JP2022140414A - 動的潮流モデリングによる最適な電力潮流制御 - Google Patents
動的潮流モデリングによる最適な電力潮流制御 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】電力系統の構成要素を制御するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】電力系統１００の１つ又は複数の部分で検出された信号を含むデータサンプルを受け取るシステムであって、第１の次元及び第２の次元を有する行列を構築し、行列内に提供されていない電力系統の信号に対する値を予測するために、行列に基づいて機械学習モデルを訓練し、１つ又は複数の入力変数の境界、１つ又は複数の出力変数の制約及び電力系統の性能目標を受け取り、機械学習モデルに基づいて、かつ、最適化手法を介して、性能目標を満たす電力系統の構成要素に対する調整を決定し、性能目標を満たすために、電力系統の構成要素に調整を施す。【選択図】図１
Description
本開示は概して、動的潮流モデル及び線形最適化手法を使用して、電力系統を予測的に制御するシステム及び方法に関する。特に、本開示のシステム及び方法は、データ駆動型リアルタイム動的潮流モデルに基づいて、電力系統の制御変数及び制御構成要素の様々な変化の下で回路状態を予測可能とするものである。
配電系統は、メーターを使用して、系統内の送電又は電力消費を観察又は測定することができる。配電系統は、多数の接続点及び構成要素を含むことができる。しかしながら、電力系統全体にわたって効率的で信頼性のある電力供給を維持するために、電力供給又は消費の特性を評価することは、困難な場合がある。
本開示のシステム及び方法は、動的潮流モデルを使用して電力系統を制御することを目的とする。本開示のシステム及び方法は、データ駆動型リアルタイム動的潮流モデルに基づいて、電力系統内の構成要素を制御することができる。例えば、あるシステムは、電力系統の構成要素からの信号を含むデータサンプルを受け取り、その信号をクリーニングし、及びフィルタリングすることができる。このシステムは、機械学習モデル及び最適化手法を使用して、入力信号に基づく電力系統に対する値を予測することができる。機械学習モデルは線形モデルに基づくことができ、最適化手法は線形計画法、すなわち線形最適化手法を含み、値を計算するための効率を増加させることができる。線形最適化手法は、ハイパーパラメータがなくてもよい。次いで、このシステムは、線形最適化を介して機械学習モデルによって決定された入力信号及び値に基づいて、電力系統を制御、管理、あるいは維持することができる。
本技術的解決策の少なくとも１つの態様は、電力系統の構成要素を制御する方法を対象とする。本開示の方法は、データ処理システムが、電力系統の１つ又は複数の部分に位置する１つ又は複数の装置によって検出される信号を含む複数のデータサンプルを受け取るステップを含むことができる。本開示の方法は、データ処理システムが、複数のデータサンプルのタイムスタンプに対応する第１の次元と、信号に対応する第２の次元と、信号に基づいて生成される１つ又は複数の統計的メトリックと、を有する行列を構築するステップを含むことができる。本開示の方法は、データ処理システムが、行列内に提供されていない電力系統の信号に対する値を含む出力行列を予測する機械学習モデルを構成するように、行列に基づいて機械学習モデルを訓練するステップを含むことができる。本開示の方法は、データ処理システムが、機械学習モデルへの１つ又は複数の入力変数の境界、機械学習モデルの１つ又は複数の出力変数の制約、及び電力系統の性能目標を受け取るステップを含むことができる。本開示の方法は、データ処理システムが、機械学習モデルに基づいて、かつ１つ又は複数の入力変数の境界及び１つ又は複数の出力変数の制約に適用される最適化手法を介して、性能目標を満たす電力系統の構成要素に対する調整を決定するステップを含むことができる。本開示の方法は、データ処理システムが、電力系統に性能目標を満たさせるように、電力系統の構成要素に調整を施すステップを含むことができる。
電力系統の物理ネットワークのモデルがない場合、本開示の方法は、データ処理システムが、電力系統の自動検針インフラから受け取ったデータサンプルで機械学習モデルを訓練するステップを含むことができる。本開示の方法は、データ処理システムが、行列内で信号に対する値が提供されていない時間における、電力系統の信号に対する値を含む出力行列を予測する機械学習モデルを構成するように、行列に基づいて機械学習モデルを訓練するステップを含むことができる。
本開示の方法は、データ処理システムが、自動検針インフラによって検出される電圧、有効電力、及び無効電力と、電圧調整器のタップ位置と、コンデンサバンクのスイッチ状態と、並びに電力系統上の複数の位置に関連付けられた気象データと、に対応する信号を含む複数のデータサンプルを受け取るステップを含むことができる。本開示の方法は、データ処理システムが、変電所における有効電力及び無効電力と、電力系統上の複数の位置における電圧値とを予測するために、機械学習モデルに複数のデータサンプルを入力するステップを含むことができる。本開示の方法は、データ処理システムが、変電所における予測有効電力及び予測無効電力と、電力系統上の複数の位置における予測電圧値と、に基づく構成要素に対する調整を決定するステップを含むことができる。
本開示の方法は、データ処理システムが、１つ又は複数の出力変数の制約の範囲内にある１つ又は複数の出力変数のうち少なくとも１つの値を調整し、かつ性能目標を満たすコマンドを構成要素に送るステップを含むことができる。本開示の方法は、データ処理システムが、電力系統に接続された自律型装置から、電力系統の構成要素の調整後の１つ又は複数の信号に対する１つ又は複数の値を受け取るステップを備え、自律型装置は、データ処理システムによって直接制御されない。本開示の方法は、データ処理システムが、構成要素、機械学習モデル、及び最適化手法に対する調整後に受け取った１つ又は複数の信号に対する１つ又は複数の値に基づいて、電力系統の構成要素に対する第２の調整を決定するステップを含むことができる
１つ又は複数の出力変数の制約は、電力系統に接続された需要家の装置の電圧が所定の範囲内にあることを含むことができる。性能目標は、変電所の需要レベル、閾値を下回るエネルギー使用の削減、間欠性再生可能発電中の安定性の維持、電力系統によって設定される力率範囲の調整、又は第２の閾値を上回る分散型エネルギーリソースの容量の増加のうち少なくとも１つを含むことができる。機械学習エンジンは、三相不平衡潮流モデルを含むことができる。最適化手法は、総当たり最適化手法、焼きなまし最適化手法、粒子群最適化手法、遺伝的最適化手法、凸最適化手法、線形最適化手法、又は非線形最適化手法のうち１つを含むことができる。機械学習モデルは線形モデルに基づくことができ、最適化手法は線形最適化手法を含む。構成要素は、電圧調整器、コンデンサバンク、スイッチ、又はインバータのうち少なくとも１つを含むことができる。
本技術的解決策の少なくとも１つの態様は、電力系統の構成要素を制御するシステムを対象とする。このシステムは、データ処理システムを含むことができる。データ処理システムは、メモリと、１つ又は複数のプロセッサと、を含むことができる。データ処理システムは、電力系統の１つ又は複数の部分に位置する１つ又は複数の装置によって検出される信号を含む複数のデータサンプルを受け取ることができる。データ処理システムは、複数のデータサンプルのタイムスタンプに対応する第１の次元と、信号に対応する第２の次元と、信号に基づいて生成される１つ又は複数の統計的メトリックと、を有する行列を構築することができる。データ処理システムは、行列内に提供されていない電力系統の信号に対する値を含む出力行列を予測する機械学習モデルを構成するように、行列に基づいて機械学習モデルを訓練することができる。データ処理システムは、機械学習モデルへの１つ又は複数の入力変数の境界、機械学習モデルの１つ又は複数の出力変数の制約、及び電力系統の性能目標を受け取ることができる。データ処理システムは、機械学習モデルに基づいて、かつ１つ又は複数の入力変数の境界及び１つ又は複数の出力変数の制約に適用される最適化手法を介して、性能目標を満たす電力系統の構成要素に対する調整を決定することができる。データ処理システムは、電力系統に性能目標を満たさせるように、電力系統の構成要素に調整を施すことができる。
電力系統の物理ネットワークのモデルがない場合、データ処理システムは、電力系統の自動検針インフラから受け取ったデータサンプルで機械学習モデルを訓練することができる。データ処理システムは、行列内で信号に対する値が提供されていない時間における、電力系統の信号に対する値を含む出力行列を予測する機械学習モデルを構成するように、行列に基づいて機械学習モデルを訓練することができる。
データ処理システムは、自動検針インフラよって検出される電圧、有効電力、及び無効電力と、電圧調整器のタップ位置と、コンデンサバンクのスイッチ状態と、並びに電力系統上の複数の位置に関連付けられた気象データと、に対応する信号を含む複数のデータサンプルを受け取ることができる。データ処理システムは、変電所における有効電力及び無効電力と、電力系統上の複数の位置における電圧値と、を予測するために、機械学習モデルに複数のデータサンプルを入力することができる。データ処理システムは、変電所における予測有効電力及び予測無効電力と、電力系統上の複数の位置における予測電圧値と、に基づく構成要素に対する調整を決定することができる。
データ処理システムは、１つ又は複数の出力変数の制約の範囲内にある１つ又は複数の出力変数のうち少なくとも１つの値を調整し、かつ性能目標を満たすコマンドを構成要素に送ることができる。データ処理システムは、電力系統に接続された自律型装置から、電力系統の構成要素の調整後の１つ又は複数の信号に対する１つ又は複数の値を受け取ることができ、自律型装置はデータ処理システムによって直接制御されない。データ処理システムは、構成要素、機械学習モデル、及び最適化手法に対する調整後に受け取った１つ又は複数の信号に対する１つ又は複数の値に基づいて、電力系統の構成要素に対する第２の調整を決定することができる。
１つ又は複数の出力変数の制約は、電力系統に接続された需要家の装置の電圧を所定の範囲内に維持することを含むことができる。性能目標は、変電所の需要レベル、閾値を下回るエネルギー使用の削減、間欠性再生可能発電中の安定性の維持、電力系統によって設定される力率範囲の調整、又は第２の閾値を上回る分散型エネルギーリソースの容量の増加のうち少なくとも１つを含むことができる。機械学習エンジンは、三相不平衡潮流モデルを含むことができる。最適化手法は、総当たり最適化手法、焼きなまし最適化手法、粒子群最適化手法、遺伝的最適化手法、凸最適化手法、線形最適化手法、又は非線形最適化手法のうち１つを含むことができる。機械学習モデルは線形モデルに基づくことができ、最適化手法は線形最適化手法を含む。構成要素は、電圧調整器、コンデンサバンク、スイッチ、又はインバータのうち少なくとも１つを含むことができる。
これら及び他の態様及び実装形態について、以下で詳しく説明する。前述の情報及び以下の詳細な説明は、様々な態様及び実装形態の例示的な実施例を含み、請求される態様及び実装形態の性質及び特徴を理解するための概要又は枠組みを提供する。図面は、様々な態様及び実装形態の説明及びさらなる理解を提供し、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。
添付の図面は、一定の縮尺で描かれるいるわけではない。様々な図面における同様の参照番号及び名称は、同様の構造又は機能を有する同様の要素を示す。分かり易さのために、すべての図面にすべての構成要素をラベリングしてはいない。
本解決策の特徴及び利点は、図面と併せて以下に記載する詳細な説明から明らかになり、図面において、同様の参照符号は、全体を通じて対応する要素を特定する。主題の他の特徴、態様、及び利点は、説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
以下では、電力系統内の構成要素を制御する方法、装置、及びシステムに関する様々な概念、並びにそれらの実装形態について、詳細に記載する。上記で紹介し、以下でより詳細に説明する様々な概念は、多数の方法のうちのいずれの方法で実施してもよい。
電力系統、すなわち配電システムは、電力を分配することができる。電力系統を管理するシステムは、潮流モデリングを使用して、有効電力、無効電力、及びシステムに対する変化の電圧効果を、予測、特定、あるいは判定することができる。潮流モデルを使用することで、装置設定、運用制御、及び将来のシステムリソース消費計画を改良又は最適化することができる。
しかしながら、潮流モデルが、モデリングされる電力系統回路の架空及び地下の導体、変圧器、コンデンサ、リアクトル、発電機、及び負荷の物理的特性から、抵抗値及びリアクタンス値を導出することによって構築されるため、潮流モデルの生成、構成、又は構築は、困難な場合がある。潮流モデルを構築するとき、処理の複雑さを減らすために、モデリング中に、変圧器モデリングにおいて磁化分岐を排除したり、特定の要素から抵抗成分を除去したりする等の、特定の仮定をすることができる。しかしながら、このように処理の複雑さを減らすと、電力系統に関連する電力の値又は特性の判定の正確度が低くなったり、信頼できない判定を招く可能性がある。
本技術的解決策のシステム及び方法は、データ駆動型リアルタイム動的潮流モデルを使用する電力系統制御を提供する。例えば、本明細書に開示する技術は、電力系統回路上の異なる物理的な位置／装置からの記録データを、入力データに対する訓練自体を通じて電力系統回路の特性を学習する機械学習生成器に与えることによって、潮流モデルを構築することができる。機械学習生成器を使用することにより、本技術的解決策のシステム及び方法は、モデリングされているシステムについての限られた情報を利用して、所望の三相不平衡潮流モデルを、高速で形成することができる。このシステムは、モデリングされているシステム内で測定された変数の動的かつリアルタイムの時系列予測を形成するために、ユーザ定義の時間刻みで、複数の定常状態負荷潮流決定を実行することができる。この負荷潮流の例は、上流の負荷及び電圧状態が与えられた場合の二次回路測定点における電圧又は電力時系列の予測、又はコンデンサバンクが切り替わったときの下流側の位置における無効電力の変化の予測であろう。これらの予測が行われる時間刻みは、予測される所与の位置におけるデータのサンプリング分解能によって制限され、非常に高解像度の装置では１秒未満の時間刻みになり、低解像度のデータでは１時間毎の時間刻み等になる。これらのモデルは、新しい入力データが利用可能になる度に更新でき、これにより、電圧最適化がオン／オフにされるとき、又は負荷の一部がある給電線から別の給電線に切り替わるとき等、回路の状態が変化している間の動的に正確な予測を生成することができる。これらの予測の予測範囲は、現在から数年先のものである。
本技術的解決策のシステム及び方法は、データ駆動型モデルによって提供される予測能力を使用して、回路装置を制御して回路について最適潮流（「ＯＰＦ」）を達成することができる。例えば、このモデルは、電力系統の回路装置の構成又は設定を予測することができる。回路装置はとりわけ、少なくとも電圧調整器、コンデンサバンク、スイッチ、インバータを含むことができる。ＯＰＦは、ユーザの目的、及び測定量の制約によって規定することができる。この目的は、例えば、運用コストの最小化、発電又は変電所の需要レベルに対する運転レベルを所定の運転レベル（例えば、予想される需要を１０％上回る）に維持すること、閾値を下回るエネルギー使用の削減、間欠性再生可能発電中の安定性の維持、電力系統によって設定される力率範囲の調整、又は第２の閾値を上回る分散型エネルギーリソースの容量の増加を含むことができる。上述のモデルのうち少なくとも１つにより、入力変数の境界又は出力変数の制約を含む制御変数の様々な変化の下での回路状態を予測可能にすることができる。この場合、「制約」及び「境界」という用語は互換的に使用することができる。したがって、本明細書に開示する技術は、ユーザ定義の目的／制約（例えば、消費者電圧をＡＮＳＩ限度内に維持しながら、変電所の需要を最低にする）を最適に達成する制御状態を推定することができる。
配電系統は線形的に振る舞うことができる。効率的でハイパーパラメータのない、最適状態を決定する方法の場合、システムは、線形的な挙動をする配電系統に対して線形計画法（例えば、“ＬＰ”あるいは線形最適化手法）を使用することができる。システムは、仮想潮流（「ＶＰＦ」）モデル等のデータ導出回路モデルを使用して、ＬＰを利用するＯＰＦを実現可能にすることができる。システムはＶＰＦモデルを、ＬＰによって使用可能な形式に変換することができる。システムは、ＯＰＦのために閉ループ定式化を提供することで、自律型装置が最適な解決策の一部を形成できるようにすることができる。例えば、システムは、装置によって受け取り又は記録されたアクションから、フィードバックを受け取ることができる。装置からのこれらのアクションは、ＯＰＦの安定性を維持する際の助けとなることがある。システムは、装置からのフィードバック情報をデータ駆動型モデルに提供することができる。このモデルは、フィードバック情報を組み込みかつフィードバック情報から学習して、意思決定及び予測能力を改善することができる。このモデルは、速いタイムスケールでフィードバック情報を処理して、電力系統の１つ又は複数の構成要素に対するその後の調整を決定することができる。システムは、性能目標、及び静的に設定された若しくは動的に決定された任意の制約を満たすことができる。
システムは、電力系統の物理ネットワークの物理モデル又は物理ベースモデルを必要としない場合もあり、それにより、ネットワークモデルを生成及び訓練するためのリソース及び時間を低減することができる。システムは、新しいデータサンプルの受領時に定期的に更新することができるデータ駆動型ＶＰＦモデルを含むことができる。例えば、システムは、ＶＰＦモデルから出力（例えば、電力系統の構成要素に対する調整）を受け取ることができる。システムは、構成要素を調整し、調整後に電力系統からフィードバックを受け取ることができる。システムは、フィードバックを新しいデータサンプルとしてＶＰＦモデルに入力し、それにより、モデルを最新の状態に保つことができ、またモデルが電力系統ネットワークへの変更からリアルタイムで学習することを可能にすることができる。このモデルは、システムが変化したことを示す命令を受け取ることなく、最近のデータサンプルを使用し続けることができる。システムは、このモデルを訓練する際、自動検針インフラ（ＡＭＩ）からの測定値を活用することができる。ＡＭＩを活用することにより、システムは、電力潮流最適化用のデータ駆動型負荷モデルを含むことができる。
システムは、電力潮流を最適化するために、ＶＰＦモデル数学的定式化を選択することができる。例えば、システムは、運転者から命令を受け取って、ＶＰＦモデルを選択することができる。モデルを事前に選択することで、このモデルをＬＰソルバーで使用することができる。システムは、解の決定が計算集約的であり、かつ全体的に最適であることが保証されない非凸最適化問題を回避することができる。したがって、このシステムは、物理学に基づく方程式を線形化することによって生じる解の誤差を減少させることができる。
したがって、技術的解決策のシステム及び方法は、電圧／無効電力（Ｖｏｌｔ／ＶＡＲ）最適化及び電圧管理、様々な分散型エネルギーリソースのシナリオ（例えば、太陽光発電、風力発電、又は電気自動車の普及）の下でのシステム状態予測、故障位置特定、隔離及びサービス復旧、最適化及び制御、単独運転防止検出、あるいは、自動スイッチング、電圧制御、及び保護システム運用の系列及び制御を検証することができる。
そうするために、本技術的解決策のデータ処理システムは、配電システム等の電力系統（又は配電系統）における異なる位置又は装置からの入力データを含むデータサンプルを受け取り、かつ識別することができる。入力データは、信号を含み又は指すことができ、電力系統上の装置又は電力系統から離れた他の装置若しくはサーバによって、デジタルで記録し、かつ送ることができる。この信号は、電力系統上の装置のセンサによって行われる生の測定値又は検出値を含むことができ、あるいは、電力系統上の装置が、生の測定値を前処理でき、又はデータ処理システムに信号を送る前にデータを操作することができる。送る前に電力系統上の装置によってデータをローカルに前処理することで、高い予測精度を容易にでき、又はネットワーク帯域幅の利用を低減することができる。例えば、無効サンプルを除去するために、又は、ネットワーク帯域幅の利用を低減し、かつ誤ったデータを除去するように信号データを圧縮するために、データを前処理することができる。
