右側に設置されたラック６０は、Ｂ系分電盤３５〜３８に割り当てられる。また、各ラック列９０に最も近い分電盤３０は、同列に配置された分電盤３０であるので、割り当て可能な分電盤３０は、まず同じ側で同列の分電盤３０が検索され、次いで、同じ側で近隣列の分電盤３０が検索されることになる。

ここで、新たに給電が必要なコンセント５０に割り当て可能な分電盤３０であるか否かは、（１）式及び（２）式の条件を満たすか否かにより判定される。そして、空きブレーカ数が必要コンセント数以上であり、最大電源供給能力が現在供給容量と今回必要容量の和以上である分電盤３０のうち、上述のように、設置ラック６０に最も近い分電盤３０が、割り当て分電盤３０として決定される。

図４に戻る。ステップ１１０において、新たなラック６０に対して割り当てる分電盤３０が決定されたら、ステップ１２０に進む。

ステップ１２０では、決定した分電盤３０の単相ブレーカ４０のコンセント５０への割り当てが行われる。ここで、１つの負荷７０で同一分電盤３０内の複数のブレーカ４０を冗長化して用いることをブレーカ冗長と呼び、このブレーカ冗長の場合についても、本ステップで割り当てが決定される。一方、冗長化が必要なコンセント５０のうち、一部のみが決定した分電盤３０から割り当てられる場合には、この段階では、当該一部のコンセント５０にのみブレーカ４０が割り当てられる。なお、単相ブレーカ４０の割り当てを決定するための処理の詳細は、後述する。単相ブレーカ４０の割り当てが決定したら、ステップ１２５に進む。

ステップ１２５では、冗長化電源の有無が判定される。つまり、ステップ１２０において、冗長化が必要なコンセント５０のうち、一部のコンセント５０にのみブレーカ４０が割り当てられたが、ブレーカ４０がまだ割り当てられていないコンセント５０が存在するか否かが判定される。なお、フロー開始時に冗長化電源が存在していても、ステップ１２０のブレーカ冗長で冗長化電源に対するブレーカ４０の割り当てが完了している場合には、本ステップにおいては、冗長化電源は存在しないことになる。ステップ１２５において、冗長化電源が存在しない場合には処理フローを終了し、冗長化電源が存在する場合には、ステップ１３０に進む。

ステップ１３０では、冗長化電源について、分電盤冗長を行うか、系統冗長を行うかの判定を行う。ここで、分電盤冗長とは、同一系統内の２つの分電盤３０に含まれる複数のブレーカ４０を用いて冗長化を行う場合を意味する。また、系統冗長とは、異なる系統の２つの分電盤３０に含まれる複数のブレーカ４０を用いて、冗長化を行う場合を意味する。ここで言う系統は、ＵＰＳグループの系統を意味し、既に説明したＡ系統及びＢ系統を意味する。つまり、Ａ系統内又はＢ系統内の２つの分電盤３０を用いて冗長化を行う場合が分電盤冗長であり、Ａ系統とＢ系統の分電盤３０を組み合わせて冗長化を行う場合が系統冗長である。よって、同一系統内の分電盤３０で冗長化が可能であれば、分電盤冗長と判定し、同一系統内で冗長可能な分電盤３０が見付からず、他系統で冗長可能な分電盤３０が見付かれば、系統冗長を行うと判定する。ステップ１３０において、分電盤冗長を行うと判定した場合にはステップ１４０に進み、系統冗長を行うと判定した場合にはステップ１７０に進む。

ステップ１４０では、冗長分電盤検索が行われる。冗長分電盤検索では、決定された分電盤３０と同一系統内の他の分電盤３０で、割り当て可能な分電盤３０が検索される。つまり、ステップ１２０において割り当てた分電盤冗長コンセント５０の他方を割り当て可能な分電盤３０を検索する。

ここで、割り当て可能な分電盤３０の条件は、（３）式及び（４）式に示すように、同一系統内において、ブレーカ４０を割り当て済みのコンセント５０と同相の空きブレーカ数が必要コンセント数以上であることと、最大電源供給能力が現在供給電力と今回必要容量の和以上であること、の条件を満たす分電盤３０である。

ステップ１５０では、冗長ブレーカ４０が決定される。冗長分電盤３０のうち、分電盤冗長コンセント５０の割り当て済みブレーカ４０と同相のブレーカ４０が割り当てられる。

ステップ１６０では、割り当てたブレーカ相に、今回容量を追加し、処理フローを終了する。これにより、今回割り当てた容量を、各相の必要容量に反映させることができる。

ステップ１３０に戻る。ステップ１３０において、系統冗長と判定された場合には、ステップ１７０に進む。

ステップ１７０では、他系統の分電盤３０で、冗長化電源として割り当て可能な分電盤３０があるか否かを検索する。ステップ１２０で、一部のみ割り当てた系統冗長コンセント５０の残りに対して、割り当て可能な分電盤３０が検索される。