データ処理システムは、様々なタイプの信号を受け取ることができる。信号のタイプは、電力系統の異なる位置に対応することができる。例えば、第１のタイプの信号は位置汎用的信号に、第２のタイプの信号は電力系統上の変電所の位置に、第３のタイプの信号は電力系統上の一次回路に、第４のタイプの信号は電力系統上の二次回路に対応することができる。
これらの信号は、所定の又は所望のサンプリング分解能以上の速度で時間的にサンプリングすることができる。例えば、回路の物理的伝達関数を捕捉することができるように、その信号の時間におけるサンプリング分解能を、６０秒毎に１サンプルよりも大きくすることができる。信号の分解能がある信号から別の信号に変化する場合、データ処理システムは、信号を時間的に同期させることができる。データ処理システムは、機械学習生成器による正確な予測結果の作成を容易にするために、誤ったサンプルを特定し、またそれらを除去又は修正して、データをクリーニングすることができる。
データ処理システムは、受け取ったデータ又は信号を前処理して、機械学習生成器の精度を高めることができる。例えば、データ処理システムは、データのサンプリングレート及びその他の特性に基づいて、データに１つ又は複数のフィルタを適用することができる。データ処理システムは、システムの又は外因性の挙動の物理的発現を規定する期間にわたるデータから、様々な統計的メトリックを決定することができる。例えば、データ処理システムは、平均値、中央値、最小値、最大値、標準偏差、平均値差分、中央値差分、最小値差分、最大値差分、及び差分の標準偏差等の統計量を決定することができる。
データ処理システムは、（例えば、クリーニングされ、事前に処理された）受け取ったデータ及び決定されたメトリックを使用して、入力行列を構築又は生成することができる。例えば、入力行列は、データサンプルのタイムスタンプに対応する行と、様々な信号に対応する列と、信号に基づいて生成される統計的メトリックと、を含むことができる。この行又は列を次元と呼ぶことができ、行を第１の次元、列を第２の次元というふうに呼ぶことができる。次元は、行列の処理方法に基づいて互換可能にすることができる。データ処理システムは、モデルの作成時にタイムスタンプの重要度を増加又は減少させるために、この訓練期間中にタイムスタンプ（行）に重み付けをすることができる。データ処理システムは、行列を入力変数と出力変数（列）に分けることができる。入力変数及び出力変数は機械学習アルゴリズムへの入力として使用され、この機会学習アルゴリズムの出力は、選択した出力変数を予測する。
データ処理システムは、入力行列に基づいて機械学習モデルを訓練することができる。例えば、データ処理システムは、データサンプルのタイムスタンプ（例えば、行列の第１の次元）と、信号と、信号に基づいて生成された１つ又は複数の統計的メトリック（例えば、行列の第２の次元）と、を使用して機械学習を訓練することができる。第１の次元及び第２の次元は、電力系統内の構成要素を制御するための出力値等の出力を生成するように機械学習モデルを構成するための訓練データセットとして参照することができる。
データ処理システムは、入力行列及び機械学習モデル生成器を使用して、対応する出力行列を予測することができる。このモデルは、未来のある期間について新しい出力を予測でき、又は現在の期間においてデータが存在しない変数について出力値を予測することができる。このモデルは、電力系統の信号に対する値の中でも、行列内に提供されていない値を含む出力行列を予測することができる。
データ処理システムは、機械学習モデルへの１つ又は複数の入力変数の境界を受け取ることができる。１つ又は複数の入力変数の境界は、機械学習モデルを訓練するために使用される変数の範囲又は特定の値の中でも、とりわけ、例えば、温度又は現在の気象の範囲、電圧調整器のタップ位置に対する１つ又は複数の値、記録されたメーター電圧の範囲を含むことができる。データ処理システムは、機械学習モデルの１つ又は複数の出力変数の制約を受け取ることができる。１つ又は複数の出力変数の制約は、例えば、電力系統に接続された需要家の装置の電圧又は電力が所定の範囲内にあることを含むことができる。電圧の所定の範囲は、時間、需要家の装置の位置、又は需要家の装置の使用に影響を及ぼしす可能性のある他の要因に基づくことができる。データ処理システムは、電力系統の性能目標を受け取ることができる。性能目標は、例えば、変電所の需要レベル、閾値（例えば、第１の閾値）を下回るエネルギー使用の削減、間欠性再生可能発電中の安定性の維持、電力系統によって設定される力率範囲の調整、又は閾値（例えば、第２の閾値）を上回る分散型エネルギーリソースの容量の増加を含むことができる。データ処理システムは、運転者又は管理者から、境界、制約、又は性能目標を受け取ることができる。いくつかの場合、データ処理システムは、例えば、電力系統の構成要素からのフィードバックデータ、環境条件、又は構成要素の状態に基づいて、上記の設定のうち少なくとも１つを動的に構成することができる。いくつかの他の場合、例えば、データ処理システムは、設定されたタイマ、所定の条件、又は基準に基づいて、境界、制約、又は性能目標を構成することができる。例えば、データ処理システムは、運転者から命令を受け取って、日出又は日没に基づいて出力制約を動的に調整し、季節及び気象に基づいて性能目標を調整し、又は閾値数のデータサンプルを受け取った後に入力境界を調整することができる。
データ処理システムは、性能目標を満たすために、電力系統の構成要素に対する調整を決定することができる。この調整は、１つ又は複数の入力変数の境界並びに１つ又は複数の出力変数の制約に適用される機械学習モデルに基づいて、あるいは最適化手法を介して決定することができる。例えば、データ処理システムは、機械学習モデルに入力変数及び出力変数の境界及び制約を提供することができる。機械学習モデルは、境界及び制約に最適化手法を適用することができる。データ処理システムは、機械学習モデルから、電力系統の構成要素に対する調整を受け取ることができる。データ処理システムは、機械学習モデルからの出力行列に基づいて、調整を決定することができる。この調整は、出力行列内の値にすることができ、例えば、出力行列内のタイムスタンプに関連する予測電力レベル調整等にすることができる。
データ処理システムは、電力系統における設定又はパラメータの変更が出力変数にどのように影響するかを予測することができる。データ処理システムは、電力系統における設定又はパラメータを調整する前に、予測した構成又は設定を運転者に出力することができる。データ処理システムは、電力系統における設定又はパラメータの変更が出力変数に及ぼし得る影響を出力することができる。データ処理システムは、所望の結果をもたらすために、電力系統のどの構成要素を制御するか、又はどのように制御するか決定することができる。
データ処理システムは、電力系統の１つ又は複数の構成要素を調整することができる。データ処理システムは、調整後の結果を性能目標又は所望の結果と比較することができる。調整後の結果は、システムへのフィードバック用のデータサンプルとして記録又は記憶することができる。機械学習モデルは、調整結果から学習して、性能目標を満たすための第２の調整を行うことができる。性能目標を満たすと、データ処理システムは電力系統の構成要素の設定を維持することができる。データ処理システムは、データサンプルを受け取る速度を増加又は減少させることができる。データ処理システムは、新しいデータサンプル、入力変数の境界、又は出力変数の制約に最適化手法を適用することができる。最適化手法は、線形最適化手法又は線形計画法とすることができる。
例えば、データ処理システムは、電力系統の技術的な運用目標（例えば、エネルギー使用の削減、又は間欠性再生可能エネルギー発電中の安定性）のために、電力系統回路における電圧及び無効電力（ＶＡＲ）のレベルを最適化することができる。データ処理システムは、電力系統装置にコマンドを発行するために使用される最適化閉ループを実行することができる。データ処理システムは、電力系統装置及びこれらの装置に発行された以前のコマンドから、リアルタイムデータを受け取り又は取り込むことができる。データ処理システムは、所与のセットの装置の変化に対する系統条件の変化を予測することができる。データ処理システムは、所望の結果に対する系統条件の変化を評価することができる。データ処理システムは、このプロセスを繰り返すことができ、このプロセスを反復することができ、あるいは、モデルを利用して所望の目標を満たす最適なセットの変更を特定することができる。データ処理システムは、電力系統の構成要素に対する各調整に応じて、性能目標により近い結果を達成することができる。
したがって、本開示のデータ処理システムは、記録されたデータを使用して電力系統における変数と位置の関係を決定及びモデリングし、最適化手法を適用して性能目標の点から電力系統の構成要素を調整することができる。例えば、これらの関係を正確にモデリングを始めるのに、数年どころか数日のデータで十分な場合もある。さらに、データ処理システムは、電力系統から受け取りかつモデルを更新するために使用される電気的データに基づいて、モデルをリアルタイムで動的に変化させることができる。モデルを使用するデータ処理システムは、データサンプルを入力して構成要素の変化を決定するために、１つ又は複数の最適化手法を適用することができる。したがって、データ処理システムは、これらの変化を事前に取得することなく、また静的モデルを手動で更新することなく、季節性、装置機能、電源又は負荷の変化、並びに外的要因による変化に適応することができる。
データ処理システムは分散させることができる。例えば、データ処理システムのシステム及び機能は、各ローカルデータ記録サイトが処理を実行し、隣接サイト間で通信する分散方式で実行することができる。これにより、ローカル入力を利用してローカル変数を予測できる複数のモデルの分散型収集を行うことができる。このローカルモデルは、気象、電力コスト、及びローカルリソースの発送又は保存に使用される価格信号等のグローバル情報にアクセスすることができる。データ処理システムは、とりわけ、電圧／無効電力最適化及び電圧管理、分散型エネルギーリソース制御、障害状態下での最適なシステム再構成、配電レベルの電力市場の調整を含む様々な用途において、ＶＰＦ及びＯＰＦのペアを利用することができる。
ここで図１を参照して配電環境の一例を示す。配電環境は、電力系統１００を含むことができる。電力系統１００は、コンピューティング装置６００等の１つ又は複数の装置、アセット、又はデジタル計算装置及びシステムを有する配電系統を含むことができる。簡単に説明すると、電力系統１００は電源１０１を含み、電源１０１は、サブシステム伝送バス１０２を介して及び／又は変電所変圧器１０４を介して、電圧調整変圧器１０６ａに接続することができる。電圧調整変圧器１０６ａは、調整器インターフェース１１０を有する電圧コントローラ１０８によって制御することができる。電圧調整変圧器１０６ａは、一次配電回路１１２上で任意選択の配電変圧器１１４を介して、二次利用回路１１６に、及び１つ又は複数の電気又は電子機器１１９に、任意選択で結合することができる。電圧調整変圧器１０６ａは、各タップ出力１０６ｂが異なる電圧レベルで電力を供給する複数のタップ出力１０６ｂを含むことができる。電力系統１００は、任意選択の電圧変圧器１２０ａ～１２０ｎを介して二次利用回路１１６に結合することができる監視装置１１８ａ～１１８ｎを含むことができる。監視又は計量装置１１８ａ～１１８ｎは、バス１０２に結合する電源１０１からの回路１１２又は１１６に接続される１つ又は複数の電気機器１１９に供給される電気の測定値及び連続電圧信号を、（例えば、イベント又はトリガに応答して、時間間隔に基づいて連続的かつ周期的に）検出することができる。電圧コントローラ１０８は、計量装置１１８ａ～１１８ｎによって得られた測定値を通信媒体１２２を介して受け取り、その測定値を使用して電圧タップ設定に関する決定を行い、調整器インターフェース１１０に命令を与えることができる。調整器インターフェースは、電圧調整変圧器１０６ａと通信して、出力タップレベル１０６ｂを調整することができる。
引き続き図１を参照すると、さらに詳細には、電力系統１００が電源１０１を含む。電源１０１は、配電用の電力を生成するように構成される設備のような発電プラントを含むことができる。電源１０１は、電力を生成するエンジン又は他の装置を含むことができる。電源１０１は、電力又はエネルギーをある状態から別の状態に変換することにより、電力を生成することができる。いくつかの実施形態では、電源１０１は、電力プラント、電力ステーション、発電ステーション、発電所若しくは発電プラントを指し、又はそれらを含むことができる。いくつかの実施形態では、電源１０１は、磁場と導体の間で相対運動を発生させることによって機械的動力を電力に変換する回転機械のような発電機を含むことができる。電源１０１は、発電機を回転させる１つ又は複数のエネルギー源を使用でき、当該エネルギー源には、例えば、石炭、オイル、及び天然ガス等の化石燃料、原子力、あるいは太陽光、風力、波力及び水力発電等のクリーン再生可能リソースが含まれる。
いくつかの実施形態では、電力系統１００が１つ又は複数の変電所伝送バス１０２を含む。変電所伝送バス１０２は、電源１０１から変電所１０４又は配電ポイント１１４に電力を分配するために使用される架空送電線を支持する構造物（例えば、鉄塔、コンクリート、木材等）のような送電塔を含み、又はそのような送電塔を指すことができる。送電塔１０２は、高電圧ＡＣ及びＤＣシステムで使用でき、多種多様な形状及びサイズがある。ある例示的な実施例では、送電塔の高さの範囲を１５～５５メートルに又はそれ以上にすることができる。送電塔１０２は、例えば、懸垂型、ターミナル型、耐張型、及び捻架型を含む様々なタイプのものにすることができる。いくつかの実施形態では、電力系統１００が、送電塔１０２に加え、又はその代わりに、地中送電線を含むことができる。
いくつかの実施形態では、電力系統１００が、変電所１０４、電気変電所１０４又は変電所変圧器１０４を含む。変電所は、発電、送電及び配電システムの一部とすることができる。いくつかの実施形態では、変電所１０４が、高電圧から低電圧へ、若しくはその逆に電圧を変換し、又はいくつかの他の機能のいずれかを実行して、配電を容易にする。いくつかの実施形態では、電力系統１００が発電所１０１と消費者の電気機器１１９との間にいくつかの変電所１０４を含むことができ、電力はそれらの変電所１０４を通って異なる電圧レベルで流れることができる。
変電所１０４は、（例えば、監視制御及びデータ収集システム又はデータ処理システム２０２によって）遠隔で操作し、監視し、及び制御することができる。変電所は、１つ又は複数の変圧器を含み、高伝送電圧と低分配電圧の間で、又は２つの異なる伝送電圧の相互接続部において、電圧レベルを変化させることができる。
調整変圧器１０６は、（１）マルチタップ自動変圧器（単相又は三相）、又は（２）負荷時タップ切替器（三相変圧器）を含むことができ、マルチタップ自動変圧器は配電に使用され、負荷時タップ切替器は変電所変圧器１０４に一体化させ、かつ送電及び配電の両方に使用することができる。本明細書に記載する例示のシステムは、単相又は三相配電システムのいずれかとして実施することができる。電力系統１００は交流（ＡＣ）配電システムを含むことができる。「電圧」とは、一部の実施形態では「実効電圧（ＲＭＳ Ｖｏｌｔａｇｅ）」を指す場合がある。
電力系統１００は、配電ポイント１１４又は配電変圧器１１４を含むことができ、これらは配電システムを指すことができる。いくつかの実施形態では、配電ポイント１１４を送電の最終段階又はほぼ最終段階とすることができる。例えば、配電ポイント１１４は、送電システム（１つ又は複数の送電塔１０２を含むことができる）から個々の消費者１１９に電力を運ぶことができる。いくつかの実施形態では、配電システムが変電所１０４を含むことができ、かつ例えば、変圧器を使用して伝送電圧を２ｋＶ～３５ｋＶの中電圧まで下げるために、送電システムに接続することができる。一次配電線又は回路１１２は、消費者の家屋１１９の近くに位置する配電変圧器に、この中電力を運ぶ。配電変圧器は、電圧を電化製品の利用電圧までさらに下げることができ、この電圧で、二次配電線又は回路１１６を通して複数の需要家１１９に給電することができる。商業用及び住宅用の需要家１１９は、架空引込線を通じて二次配電線に接続することができる。いくつかの実施形態では、高負荷を要求する需要家が、一次配電レベル又はサブ伝送レベルで直接接続することができる。
電力系統１００は、１つ又は複数の消費者の敷地１１９を含み、又はそれに結合することができる。消費者の敷地１１９は、例えば、建物、家、ショッピングモール、工場、オフィスビル、住居ビル、商業ビル、スタジアム、映画館等を含むことができる。消費者の敷地１１９は、（地上又は地下）送電線を介して配電ポイント１１４から電力を受け取るように構成することができる。消費者の敷地１１９は、送電線を介して配電ポイント１１４に結合することができる。消費者の敷地１１９は、現場計器１１８ａ～ｎ又は高度計量インフラ（「ＡＭＩ」）にさらに結合することができる。現場計器１１８ａ～ｎは、制御可能な一次回路セグメント１１２に関連付けることができる。関連付けは、ポインタ、リンク、フィールド、データ記録、又はその他の指標として、データベース内のデータファイルに保存することができる。
電力系統１００は、現場計器１１８ａ～ｎ又はＡＭＩを含むことができる。現場計器１１８ａ～ｎは、エネルギー使用量を測定、収集、及び分析し、並びに要求に応じて又はスケジュールに基づいて、電力メーター、ガスメーター、熱メーター、及び水メーター等の計量装置と通信することができる。現場計器１１８ａ～ｎは、ハードウェア、ソフトウェア、通信、消費者エネルギーディスプレイ及びコントローラ、消費者関連システム、計データ管理（ＭＤＭ）ソフトウェア、又は供給者ビジネスシステムを含むことができる。いくつかの実施形態では、現場計器１１８ａ～ｎが、リアルタイムの又は時間間隔に基づく電気使用量のサンプルを取得し、この情報を伝達、伝送、又はその他の方法で提供することができる。いくつかの実施形態では、現場計器によって収集された情報を、メーター観測値又は計量観測値と呼ぶことができ、この情報は電気使用量のサンプルを含むことができる。いくつかの実施形態では、現場計器１１８ａ～ｎが、現場計器１１８ａ～ｎの固有識別子、消費者の固有識別子、タイムスタンプ、日付スタンプ、温度読み取り値、湿度読み取り値、周囲温度読み取り値等の付加的情報とともに、計量観測値を伝えることができる。いくつかの実施形態では、各消費者の敷地１１９（又は電子機器）が、対応する現場計器又は監視装置１１８ａ～１１８ｎを含むことができ、又はそれらに結合することができる。
監視装置１１８ａ～１１８ｎは、通信媒体１２２ａ～１２２ｎを介して電圧コントローラ１０８に結合することができる。電圧コントローラ１０８は、電力系統を介して供給又は提供される電力の調整又は制御を容易にする電力の値を（例えば、離散時間で、連続的に、又は時間間隔に基づいて、あるいは条件／イベントに応答して）計算することができる。例えば、電圧コントローラ１０８は、１つ又は複数の電気機器１１９による電力消費を変化させても、供給電力（例えば、電源１０１から供給される）が下回ったり上回ったりしない推定異常電圧レベルを計算することができる。異常電圧レベルは、所定の信頼レベル及び検出された測定値に基づいて計算することができる。電圧コントローラ１０８は、計量装置１１８ａ～１１８ｎからサンプリングされた信号を受け取る電圧信号処理回路１２６を含むことができる。計量装置１１８ａ～１１８ｎは、サンプリングされた電圧信号が時系列（例えば、スペクトルエイリアスのない均一な時系列又は不均一な時系列）としてサンプリングされるように、電圧信号を処理し、サンプリングすることができる。