ここで、割り当て可能な分電盤３０の条件は、他系統の分電盤３０であって、（５）式及び（６）式の条件を満たす分電盤３０である。

ステップ１７０において、系統冗長の割り当て分電盤３０が決定された場合には、ステップ１８０に進む。

ステップ１８０では、決定された分電盤３０について、単相ブレーカ４０の割り当ての処理が行われ、処理フローを終了する。なお、単相ブレーカ４０の割り当て処理は、ステップ１２０と同様な処理により行われる。単相ブレーカ４０の割り当て処理の詳細は、後述する。

次に、図６及び図７を用いて、電力の三相バランスと最適配電について説明する。図６は、三相交流とブレーカ４０との関係を示した図である。図６において、三相がＲ相、Ｓ相、Ｔ相の名称で示されている。ＵＰＳ１０から分電盤３０に供給される三相交流の電力は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の三相を持ち、単相交流は、これらのうちの二相を使用している。図６においては、Ｒ相とＳ相との間の接続がｒｓ接続、Ｓ相とＴ相との間の接続がｓｔ接続、Ｔ相とＲ相との間の接続がｔｒ接続で示されている。ブレーカ４０は、ｒｓ接続、ｓｔ接続、ｔｒ接続に各々１つずつ設けられ、各々のブレーカ４０が、コンセント５０に割り当てられて接続され、負荷７０に単相交流の電力を供給する。

このような接続において、ある相間だけ多量の電力を消費した場合、他の相間には余剰が発生することになる。従って、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相で使用電力が平準化している状態が、電力バランスが良い状態である。

電力バランスは、（７）式のように定めたときに、（８）式に示す不平衡率で表される。この不平衡率の値が低い方が、電力バランスが良く、望ましい状態である。

例えば、ｒｓ接続＝１０５ＶＡ、ｓｔ接続＝１５０ＶＡ、ｔｒ接続＝１８０ＶＡの場合、Ｒ相＝１０５＋１８０＝２８５ＶＡ、Ｓ相＝１０５＋１５０＝２５５ＶＡ、Ｔ相＝１５０＋１８０＝３３０ＶＡとなる。そこで、相間最大＝３３０−２５５＝７５ＶＡ、相間最小＝２８５−２５５＝３０ＶＡ、各相平均＝（２８５＋２５５＋３３０）／３＝２９０ＶＡとなる。よって、不平衡率は、（８）式より不平衡率＝{（７５−３０）／２９０｝×１００＝１５．５％となる。

ここで、相間最大と相間最小の差を小さくすれば、不平衡率は小さくなるので、各相間の容量差が小さくなるようにブレーカ４０を負荷７０に割り当てれば、最適な負荷配電となることが分かる。

図７は、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムを実行する概略機能構成の一例を示した機能ブロック図である。図７において、サーバラック６０と、コンピュータ８０と、分電盤３０とが示されている。サーバラック６０内には、サーバ７１、７２や周辺機器７３、７４等の負荷７０が収容配置される。分電盤３０は複数のブレーカ４０を有し、サーバラック６０内の負荷７０は、コンセント５０に接続される。コンセント５０には、ブレーカ４０が１対１で割り当てられ、ブレーカ４０からコンセント５０に電力が供給されるが、その場合に、図６において説明したように、三相間の不平衡率を小さくするような割り当てを行えば、最適な負荷７０への配電を行うことができる。

よって、本実施例に係る最適負荷配電方法においては、コンピュータ８０において、最適負荷配電プログラムを実行して、サーバラック６０を設置する際、必要となるコンセント５０毎の使用電力を、どのｒｓ、ｓｔ、ｔｒ接続のブレーカ４０として最適配電とするかを、不平衡率を踏まえてアドバイスし、ブレーカ４０とコンセント５０との紐付けを行う。

次に、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムにおけるブレーカ割り当ての考え方及び処理方法の一例について説明する。

図８は、現在の電力使用量と、追加した負荷７０の電力使用量の一例を示した図である。なお、以後、追加される新たな負荷７０は、接続されるコンセント５０で示すこととする。

図８において、現在の電力使用量は、ｒｓ接続が１０５ＶＡ、ｓｔ接続が１５０ＶＡ、ｔｒ接続が１８０ＶＡの場合が示されている。また、追加使用量は、第１コンセント５１が５０ＶＡ、第２コンセント５２が２５ＶＡ、第３コンセント５３が６０ＶＡの場合が例として示されている。

ここで、三相で使用する電力を平準化させるには、使用電力量の合計に対し、各々が１／３ずつ使用している状態が望ましい。このため、（原使用量＋追加使用量）／３を、各々の接続（相間電圧）の目標使用量とする。

よって、図８の場合には、目標使用量＝（１０５＋１５０＋１８０＋５０＋２５＋６０）／３＝５７０／３＝１９０ＶＡとなる。

図９は、現在の電力使用量に、目標使用量ラインを設定した状態を示した図である。図９において、三相総てに対して、目標使用量ラインが１９０ＶＡに設定される。

図１０は、ｒｓ接続へのコンセント割り当ての例を示した図である。まず、各接続を目標使用量ラインに近付けるために、ｒｓ接続から順に割り当て処理を行う。図１０においては、第１コンセント５１の容量５０ＶＡがｒｓ接続の現在使用量の１０５ＶＡに割り当てられて加算され、ｒｓ接続が１０５＋５０＝１５５ＶＡとなった。ｒｓ接続は、未だ目標使用量ラインには到達していない状態である。

図１１は、ｒｓ接続への２回目のコンセント割り当ての例を示した図である。図１０において、ｒｓ接続に第１コンセント５１を割り当てた後も、ｒｓ接続は目標使用量ラインに到達していない状態であったので、第２コンセント５２（２５ＶＡ）もｒｓ接続に割り当てる。これにより、ｒｓ接続＝１５５＋２５＝１８０ＶＡとなる。第２コンセント５２の割り当て後も、ｒｓ接続は目標使用量ラインの１９０ＶＡには到達していない状態である。

図１２は、ｒｓ接続への３回目のコンセント割り当ての例を示した図である。図１１において、ｒｓ接続に第１コンセント５１に続いて第２コンセント５２を割り当てた後も、ｒｓ接続は目標使用量ラインに到達していない状態であったので、更にｒｓ接続に第３コンセント５３（６０ＶＡ）を割り当てる。このとき、ｒｓ接続の容量は、ｒｓ接続＝１８０＋６０＝２４０ＶＡとなり、目標使用量ラインの１９０ＶＡを超えてしまう。

図１３は、ｓｔ接続への第３コンセント５３の割り当ての例を示した図である。図１２において、第３コンセント５３をｒｓ接続に割り当てると、ｒｓ接続は目標使用量ラインを超過したので、他の接続に第３コンセント５３を割り当てる。ここで、ｓｔ接続もｔｒ接続も、第３コンセント５３を割り当てると目標使用量ラインを超えるので、図１３に示すように、最も使用量の少ないｓｔ接続に第３コンセント５３を割り当てる。これにより、ｓｔ接続の使用量は、ｓｔ接続＝１５０＋６０＝２１０ＶＡとなる。

ここで、Ｒ相＝１８０＋１８０＝３６０ＶＡ、Ｓ相＝１８０＋２１０＝３９０ＶＡ、Ｔ相＝２１０＋１８０＝３９０ＶＡとなる。そこで、相間電圧の最大差＝３９０−３６０＝３０ＶＡ、相間電圧の最小差＝３９０−３９０＝０ＶＡ、各相平均＝（３６０＋３９０＋３９０）／３＝３８０ＶＡであるので、不平衡率は、（８）式より、不平衡率＝（３０／３８０）×１００＝７．９％となる。

図１４は、図８乃至図１３とは異なるコンセント５０の割り当てパターンの一例を示した図である。図８乃至図１３においては、第１コンセント５１、第２コンセント５２、第３コンセント５３の順で、ｒｓ接続、ｓｔ接続及びｔｒ接続への割り当てを行った。ここで、第１コンセント５１と第３コンセント５３を入れ替え、第３コンセント５３、第２コンセント５２、第１コンセント５１の順で、ｒｓ接続、ｓｔ接続及びｔｒ接続への割り当てを行う場合を考える。

この場合、第３コンセント５３が６０ＶＡ、第２コンセント５２が２５ＶＡ、第１コンセント５１が５０ＶＡであり、ｒｓ接続が１０５ＶＡ、ｓｔ接続が１５０ＶＡ、ｔｒ接続が１８０ＶＡであるので、図１０乃至図１３のように同様に割り当てると、ｒｓ接続＝１０５＋６０＋２５＝１９０ＶＡとなり、ｒｓ接続への割り当てが終了する。つまり、第３コンセント５３と第２コンセント５２がｒｓ接続に割り当てられたことになる。この後、最も使用量の少ないｓｔ接続に第１コンセントを割り当てると、ｓｔ接続＝１５０＋６０＝２１０ＶＡとなる。

図１４は、このような割り当てを行った状態を示している。ここで、（８）式より不平衡率を求めると、相間最大差＝３９０−３７０＝２０ＶＡ、相間最小差＝３９０−３８０＝３８０−３７０＝１０ＶＡ、各相平均＝３８０ＶＡであるから、不平衡率＝（１０／３８０）×１００＝２．６％となり、図８乃至図１３の場合よりも、不平衡率は低くなり、電力バランスは良くなる。

このように、複数のコンセント５１〜５３の割り当て順序を変更してブレーカ４０への割り当てを行うことにより、不平衡率が変化する。複数の割り当てパターンを試して、最も良くなるパターンを抽出することが、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムのブレーカ４０割り当て考え方である。

このような、複数の割り当てパターンを、全件試すと、パターン数が増大するため、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムにおいては、局所探索法を利用し、一部のパターンについてルールを決めて試して、その中から最適解を抽出するという処理を行う。