電圧信号処理回路１２６は、計量装置１１８ａ～ｎから通信媒体１２２ａ～ｎを介して信号を受け取り、その信号を処理し、電圧調整決定プロセッサ回路１２８に送ることができる。「回路」は本明細書で使用しているが、この用語は、本開示を特定のタイプのハードウェア又はデザインに限定することを意味せず、「要素」、「ハードウェア」、「装置」又は「機器」等の一般的に知られている他の用語は、「回路」と同義的に、あるいはその代わりに使用することができ、かつ同一の機能を実行することができる。例えば、いくつかの実施形態では、例えば１つ又は複数のデジタル信号処理アルゴリズムを実行する１つ又は複数のデジタルプロセッサを使用して、機能を実行することができる。調整決定プロセッサ回路１２８は、規定された決定境界に対する電圧位置を決定し、また決定された位置に応じてタップ位置及びタップ設定を設定することができる。例えば、電圧コントローラ１０８内の調整決定処理回路１２８は、電気機器に供給される電気の電圧レベル出力を調整するために使用される異常電圧レベルを計算することができる。したがって、調整変圧器１０６の多重タップ設定の１つは、調整器インターフェース１１０を介して電圧コントローラ１０８によって連続的に選択され、計算された電圧レベルに基づく１つ又は複数の電気機器に電気を供給することができる。また、電圧コントローラ１０８は、電圧調整変圧器１０６ａ又は出力タップ設定１０６ｂに関する情報を、調整器インターフェース１１０を介して受け取ることができる。調整器インターフェース１１０は、電圧コントローラ１０８からの命令信号に応答して電圧調整変圧器１０６内の多重タップ設定の１つを選択するために、プロセッサ制御式回路を含むことができる。計算された異常電圧レベルが変化すると、電圧コントローラ１０８によって調整変圧器１０６ａの他のタップ設定１０６ｂ（又は設定）が選択され、１つ又は複数の他の電気機器１１９に供給される電気の電圧レベルを変化させる。
ネットワーク１４０は、有線又は無線リンクを介して接続することができる。有線リンクには、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、同軸ケーブル線、又は光ファイバ線が含まれる。無線リンクには、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、Ｗｉ-Ｆｉ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）（登録商標）、赤外線チャネル又は衛星帯域が含まれ得る。また、無線リンクには、モバイル機器間の通信に使用される任意のセルラーネットワーク規格を含めることもでき、セルラーネットワーク規格には、１Ｇ、２Ｇ、３Ｇ、又は４Ｇとして認定される規格が含まれる。このネットワーク規格は、国際電気通信連合によって維持されている仕様等の仕様又は規格を満たすことによって、１又は複数の世代のモバイル電気通信規格とみなすことができる。例えば、３Ｇ規格は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ-２０００（ＩＭＴ-２０００）の仕様に対応することができ、４Ｇ規格は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ（ＩＭＴ-Ａｄｖａｎｃｅｄ）の仕様に対応することができる。セルラーネットワーク規格の例には、ＡＭＰＳ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＬＴＥ Ａｄｖａｎｃｅｄ、Ｍｏｂｉｌｅ ＷｉＭＡＸ、及びＷｉＭＡＸ-Ａｄｖａｎｃｅｄが含まれる。セルラーネットワーク規格は、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、又はＳＤＭＡ等の様々なチャネルアクセス方式を使用することができる。いくつかの実施形態では、異なるタイプのデータを異なるリンク及び規格によって伝送することができる。他の実施形態では、同じタイプのデータを異なるリンク及び規格によって伝送することができる。
ネットワーク１４０は、任意のタイプのネットワークにすることができ、及び／又は任意のタイプのネットワークを形成することができる。ネットワーク１４０の地理的範囲は広く変更することができ、ネットワーク１４０は、ボディ・エリア・ネットワーク、パーソナル・エリア・ネットワーク、ローカル・エリア・ネットワーク（例えばイントラネット）、メトロポリタン・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、又はインターネットにすることができる。ネットワーク１４０のトポロジーは任意の形態にすることができ、例えば、ポイントツーポイント型、バス型、スター型、リング型、メッシュ型、又はツリー型のいずれかを含むことができる。ネットワーク１４０は、他のネットワーク１４０の１つ又は複数の層上に位置する仮想的なオーバーレイネットワークにすることができる。ネットワーク１４０は、本明細書に記載する運用を支援できる、当業者に知られている任意のそのようなネットワークトポロジーにすることができる。ネットワーク１４０は、異なる手法並びにプロトコルの層又はスタックを利用でき、これらの技術やプロトコルには、例えば、イーサネット・プロトコル、インターネット・プロトコル・スイート（ＴＣＰ／ＩＰ）、ＡＴＭ（非同期転送モード）技術、ＳＯＮＥＴ（同期光ネットワーキング）プロトコル、又はＳＤＨ（同期デジタル階層）プロトコルが含まれる。ＴＣＰ／ＩＰ（インターネット・プロトコル・スイート）には、アプリケーション層、トランスポート層、インターネット層（例えば、ＩＰｖ６を含む）、リンク層が含まれることがある。ネットワーク１４０のタイプは、ブロードキャスト・ネットワーク、電気通信ネットワーク、データ通信ネットワーク、又はコンピュータ・ネットワークにすることができる。
電力系統１００の１つ又は複数の構成要素、アセット、又は装置は、ネットワーク１４０を介して通信することができる。電力系統１００は、パブリックネットワーク又はプライベートネットワーク等の１つ又は複数のネットワークを使用することができる。電力系統１００は、ネットワーク１４０を介して電力系統１００と通信し、インターフェースで接続し、又は制御するように設計及び構築されたデータ処理システム２０２と、通信し又はインターフェースで接続することができる。電力系統１００の各アセット、装置、又は構成要素は、１つ又は複数のコンピューティング装置６００、コンピューティング装置６００の一部、又はコンピューティング装置６００のいくつか若しくはすべての機能を含むことができる。
図２は、電力系統の構成要素を制御する例示的なシステムを示すブロック図である。システム２００は、少なくとも１つのデータ処理システム２０２を含むことができる。データ処理システム２０２は、少なくとも１つのインターフェース２０４、少なくとも１つのプリプロセッサ２０６（又はプリプロセッサ構成要素）、少なくとも１つの入力行列生成器２１２（又は入力行列生成器構成要素）、少なくとも１つの機械学習モデル生成器２１４（又は機械学習モデル生成器構成要素）、少なくとも１つの回路最適化装置２１６（又は回路最適化装置構成要素）、又は少なくとも１つの系統コントローラ２１８（又は系統コントローラ構成要素）を含むことができる。プリプロセッサ２０６は、少なくとも１つのデータクリーニング構成要素２０８又は少なくとも１つのデータフィルタリング構成要素２１０を含むことができる。データ処理システム２０２は、少なくとも１つのデータリポジトリ２２０を含むことができる。データ処理システム２０２は、ハードウェア、又はハードウェアとソフトウェアの組合せを、とりわけ、通信バス、回路、プロセッサ、通信インターフェース等を含むことができる。
データ処理システム２０２は、電力系統１００のコンピューティング装置、外部のコンピューティング装置若しくはサーバ、または電力系統１００から離れた位置に常駐することができる。データ処理システム２０２は、クラウドコンピューティング環境又は分散コンピューティング環境内に常駐し、又はそのような環境で実行することができる。データ処理システム２０２は、電力系統１００全体に配置された複数のローカルコンピューティング装置上に常駐し、又はその装置上で実行することができる。例えば、電力系統１００は、データ処理システム２０２の１つ又は複数の構成要素又は機能でそれぞれ構成される複数のローカルコンピューティング装置を含むことができる。
データ処理システム２０２の各構成要素は、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアの組合せを使用して実行することができる。データ処理システム２０２の各構成要素は、メモリユニット（例えば、メモリ６１５又は記憶装置６２５）に応答し、かつメモリユニットから出された命令を処理する論理回路（例えば、中央処理ユニット、すなわちＣＰＵ）を含むことができる。データ処理システム２０２の各構成要素は、マイクロプロセッサ又はマルチコアプロセッサを含み、又は使用することができる。マルチコアプロセッサは、単一のコンピューティング構成要素上に２つ以上の処理ユニットを含むことができる。データ処理システム２０２の各構成要素は、これらのプロセッサのいずれか、又は本明細書に記載するように動作可能な他の任意のプロセッサに基づくことができる。各プロセッサは、命令レベル並列性、スレッドレベル並列性、異なるレベルのキャッシュ等を利用することができる。例えば、データ処理システム２０２は、ネットワーク１４０を介して通信する少なくとも１つのプロセッサを有するコンピューティング装置又はサーバ等の、少なくとも１つの論理装置を含むことができる。
データ処理システム２０２の構成要素及び要素は、別個の構成要素、単一の構成要素、又はデータ処理システム２０２の一部とすることができる。例えば、インターフェース２０４、プリプロセッサ２０６、又は入力行列生成器２１２（及びデータ処理システム２０２の他の要素）は、例えばデータを取り込み、入力行列を生成し、又はモデルを実行するように構成される１つ又は複数のプロセッサのようなハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを含むことができる。
データ処理システム２０２の構成要素は、互いに接続でき、又は通信可能に結合することができる。データ処理システム２０２の様々な構成要素間の接続は、有線又は無線、あるいは有線と無線の任意の組合せとすることができる。データ処理システム２０２に対応するシステム又は構成要素は、他のコンピューティング装置上に間借りさせることができる。
ネットワーク１４０は、インターネット、ローカル型、ワイド型、近距離無線通信型、メトロ型若しくは他のエリアネットワーク等のコンピュータネットワーク、及び、衛星ネットワーク、音声又はデータ携帯電話通信ネットワーク等の他のコンピュータネットワーク、並びにそれらの組み合わせを含むことができる。ネットワーク１４０は、例えば、ポイントツーポイント・ネットワーク、ブロードキャスト・ネットワーク、電気通信ネットワーク、非同期転送モード・ネットワーク、同期光ネットワーク、又は同期デジタル階層ネットワークを含むことができる。ネットワーク１４０は、赤外線チャネル又は衛星帯域等の少なくとも１つの無線リンクを含むことができる。ネットワーク１４０のトポロジーは、バス型、スター型、又はリング型ネットワークトポロジーを含むことができる。ネットワーク１４０は、車両又は他の装置との間で通信するための任意のプロトコルを使用して同じタイプのデータを異なるプロトコルを介して伝送する携帯電話ネットワーク又はモバイルデータネットワークを含むことができる。このプロトコルは、高性能モバイルプロトコル、時分割又は符号分割多元接続プロトコル、モバイル通信プロトコル用グローバルシステム、汎用パケット無線サービスプロトコル、又はユニバーサルモバイル通信システムプロトコルを含むことができ、また同一タイプのデータを異なるプロトコルを介して伝送することができる。
データ処理システム２０２は、データリポジトリ２２０を含み、又はこれにアクセスすることができる。データリポジトリ２２０は、データベースを含み、又はデータベースによって管理することができる。データリポジトリ２２０は、任意のタイプのデータストレージ、メモリ、ファイルサーバ、ハードドライブ、又はクラウドストレージを含むことができる。データリポジトリ２２０は、１つ又は複数のデータ構造又はデータファイルにデータを保存することができる。データリポジトリ２２０は、電力系統データ２２２、モデル２２４、コマンド２２６、フィルタ２２８、最適化のための手法２３２又は構成２３４を、システム２００の１つ又は複数の構成要素又は機能を容易にする他の情報、ルール、プログラム、又はデータ以外にも含み、記憶し、あるいは管理することができる。
電力系統データ２２２は、図１に示す電力系統１００から受け取った又は電力系統１００に関連付けられた１つ又は複数の信号、値、又はその他の情報を含むことができる。データ処理システム２０２は、電力系統１００上の装置、又は、電力系統１００若しくはデータ処理システム２０２に関連付けられた他のデータソース若しくはデータサーバから、電力系統データの一部又は全部を受け取ることができる。
電力系統データ２２２は、様々なタイプの信号を含むことができる。信号のタイプは、電力系統１００上の異なる位置に対応することができる。例えば、第１のタイプの信号は汎用的位置に対応でき、第２のタイプの信号は電力系統１００上の変電所位置（例えば、変電所１０４）に対応でき、第３のタイプの信号は電力系統１００上の一次回路（例えば、一次配電回路１１２）に対応でき、第４のタイプの信号は電力系統１００上の二次回路（例えば、二次利用回路１１６又は消費者の敷地１１９ａ～ｎ）に対応できる。
変電所１０４からの信号（変電所信号と呼ぶことができる）は、変電所１０４に位置し、若しくは変電所１０４に関連付けられた装置から受け取った信号を含み、又はこの信号に対応することができる。変電所装置は、例えば、電圧調整器（例えば、調整器インターフェース１１０又は電圧調整変圧器１０６ａ）、負荷時タップ切換器（例えば、１０６ｂ）、変電所メータ、デジタルリレー、又は回路遮断器を含むことができる。電圧調整器又は負荷時タップ切換器からの信号は、タップ位置、電圧設定値、動作モード、又は滞留時間を含むことができる。変電所メーターからの信号は、有効電力（単相又は３相）、無効電力（単相又は３相）、電圧（単相）、又は力率（単相又は３相）を含むことができる。デジタルリレーからの信号は、（相、相間、正相、逆相及び零相）電流、（相、相間、正相、逆相及び零相）電圧、又は周波数を含むことができる。変電所１０４に位置する回路遮断器からの信号は、状態又はトリップの設定を含むことができる。
データ処理システム２０２は、一次回路１１２に位置し又はそれに関連付けられた装置から、信号を受け取ることができる。一次回路１１２上に位置する装置は、例えば、一次回路計、コンデンサバンク、電圧調整期、線間電圧モニタ、ソーラーインバータ、デジタルリレー、回路遮断器、再閉路装置、スイッチ、又はヒューズを含むことができる。一次回路メーターから受け取る信号は、有効電力（単相又は３相）、無効電力（単相又は３相）、電圧（相又は相間）、又は力率（単相又は３相）を含むことができる。一次回路１１２に位置するコンデンサバンクから受け取る信号は、バンク状態、設定値、動作モード、滞留時間、無効電力（単相又は三相）、又は電圧（相又は相間）を含むことができる。一次回路１１２上に位置する電圧調整器から受け取る信号は、タップ位置、設定値、動作モード、滞留時間、ソース側電圧（相又は相間）、又は負荷側電圧（相又は相間）を含むことができる。一次回路１１２上に位置する線間電圧モニタから受け取る信号は、電圧（単相）、電流（相又は相間）、有効電力（単相又は三相）、又は無効電力（単相又は三相）を含むことができる。一次回路１１２上に配置されたソーラーインバータから受け取る信号は、インバータの状況、動作モード、電流、電圧、実電力及び無効電力を含むことができる。一次回路１１２に配置されたデジタルリレーから受け取る信号は、電流（相、相間、正相、負相及び零相）、電圧（相、相間、正相、負相及び零相）、又は周波数を含むことができる。一次回路１１２に配置された回路遮断器、再閉路装置、スイッチ、又はヒューズから受け取る信号は、状態信号又はトリップ設定を含むことができる。
データ処理システム２０２は、二次回路１１６に位置する装置から信号を受け取り、電力系統データ２２２に保存することができる。二次回路１１６に位置する装置は、例えば、ソーラーインバータ、電気自動車の充電地点、電気自動車のインバータ、住宅用電気メーター、又は消費者の敷地１１９ａ～ｎに位置する他の装置を含むことができる。太陽光若しくは電気インバータ、又は電気自動車の充電地点から受け取る信号は、動作モード、設定点、有効電力（単相又は三相）、無効電力（単相又は三相）、又は電圧（相又は相間）を含むことができる。住宅用電気メーターから受け取る信号は、例えば、有効電力（単相又は三相）、無効電力（単相又は三相）、電圧（相又は相間）、電流（単相又は三相）、力率（単相又は三相）、電流角度（単相又は三相）、相間電圧角度（三相のみ）、周波数、又は温度を含むことができる。
データ処理システム２０２は、電力系統１００の外部ソースから信号又はデータを受け取ることができ、電力系統データ２２２は、このような信号又はデータを含むことができる。外部ソースは、例えば、サーバ２３０、又は、データ処理システム２０２及び電力系統１００から離れているサーバ２３０に関連するデータベースを含むことができる。外部ソースは、電力系統１００上の特定の装置からは来なくてもよい、又は電力系統１００上の特定装置によって測定されなくともよいという意味で汎用的な情報を提供することができる。汎用的情報は、地理的領域、時間的情報、又はその他のタイプの情報に関連付けられた汎用的情報を指すことができる。汎用的又は一般的信号は、例えば、時間、曜日、年間通算日、現在の気象、予想される気象、現在の及び予想される発電コスト（例えば、送電のリソース使用率）、現在の及び予想される送電コスト（例えば、送電のリソース使用率）、現在の及び予想される送電、価格信号、又は配電容量を含むことができる。
データリポジトリ２２０は、１つ又は複数のモデル２２４を含み、記憶し、又は管理することができる。モデル２２４は、機械学習モデルを指し、又は含むことができる。モデル２２４は、機械学習モデル生成器２１４によって生成、構築又は訓練される電圧潮流モデルを含むことができる。モデル２２４は、電力系統データ２２２に基づいて生成される電力系統１００のプロセスの統計的表示を含むことができる。
データリポジトリ２２０は、コマンド２２６を含み、又は保存することができる。コマンド２２６のデータ構造は、電力系統１００上の装置を制御するための制御コマンド、警告、通知、報告、命令、又は、電力系統データ２２２に応答して若しくは基づいてデータ処理システム２０２によって実行可能なその他のアクションを含むことができる。コマンド２２６の例は、一次回路１１２上の電圧調整変圧器１０６ａのタップ設定を増加若しくは減少させるコマンド、又は一次回路１１２若しくは二次回路１１６における設定点を変更するコマンドを含むことができる。追加のアクション又は決定は、電力系統１００のトポロジー（例えば、主要分岐、二次分岐、需要家の敷地、又は電力系統１００のその他の接続若しくは結合）を決定することを含むことができる。
データリポジトリ２２０はフィルタ２２８を含むことができる。フィルタ２２８は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、又はハイパスフィルタ等の信号処理フィルタを指し、又は含むことができる。フィルタ２２８は、平滑化フィルタ等の、電力系統データ又は信号を平滑化するフィルタを含むことができる。平滑化フィルタは、ノイズやその他の細かいスケールの構造や瞬間的な急増又は急落を取り除きながら、データのパターンやトレンドを把握しようとする近似関数を作成することができる。データ処理システム２０２は、平滑フィルタを使用すると、信号のデータ点を修正できるので、個々の点を減らすことができ、また隣接点よりも低い点が増え、より滑らかな信号が得られる。平滑化フィルタ又は技法の例は、線形平滑器（例えば、観測値を線形変換したものとして、平滑化された値が与えられる）、加算平滑化、バターワースフィルタ、チェビシェフフィルタ、デジタルフィルタ、楕円フィルタ、指数平滑化、カルマンフィルタ、又は移動平均を含むことができる。
データリポジトリ２２０は最適化手法２３２を含むことができる。最適化手法２３２は、とりわけ、総当たり最適化手法、焼きなまし最適化手法、粒子群最適化手法、遺伝的最適化手法、凸最適化手法、線形最適化手法、非線形最適化手法を指し、又は含むことができる。最適化手法２３２は、電力潮流最適化のために、データ処理システム２０２又はサーバ２３０の１つ又は複数の構成要素によって使用することができる。例えば、最適化手法２３２は、モデル２２４によって使用して、入力変数及び出力変数の境界及び制約に適用することができる。最適化手法２３２を適用することにより、モデル２２４は、境界及び制約と性能目標との関係に基づいて、電力系統１００の最適状態を達成するための調整を決定することができる。性能目標は、変電所の需要レベル、閾値（例えば、第１の閾値）を下回るエネルギー使用の削減、間欠性再生可能発電中の安定性の維持、電力系統によって設定される力率範囲の調整、又は閾値（例えば、第２の閾値）を上回る分散型エネルギーリソースの容量の増加のうちの少なくとも１つを含むことができる。
データリポジトリ２２０は、構成２３４のストレージを保存し、又は含むことができる。構成２３４は、データ処理システム２０２の入力変数及び出力変数の境界又は制約を含むことができる。「境界」及び「制約」は、例えば、境界、制約、基準、範囲、あるいは入力及び出力のルールを示すために、互換的に使用することができる。構成２３４は、性能目標を含むことができる。制約又は性能目標は、インターフェース２０４を介して運転者から受け取ることができる。例えば、運転者は、入出力に関する遵守すべき制約を示すことができる。これらの制約は、電力系統内の構成要素を調整するかどうかを決定するために、データ処理システム２０２によって使用することができる。例えば、出力変数の制約の範囲内の調整を構成要素に提供でき、制約の範囲外の調整を再評価して調節することができる。性能目標は、構成要素を追加で調整するかどうかを決定するために、データ処理システム２０２によって使用することができる。例えば、構成要素の調整後、データ処理システム２０２は、調整が電力系統又は電力系統の構成要素に及ぼす影響を（例えば、新しいデータサンプルを介して）監視し、その影響を性能目標と比較することができる。性能目標が満たされれば、調整を維持することができる。そうでなければ、データ処理システム２０２は、制約の範囲内で性能目標を達成するように、調整を構成することができる。
データ処理システム２０２は、電力系統データ又は信号を識別又は受け取るように設計され、構築され、及び動作可能なインターフェース２０４を含むことができる。インターフェース２０４は、任意のタイプの通信インターフェースを含むことができ、この通信インターフェースには、有線又は無線インターフェース、ネットワークインターフェース、又は通信ポートが含まれる。電力系統データ又は信号は、電力系統１００上の各装置によってデジタル的に記録し、また処理のためにデータ処理システム２０２に送ることができる。データ処理システム２０２は、電力系統データをリアルタイムのフィード又はストリームとして受け取ることができる。リアルタイムは、定期的に又は時間間隔（例えば、６時間毎、１２時間毎、２４時間毎、４８時間毎、又はその他の期間）に基づいて発生するバッチアップロードで信号を受け取るのとは異なり、電力系統１００上の装置が信号に対する値を測定又は検出することに応答して電力系統１００からの信号を受け取ることを指すことができる。信号をリアルタイムで受け取ることは、装置が信号を測定又は検出してから３０分、１５分、１０分、５分、１分、３０秒、１０秒、５秒以下の時間内に信号を受け取ることを指すことができる。
データ処理システム２０２は、信号のリアルタイムフィード又はストリームを受け取ることができる。信号はあるサンプリングレートでサンプリングすることができる。信号は、同じレート又は異なるレートでサンプリングすることができる。異なるタイプの信号は、異なるレートでサンプリングすることができる。同じタイプの信号だが異なる装置からの信号は、装置の構成や能力が異なるため、異なるレートでサンプリングされる場合がある。インターフェース２０４は、電力系統１００からの信号を含む１つ又は複数のデータサンプルを受け取ることができる。インターフェース２０４は、１つ又は複数のサンプリングレートで信号を受け取り、データ処理システム２０２による更なる処理のために、信号を電力系統データ構造２２２に保存することができる。電力系統データ構造２２２内の信号は、データ処理システム２０２による処理のために、データサンプルにグループ化することができる。受け取る信号は、商用電力系統全体にわたって位置する装置によって検出することができる。
インターフェース２０４は、信号を引き出し、又はデータ処理システム２０２に押し出された信号を受け取ることができる。例えば、インターフェース２０４は、電力系統１００上の装置を信号又はデータについてポーリング又はピングすることができる。インターフェース２０４は、電力系統データ又は信号を求める要求を生成し、要求を送り、要求に応えるデータを受け取ることができる。インターフェース２０４は、電力系統データを求める要求を生成し、ネットワーク１４０を介してサーバ２３０に要求を送ることができる。例えば、データ処理システム２０２は、インターフェース２０４を介して、時間又は日付、現在の気象、予想される気象、電力コスト、又は送電コストに関する要求をサーバ２３０に送ることができる。
インターフェース２０４は、ネットワーク１４０を介してリモート装置からの入力を受け取ることができる。インターフェース２０４は、入力変数及び出力変数の制約、並びに電力潮流最適化のための性能目標を受け取ることができる。例えば、インターフェース２０４は、入力を運転者から受け取ることができ、入力には、入力変数の境界、出力変数の制約、及び性能目標が含まれる。インターフェース２０４はこの入力を、データ処理システム２０２内の１つ又は複数の構成要素に、例えば、構成２３４のデータ構造内に制約及び性能目標を保存するような構成要素に、分配することができる。インターフェース２０４は、制約を検索し、回路最適化装置又は機械学習モデルに制約を提供して、最適化手法を適用することができる。データを処理しかつ調整を決定した後、インターフェース２０４は、入力信号を受け取り、電力系統１００の構成要素に送ることができる。したがって、インターフェース２０４は、入力信号を構成要素に送り、性能目標を満足させることができる。インターフェース２０４は、ネットワーク１４０を介して、電力系統１００の構成要素からフィードバックデータ（例えば、新しいデータサンプル）を受け取ることができる。インターフェース２０４は、後の命令のために、データ処理システム２０２の構成要素全体に新しいデータサンプルを保存又は分配することができる。
データ処理システム２０２は、受け取った電力系統データ又は信号をクリーニング、フィルタリング、又はその他の方法で操作若しくは処理するように設計され、構築され、又は動作可能なプリプロセッサ２０６を含むことができる。入力行列生成器２１２が、受け取った電力系統データを使用して、機械学習モデル生成器２１４又は機械学習モデルに入力するための入力行列を生成する前に、プリプロセッサ２０６は、受け取った電力系統データ又は信号をクリーニング、フィルタリング、又はその他の方法で操作若しくは処理することができる。いくつかの場合、電力系統１００上の装置は、データ又は信号をデータ処理システム２０２に送る前に、１つ又は複数の前処理技法を適用することができる。プリプロセッサ２０６の１つ又は複数の技法又は機能を使用する電力系統１００上の装置によってローカル前処理を行うことで、ネットワーク帯域幅の消費を低減でき、又はデータ処理システム２０２による予測精度を高くすることを容易にすることができる。
プリプロセッサ２０６は、受け取った電力系統データ又は信号を分析して、サンプリング分解能を決定することができる。プリプロセッサ２０６は、各タイプの信号、特定の装置からの各タイプの信号、又は電力系統１００上に配置された特定の装置からの各信号について、サンプリング分解能を決定することができる。あるタイプの信号は、異なる装置間で同じサンプルレートを持つことができ、異なる装置間で異なるサンプリングレートを持つことができる。あるタイプの装置が、同じタイプの他の装置と同じレートで信号をサンプリングすることができ、又は同じタイプの装置が、異なる速度で信号をサンプリングすることができる。ある単一の装置が、その装置が同じ速度でサンプリングするように構成されているすべての信号をサンプリングすることができ、又は同じ装置が、異なる速度で異なる信号をサンプリングすることができる。したがって、データ処理システム２０２によって受け取られる信号のサンプリングレートは、変化させることができる。サンプリングレートは、例えば、１２０秒毎に１サンプル、９０秒毎に１サンプル、６０秒毎に１サンプル、４５秒毎に１サンプル、３０秒毎に１サンプル、又はそれ以上にすることができる。サンプリングレートが高いと、データ処理システム２０２が電力系統回路の物理的伝達関数を適切に捕捉することを容易にすることができる。いくつかの場合、入力間でサンプリング分解能が均質でないことがある。この場合、プリプロセッサ２０６は、入力を時間的に同期させることができる。
データ処理システム２０２は、第１の複数の信号のうちの第１の信号の抽出率が、第１の複数の信号のうちの第２の信号に対する抽出率と異なることを（例えば、プリプロセッサ２０６を介して）判定することができる。データ処理システム２０２は、第１の信号を第２の信号と同期させることができる。データ処理システム２０２は、第１の複数の信号をクリーニングして、ノイズによって破損した期間又はヌル値を含む期間を除去することができる。
例えば、データクリーニング構成要素２０８は、信号を同期させることができる。信号は、サンプルが異なるタイムスタンプを有するように、異なる速度でサンプリングされてもよい。データ処理システム２０２は、期間を特定し、次いで、各信号がタイムスタンプ用のサンプルを有するように信号を同期させることができる。例えば、データ処理システム２０２は、受け取った信号と共通のサンプルレートを確立することができる。共通サンプルレートは、６０秒毎に１サンプル等、受け取った信号の最小サンプルレートであってもよい。次いで、データ処理システム２０２は、サンプルレートとして６０秒毎に１サンプルのサンプルレートを使用して、受け取った信号を同期させることができる。データ処理システム２０２は、各信号について６０秒毎に１個のサンプルを識別することで、信号を同期させることができる。データ処理システム２０２は、この期間中のサンプル、すなわちこの期間中の第１のサンプル（例えば、信号が３０秒毎に１回サンプリングされる場合）の平均値（又は他の統計値）に基づいて、サンプルを特定することができる。
データクリーニング構成要素２０８は、信号間でタイムスタンプを相関させ、サンプルと対応する期間を特定することによって、信号を同期させることができる。例えば、２つの信号を同じサンプルレート（例えば、６０秒毎に１回）でサンプリングしてもよいが、約５秒だけずれていてもよい。データ処理システム２０２は、２つのサンプル間のオフセットが信号のサンプル周期未満であると判断することにより、２つのサンプルを同期させることを決定することができる。データ処理システム２０２は、例えば、異なる信号が信号のサンプル期間の半分以下である場合、２つの異なる信号の２つのサンプルを第１の期間と関連付けること、及び、オフセットがサンプル期間の半分より大きい場合、第１の信号のサンプルを後の信号と関連付けることを決定することができる。したがって、データ処理システム２０２は、１つ又は複数のデータ同期技術を使用することができる。
データ処理システム２０２によって受け取られる信号は、無効サンプル、欠落したサンプル、外れ値、破損したサンプル、又はその他の誤ったデータを含むことができる。プリプロセッサ２０６は、受け取ったデータをクリーニングして信号を同期させるように設計され、構築され、及び動作可能なデータクリーニング構成要素２０８を含むことができる。データクリーニング構成要素２０８は、機械学習モデルによる正確な予測結果の作成を容易にするために、データをクリーニングすることができる。データクリーニング構成要素２０８は、データをクリーニングするために、１つ又は複数の技法を使用することができる。データクリーニング構成要素２０８は、データ中のエラー及び異常を検出して、異常を修正し、又はデータセットからサンプルを除去することができる。データクリーニング構成要素２０８は、データ中のエラー又は異常を検出して当該エラーを解決するために、１つ又は複数のルール、ポリシー、ロジック、又は発見的手法で構成することができる。例えば、データクリーニング構成要素２０８は、ノイズによって破損した期間、公称的挙動からの外れ値による影響を受けた期間（この外れ値が予測対象である場合を除く）、又は通信損失又は記録の失敗が原因であるヌル値を有するデータの期間を変数又は信号から除去することで、データをクリーニングすることができる。
データをクリーニングするために、データクリーニング構成要素２０８は、信号のサンプル値を閾値、公称値、又は統計的メトリックと比較して、サンプル値が外れ値であるか誤りであるかを判定することができる。例えば、サンプル値がヌル値である場合、データ処理システム２０２は、サンプル値が誤っていると判定し、サンプル値を除去することができる。サンプル値が所定の閾値以下である場合、データ処理システム２０２は、サンプル値が誤っていると判定し、サンプル値を除去することができる。サンプル値が所定の閾値以上である場合、データ処理システム２０２は、サンプル値が誤っていると判定し、サンプル値を除去することができる。所定の閾値は、データリポジトリ２２０に保存された構成ファイル内のデータ処理システム２０２の管理者によって確立又は設定することができる。閾値は、例えば、同じ信号の以前のサンプルに関連する平均、移動平均、又は他の統計的メトリックに基づいて動的に決定することができる。
受け取った電力系統データセットからの少なくとも１つの信号のうち、１つ又は複数のサンプルが無効であること、雑音によって破損していること、又はヌル値（例えば、通信損失又は記録の失敗による）を含むことを検出すると、データ処理システム２０２は、信号をクリーニングすることができる。データ処理システム２０２は、データセットからサンプルを除去することによって、信号をクリーニングすることができる。さらにデータ処理システム２０２は、同じタイムスタンプで他の信号のサンプルを特定し、それらのサンプルも除去し、それにより電力系統データの同期性を維持することができる。例えば、データ処理システム２０２は、あるタイムスタンプにおける第１の信号のサンプルが無効又は誤りであると判定することができる。次いで、データ処理システム２０２は、同じタイムスタンプを有するすべての信号からのすべてのサンプルを特定し、その後、それらのサンプルをデータセットから除去することができる。データの期間うち、１つの変数又は信号から除去された期間は、すべての変数（入力及び出力の両方）から除去することができる。
データ処理システム２０２は、信号をクリーニングすることで欠落したデータの量を特定することができる。データ処理システム２０２は、欠落データの代わりに、推定データを提供することができる。例えば、データ処理システム２０２は、信号をクリーニングすることで除去されたデータの量が閾値（例えば、受け取った信号の２０％）を上回るかどうかを判定することができる。この量が閾値を上回る場合、データ処理システム２０２は、欠落値を決定するために、時間ベースの補間又は他の補間方法によって欠落データを推定することができる。さらに、１つの変数からデータの期間を除去すると、データ処理システム２０２はすべての変数から、例えば入力と出力の両方から、データの期間を除去することができる。
データ処理システム２０２は、（例えば、データフィルタリング構成要素２１０を介して）信号又は電力系統データをフィルタリングすることができる。データ処理システム２０２又はプリプロセッサ２０６は、信号をフィルタリングするように設計され、構築され、又は動作可能なデータフィルタ構成要素２１０を含むことができる。信号をフィルタリングすることで、機械学習モデル生成器２１４によって生成される機械学習モデルの精度を高めることができる。データフィルタ構成要素２１０は、データリポジトリ２２０内のフィルタ２２８のデータ構造からフィルタを選択することができる。データフィルタ構成要素２１０は、フィルタリングされる信号の特性又はフィルタリングされるデータセットに基づいて、フィルタを選択することができる。データフィルタリング構成要素２１０は、データセット内のノイズを低減するために、フィルタを適用することができる。データフィルタ構成要素２１０は、ノイズを除去するが信号内のトレンドは除去しないことによってデータセット又は信号を平滑化するために、フィルタを適用することができる。データフィルタ構成要素２１０は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、又はハイパスフィルタ等のフィルタ２２８を適用することができる。データフィルタ構成要素２１０は、電力系統データ又は信号を平滑化するために、平滑化フィルタ等のフィルタ２２８を適用することができる。平滑化フィルタは、ノイズ、その他の細かいスケールの構造又は瞬間的な急増若しくは急落を取り除きながら、データのパターンやトレンドを捉えようとする近似関数を作成することができる。データ処理システム２０２は、平滑化フィルタを使用すると、信号のデータ点を修正することができるので、個々の点を減らすことができ、また隣接点よりも低い点が増え、より滑らかな信号が得られる。平滑化フィルタ又は技法の例は、線形平滑化（例えば、平滑化された値が観測値を線形変換したものとして提供される場合）、加算平滑化、バターワースフィルタ、チェビシェフフィルタ、デジタルフィルタ、楕円フィルタ、指数平滑化、カルマンフィルタ、又は移動平均（例えば、スパンで規定される隣接データ点の平均で各データ点を置き換える）を含むことができる。
したがって、データ処理システム２０２は、信号又は電力系統データにローパスフィルタを適用でき、データのサンプリングレート及び出力信号の所望の滑らかさに基づいて選択した平滑化フィルタを適用することができる。データ処理システム２０２は、統計的ノイズを破棄しながら基礎的トレンドを保つように、平滑化フィルタを選択することができる。例えば、データ処理システム２０２は、入力サンプルに対して等しい重みを適用するように構成されるフィルタを選択することができる。別の実施例では、データ処理システム２０２が、入力データの所望の強調に基づいて各サンプルに異なる重みを適用するユーザ指定の重み付けで構成されるフィルタを選択することができる。フィルタリングする時間の長さは、対象とする基礎的特性のタイムスケールに基づいて選択でき、例えば、過渡信号には短いフィルタを、定常特性には長いフィルタを選択することができる。例えば、サンプルレートが速い場合、データ処理システム２０２は、追加のデータサンプルを活用して、トレンドを決定し、かつデータを平滑化することができる平滑化フィルタを選択することができる。しかしながら、サンプルレートが低い場合、データ処理システム２０２は、低いデータレート及び十分なデータの不足に対してより敏感な平滑フィルタを選択し、それにより、平滑フィルタが信号のトレンドを不用意に変更することを防止することができる。
プリプロセッサ２０６は、受け取った信号又は電力系統データに基づいて、統計的メトリックを決定又は生成することができる。プリプロセッサ２０６は、変電所１０４、一次回路１１２若しくは二次回路１１６からの信号、又は電力系統１００からでない汎用信号からの信号に基づいて、１つ又は複数の統計的メトリックを決定することができる。プリプロセッサ２０６は、例えば、平均値、中央値、最小値、最大値、標準偏差、平均値差分、中央値差分、最小値差分、最大値差分、及び差分の標準偏差を含む統計的メトリックを生成し、決定し、又はその他の方法で識別することができる。プリプロセッサ２０６は、電力系統システムの挙動又は外因性の挙動の物理的発現を示す期間にわたって、統計的メトリックを生成することができる。プリプロセッサ２０６は、入力行列生成器２１２に、電力系統１００上の装置から電力系統信号を受け取るのと同時にこれらの統計的メトリックを使用させるために、入力行列生成器２１２にこれらの統計量を新しい入力として提供することができる。