次に、図１５を用いて、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムで採用する局所探索法について説明する。図１５は、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムで用いる局所探索法の一例を説明するための図である。

図１５において、左側の縦軸は、コンセントの行配列をコンセント（１）〜コンセント（５）で示し、上側の横軸は、配列パターンの試行回数を示している。コンセント（ｎ）は、ｎ行目に配列されたコンセントを意味する。配列の対象となるコンセント５０は、第１コンセント〜第５コンセントである。第ｍコンセントは、数字ｍで表されている。

図１５において、まず、１回目の試行は、第１コンセント〜第５コンセントを昇順に配列したパターンである。２回目の試行は、１回目の配列から、コンセント（１）とコンセント（２）を入れ替える処理を行う。これで、第１コンセントが２行目にずれる配置となる。３回目の試行は、１回目の配列を基本として、コンセント（１）とコンセント（３）を入れ替える配列変更を行う。これにより、最初の先頭コンセントである第１コンセントは、３行目にずれる配列パターンとなる。４回目の試行は、１回目の配列から、コンセント（１）とコンセント（４）を入れ替える配列変更を行う。これにより、１回目の配列の先頭コンセント（１）である第１コンセントは、４行目にずれた配列パターンとなる。５回目の試行は、１回目の配列から、コンセント（１）とコンセント（５）を入れ替える配列変更を行う。これにより、１回目の先頭コンセント（１）である第１コンセントは、５行目にずれた配列パターンとなる。１回目の配列の先頭コンセント（１）である第１コンセントが５行目に来た段階で、先頭コンセント（１）と下のｎ行目のコンセントを入れ替える変更パターンは終了する。

ここで、１回目の配列から、順次先頭のコンセント（１）と下のｎ行目のコンセントを入れ替える入れ替えを一般化すると、ｎ回目の試行で、先頭コンセント（１）とｎ行目のコンセント（ｎ）を入れ替える配列変更処理となる。

次に、６〜１０回目の試行の配列パターンの変更処理を説明する。試行６回目においては、試行１回目の配列から、循環的に移動させて先頭コンセント（１）を第２コンセントに変更する。このとき、第１コンセントは、５行目に移動する。つまり、１回目の試行の配列パターンから、上方向に１つ循環移動したのが６回目の試行の配列である。この６回目の試行の配列を基本として、１〜５回目の試行でも行ったように、先頭コンセント（１）と下の（ｎ）行目のコンセントとの入れ替えを行う。つまり、７回目の試行では、６回目の試行の先頭コンセント（１）の第２コンセントとコンセント（２）の第３コンセントとの入れ替えを行い、８回目の試行では、６回目試行時の先頭コンセント（１）の第２コンセントとコンセント（３）の第４コンセントとの入れ替えを行う。同様に、９回目の試行では、６回目試行時の先頭コンセント（１）の第２コンセントとコンセント（４）の第５コンセントとの入れ替えを行い、１０回目の試行では、６回目の試行時の先頭コンセント（１）の第２コンセントとコンセント（５）の第１コンセントとの入れ替えを行う。１０回目の試行で、６回目の試行の配列パターンを基本とした先頭コンセントと（ｎ）行目のコンセントとの入れ替え配列変更は終了する。６回目〜１０回目の試行において、６回目の先頭コンセント（２）は、順次下の行にずれた変更パターンとなっている。

１１回目の試行においては、６回目の試行時の配列パターンから、上側に循環的な１行移動を行い、先頭コンセント（１）が第３コンセントとなるような変更をしている。図１５においては省略されているが、１１回目〜１５回目の試行においても、１１回目の配列パターンを基本とし、先頭コンセント（１）の第２コンセントを順次下の（ｎ−１０）行目のコンセントと入れ替える配列変更を行う。

このような変更を、先頭コンセント（１）を第１コンセント〜第５コンセントに循環変更して５回、各先頭コンセント（第１コンセント〜第５コンセント）で先頭コンセントを下の行のコンセントと入れ替える変更で５回行うと、全体の試行回数は、５^２＝２５回となる。

ここで、コンセント５０の個数をｎ個とすると、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムの局所検索法で行う配列パターンは、ｎ^２となる。これは、全配列パターンについて検索を行うと、配列パターンの件数はｎ！になることから、大幅に計算量を減らすことができる検索方法であることが分かる。

このような、局所検索法を利用して、コンセント５０の配列パターンを用意し、この配列パターンを用いて、図８乃至図１４で説明したように、三相の各相間電圧に順次割り当てを行い、不平衡率が最小となるような配列パターンを特定すれば、最適な負荷配電のブレーカ４０とコンセント５０との紐付けを提供できることになる。

本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムにおいては、局所探索法を、以下のルールで定義することができる。
１． コンセント５０は容量順に昇順と降順に並べる。
２． 先頭のコンセント５０を順次変更する。
３． 先頭のコンセント５０の位置を、他の位置と入れ替える。
４． 目標容量に近付ける順を、ｒｓ接続、ｓｔ接続、ｔｒ接続各々を先頭とする。

次に、このような局所検索法を用いて、分電盤３０のブレーカ４０の最適割り当てを行う具体的な処理フローの一例について説明する。

図１６は、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムの単相ブレーカ４０の最適割り当ての処理フローの一例を示した図である。なお、図４において説明したステップ１２０及びステップ１８０における単相ブレーカ４０の割り当て処理は、本処理フローにより実行される。つまり、図１６の処理フローは、設置されたラック６０に割り当てる分電盤３０又は冗長化のために割り当てられる分電盤３０が決定された後の、分電盤３０内のブレーカ４０をコンセント５０、つまり新たな負荷７０に割り当てるための処理フローである。

ステップ２００では、目標割当容量の算出が行われる。目標割当容量の算出は、三相バランスが最適となるｒｓ接続、ｓｔ接続、ｔｒ接続の相容量を算出することにより行う。具体的には、例えば、図８及び図９において説明したように、現在のＵＰＳ１０の使用容量と今回新たに追加する負荷７０のコンセント容量を合算し、その１／３を目標値としてよい。この目標値は、図８乃至図１５において説明したように、局所探索法において使用する。

ステップ２１０では、分電盤３０内の空きブレーカ数が算出される。空きブレーカ４０は、ｒｓ接続、ｓｔ接続、ｔｒ接続の各相間毎に算出される。

ステップ２２０では、コンセントソーティングが行われ、割り当てが必要なラック６０のコンセント５０が、必要電源容量順に昇順と降順で並べ替えられる。昇順は、容量が徐々に大きくなる配列であり、降順は、容量が徐々に小さくなる配列である。

ステップ２３０では、コンセント５０の入れ替え処理が行われる。これは、図１５において説明したように、先頭のコンセント５０を入れ替えてずらしてゆく配置変更である。局所探索法の一環として行われる。

ステップ２４０では、ブレーカ判定が行われる。ブレーカ判定においては、ｒｓ接続、ｓｔ接続、ｔｒ接続の同相の接続を優先して、目標容量に達するまでコンセント５０の容量を加算する処理が行われる。

図１７は、ブレーカ判定の処理内容の一例を示した処理フロー図である。ステップ２４０のブレーカ判定については、図１７を用いて詳細に説明する。なお、図１７においては、ｒｓ接続が先頭の場合を例として挙げて説明する。

ステップ４００では、ｒｓ接続に空きブレーカ４０が存在するか否かが判定される。なお、ブレーカ冗長の場合には、冗長数だけの空きが必要なので、冗長数も含めて空きブレーカ４０が有るか否かが判定される。ｒｓ接続に空きブレーカ４０が存在した場合には、ステップ４１０に進み、空きブレーカ４０が存在しなかった場合には、ステップ４３０に進む。

ステップ４１０では、ｒｓ接続に割り当てるコンセント５０の必要電源容量が加算される。

ステップ４２０では、加算後のｒｓ接続の容量が、図１６の単相ブレーカ割り当て処理のステップ２００で算出した目標割当容量以内か否かが判定される。これは、図１０乃至図１４において説明したように、目標使用量ラインを超えないようにコンセント５０の割り当てが行われたか否かを判定する。ｒｓ接続の容量が目標割当容量以内の場合には、処理フローを終了し、図１７の処理フローを最初から繰り返す。ｒｓ接続の容量が目標割当容量を超えている場合には、ステップ４３０に進む。

ステップ４３０では、ｓｔ接続に空きブレーカ４０が存在するか否かが判定される。ｒｓ接続に空きブレーカ４０が存在しない場合（ステップ４００がｎｏ）、又はｒｓ接続の空きブレーカ４０の目標割当容量を超えた場合（ステップ４２０がｎｏ）には、ｓｔ接続の空きブレーカ４０にコンセント５０を割り当てる必要があるため、ｓｔ接続で空きブレーカ４０の有無が判定される。ステップ４３０において、ｓｔ接続に空きブレーカ４０が存在すると判定された場合にはステップ４４０に進み、ｓｔ接続に空きブレーカ４０が存在しないと判定された場合にはステップ４６０に進む。

ステップ４４０では、ｓｔ接続に割り当てられるコンセント５０の必要電源容量を、ｓｔ接続のＵＰＳ現在使用量に加算し、ステップ４５０に進む。

ステップ４５０では、ｓｔ接続において、コンセント５０の必要電源容量加算後の容量が、目標割当容量以内であるか否かが判定される。目標割当容量以内であった場合には、処理フローを終了し、また最初から図１７の処理フローを繰り返す。一方、ｓｔ接続の目標割当容量を超過していた場合には、ステップ４６０に進む。

ステップ４６０では、ｔｒ接続にコンセント５０を割り当てる空きブレーカ４０が有るか否かが判定される。空きブレーカ４０が有ると判定された場合にはステップ４７０に進み、空きブレーカ４０が無いと判定された場合には、ステップ５２０に進む。