プリプロセッサ２０６は、データ処理システム２０２によるさらなる処理のために、前処理した信号を電力系統データ構造２２２に保存することができる。プリプロセッサ２０６は、さらなる処理のために、前処理した信号を入力行列生成器２１２に提供することができる。例えば、プリプロセッサ２０６は、受け取った信号又は電力系統データを同期させ、クリーニングし、及びフィルタリングした後に、そのデータを入力行列生成器２１２に提供することができる。
データ処理システム２０２は、入力行列を生成するように設計され、構築され、及び動作可能な入力行列生成器２１２を含むことができる。入力行列生成器２１２は、プリプロセッサ２０６から電力系統データ又は信号を受け取ることができる。いくつかの場合、入力行列生成器２１２は、インターフェース２０４から直接、又は電力系統１００上の装置から、電力系統データ又は信号を受け取ることができる。例えば、電力系統１００上の装置は、プリプロセッサ２０６の１つ又は複数の機能を含むローカル前処理を実行することができ、この場合、データ処理システム２０２は、プリプロセッサ２０６によってさらなる前処理を実行しなくともよい。
入力行列生成器２１２は、２以上の次元を有する行列を生成することができる。入力行列生成器２１２は、第１の次元がタイムスタンプに対応し、第２の次元が信号（又は変数若しくは値）に対応する２次元（「２Ｄ」）行列を生成することができる。例えば、２次元行列又は配列では、表１に示すように、行がタイムスタンプに対応し、列が信号に対応することができる。
表１：２次元入力行列の例示的な実施例
例示的な表１に示すように、入力行列生成器２１２は、２以上の次元を有する入力行列を生成することができる。第１の次元は、タイムスタンプを含む列とすることができる。第１のタイムスタンプは、＜ｄａｔｅ＞．＜ｈｒ＞．＜ｍｉｎ＞．＜ｓｅｃ＞ 等のフォーマットにすることができる。この実施例でｔｏとして表現される最初のタイムスタンプをこのフォーマットにすることができる。２番目以降のタイムスタンプは、このフォーマット、又はその他のフォーマットにすることもできる。表１の例示的な入力行列には、現在の気象、変電所電圧調整器のタップ位置、一次回路計の電圧、二次回路の充電地点動作モード、及び３個のサンプルにわたる電圧の移動平均が含まれる。この例では、入力信号が、現在の気象、変電所電圧調整器のタップ位置、二次回路の充電地点動作モードを含むことができる。出力信号は、一次回路計の電圧、及び３個のサンプルにわたる電圧の移動平均を含むことができる。いくつかの場合、入力信号も、一次回路計の電圧、及び３個のサンプルにわたる電圧の移動平均を含むことができる。信号に対する値は、温度、タップ位置、電圧、又は状態若しくはモード情報（例えば、充電がオン若しくはオフ、アクティブ若しくは非アクティブ、又はスタンバイモード）とすることができる。
入力行列生成器２１２は、受け取った信号に基づいて生成される統計的メトリックと同様に、電力系統１００から受け取った同期済み、クリーニング済み、及びフィルタリング済みの信号を使用して、入力行列を生成することができる。統計的メトリックは、同期され、クリーニングされ、及びフィルタリングされた信号を使用して生成することができる。行列の行は、データが記録された時のタイムスタンプとすることができ、行列の列は、測定された入力から決定される統計的入力、並びに別個の変数又は信号とすることができる。行列の行によってカバーされる時間の長さは、機械学習モデルが予測可能てあるべき任意の関連する挙動を包含することができる。
入力行列は、履歴入力行列を含むことができる。履歴入力行列は、以前に受け取ったという点でリアルタイムでない可能性のある信号を指し又は含むことができる。例えば、履歴入力行列は、以前の２４時間、４８時間、７２時間、２週間、２週間、３０日、又は現在の期間より以前のその他の期間からの信号を含むことができる。履歴入力行列は、データ処理システム２０２の管理者によって提供し、又はデータリポジトリ２２０に保存することができる。入力行列生成器２１２は、履歴入力行列の次元に１つ又は複数の重みを適用して、機械学習モデルに及ぼす次元の影響値を調整することができる。
機械学習モデル生成器２１４がモデルを作成するとき、入力行列生成器２１２は、次元の値が有する影響を増加又は減少させるために、その値に重み付けをすることができる。例えば、モデルを作成するとき、入力行列生成器２１２は、ある期間内のタイムスタンプについて信号の重要度を増加又は減少させるために、そのタイムスタンプ（例えば、行）に重み付けをすることができる。入力行列は、入力変数及び出力変数（列）に分けることができ、入力変数及び出力変数は、選択した出力変数の予測を出力するように構成される機械学習モデルを生成するために使用される機械学習手法への入力として使用することができる。機械学習モデルによる予測出力は、電力系統１００の構成要素に関連する値を含むことができる出力行列を含むことができる。例えば、機械学習モデルは、電力系統１００の電源によって生成される電圧若しくは電力の量を調整するための値を選択し、又は住宅地域に供給される電圧の範囲を増加若しくは減少させることができる。入力行列生成器２１２は、信号の分析に基づいて、又はデータ処理システム２０２の管理者からの入力に基づいて、行をどのように重み付けするか決定することができる。重みは、信号内で識別されたイベント、又は電力系統１００に関連する他の電源によって決定されたイベントに基づいて割り当てることができる。重みは、より高い又はより低い重要度を反映する条件又はイベントを識別するために、入力行列を構文解析又は処理するために使用されるルール又はロジックに基づいて割り当てることができる。例えば、重みは、タップ設定変更イベントの付近で増加させることができる（例えば、表１のｔｏ＋０．４で、タップ設定が３から４に変化する）。タップ設定変更は、電力系統１００による配電の特性の結果である電力系統の挙動とすることができる。重みは、電気自動車の充電地点における動作モードの変化（例えば、非充電中から充電中へ）の付近で増加させることができる。
例えば、入力行列は、あるタイムスタンプ又は信号が増加又は減少した重要度で機械学習モデル生成器２１４によって処理されるように、重み付けをすることができる。重みは、自動的に又は手動で適用することができる。例えば、入力行列生成器２１２は、入力行列内の条件又はイベントを検出すること等に基づいて、ポリシーを使用して入力行列内の値に自動的に重み付けをすることができる。重み付けは、因子又は関数に基づいて値を修正すること（例えば、各値に２を掛けて重みを２倍にすること、あるいは、閾値を使用して入力値が閾値以下か、閾値に等しいか、それとも閾値以上かに基づいて値を所定値に修正すること）を指すことができる。
入力行列を生成するために、入力行列生成器２１２は、受け取った信号を取得し、各信号に関連付けられたタイムスタンプに基づいて信号を時系列順に並べ、かつ、値を一次元に、及びタイムスタンプを別の次元に配列することができる。入力行列生成器２１２は、１つ又は複数の行列を生成することができる。例えば、入力行列生成器２１２は、関連する期間毎（例えば、１分、５分、１０分、３０分、６０分、又はその他の期間等の所定の期間）に、異なる行列を生成することができる。入力行列生成器２１２は、タップ設定変更、充電地点の動作モード、又はその他の条件若しくはイベント等のデータ内で識別された挙動に基づいて、別個の行列を生成することができる。例えば、第１の入力行列は、タップ設定の変更を示す信号を含まずともよく、一方、第２の入力行列は、タップ設定変更の前及び後の信号を含んでもよい。
入力行列生成器２１２は、機械学習モデル生成器２１４に入力行列を提供する前に、１つ又は複数の検証チェック又はエラーチェックを実行することができる。例えば、入力行列生成器２１２は、入力行列の次元が所定数の最小次元を満たすことを確認することができる。入力行列生成器２１２は、タイムスタンプ又は信号の数がタイムスタンプ（又は期間）の数又は信号の数の最小閾値を満たすことを確認することができる。例えば、期間の最小閾値は、１分、２分、３分、４分、５分、１０分、１５分、３０分、１時間、又は電力系統１００の挙動を表し若しくは示すその他の期間とすることができる。最小数の信号は、例えば、電力系統１００の各位置（例えば、変電所、一次回路、及び二次回路）からの少なくとも１つの信号、又は電力系統１００上の各位置からの最小数のタイプの信号（例えば、有効電力、電圧、電流、又はタップ位置）を含むことができる。
生成された入力行列が最小数の次元、タイムスタンプ、又は値を含まないと入力行列生成器２１２が判定した場合、入力行列生成器２１２は、入力行列が機械学習モデル生成器２１４に入力されることを阻止又は防止することができる。機械学習モデル生成器２１４への入力行列の入力を阻止することで、無効な、不完全な、又は失敗した入力行列が、機械学習モデル生成器２１４によって訓練されているモデル又は生成されているモデルを歪め又は破損させることを防止することができる。しかしながら、いくつかの場合、入力行列生成器２１２は、不完全な入力行列を機械学習モデル生成器２１４に渡し、機械学習モデル生成器２１４に欠落値を予測させることによって入力行列を完成させることができる（例えば、機械学習モデル生成器２１４が十分な信頼度をもって欠落値を予測できるのに十分なデータを入力行列が含む場合）。
データ処理システム２０２は、機械学習モデル生成器２１４を含むことができる。機械学習モデル生成器２１４は、機械学習モデルを生成するように設計され、構築され、及び動作可能である。機械学習モデル生成器２１４は、モデルを生成又は訓練するために、１つ又は複数の機械学習手法、機能、又はプロセスを使用することができる。例えば、機械学習モデル生成器２１４は、線形判別分析（例えば、出力信号等の従属変数を入力行列内の他の特徴又は測定信号の線形結合として表現するために、２以上のクラスのオブジェクト又はイベントを特徴付け又は分離する特徴の線形結合を特定するように構成される手法）、ナイーブベイズ（例えば、入力行列内等にあり、各クラスで発生する出力信号等の特徴の確率を決定する特徴及びクラスを有する事後決定ルールを使用して分類し、最も確率の高いクラスを返すことができる確率的分類器）、回帰木（例えば、目標変数が、入力行列の連続値をとることができ、かつ入力行列についての観察から目標値又は出力信号についての結論に進むことができる予測モデルとして、決定木を使用する）、ランダムフォレスト（例えば、訓練時間に複数の決定木又は回帰木を構築し、個々の木の平均予測を出力する）、ｋ近傍法（例えば、入力行列が特徴空間内にｋ個の最近傍の訓練例を含み、出力がクラスへの帰属又はｋ個の最近傍点の値の平均値に基づく出力信号である分類又は回帰のための非パラメトリックプロセス）、サポートベクターマシン（例えば、新しい入力行列等の新しい例を一つのカテゴリ又は他のカテゴリに割り当てるモデルを構築するように構成される分類及び回帰分析に使用される入力行列データを分析し、そして、別個のカテゴリの例をギャップによって分割することで、入力行列等の新しい例を同じ空間上にマッピングし、かつそれらの例がギャップのどちら側に該当するかに基づいてカテゴリに属することの予測を可能にするように、モデルが空間内の点としてマッピングされる非確率的バイナリ線形分類器にする監視学習モデル）、エクストリームラーニングマシン（例えば、隠れノードの１つ又は複数の層を含み、この層では、隠れノードのパラメータを調整する必要がなく、かつ隠れノードのパラメータが、一回の繰り返しで実行され複数回の繰り返し及び局所最小化を回避することができる学習プロセスを有する経験的リスク最小化関数に基づく分類又は回帰のための順伝播型ニューラルネットワーク）、又はニューラルネットワーク（例えば、入力の合計の非線形関数に基づいて入力信号を処理し、別の層の別のノードに出力信号を提供する接続されたユニット又はノードの集合であり、ノード間の接続は、学習が進行するにつれて調整する重みを有することができるエッジである）を含む機械学習手法で構成することができる。
機械学習モデル生成器２１４は、入力行列生成器２１２によって生成された入力行列を、入力として受け取ることができる。機械学習モデル生成器２１４は、１つ又は複数の機械学習手法を使用して機械学習モデルを生成し、データリポジトリ内のモデルデータ構造２２４にモデルを保存し、又はその他の方法でモデルを管理若しくは維持することができる。機械学習モデルを生成するために異なる機械学習手法を使用すると、１つ又は複数の構成に適用して制御決定を最適化する最適化手法の異なる選択に影響を及ぼす場合がある。例えば、機械学習モデルは線形モデルに基づくことができる。構成に適用される最適化手法は、線形最適化手法を含むことができる。機械学習モデル生成器２１４は、重み付け可能な初期訓練データセットに基づいて、最初のモデルを生成し、かつ訓練するように構成することができる。機械学習モデル生成器２１４は、履歴入力行列（例えば、履歴信号及び履歴信号から決定される履歴統計的メトリックから生成される）を使用して、機械学習モデルを訓練することができる。一旦訓練されると、このモデルを使用して、新しい入力行列を使用する新しい出力を予測することができる。
したがって、データ処理システム２０２は、入力行列に基づいて電力系統１００の信号に対する値を出力するように構築された機械学習モデルに、入力行列を入力することができる。出力値は、ある将来の期間の出力値とすることができる。例えば、将来の期間は、入力行列に含まれないタイムスタンプを指すことができる（例えば、表１では、将来のタイムスタンプがｔｏ＋５になる）。したがって、データ処理システム２０２は、将来の１つ又は複数の信号に対する値を予測することができる。いくつかの場合、データ処理システム２０２は、電力系統１００の信号に対する値を出力するために入力行列をサーバ２３０に送ること等の機械学習モデルのタスクを、サーバ２３０に委任することができる。
機械学習モデル生成器２１４は、例えば、仮想潮流（「ＶＰＦ」）モデル又は最適化モデル（例えば、最適潮流モデル（「ＯＰＦ」）モデル）を含む複数のモデルを生成することができる。いくつかの場合、機械学習モデル生成器２１４は、回路最適化装置２１６に少なくとも１つのモデルを提供することができる。例えば、機械学習モデル生成器２１４は、ＯＰＦモデルを生成し、かつ回路最適化装置２１６に提供することができ、回路最適化装置２１６では、ＶＰＦモデルの出力をＯＰＦモデルに提供して、電力系統１００への変更を決定することができる。いくつかの場合、ＯＰＦモデルは、ＯＰＦモデルの特徴及び機能を含むような回路最適化装置２１６の一部とすることができる。例えば、機械学習モデル生成器２１４は、回路のシミュレーションを提供するためにＶＰＦモデルを生成することができ、回路最適化装置２１６は、シミュレーションに基づいて（例えば、異なる入力及び出力を組み合わせることによって）最適な電力潮流を達成するために、１つ又は複数の入力信号を決定することができる。
機械学習モデル生成器２１４は、結果として生じる最適化問題のクラスに影響を及ぼし得るＶＰＦモデルを生成するために使用される数学的定式化（例えば、機械学習手法）の影響を計算に入れることができる。例えば、機械学習モデル生成器２１４は、凸ＶＰＦモデルを生成でき、それにより、凸最適化モデルをもたらすことができる。逆に、機械学習モデル生成器２１４は非凸ＶＰＦモデルを生成できる。非凸ＶＰＦモデルは、大域的最適解を、例えば適時に生成しない場合がある最適化モデルを導くことができる。したがって、ＶＰＦモデルは、ＶＰＦモデルの複雑さと、結果として得られるＯＰＦモデルの複雑さのバランスをとることができる。
機械学習モデル生成器２１４は、ＶＰＦモデル訓練期間、予測精度、一般化可能性、及び訓練データの量等の要因を計算に入れることで、ＶＰＦモデル及びＯＰＦモデルの複雑さのバランスをとることができる。これらの要因のうち少なくとも１つは、少なくとも１つの他の要因に影響を及ぼすことができる。例えば、訓練データの量を増やせば、訓練時間及び予測精度を増加させることができ、訓練データを減らせば、訓練時間及び予測精度を減少させることができる。しかしながら、機械学習モデルを訓練するために、時間、計算リソース、及び訓練データの量については不可能となる場合がある。さらに、ある量の訓練データでは、訓練時間を増加させるが、予測精度が増加せず、又は減少することがある。したがって、例えば、機械学習モデル生成器２１４は、上記要因を計算に入れることができ、最適制御決定に到達するために適切な量の訓練データを使用することができる。機械学習モデル生成器２１４は、ＯＰＦ問題の線形計画法（“ＬＰ”）定式化をもたらすことが可能な線形ＶＰＦモデルを生成することができる。ＬＰを多項式時間で解いて、最適潮流に到達するための大域的最適解を決定又は予測する。
機械学習モデル生成器２１４は、電力系統１００の少なくとも１つの自動検針インフラ又は自律型装置から受け取ったデータサンプルで、機械学習モデルを訓練することができる。自動検針インフラは、データ処理システム２０２からコマンドを受け取ることができる。自律型装置は、自身（例えば、自己調整された設定）を、とりわけ、タップ設定や電力出力レベルの変化等を、少なくとも自動検針インフラからの測定に基づいて自動的に調整することができる。自律型装置は、自動検針インフラとペアで動作でき、例えば、自動検針インフラに対して変更を行うと、自律型装置の設定に影響を及ぼすことができる。データサンプルは、様々な信号及び情報の中でも、とりわけ、自動検針インフラによって検出された電圧、有効電力、及び無効電力に対応する信号と、電圧調整器のタップ位置と、コンデンサバンクのスイッチ状態と、並びに電力系統１００上の位置に関連する気象データと、を含むことができる。いくつかの場合、機械学習モデルは三相不平衡潮流モデルを含むことができる。この場合、機械学習モデルは、電力系統１００の物理ネットワークモデルなしで又は物理ベースモデルなしで、調整値を予測することができる。例えば、機械学習モデル生成器２１４は、性能目標に到達するための調整値を予測するモデルを生成することができる。機械学習モデル生成器２１４は、自動検針インフラからの１つ又は複数のデータサンプルを入力することができる。このモデルは、データサンプルを使用して、変電所における有効電力及び無効電力、並びに電力系統１００上の様々な位置における電圧値を予測することができる。訓練済みモデル及び入力データサンプルに基づいて、並びに入力変数及び出力変数の境界及び制約に最適化手法を適用することで、訓練済みモデルは、変電所における予測有効電力及び予測無効電力、並びに電力系統１００上の位置における予測電圧値に基づいて、構成要素に対する調整を決定することができる。いくつかの場合、データ処理システム２０２は、機械学習モデルを使用して、電力系統１００の物理ネットワークの物理モデルなしに、電力系統装置に対する調整を予測することができる。
別の実施例では、データ処理システム２０２は、入力行列内に値を有さない信号がなくとも、入力行列内のある期間に対する値を予測できる。例えば、入力行列には、不完全な場合、あるいは、１つ又は複数のタイムスタンプにおける信号に対する値を欠落している場合がある。そのタイムスタンプにおいて信号値が破損し、無効になっており、又はプリプロセッサ２０６によって除去されていることが原因で、入力行列が信号を欠落している場合がある。プリプロセッサ２０６は、エラー検査又は検証プロセスの失敗に起因するそのタイムスタンプにおける信号値を除去できるが、機械学習モデル生成器２１４は、除去された信号サンプルの前又は後に生じる有効な信号サンプルを使用して、値を予測することができる。したがって、データ処理システム２０２は、入力行列を、対応する出力行列を予測するように訓練された機械学習モデルに供給することができる。こうすることで、データ処理システム２０２は、データが一時的に利用できないときの出力を予測でき、又は、発生するであろう出力の変化を予測することができる。したがって、データ処理システム２０２は、入力行列に基づいて、かつ機械学習モデルを介して、入力行列に値が提供されない期間における電力系統１００の信号に対する値（将来の値又は入力行列から欠落している現在の値のどちらも）を予測することができる。入力行列に提供されていない値は、後のある期間における系統装置の予測入力信号を含むことができる。