ステップ４７０では、ｔｒ接続に、割り当てられるコンセント５０の容量を加算する処理が行われ、ステップ４８０に進む。

ステップ４８０では、コンセント５０の容量が加算されたｔｒ接続の容量が、目標割当容量内にあるか否かが判定される。目標割当容量内であったときには、処理フローを終了し、最初から図１７の処理フローを繰り返す。一方、目標割当容量内でなく、目標割当容量を超過していた場合には、ステップ４９０に進む。

ステップ４９０では、ｒｓ接続、ｓｔ接続、ｔｒ接続の最小容量が判定される。処理フローにおいて、ステップ４９０に到達するのは、ｒｓ接続、ｓｔ接続、ｔｒ接続の総ての単相において、目標割当容量内の割当ができなかった場合である。よって、現在の使用量に追加するコンセント５０の容量を加算した現段階で、空きブレーカ数と現在使用量に基づいて、いずれかの相間のブレーカ４０にコンセント５０を強制的に割り当てる必要がある。この場合において、最小容量の単相ブレーカ４０に容量を割り当てるべく、本ステップにおいて、三相間における最小容量を判定する。これは、図１３において説明した、目標使用量ラインを超えた場合の容量の割当の内容に相当する。

ステップ５００においては、ブレーカ４０の決定がなされる。ステップ４９０において、最小容量と判定された相間のブレーカ４０の中から、割り当てられるブレーカ４０が決定される。

ステップ５１０では、割り当てられたブレーカ４０の相間に、コンセント５０の容量が加算され、処理フローを終了する。割り当てるべきコンセント５０が存在しなければ、処理フローを完全に終了するが、まだブレーカ４０を割り当てるべきコンセント５０が存在する場合には、処理フローを最初から繰り返し、ステップ４９０〜５１０で、最小容量の相間のブレーカ４０がコンセント５０に割り当てられる。

ステップ４６０に戻り、ｔｒ接続にも空きブレーカ４０が存在しなかった場合には、ステップ５２０に進む。

ステップ５２０では、空きブレーカ４０が全相で全く無いか否かが判定される。空きブレーカ４０が全く無いと判定されたときには、ステップ５３０に進み、エラーとして処理フローを終了する。この場合には、最初の分電盤３０の決定が誤っていたことになるので、図４の処理フローに戻り、分電盤３０の決定からやり直すことになる。一方、ステップ５２０において、空きブレーカ４０がいずれかの相に存在すると判定されたときには、ステップ４９０に進み、最小容量の相のブレーカ４０をコンセント５０に割り当てる処理を行い、処理フローを終了する。

図１７のような処理フローにより、ブレーカ判定が行われてよいが、図１７においては、ｒｓ接続を先頭の例のみ説明している。ｓｔ接続を先頭にする場合には、ｓｔ、ｔｒ、ｒｓの順に処理すればよく、ｔｒ接続が先頭の場合には、ｔｒ、ｒｓ、ｓｔの順に処理すればよい。このように、ｓｔ、ｔｒを先頭にする場合も、図１７の処理フローの処理順序のみを変更することにより、そのまま同様の処理を行うことができる。

図１６に戻る。ステップ２４０において、図１７で説明したブレーカ判定処理を行うが、ブレーカ判定処理は、図１７において説明したように、ｒｓ、ｓｔ、ｔｒの各々が先頭の３通りのパターンがある。よって、ｒｓ、ｓｔ、ｔｒ先頭毎ループＬ５に示すように、ｒｓ、ｓｔ、ｔｒが先頭の各場合について、ステップ２４０のブレーカ判定処理を３回繰り返す。

ステップ２４０のブレーカ判定処理を、ｒｓ、ｓｔ、ｔｒが先頭の３通りについて繰り返した後は、コンセント数ループＬ４に示すように、コンセント数分ループして、ステップ２４０のブレーカ判定処理を繰り返す。つまり、１つのコンセント５０に対して、図１７のｒｓ、ｓｔ、ｔｒの３通りの処理を行うが、これを総てのコンセント５０に対して行う。総てのコンセント５０に対してステップ２４０のブレーカ判定を行った後は、ステップ２５０に進む。

ステップ２５０では、最適解候補の判定が行われる。最適解候補の判定は、例えば、前回の最適解候補の不平衡率と今回の最適解候補の不平効率とを比較して、現段階における最適解候補を順次残しておくことにより行われてよい。最適解候補の判定は、不平衡率による三相バランス最適化の他、空きブレーカ数の平準化も考慮されて判定されてもよい。

なお、最適解候補の判定は、ｒｓ、ｓｔ、ｔｒの各相間毎に行われる。よって、ｒｓ、ｓｔ、ｔｒ毎先頭ループＬ６に示すように、ｒｓ、ｓｔ、ｔｒの各相間が先頭の場合について、３回最適解候補の判定処理がループする。ステップ２５０における最適解の判定処理において、３案の最適解候補が抽出されることになる。