データ処理システム２０２は、入力行列を機械学習モデルに入力して、出力行列を予測することができる。出力行列は、電力系統１００の信号に対する値を含むことができる。これらの信号値は、機械学習モデルを訓練するために使用される入力行列に提供されなくともよい。機械学習モデルは、入力変数及び出力変数の制約と、制約に適用する最適化手法を受け取ることができる。最適化手法は、機械学習モデルを訓練するために使用される機械学習手法に基づいて、回路最適化装置２１６によって選択することができる。
機械学習モデルは、例えば、入力信号と、出力変数又は電力系統１００の挙動との間に線形関係を確立するために、制約に最適化手法を適用することができる。入力変数の制約は、機械学習モデルを訓練するために使用される入力行列の値のグループ又は範囲を含むことができる。出力変数の制約は、入力行列を使用して訓練された機械学習モデルによって予測される出力行列の値のグループ又は範囲を含むことができる。いくつかの場合、機械学習モデルは、適用される制約に基づいて、入力行列又は出力行列から値をフィルタで除去することができる。入力変数及び出力変数は別々のカテゴリにでき、例えば回路計の電圧を入力信号として使用し、電圧の移動平均を出力変数又は電力系統１００の挙動として監視する等のようにすることができる。機械学習モデルは、選択のために、出力行列又は少なくとも１つの入力信号を回路最適化装置２１６に提供でき、それにより、入力変数及び出力変数の境界の範囲内で最適な制御決定に到達することができる。
機械学習モデルは、予測された入力信号を回路最適化装置２１６に提供することができ、この入力信号は、系統コントローラ２１８に渡すことができる。電力系統１００の構成要素を制御した後、機械学習モデルは、電力系統１００におけるその制御した構成要素又は他の構成要素から、インターフェース２０４を介してフィードバックデータを受け取ることができる。構成要素は、制御可能な系統装置、及び自律型系統装置（例えば、自律型装置又は電力系統１００では制御不可能な装置）を含むことができる。自律型系統装置は、気象予測等の電力系統１００又は環境内の変化を検出すると、接続されている装置の設定を構成することができる。機械学習モデルは、（例えば前処理の後に）フィードバックデータを新しいデータサンプル又は新しい入力行列として使用することができる。機械学習モデルは、再訓練されることができ、続いて、境界及び制約の範囲内で出力行列又は入力信号を回路最適化装置２１６に提供することができる。機械学習モデルは、最適制御決定に到達し、かつ性能目標を達成するために、電力系統１００からの新しいデータを使用してこのプロセスを繰り返すことができる。
データ処理システム２０２は、入力信号の調整に基づいて、出力に対する変化を予測することができる。データ処理システム２０２は、入力信号を調整して、電力系統１００の挙動を制御し、又は電力系統１００の性能若しくは機能を最適化することができる。データ処理システム２０２は、電力系統１００の最適な又は所望の性能を実現するために信号又は値の変化を識別するように設計され、構築され、及び動作する回路最適化装置２１６を含むことができる。回路最適化装置２１６は、機械学習モデル生成器２１４によって生成された機械学習モデルを使用して、入力信号の調整に基づく電力系統１００の挙動を予測することができる。回路最適化装置２１６は、入力信号を調整して（例えば、入力行列生成器２１２を介して）、模擬入力行列を生成することができる。回路最適化装置２１６は、模擬入力行列を機械学習モデルに入力して、出力値を予測又は決定することができる。
配電及び送電の効率又は信頼性を改善するために、回路最適化装置２１６は、電力系統１００のパラメータ又は挙動を最適化するように、１つ又は複数のルール、ポリシー、又は論理式で構成することができる。例えば、回路最適化装置２１６は、電圧／無効電力最適化及び電圧管理と、様々な分散型エネルギーリソースのシナリオ（例えば、太陽光発電、風力発電、又は電気自動車の普及）の下でのシステム状態の予測、最適化及び制御と、故障位置特定、隔離及びサービス復旧と、単独運転防止検出と、あるいは、自動スイッチング、電圧制御、及び保護システム動作の順序及び制御の検証と、を容易にするように構成することができる。
回路最適化装置２１６は、性能目標を達成するために、入力変数の境界、出力変数の制約、並びに電力系統１００のパラメータ又は挙動を最適化するための性能目標を受け取ることができる。機械学習モデル（例えば、ＶＰＦモデル）を利用することで、回路最適化装置２１６に、電力系統１００の制約及び目標が与えられた場合に最適な制御設定及び調整に到達するための基礎を提供することができる。例えば、回路最適化装置２１６は、機械学習モデルに境界及び制約を与えることができる。回路最適化装置２１６は、例えば、機械学習モデルを生成するために使用される機械学習手法に基づいて、最適化手法２３２のデータ構造から最適化手法を選択することができる。回路最適化装置２１６は、機械学習モデルに最適化手法を提供することができる。機械学習モデルは、境界及び制約に最適化手法を適用することができる。最適化手法を境界及び制約に適用することで、目標に到達するように、入力と出力の関係を線形化することができる。機械学習モデル及び最適化された境界及び制約に基づいて、回路最適化装置２１６は、電力系統１００の少なくとも１つの構成要素に対する調整を（例えば、線形関係によって）決定又は予測して、性能目標を達成又は満たすことができる。
回路最適化装置２１６は、電圧／無効電力最適化（「ＶＶＯ」）及び電圧管理を実行するように構成することができる。ＶＶＯは、より効率的な電力系統の運用を実現するために、システムの損失、ピーク需要若しくはエネルギー消費、又はこれら３つの組み合わせを低減することにより、電圧レベル及び無効電力を最適に管理するプロセスを指すことができる。プロセスの間、データ処理システム２０２は、変電所１０４の、及び電力系統１００回路上の電圧コントローラを制御して（例えば、系統コントローラ２１８を介して）、規定された制限の範囲内に電圧を維持しながら、変電所１０４から配線の端部（例えば、一次回路１１２又は二次回路１１６）への電圧降下を低減し、また、需要家の敷地１１９ａ～ｎへの受電電圧を低減させることができる。効率の増加は、システムの電圧の低減によって実現でき、そうすると、電力系統１００によって供給されエンドユーザーの機器によって消費されるエネルギーを少なくすることができる。設定可能な電圧レベルを決定するために、回路最適化装置２１６は、例えば変電所１０４における電圧又はタップ設定への変更を伴う模擬入力行列を生成して、電圧又はタップ設定への変更が電力系統１００内の他の位置の信号に及ぼす影響を判断することができる。また、回路最適化装置２１６は、時刻、気象、又は伝送リソース等の一般的信号を計算に入れることができる。回路最適化装置２１６は、機械学習モデルを使用して、信号に対する予測出力が所望の範囲内にあるかどうかを判定することができる。例えば、回路最適化装置２１６は、電力系統１００内の他の位置の所望の電圧が最小所望電圧（例えば、需要家の敷地１１９ａで１２０Ｖ）を満たすかどうかを判定するために、時刻と、その時刻における予測消費量等のその他の信号とを計算に入れてタップ設定を調整することにより、変電所１０４における電圧を断続的に低下させることができる。したがって、回路最適化装置２１６は、モデルを使用することで、ＶＶＯを容易にする変電所における信号を決定し、その値を系統コントローラ２１８に提供して、電力系統１００上の１つ又は複数の装置に、ＶＶＯを容易にする予測値を実現するように命令する１つ又は複数のコマンドを生成することができる。
回路最適化装置２１６は、様々な分散型エネルギーリソースシナリオ（例えば、太陽光発電、風力発電、又は電気自動車の普及）の下でのシステムの状態を予測することができる。そうするために、回路最適化装置２１６は、リソースシナリオを示す入力信号（例えば、一次回路上に位置するソーラーインバータ装置によって示される太陽光発電、及び一次回路上のソーラーインバータによって生成される電力を示す信号）を調整することができる。信号に対する値を変化させることで、回路最適化装置２１６は、例えば電力系統１００上の他の位置で、その値の変化が電圧レベルにどのように影響を及ぼすかを判定することができる。入力信号を調整することは、回路最適化装置２１６が電力系統１００の１つ又は複数の構成要素を調整することを指すことができる。さらに、回路最適化装置２１６は、例えば、変電所におけるタップ設定を示す信号を調整しながら、ソーラーインバータ装置によって生成される電力を示す信号を増加させて、電力系統１００の様々な位置における電圧レベルへの影響を判定することができる。そうすることで、回路最適化装置２１６は、太陽光発電を行っている間、商用電力系統全体にわたって所望の電圧レベルを維持しながら、変電所１０４において電圧レベルを予測レベルまで低下できるか判定することができる。データ処理システム２０２は、インターフェース２０４を介して受け取ったリアルタイム入力行列に基づいて、リアルタイムでこの最適化を実行でき、又は、入力行列をシミュレートして、どのような条件が信号を調整及び管理できるかを予測することができる。回路最適化装置２１６は、機械学習モデルを使用して、図４に示すように、目標（例えば、エネルギー使用の削減、間欠性再生可能発電を行っている間の安定性等）のために回路上の電圧及びＶＡＲレベルを最適化することができる。
入力信号を調整した後、回路最適化装置２１６は、電力系統１００の出力信号又は動作が性能目標を満足するかどうかを判定することができる。評価のために、データ処理システム２０２によって、電力系統１００の挙動の出力又は表示を受け取ることができる。例えば、性能目標が満たされている場合、回路最適化装置２１６は、入力信号の設定を維持する命令を系統コントローラ２１８に提供することができる。あるいは、性能目標が満たされていない場合、回路最適化装置２１６は、入力信号をさらに調整することができる。このプロセスは反復可能であり、機械学習モデルは、再訓練されて、制約が与えられた場合に性能目標を満足するように入力信号を調整するための値を出力することができる。さらに、回路最適化装置２１６は、電力系統１００の現在の挙動がもはや制約の範囲内にない場合又は性能目標を達成する場合等の、制約又は性能目標の変更に応答して、入力信号設定を調整することができる。
いくつかの場合、回路最適化装置２１６は、機械学習モデル用に複数の最適化手法を選択し、かつこれらの手法を適用して２つ以上の制御決定を得ることができる。例えば、回路最適化装置２１６は、第１の最適化手法及び第２の最適化手法を選択することができる。機械学習モデルは、第１の最適化手法を制約に適用して、出力行列内の第１の値を決定することができる。機械学習モデルは、第２の最適化手法を制約に適用して、出力行列から第２の値を決定することができる。回路最適化装置２１６は、出力行列からの第１の値及び第２の値を使用して、電力系統１００の挙動のシミュレーションを予測又は実行することができる。回路最適化装置２１６は、シミュレーションに基づいて構成要素を制御するように、出力値（例えば、入力信号）を選択することができる。回路最適化装置２１６は、制約の範囲内で、性能目標により近い出力値を選択することができる。
データ処理システム２０２は、ピーク時のエネルギー消費時の過剰な電力使用等（例えば、空調の使用の増加又は電気自動車の充電の増加に起因する節電）が原因で、いつ故障が電力系統１００上で発生する可能性があるかを判定することができる。データ処理システム２０２は、機械学習モデルを使用して入力行列内のトレンドを検出することで、そのような故障が差し迫っていることを検出し、電力系統１００上の装置へのコマンドを生成することにより、電力系統１００の信号を事前に調整することができる。
データ処理システム２０２は、モデル及び模擬入力行列を使用して、故障後に電力系統１００をどのように復元するかを予測することができる。例えば、データ処理システム２０２は、信号に対するどのような値が、別の差し迫った故障を生じさせることなく、電力系統１００を効果的に復元するかを判定し、所望の結果を達成するための制御信号を系統コントローラ２１８に生成させることができる。そのようにするために、データ処理システム２０２は、最初の例において故障をもたらす入力行列のトレンドに基づいて、適時にさらに入力行列をシミュレートすることができる。模擬入力行列は、電力系統１００を回復するために、ＶＶＯとは異なり、復元期間中（例えば、１０分、１５分、２０分、３０分、１時間等）の故障の回避に優先順位を付けることができる。したがって、復元期間中、回路最適化装置２１６は、故障の回避のために信号の重みを増加させている間に、ＶＶＯの目標のために、信号の重みを無効化又は減少することができる。
データ処理システム２０２は単独運転防止検出を実行できる。単独運転は、電力系統電力がもはや存在しないにもかかわらず、分散型発電機（例えば、電力系統１００上のガス発電機又はソーラーインバータ装置）がある位置に電力を供給し続ける状態を指すことができる。これは、安全上の危険だけでなく、単独運転回路における負荷と発電の間に不均衡をもたらし、異常な周波数及び電圧をもたらす可能性がある。データ処理システム２０２は、機械学習モデル及び入力行列を使用し、周波数や電圧等の信号に対する出力値の予測に基づいて、そのような単独運転がいつ発生するかを検出することができる。データ処理システム２０２は、閾値を有する周波数と電圧の比較に基づいて、又は出力行列の分類によって、予測された出力変数又は信号を単独運転の例として分類するかどうかを決定することができる。例えば、データ処理システム２０２は、機械学習モデルを使用して、単独運転の分類（例えば、単独運転が存在するか存在しないかを示す二項分類、単独運転が存在する可能性、又は二項分類に関連する信頼スコア）に対応する出力信号を出力行列に含むことができる。データ処理システム２０２は、予測された出力信号に基づいて単独運転を予測でき、又は、機械学習モデルによって生成された出力行列は、単独運転分類信号又は変数を含むことができる。
データ処理システム２０２は、機械学習モデルを使用して電力系統１００の挙動を検証することができる。例えば、データ処理システム２０２は、模擬入力行列に基づいて出力値を予測することができる。データ処理システム２０２は、模擬入力行列を生成し、次いで、機械学習モデル及び模擬入力行列によって出力行列を予測することができる。次いで、データ処理システム２０２は、リアルタイム信号を受け取ってアルタイム入力行列を生成し、また入力行列内の値が模擬値又は予測された値と一致するかどうかを判定することができる。一致は、正確な一致、又は、所定の割合（例えば、１％、２％、３％、４％、５％、又はその他のパーセンテージ）若しくは他の範囲等の公差の範囲内における一致とすることができる。リアルタイムで測定された信号が予測された信号と一致しない場合、データ処理システム２０２は、電力系統１００の挙動が異常な可能性があることを判定することができる。データ処理システム２０２は、異常な挙動が、電力系統１００上の故障した装置、又は電力系統１００上のその他の故障、欠陥、又は攻撃の結果の可能性があることを判定することができる。
したがって、データ処理システム２０２は、入力行列及び機械学習モデルによって、電力系統１００の構成要素（又は装置）に関連する信号の変化を予測することができる。データ処理システム２０２は、変化を評価して、（例えば、回路最適化装置２１６を介して）電力系統１００の所望の結果を特定することができる。データ処理システム２０２は、電力系統１００の所望の結果を達成するために、（例えば、系統コントローラ２１８を介して）１つ又は複数の構成要素を制御する１つ又は複数のコマンドを生成することができる。データ処理システム２０２は、回路最適化装置２１６によって機械学習モデルを介して予測される電力系統１００の信号に対する値を閾値と比較し、その比較に基づいて、電力系統１００上の構成要素を制御するコマンド（例えば、タップ設定を調整して電圧レベルを増加又は減少させる）を生成することができる。
データ処理システム２０２は、電力系統１００上の装置又は構成要素を制御するコマンドを生成するように設計され、構築され、及び動作可能な系統コントローラ２１８を含むことができる。系統コントローラ２１８は、電力系統１００上の装置又は位置に関連付けられた信号又は値への所望の変化に関して、回路最適化装置２１６から命令を受け取ることができる。系統コントローラ２１８は、データリポジトリ２２０に保存されたコマンドデータ構造２２６にアクセスして、回路最適化装置２１６によって機械学習モデルを介して予測される所望の信号又は値が得られるであろうコマンドを、電力系統１００上の１つ又は複数の構成要素又は装置に発行するよう決定することができる。
例えば、回路最適化装置２１６は、タップ位置変更によってＶＶＯが容易になるであろうことを予測することができる。系統コントローラ２１８は、回路最適化装置２１６から所望のタップ位置変更及び電力系統１００上の装置又は構成要素の命令を受け取ることができる。系統コントローラ２１８は、装置のアドレス又は識別子を決定することができる。例えば、系統コントローラ２１８は、コマンドデータ構造２２６又は他のデータファイル内の検索を実行して、装置のインターネットプロトコルアドレス、又は装置に関連付けられたその他のアドレス若しくは固有の識別子を決定することができる。
系統コントローラ２１８は、装置に命令するためのプロトコル又はフォーマットを決定することができる。例えば、コマンドデータ構造２２６を使用する系統コントローラ２１８は、コマンドのフォーマット、プロトコル、又は構造を決定するために、装置のタイプについての情報（例えば、装置の識別子に基づいて取得され、さもなければ回路最適化装置２１６から取得される）を利用して検索を実行することができる。系統コントローラ２１８は、１つ又は複数のルール又は論理ステートメントを使用して、コマンドを構成することができる。系統コントローラ２１８は、テンプレートを使用してコマンドを構築することができる。テンプレートは、データリポジトリ２２０から（例えば、コマンドデータ構造２２６から）取り出すことができる。系統コントローラ２１８は、所望の変更を決定し、次いで、コマンドを生成するためにテンプレートを投入することができる。系統コントローラ２１８は、インターフェース２０４及びネットワーク１４０を介して、装置にコマンドを送ることができる。したがって、系統コントローラ２１８は、機械学習モデルによってかつ回路最適化装置２１６を介して予測される、電力系統１００の信号に対する値に応答して、電力系統１００の構成要素を制御するコマンドを提供することができる。
系統コントローラ２１８が電力系統１００上の構成要素をコマンドで制御した後、データ処理システム２０２は、追加の信号をリアルタイムで受け取ることができる。データ処理システム２０２は、受け取った入力信号を評価又は処理できる。この入力信号は、系統コントローラ２１８によって提供されたコマンドの結果である。データ処理システム２０２（例えば、機械学習モデル生成器２１４）は、コマンド及び受け取った信号に基づいて、機械学習モデルを更新又は訓練することができる。
系統コントローラ２１８は、電力系統１００の運用、管理、又は保守を容易にするために、警告、通知、報告又はその他の情報を、生成及び提供することができる。例えば、系統１００上の装置に制御コマンドを送る代わりに、又はそれに加え、系統コントローラは、予測される出力条件の命令、報告、警告又はその他の通知を生成することができる。電力系統１００又はデータ処理システム２０２の管理者は、（例えば、ネットワーク１４０を介して）報告を受け取り、電力系統１００を管理又は維持するためのアクションをとることができる。例えば、報告又は通知は、電力系統１００上の装置が故障しかかっていること又は故障していることを示すことができる。電力系統１００の管理者は、通知に応答して、装置を交換又は修理することができる。いくつかの場合、系統コントローラ２１８は、制御コマンドを使用して、故障した又は故障しつつある装置を自動的に無効にすることができる。制御コマンドのタイプは、例えば、装置を起動又は停止すること、装置のパラメータを変更すること、装置のパラメータを設定すること、装置の動作を調整すること、装置を無効又はオフにすること、装置上で診断検査を実行すること、あるいは装置からの情報を要求することを含むことができる。