ステップ２４０とステップ２５０は、コンセント入替ループＬ３に示すように、ステップ２３０でコンセント５０の入れ替えを行う度に、ループして繰り返されることになる。つまり、ｎ個の追加コンセント５０が存在する場合には、ｎ回×３相分、ブレーカ判定及び最適解候補の判定が行われる。

また、ステップ２３０におけるコンセント入れ替え処理が終了したら、コンセント先頭変更ループＬ２に示すように、コンセント５０の先頭を変更して、ステップ２３０〜ステップ２５０の処理を繰り返す。この組み合わせも、ｎ個のコンセント５０に対して、ｎ通りあるので、ｎ回コンセント入れ替え処理を行い、ｎ^２×３相分、ブレーカ判定及び最適解候補の判定処理を行うことになる。

この処理が終了したら、実際のプログラムでは、ステップ２６０に進むが、理解の容易のために、昇順／降順ループＬ１について説明する。昇順／降順ループＬ１においては、コンセント５０の必要電源容量について、昇順に並べた配列パターンと、降順に並べた配列パターンとの２通りについて、ループ処理を行う。よって、ステップ２２０において、最初に昇順にコンセント５０が配列され、ステップ２３０〜２５０までの処理を行ったら、その後は、ステップ２２０で降順にコンセント５０の配列を並べ換えて、再びステップ２３０〜２５０の処理を行う。昇順と降順の処理は、連続的に行われるので、ステップ２５０の最適解候補の判定においては、昇順と降順の双方を含めた総ての配列パターンの中から、最適解候補が、各相毎に３案抽出されることになる。

次に、ステップ２６０〜２９０の昇順／降順単純加算法による最適解候補の抽出方法を説明する。実際の最適負荷配電プログラムにおいては、図１６に示すように、昇順で、局所探索法による最適解候補が３案抽出されたら、ステップ２６０に進み、昇順／降順単純加算法による最適解候補の抽出処理を行う。なお、ステップ２６０に進む前に、ステップ２５０では、抽出して求めた３案は、メモリ等に記憶しておくようにしてよい。

ステップ２６０では、ｒｓ、ｓｔ、ｔｒ各相の最小容量判定が行われる。具体的には、最小容量判定では、ｒｓ、ｓｔ、ｔｒの三相のうち、現在使用量の最小の相がいずれであるかを判定して求める。

ステップ２７０では、ブレーカ決定が行われる。ブレーカ決定は、空きブレーカ４０が存在し、ステップ２６０で最小容量と判定された最小容量相のブレーカ４０が、コンセント５０に割り当てられる。

ステップ２８０では、ブレーカ４０を割り当てた相に、コンセント必要電源容量を加算する。これで、割り当て終了時点における各相の容量が定まる。

ステップ２８０を終了し、コンセント５０の容量をブレーカ４０の割当相に加算した後、コンセント数ループＬ７に示すように、コンセント数分、ステップ２６０〜２８０を繰り返す。つまり、ステップ２８０でコンセント必要電源容量を加算し、各相の容量が変化した段階で、ステップ２６０に戻り、加算後の各相の容量で、最小容量相を定め、ブレーカ４０を割り当てる相を順次決定してゆく。追加のコンセント数分、ステップ２６０〜２８０を繰り返してループした後は、ステップ２９０に進む。

ステップ２９０では、昇順／降順のそれぞれの結果を最適解候補に決定する。これにより、昇順と降順の２通りについて最適解候補が得られ、２案が最適解候補として抽出されることになる。

最後に、ステップ３００では、ステップ２００〜２５０の局所探索法による３案の最適解候補と、ステップ２６０〜２９０の昇順／降順単純加算法による２案の最適解候補の中から、最も不平衡率の低い最終的な最適解を決定する。このとき、不平衡率だけでなく、空きブレーカ数の平準化も決定要素に含めるようにしてもよい。

なお、昇順／降順ループＬ１は、ステップ２９０の後に設けられているので、実際の最適負荷配電プログラムにおいては、昇順及び降順のいずれか一方について、局所探索法及び昇順／降順単純加算法を行い、昇順／降順単純加算法の一方の最適解候補を得る。次いで、昇順及び降順の他方について、局所探索法を行って３案の最適解候補を得るとともに、昇順／降順単純加算法の他方の最適解候補を抽出し、合計５案の最適解候補を得て、ステップ３００において最終的な最適解を決定するという処理になる。

このように、本実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムによれば、比較的計算量の少ない最適解候補を、５通り用意し、その中から最適解を決定することにより、少ない計算量でありながら、高精度で最適解を得ることができる。これにより、適切な最適負荷配電を行うことが可能となる。

なお、図１６においては、局所探索法及び昇順／降順単純加算法から抽出された５案の最適解候補から最終的な最適解を決定する方法及びプログラムについて説明したが、局所探索法のみから最適解を決定するようにしてもよい。

図１８は、局所探索法のみを用いて最適解を得る実施例に係る最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムの処理フローの一例を示した図である。図１８においては、昇順／降順単純加算法のステップ２６０〜２９０の処理が除去され、局所探索法のステップ２００〜２５０までの処理と、ステップ３００の最適解最終判定の処理から構成されている点で、図１６と異なっている。