系統コントローラ２１８は、自律型系統装置に信号を送ることができる。自律型系統装置は、電力系統１００の構成要素の一部とすることができる。自律型系統装置は、電力系統１００によって制御されなくてもよく、太陽光発電装置（例えば、「ＰＶ」又は太陽光発電システム）、電気自動車、又はスマートサーモスタット等の装置を含むことができる。この信号は、コマンド２２６のデータ構造からのコマンドを含むことができ、自律型系統装置への、データをデータ処理システム２０２にフィードバックする命令を含むことができる。例えば、系統コントローラ２１８は、回路最適化装置２１６から命令を受け取って、入力信号を自律型系統装置に送ることができる。系統コントローラ２１８は、自律型系統装置に入力信号を送ることができる。入力信号を受け取った後、データ処理システム２０２は、自律型系統装置から履歴データ（例えば、電圧消費量、タイムスタンプ、発電電力等）を受け取ることができ、この場合、自律型系統装置からの履歴データは、機械学習モデルを訓練するための新しいデータサンプルとして使用することができる。他の場合、データ処理システム２０２は、電力系統１００の構成要素の調整後の１つ又は複数の他の信号に対する１つ又は複数の他の値を受け取ることができる。系統コントローラ２１８は、例えば、構成要素、機械学習モデル、及び最適化手法について調整した後に受け取った１つ又は複数の信号に対する１つ又は複数の値に基づいて、電力系統１００の構成要素に対する第２の調整を決定することができる。いくつかの場合、系統コントローラ２１８は、自律型装置のコスト及び効率を改善するために、自律型装置を構成する設定を提案する信号を送ることができる。この場合、自律型装置の運転者が、提案を受け取る設定を有効にした場合、構成を受け入れ又は拒否することができる。自律型装置の構成は、装置の運転者によって無効にすることができる。
系統コントローラ２１８は、１つ又は複数の出力変数の制約の範囲内で性能目標を満たすように、電力系統構成要素の値を調整することができる。出力変数は、入力信号を参照して構成要素の設定を調整することができる。構成要素は、電圧調整器、コンデンサバンク、スイッチ、又はインバータのうち少なくとも１つを含むことができる。例えば、系統コントローラ２１８は、構成要素のうちの１つにコマンドを送ることができる。コマンドは、出力変数のうち少なくとも１つの値を調整する構成要素への命令を含むことができる。系統コントローラ２１８は、１つ又は複数の出力変数の制約の範囲内で、値を調整することができる。値を調整することで、データ処理システム２０２は、フィードバック情報を受け取り、性能目標が満たされていることを確認することができる。
次に図３を参照すると、機械学習されたＶＰＦモデルを回路最適化装置に挿入するための例示的なシステム３００が、一実装形態にしたがって示されている。システム３００の構成要素は、図２のシステム２００の１つ又は複数の構成要素を表すことができる。例えば、システム３００の特徴及び機能は、機械学習モデル生成器又は回路最適化装置を含むデータ処理システムによって実行することができる。システム３００は、ＶＰＦモジュール３０２（又はＶＰＦ構成要素）、ＶＰＦモジュール３０２によって訓練された訓練済みＶＰＦモデル３１０、及び訓練済みＶＰＦモデル３１０の入力変数及び出力変数を最適化するためのＯＰＦモジュール３１２（又はＯＰＦ構成要素）を含むことができる。ＶＰＦモジュール３０２及びＯＰＦモジュール３１２は、システム６００に示される１つ又は複数の要素、構成要素又は機能を含むことができる。ＶＰＦモジュール３０２は、データ処理システムの機械学習モデル生成器と同様の特徴及び機能を実施又は実行することができる。訓練済みモデル３１０は、機械学習モデル生成器からの訓練済み機械学習モデルと同様の特徴及び機能を訓練され、又は含むことができる。ＯＰＦモジュール３１２は、データ処理システムの回路最適化装置と同様の特徴及び機能（例えば、最適化モデル）を実施又は実行することができる。
ＶＰＦモジュール３０２は、入力変数３０４を使用して機械学習モデルを訓練し、出力変数３０８を予測することができる。例えば、ＶＰＦモジュール３０２は、ＶＰＦモデル３１０を訓練するために、データサンプル（例えば、訓練データ、入力信号、又は入力行列）を受け取ることができる。データサンプルは、自動検針インフラ（「ＡＭＩ」）測定からの有効電力（「Ｐａｍｉ」）、電圧調整器タップ位置（「ＴＡＰ」）、コンデンサバンクデータ（「ＣＡＰ」）、インバータデータ（「ＩＮＶ」）、及び電力系統の構成要素のスイッチ状態（「ＳＷ」）を含むことができる。データサンプルは、ＡＭＩ又は電力系統からの情報に関連付けられたタイムスタンプを含むことができる。いくつかの場合、データサンプルは、自律型系統装置又は電力系統のその他の装置からのフィードバックデータを含むことができる。例えば、データサンプルは、構成要素のＰａｍｉ、ＴＡＰ、ＣＡＰ、ＩＮＶ、及びＳＷの受領時間を含むことができる。入力変数３０４を使用して、ＶＰＦモジュール３０２は、ＶＰＦモデル３１０を構築及び保存して（３０６）、出力変数３０８を予測することができる。ＶＰＦモジュール３０２は、線形最適化手法（例えば、ＯＰＦモジュール３１２によって使用される）を計算に入れる線形機械学習手法の使用等をする線形モデルに基づいて、ＶＰＦモデル３１０を訓練することができる。
ＶＰＦモデル３１０の構築及び保存３０６の後、ＶＰＦモジュール３０２は、ＶＰＦモデル３１０を使用して出力変数３０８を予測することができる。出力行列は少なくとも、変電所における有効電力（「Ｐｓｔａｔｉｏｎ」）、変電所における無効電力（「Ｑｓｔａｔｉｏｎ」）、電力系統の各位置における電圧（例えば、変電所における電圧（「Ｖｓｔａｔｉｏｎ」）若しくはＡＭＩにおける電圧（「Ｖａｍｉ」））、又は前述の変数に関連付けられたタイムスタンプを含むことができる。例えば、ＶＰＦモジュール３０２は、入力変数を使用して、電力系統内の様々な位置における異なる時間中の最小、平均、最大、又は平均電力消費を予測することができる。予測は、制御可能な系統装置及び自律型系統装置についての電力消費を含むことができる。予測は、例えば、入力行列に提供されていない電力系統の信号に対する値を含む出力行列の中に構築することができる。
訓練後、ＶＰＦモジュール３０２は、訓練済みＶＰＦモデル３１０をＯＰＦモジュール３１２に代入することができる。例えば、ＶＰＦモジュール３０２は、境界及び制約の範囲外の入力変数又は出力変数を含むことができる。境界及び制約は、システム２００又は３００の運転者によって提供することができる。ＶＰＦモデル３１０をＯＰＦモジュール３１２に代入することは、入力と出力の境界及び制約が与えられた場合、ＶＰＦモデル３１０の入力変数及び出力変数を最適化して、性能目標に到達することを指すことができる。
ＶＰＦモジュール３０２は、制御可能な系統装置及び自律型系統装置を含む電力系統の構成要素から、新しいデータサンプルを受け取ることができる。例えば、訓練済みＶＰＦモデル３１０をＯＰＦモジュール３１２に代入して最適化モデルを生成した後、ＯＰＦモジュール３１２は、判定出力３１６を系統コントローラに送り、電力系統の少なくとも１つの構成要素の設定を調整することができる。調整後、ＶＰＦモジュール３０２は、電力系統の構成要素から新しいデータサンプル（例えば、フィードバックデータ）を受け取ることができる。ＶＰＦモジュール３０２は、性能目標を達成するために、フィードバックデータを使用してＶＰＦモデル３１０を再訓練することができる。
ＯＰＦモジュール３１２は、ＶＰＦモジュール３０２から訓練済みＶＰＦモデル３１０を受け取ることができる。ＯＰＦモジュール３１２は、入力変数及び出力変数を、それぞれロードしかつ予測する（３１８）ことができる。例えば、ＯＰＦモジュール３１２は、ＡＭＩ測定からの有効電力等の入力信号をロードすることができる。ＯＰＦモジュール３１２は、変電所における有効電力、変電所における無効電力、電力系統の電圧、及びＡＭＩの電圧等の出力信号を予測することができる。これらの入力信号及び出力信号には、境界を定め又は制約することができる。Ｐａｍｉには境界を定めることができ（３１４）、Ｑｓｔａｔｉｏｎ、Ｖｓｔａｔｉｏｎ、及びＶａｍｉは所定の範囲に制約することができる（３２２）。境界３１４及び制約３２２は、運転者によって構成し、又はＯＰＦモジュール３１２によって動的に決定することができる。ＯＰＦモジュール３１２は、少なくとも１つの最適化手法（例えば、線形最適化手法）を束縛３１４及び制約３２２に適用して、ＶＰＦモデル３１０の入力変数と出力変数の間に線形関係を構築することができる。
例えば、電力系統の運転者は、訓練済みＶＰＦモデル３１０の入力データとして使用される境界３１４又はＰａｍｉの測定値の範囲（例えば、７８０Ｖ～８２０Ｖ）を適用することができる。ＯＰＦモジュール３１２は、境界３１４に基づいてＰａｍｉの値を変更することができる。ＯＰＦモジュール３１２は、境界３１４の外側のＰａｍｉの値を除去することができる。Ｐａｍｉの値は、所与の時間サンプルで固定することができる。ＯＰＦモジュール３１２は、Ｑｓｔａｔｉｏｎ、Ｖｓｔａｔｉｏｎ、及びＶａｍｉの変数をユーザ定義範囲又は制約３２２の範囲内に維持しながらＰｓｔａｔｉｏｎを最小化する等の目標３２０のために、異なるＴＡＰ及びＣＡＰ設定（例えば、判定出力３１６）をＶＰＦモデル３１０に適用又は最適化することができる。他の目標３２０は、少なくともエネルギー使用の削減、間欠性再生可能発電中の安定性の向上、又は分散型エネルギーリソースの容量の増加を含むことができる。入力変数に基づいて、かつ訓練済みＶＰＦモデル３１０を使用して、ＯＰＦモジュール３１２は、Ｐｓｔａｔｉｏｎ値、Ｑｓｔａｔｉｏｎ値、Ｖｓｔａｔｉｏｎ値、及びＶａｍｉ値を予測することができる。予測される各変数は、異なる範囲、最小出力、又は最大出力等の異なる制約３２２に関連付けることができる。Ｐｓｔａｔｉｏｎ値は、ＯＰＦモジュール３１２の目標３２０にすることができ、電力潮流最適化を示すことができる。
ＯＰＦモジュール３１２は、予測変数のうち少なくとも１つが所与の制約３２２の範囲外にあることを判定することができる。例えば、ＴＡＰ及びＣＡＰ設定に基づいて、ＯＰＦモジュール３１２は、Ｑｓｔａｔｉｏｎ値、Ｖｓｔａｔｉｏｎ値、又はＶａｍｉ値のうち少なくとも１つが、それらの各制約３２２の範囲外にあることを判定することができる。ＯＰＦモジュール３１２は、判定出力３１６から、制約３２２の範囲外にある予測値のうち少なくとも１つに関連するＴＡＰ又はＣＡＰ設定を特定し、又は除去することができる。この例のＰｓｔａｔｉｏｎ値を最小化する等の目標３２０に基づいて、ＯＰＦモジュール３１２は、電力系統の構成要素を調整するために、ＴＡＰ設定及びＣＡＰ設定の少なくとも１つの組合せを選択することができる。いくつかの場合、電力潮流最適化目標に基づいて、境界３１４、判定出力３１６、目標３２０、又は制約３２２を、異なる入力変数又は出力変数に適用することができる。
ＯＰＦモジュール３１２（又はＶＰＦモジュール３０２）は、訓練済みＶＰＦモデル３１０への入力として、目標３２０に影響を及ぼし得る様々な情報の中でも、とりわけ、気象情報又は予測、電力系統メンテナンス情報等の他の変数を含むことができる。ＯＰＦモジュール３１２は、図２のデータ処理システムのデータリポジトリのようなデータリポジトリの中にある境界３１４及び制約３２２の範囲内の判定出力３１６のリストを記憶することができる。例えば、ＯＰＦモジュール３１２は、判定出力３１６を系統コントローラに送ることができる。系統コントローラは、判定出力３１６のうち少なくとも１つを使用して、電力系統構成要素を調整することができる。電力系統の構成要素からフィードバック情報を受け取った後、例えば、初期調整が目標３２０を満足しなかった場合、ＯＰＦモジュール３１２は、判定出力３１６のリストから構成要素に追加の調整を施すことができる。初期調整が目標３２０を満たす場合、ＯＰＦモジュール３１２は初期調整を維持することができる。
次に、図４を参照すると、ＶＰＦ又はＯＰＦモデルを活用した回路最適化用システムの例示的動作を示すフロー図４００を、一実装形態にしたがって示している。フロー図４００は、図１に示す電力系統１００、図２に示すシステム２００、図３に示すシステム３００、あるいはそれらの１つ又は複数の構成要素等のシステムの動作を表すことができる。例えば、フロー４００の態様は、データ処理システム、入力行列生成器、回路最適化装置、機械学習モデル生成器、系統コントローラ、又は電力系統によって実施することができる。フロー４００は、図３からのＶＰＦモジュール及びＯＰＦモジュールを閉最適化ループに埋め込むことができる。フロー４００は、ＡＣＴ４０２で系統装置からデータを受け取ること、及びＡＣＴ４０４で発行済みの以前の制御コマンド及び信号を受け取ることを含むことができる。ＡＣＴ４０６で、ＶＰＦモジュールは、系統装置からのデータと、発行済みの以前の制御コマンド及び信号を受け取ることができる。ＡＣＴ４０８で、データ処理システムは、電力系統の状態のＶＰＦモデルを生成することができる。ＡＣＴ４１０で、ＯＰＦモジュールは、ＶＰＦモデルを受け取ることができる。ＡＣＴ４１２で、ＯＰＦモジュールは、規定された電力系統位置における目標条件の少なくとも１つの解を提供することができる。ＡＣＴ４１４で、データ処理システムは、１つ又は複数の装置のコントローラ及び自律型装置にコマンドを送ることができる。ＡＣＴ４１６で、発行済みのコマンド及び信号をＶＰＦモジュールにフィードバックすることができる。最適化ループは、ＡＣＴ４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４及び４１４を介して繰り返すことができる。線形フロー等の他のフローは、最適化を施すために使用することができる。
さらに図４を参照すると、より詳細には、ＡＣＴ４０２で、系統装置からのリアルタイムデータを取り込むことができる。リアルタイムデータは、電力系統上の装置によって行われ、かつデータ処理システムに送られる測定値を指すことができる。データ処理システムは、ネットワークを介してリアルタイム測定値を受け取ることができる。データ処理システムは、時間間隔又はバッチアップロードに基づいて、測定値を受け取ることができる。測定値は、１つ又は複数のフォーマット、ユニット、又はタイプとすることができる。電力系統データは、電力系統上のさまざまな機器に関連付けられたタイムスタンプ及び信号を指し又は含むことができる。電力系統データは装置の表示又は識別子を含むことができ、測定値はこの表示又は識別子から取得される。電力系統データは装置の位置情報を含むことができる。
ＡＣＴ４０４では、自律型装置に発行された以前のコマンド及び信号を、ＡＣＴ４０６のＶＰＦモジュールに入力することができる。以前のコマンド又は信号が発行又は送られなかった場合、以前のコマンド又は信号は、データ処理システムによって提供されなくてもよく、又は受け取られなくてもよい。以前のコマンドは、任意の以前のコマンドがデータ処理システムによって提供されたか否かにかかわらず、任意の以前のコマンドを参照することができる。以前の信号は、自律型装置に送られた任意の以前の信号を指すことができる。例えば、以前のコマンド又は信号は、電力系統に関連する他の制御システム、又はその管理者によって提供されてもよい。以前のコマンド又は信号は、例えば、電力系統データが提供される現在の期間に、以前のコマンド又は信号が関連付けられていない場合、利用できない場合がある。以前のコマンド又は信号は、機械学習モデルを訓練する際に組み込むフィードバックデータの一部とすることができる。
ＡＣＴ４０８で、電力系統の状態のＶＰＦモジュールは、ＡＣＴ４０２で系統装置から受け取ったデータを、又はＡＣＴ４０４で発行された以前の制御コマンド及び信号を受け取ることができる。ＶＰＦモジュールは、コマンド又は信号が発行された後に、電力系統の構成要素からフィードバックデータを受け取ることができる。ＶＰＦモジュールは、図３のＶＰＦモジュール又は図２の機械学習モデル生成器と同様の特徴及び機能を実行することができる。ＶＰＦモジュールは、データ処理システムの一部にすることができる。データ処理システムは、系統装置からのデータと、もしも利用可能ならば、発行済みの以前の制御コマンド及び信号と、を利用して入力行列を生成することができる。データ処理システムは、電力系統の状態のＶＰＦモデルを訓練するために、ＶＰＦモジュール用に入力行列を供給することができる。ＶＰＦモデルは、少なくとも線形機械学習手法を使用して訓練された線形モデルに基づくことができる。データ処理システムは、ＡＣＴ４１０でＶＰＦモデルをＯＰＦモジュールに代入することができる。
ＡＣＴ４１０で、ＯＰＦモジュールは、ＶＰＦモジュールから訓練済みＶＰＦモデルを受け取ることができる。ＯＰＦモジュールは、入力変数の境界、出力変数の制約、及び性能目標に基づいてＶＰＦモデルを最適化するように構成することができる。ＯＰＦモジュールは、データ処理システムの一部にすることができる。例えば、ＯＰＦモジュールは、最適化手法（例えば、線形最適化手法）を、入力と出力の境界及び制約に適用することができる。したがって、ＯＰＦモジュールは、入力と出力の線形関係によって、最適な判定出力を決定することができる。ＯＰＦモジュールは、入力変数の範囲が与えられると、出力変数を予測するために、境界の範囲外の入力変数を変更することができる。ＯＰＦモジュールは、１つ又は複数の判定出力を決定するために、入力変数、出力変数、あるいは境界及び制約の範囲外にあるその他の関連する変数を、計算から除去することができる。入力変数は、少なくともＰａｍｉ測定値、ＴＡＰ、又はＣＡＰを含むことができる。出力変数は、少なくともＰｓｔａｔｉｏｎ、Ｑｓｔａｔｉｏｎ、Ｖｓｔａｔｉｏｎ、又はＶａｍｉを含むことができる。例えば、ＯＰＦモジュールは、境界の範囲内のＰａｍｉ測定値と、訓練済みＶＰＦモデルへのＴＡＰ及びＣＡＰ設定のセットと、を提供することができる。ＶＰＦモデルは、Ｐｓｔａｔｉｏｎを最小化し、かつＱｓｔａｔｉｏｎ、Ｖｓｔａｔｉｏｎ、及びＶａｍｉの制約を最小化する目的で、出力変数を予測することができる。ＯＰＦモジュールは、制約の範囲外の出力変数をもたらす１つ又は複数のＴＡＰ及びＣＡＰ設定を除去することができる。したがって、この例では、ＯＰＦモジュールが、目標に到達するための判定出力のリスト又はサブセットを提供することができる。
ＡＣＴ４１２で、ＯＰＦモジュールは、電力系統の１つ又は複数の構成要素を調整して性能目標を達成するために、１つ又は複数の判定出力（例えば予測される変化であり、これは、電力系統データ及び以前の制御コマンドを基にした所与の条件及び電力系統の状態に基づく解として参照することができる）を決定することができる。構成要素は、少なくとも電力系統の制御可能な装置又は自律型系統装置（例えば、非系統コントローラ）を含むことができる。例えば、ＶＰＦモデル（例えば、機械学習モデル）を使用して、データ処理システムのＯＰＦモジュールは、所望の結果に対する電力系統の条件の変化を評価することができる。ＯＰＦモジュールは、この変化を評価して、消費電力の最小化又はＶＶＯ等の所望の結果を容易にするためにさらに調整を行うかどうかを決定することができる。いくつかの場合、束縛及び制約を調整することができる。この場合、ＯＰＦモジュールは、模擬入力変数及び出力変数を再評価して、系統装置に対する変更を決定することができる。
ＯＰＦモジュールは、電力系統内の様々な位置について、その位置に関連付けられた性能目標に基づいて、異なる設定を選択することができる。例えば、変電所で有効電力消費を最小限に抑えるためのゾーンＡ、エネルギー使用量を減らすためのゾーンＢ、間欠性再生可能エネルギー発電中の安定性を高めるためのゾーンＣのように、電力系統を３つのゾーンに分離することができる。境界及び制約が与えられた場合、ＯＰＦモジュールは、ＴＡＰ及びＣＡＰの設定／構成のリストを提供できる。ＯＰＦモジュールは、ゾーンＡのための第１の構成セット、ゾーンＢのための第２の構成セット、及びゾーンＣのための第３の構成セットを選択することができる。ＯＰＦモジュールは、構成セットを、例えば、電力系統内の装置を制御するために系統コントローラに、送ることができる。