計算量を更に低減したい場合には、図１８に示すように、局所探索法のみを用いて、最適負荷配電を算出するようにしてもよい。図１８の処理フローにおいては、昇順又は降順の一方について最適解候補をステップ２５０で算出した後、すぐに他方の昇順又は降順について局所探索を行い、ステップ２５０で３案の最適解候補を抽出する。そして、ステップ３００において、３案の中から最終的な最適解を決定する。このような最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムによっても、局所探索法を利用しているので、十分に精度の高い最適負荷配電を行うことができる。

なお、図１８の個々の処理については、図１６の説明と同様であるので、同一の処理に同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明は、最適負荷配電方法及び最適負荷配電プログラムの適用により、サーバ等の電子機器への電力の供給効率の向上が図られる電力供給システムに利用することができる。

１０、１１、１２ ＵＰＳ
２０ サーバルーム
３０、３１〜３８ 分電盤
４０ ブレーカ
５０、５１、５２、５３ コンセント
６０ ラック
７０、７１、７２、７３、７４ 負荷
８０ コンピュータ
９０ ラック列

Claims (6)

1. 複数のブレーカを有し、受電した三相交流の電力を、単相交流で前記ブレーカから負荷に配電する分電盤の三相間の電力が、複数の新たな負荷が追加されたときに、平衡に近付くように前記ブレーカを前記新たな負荷に割り当てる最適負荷配電方法であって、
   現在の電力使用量と、前記新たな負荷に要求される追加電力量に基づいて、三相間の電力バランスの目標割当容量を算出するステップと、
   前記複数の新たな負荷を、前記追加電力量の容量順に昇順と降順に配列する負荷配列ステップと、
   前記三相交流の各相間を先頭とした３通りの相間配列に対して、前記新たな負荷の前記昇順及び前記降順の配列について局所探索法を用いて配列を順次入れ換えるとともに、前記各相間が前記目標割当容量に近付くように、前記各相間の前記ブレーカに前記新たな負荷を配列順に割り当て、前記各相間を先頭とした３通りの相間配列について、各々の最適解候補を決定するステップと、
   前記最適解候補から、最適解を決定する最適解判定ステップと、を含むことを特徴とする最適負荷配電方法。
2. 前記局所探索法は、前記複数の新たな負荷の配列の最初の配列から、先頭と後順位の負荷を順次入れ替える負荷入れ替えと、前記複数の新たな負荷の配列の先頭を循環させて変更する２通りの入れ換えを含むことを特徴とする請求項１に記載の最適負荷配電方法。
3. 前記ブレーカの割り当ては、先頭の相から順に、前記目標割当量に達するまで同相を優先として割り当てられることを特徴とする請求項１又は２に記載の最適負荷配電方法。
4. 三相の中で、前記現在の電力使用量と前記追加電力量の和が最小の最小容量相を判定する最小容量判定ステップと、
   該最小容量相の前記ブレーカに、前記負荷配列ステップで配列した前記昇順及び前記降順の配列のうち、未だ前記ブレーカが割り当てられていない負荷の先頭の追加電力量を割り当てるとともに、該最小容量相に該追加電力量を加算するブレーカ決定ステップと、
   前記容量判定ステップ及び前記ブレーカ決定ステップを、前記昇順及び前記降順の配列の総ての負荷について配列順に行い、最適解候補を前記昇順及び前記降順の２通りの配列について算出するステップと、を更に有し、
   前記最適解判定ステップにおいて、前記各相間を先頭とした３通りの配列と、該２通りの配列の最適解候補から、最適解を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の最適負荷配電方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の最適負荷配電方法を行う前に、冗長化電源を必要とする負荷が、三相交流の同相に接続されるように分電盤を選択することを特徴とする電力供給施設における最適負荷配電方法。
6. 複数のブレーカを有し、受電した三相交流の電力を、単相交流で前記ブレーカから負荷に配電する分電盤の三相間の電力が、複数の新たな負荷が追加されたときに、平衡に近付くように前記ブレーカを前記新たな負荷に割り当てるためにコンピュータを、
   現在の電力使用量と、前記新たな負荷に要求される追加電力量に基づいて、三相間の電力バランスが最適となる目標割当容量を算出する手段と、
   前記複数の新たな負荷を、前記追加電力量の容量順に昇順と降順に配列する手段と、
   前記三相交流の各相間を先頭とした３通りの相間配列に対して、前記昇順及び前記降順の配列について局所探索法を用いて配列を順次入れ換えるとともに、前記各相間が前記目標割当容量に近付くように、前記各相間の前記ブレーカに前記新たな負荷を配列順に割り当て、前記各相間を先頭とした３通りの相間配列について、各々の最適解候補を決定する手段と、
   前記最適解候補から、最適解を決定する手段と、して機能させるための最適負荷配電プログラム。