フロー４００のプロセスは、変化の最適なセットが得られるまで繰り返すことができ、その後、ＡＣＴ４１４で当該セットが系統装置に送られる。最適な制御が満たされると（例えば、達成されているＶＶＯに基づいて）、データ処理システムは、電力系統上の装置のコントローラ又は装置にコマンドを送ることができる。さらに、データ処理システムは、自律型装置に信号を送ることができる。電力系統上の装置は、変更に基づいて、自身の動作を修正することができる。自律型装置は、自身の動作を変更できずともよく、その代わりに、少なくとも電力消費及び発電のフィードバックデータを、とりわけ、系統装置に変更がなされた後のそれらのフィードバックデータを提供することができる。発行されたコマンド及び信号は、（例えば、フィードバックＡＣＴ４１６を介して）ＶＰＦモジュールにフィードバックでき、その結果、電力系統へのそれらの効果が（例えば、ＡＣＴ４０４を介して）学習される。自律型装置に信号を送ることで、データ処理システムは、自律型装置が回路最適化に関与することを許可することができる。データ処理システムは、予測される出力を最適化するために、調整後に、系統装置からのフィードバックコマンド／信号及びデータサンプルによって、出力に対する入力を評価することができる。
フロー４００の１つ又は複数の部分は、データ処理システム等の集中型システムによって実行することができる。いくつかの場合、フローの１つ又は複数の部分は、ローカルデータ処理システムによって実行することができる。例えば、電力系統上の１つ又は複数のローカル装置を、データ処理システムの１つ又は複数の構成要素又は機能で構成し、そのような機能を実行することができる。１つ又は複数のローカル装置は、ローカル機械学習モデルを含むことができ、またローカル機械学習モデルを使用して、変化又は出力を予測することができる。さらなる処理及び制御のために、ローカル予測を集中型データ処理システムに提供することができる。
図５は、電力系統内の１つ又は複数の構成要素を制御する方法の例を、一実装形態にしたがって示すフロー図である。方法５００は、例えば、データ処理システム又は電力系統を含む、図１、２及び３に示す１つ又は複数のシステム又は構成要素によって実施することができる。
方法５００は、ＡＣＴ４０２でデータサンプルを識別又は受け取るステップを含むことができる。データサンプルは、電力系統の１つ又は複数の部分に位置する１つ又は複数の装置によって検出された信号を含むことができる。信号は少なくとも、自動検針インフラによって検出される電圧、有効電力及び無効電力と、電圧調整器のタップ位置と、コンデンサバンクのスイッチ状態と、並びに電力系統上の様々な位置に関連付けられた気象データと、に対応することができる。１つ又は複数の装置は、電力系統の制御可能な装置又は自律型装置（例えば、制御不可能な系統装置）を含むことができる。データ処理システムは、リアルタイムデータのフィード又はストリームによって、信号を受け取り又は特定することができる。信号は、電力の特性、装置設定、装置動作モード又は気象状態等の電力系統データを指し、又は含むことができる。信号は、電力系統、外部サーバ、又は他のデータソース上の異なる位置にある異なる装置等の様々なソースから取得することができる。
データ処理システムは、無効サンプルがあるかどうかを判定することができる。データ処理システムは、サンプリング値を閾値と比較すること、ノイズを検出すること、破損したサンプルを検出すること、又は、欠落したサンプル若しくはヌルサンプルを検出することに基づいて、無効サンプルを識別することができる。データ処理システムは、様々な装置から受け取った信号が互いに同期しているかどうかを判定することができる。データ処理システムが無効サンプル又は非同期サンプルを検出した場合、データ処理システムは、信号のクリーニングに進むことができる。
データ処理システムは、１つ又は複数のデータクリーニング手法を使用して、信号をクリーニングすることができる。データ処理システムは、無効サンプルを除去することができる。無効サンプルを除去することは、無効サンプルを有するタイムスタンプに対応する各信号からサンプルを除去することを含むことができる。しかしながら、いくつかの場合、機械学習モデルを使用して無効サンプルの値を予測するために、データ処理システムは、同じタイムスタンプについての他の有効なサンプルとは対照的に、無効サンプルのみを除去することができる。
サンプルをクリーニングすると、データ処理システムは、フィルタを適用するかどうかを決定することができる。例えば、データ処理システムは、データ処理システムが無効サンプルはないと判定した場合、フィルタを適用するかどうかを決定するステップに進むことができる。データ処理システムが、入力データを（例えば、低周波数等の悪影響を有すると判断される周波数を検出すること、又はデータ内の変動性若しくはノイズを検出することに基づいて）フィルタリングすることで予測の精度又は信頼性を改善することができると判断した場合、データ処理システムは、フィルタを適用することができる。
データ処理システムがフィルタの適用を決定した場合、データ処理システムは、フィルタを選択及び適用するステップに進むことができる。データ処理システムは、サンプルレート、トレンド、ノイズ特性、又は検出された不要な周波数等の電力系統データの特性に基づいて、フィルタを選択することができる。例えば、データ処理システムは、データ内の所望のトレンドを維持しながらノイズを除去するために、ローパスフィルタ及び平滑化フィルタを選択することができる。
データにフィルタを適用すると、データ処理システムは統計的メトリックを決定することができる。データ処理システムがフィルタを適用しないと決定した場合（例えば、データの品質が高く、不所望のノイズ又は周波数を含まない場合）、データ処理システムは、平均値、中央値、最小値、最大値、標準偏差、平均値差分、中央値差分等の統計的メトリックを決定することに進むことができる。データ処理システムは、ある期間、所定の期間、又は所定の数のサンプルについて、統計的メトリックを決定することができる。データ処理システムは、故障、タップ変更、閾値を上回る若しくは下回る電圧、又はその他の条件等の、データに関連する条件又はイベントに基づいて、サンプル数又は期間を決定することができる。
ＡＣＴ５１０で、データ処理システムは、入力行列を構築又は生成することができる。データ処理システムは、受け取った入力信号及び決定された統計的メトリックを含む入力行列を生成することができる。データ処理システムは、同期され、クリーニングされ、及びフィルタリングされた電力系統データを有する入力行列を生成することができる。データ処理システムは、タイムスタンプ及び信号値にそれぞれ対応する行及び列を有する入力行列を生成することができる。入力行列のサイズは、所定の値に基づいて決定され、又は、電力系統データに関連付けられた条件若しくはイベントに基づいて動的に決定されるサンプル若しくは期間の数に対応することができる。データ処理システムは、機械学習モデルを生成又は訓練するとき、タイムスタンプにおける信号値の重要度を増加又は減少させるために、１つ又は複数の行（例えば、タイムスタンプ）に重み付けをすることができる。
判定ブロック５１５で、データ処理システムは、電力系統の物理ネットワークモデルが利用可能であるかどうかを判定することができる。物理ネットワークモデルが利用可能でない場合、データ処理システムは、自動検針インフラからのデータサンプルを特定することができる。その後、データ処理システムは、ＡＣＴ５２５に進み、電力系統の自動検針インフラからのデータサンプルを使用して、機械学習モデルを訓練することができる。例えば、データ処理システムは、データリポジトリから自動検針インフラのデータサンプルを取り出すことができる。いくつかの場合、データ処理システムは、自動検針インフラに信号を送って、データサンプルを要求することができる。信号を送った後、データ処理システムは、自動検針インフラから戻されたデータサンプルを受け取ることができる。物理ネットワークモデルが利用可能な場合、データ処理システムは、ＡＣＴ５２０に進み、機械学習モデルを訓練することができる。いくつかの場合、データ処理システムは、電力系統の利用可能な物理ネットワークモデル及び自動検針インフラからのデータサンプルを使用して、機械学習モデルを訓練することができる。データ処理システムは、（例えば、入力行列を生成するために使用される）電力系統の装置からデータサンプルを提供して、機械学習モデルを訓練することができる。
ＡＣＴ５２５で、データ処理システムは、生成された入力行列を機械学習モデルに入力して、出力値を予測することができる。データ処理システムは、入力行列又は入力行列の前に構築された他の行列を使用して、機械学習モデルを訓練することができる。データ処理システムは、例えば線形モデルに基づいて、１つ又は複数のタイプの機械学習モデルを使用するように構成することができる。データ処理システムは、機械学習モデルを訓練するために、様々なタイプの機械学習手法の中でも、とりわけ、線形機械学習手法を使用することができる。データ処理システムは、最適制御決定を予測するための機械学習モデルとして、三相不平衡潮流モデルを訓練することができる。データ処理システムは、最適化手法に基づいて又は最適化手法を計算に入れて、機械学習モデルを訓練するための機械学習手法を選択することができる。例えば、データ処理システムは、線形機械学習手法を選択してモデルを訓練でき、また線形最適化手法を選択して機械学習モデルを最適化することができる。データ処理システムは、機械学習モデルを線形計画法のソルバーに容易に利用可能にすることができるような機械学習手法及び最適化手法を選択する命令を、運転者から受け取ることができる。モデルを訓練した後、データ処理システムはＡＣＴ５３０に進むことができ、ここで、データ処理システムは、境界、制約、及び性能目標を受け取ることができる。データ処理システムは、機械学習モデルを使用して、例えば、系統装置によって生成又は消費される値の中でも、とりわけ、変電所における有効電力、変電所における無効電力、又は電力系統上の様々な位置における電圧値を予測することができる。
ＡＣＴ５３０で、データ処理システムは、機械学習モデルへの１つ又は複数の入力変数の境界、機械学習モデルの１つ又は複数の出力変数の制約、及び電力系統の性能目標を受け取ることができる。データ処理システムは、運転者（例えば、ユーザー定義変数）から、境界、制約、及び性能目標を受け取ることができる。境界を有する１つ又は複数の入力変数は、入力行列の少なくとも１つの変数を含むことができる。制約を有する１つ又は複数の出力変数は、出力値又は機械学習モデルによって予測される出力行列の少なくとも１つの変数を含むことができる。例えば、データ処理システムは、入力行列に基づいて出力行列を生成することができる。出力行列は、入力行列内の期間とは異なる期間の値（例えば、将来の出力値）を含むことができる。出力行列の他の値は、予測入力信号等の入力行列の値とは異なっていることができる。また、出力行列は、入力行列内の欠落値を埋めることができ、例えば、入力行列から欠落している信号に対する値を決定することができる。データ処理システムは、入力行列又は出力行列の１つ又は複数の値を制約することができる。
ＡＣＴ５３５で、データ処理システムは、性能目標を満たすように、電力系統の構成要素に対する調整を決定することができる。データ処理システムは、例えば、入力行列に基づいて出力行列を予測するために、機械学習モデルを使用して調整を決定することができる。データ処理システムは、１つ又は複数の入力変数の境界並びに１つ又は複数の出力変数の制約に適用される最適化手法を使用することによって調整を決定して、性能目標に到達するように出力行列から調整値のサブセットを決定することができる。データ処理システムは、系統装置を調整するために、可能性のある入力値を決定することができる。例えば、データ処理システムは、電力系統の少なくとも１つの構成要素から、有効電力測定値、ＴＡＰ、及びＣＡＰ情報を含む入力行列を受け取ることができる。有効電力測定値に境界が適用される場合、データ処理システムは、異なるＴＡＰ又はＣＡＰ設定をシミュレートして、電力系統のさまざまな位置で出力される有効電力、無効電力、又は電圧等の異なる出力を予測することができる。データ処理システムは、判定ブロック５４０に進んで、入力変数及び出力変数が境界及び制約の範囲内にあるかどうかを判定することができる。いくつかの場合、入力値は、最適化手法を使用して適用される境界に基づいて、変更又は除去することができる。さらなる例では、データ処理システムは、変電所における予測有効電力、変電所における予測無効電力、又は予測電圧値の等の、機械学習モデルによってシミュレートされ又は予測された出力変数に基づいて、調整を決定することができる。
判定ブロック５４０で、データ処理システムは、１つ又は複数の入力変数が境界の範囲内にあるかどうか、並びに、１つ又は複数の出力変数が制約の範囲内にあるかどうかを判定することができる。入力変数のうち少なくとも１つが境界の外側にある場合、データ処理システムは、入力変数の値を変更し、又は予測から入力変数を除去することができる。データ処理システムは、機械学習モデルを使用して、入力変数を処理することができる。データ処理システムは、入力変数を使用して、異なる組の判定出力を提供することができる。例えば、境界によって制限される入力変数は、系統装置からの有効電力測定を含むことができる。データ処理システムは、出力変数を予測するために、機械学習モデルに対する様々なＴＡＰ及びＣＡＰ設定をシミュレートすることができる。運転者は、系統装置によって生成又は消費される無効電力及び電圧等の出力変数の少なくとも１つに、１つ又は複数の制約を提供することができる。
例えば、データ処理システムは、出力変数が制約の範囲外であると判定し、ＡＣＴ５３５に戻って機械学習モデルへの入力設定を調整することができる。再び前の例を参照すると、データ処理システムは、制約の範囲外の出力変数に関連付けられたＴＡＰ又はＣＡＰ設定を除去することができる。入力変数及び出力変数が境界及び制約の内側にある場合、データ処理システムは、ＡＣＴ５４５に進み、電力系統の構成要素に調整を施すことができる。いくつかの場合、データ処理システムは、系統装置を調整した後に、出力変数（例えば、実際の発電量又は消費量）が制約を満たすかどうかを判定することができる。この場合、データ処理システムは、ＡＣＴ５４５に戻って第２の調整を選択又は決定できる。第２の調整は、刺激されると、制約を満たす出力変数を提供し、系統装置の１つ又は複数の設定を調整する。
データ処理システムは、機械学習モデルを使用して、出力が性能目標を満たさないことを判定することができる。例えば、性能目標は、（例えば、予め決められた範囲内で）有効電力消費量を最小化することとすることができる。データ処理システムは、所定の範囲の外の有効電力消費量をもたらす少なくとも１つの入力変数（例えば、電圧調整又は設定）を特定することができる。したがって、データ処理システムは、系統装置に提供することができる入力変数のリストから、この入力変数を除去することができる。いくつかの場合、データ処理システムは、例えば、機械学習モデルを訓練するために検索するために、性能目標を達成しない入力変数のリストを維持することができる。
ＡＣＴ５４５で、データ処理システムは、電力系統の構成要素に調整を施すことができる。この調整は、１つ又は複数の出力変数の制約の範囲内の１つ又は複数の出力変数のうち少なくとも１つの値を調整する、構成要素へのコマンドを指すことができる。この調整を行えば、変電所の需要レベル、閾値を下回るエネルギー使用の削減（例えば、事前に決定された最大エネルギー使用量）、間欠性再生可能発電中の安定性の維持、電力系統によって設定された力率範囲の調整、又は第２の閾値を上回る分散型エネルギーリソースの容量の増加（例えば、事前に決定された容量制限を上回る）のうちの少なくとも１つ等の性能目標を満足することができる。データ処理システムは、電力系統の動作又は性能の態様を最適化するかどうかを決定することができる。データ処理システムが電力系統を最適化することを決定する場合、データ処理システムは、ＶＶＯを実行するか、それとも例えば、電力系統の何らかの他の態様又は特性を最適化するかを決定することができる。データ処理システムが電力系統の少なくとも一部又はある位置を最適化することを決定すると、データ処理システムは、その部分にある少なくとも１つの装置に調整を送ることができる。データ処理システムは、判定ブロック５５０に進み、調整が性能目標を満たすかどうかを判定することができる。データ処理システムは、制御可能な系統装置に調整を施すことができる。データ処理システムは、自律型装置に信号を送ることができる。例えば、データ処理システムは、系統装置を調整した後の発電量又は消費量等のフィードバックデータを要求するために、自律型装置から信号を送ることができる。データ処理システムは、信号のパラメータ又は値（例えば、電力系統上のある位置の電圧、又は電力系統のある位置における装置の設定）を調整することができる。いくつかの場合、データ処理システムは、調整済みパラメータを提供し、またＡＣＴ５１０に戻って新しい入力行列を生成することができる。データ処理システムが、パラメータ又は制御コマンドを装置に送る前にパラメータを調整して、調整済みパラメータを実装するため、この入力行列は、模擬入力行列と呼ぶことができる。したがって、データ処理システムは、ＡＣＴ５３５からの調整済みパラメータを使用して少なくともＡＣＴ５１０及び５２５を再度実行することで、パラメータの調整が電力系統にどのように影響するかをシミュレートすることができる。データ処理システムは、このループ全体を１回又は複数回繰り返すことができる。
判定ブロック５５０で、データ処理システムは、調整が性能目標を満たす（例えば、性能が最適化された）かどうかを判定することができる。調整が性能目標を満たす場合、データ処理システムは、調整を維持してＡＣＴ５０５に戻ることができる。例えば、データ処理システムは、調整済みパラメータによって所望の性能閾値が満たされたことを判定でき、又は、データ処理システムは、さらなる調整が電力系統の性能を低下させ始めていること（例えば、タップ変更をすることで、電力系統のある位置における電圧レベルが最小閾値を下回ること）を判定することができる。
データ処理システムは、性能目標が満たされなかったことを判定することができる。例えば、データ処理システムは、目標閾値を満たさない出力変数を示すフィードバックを、少なくとも調整された系統装置から受け取ることができる。目標閾値は、とりわけ、最大電力消費量、最小電力量、発電量、効率評価値を含むことができる。データ処理システムは、ＡＣＴ５３５に戻り、系統装置への入力変数を調整することができる。いくつかの場合、データ処理システムは、フィードバックデータを受け取るためにＡＣＴ５５５に進むことができる。データ処理システムは、フィードバックデータを使用して、機械学習モデルを介して訓練又はシミュレーションのための新しい入力行列を生成することができる。
データ処理システムは、新しいデータサンプルとして系統装置に送られた前回の調整又は信号を受け取ることができる。前回の調整又は信号は、フィードバックデータと呼ぶことができる。データ処理システムは、フィードバックデータを使用して機械学習モデルを訓練し、模擬出力変数の精度を改善することができる。さらに、フィードバックデータは、気象条件、整備情報、又は任意の系統装置からの他の消費／生成情報を含むことができる。
データ処理システムは、系統装置に第２の調整を施すことができる。例えば、データ処理システムは、出力変数がユーザ定義の制約の範囲外にあること、又は最初の調整が性能目標を満たさなかったことを判定することができる。判定に応答して、データ処理システムは、少なくとも１つの系統装置に提供するための第２の調整変数を特定又は決定することができる（例えば、値を調整するために構成要素にコマンドを送る）。データ処理システムは、この反復を繰り返し、境界及び制約を与えられた性能目標に基づいて、系統装置の最適設定を決定することができる。
いくつかの場合、最適な性能をもたらすように調整済みパラメータが決定されたので、データ処理システムは、電力系統を最適化しないこと、又はさらに最適化しないことを決定することができる。この場合、データ処理システムは、ＡＣＴ５５５に進み、ＡＣＴ５０５に戻って、制御決定を行うプロセスを繰り返すことができる。ＡＣＴ５５５で、データ処理システムは、ＡＣＴ５３５からの出力値に基づいて、制御コマンド、命令、通知、報告、又は警告を送ることができる。データ処理システムは、ＡＣＴ５０５に、フィードバックとして制御コマンド及び信号を提供することができ、その時点でデータ処理システムは、リアルタイム信号及び他の制御コマンドを含む更新済みの電力系統データを受け取ることができ、また電力系統の性能を評価又は管理して、電力系統の性能を最適化するために電力系統の挙動を予測し続けることができる。
図６は、例示的なコンピュータシステム６００のブロック図である。コンピュータシステム又はコンピューティング装置６００は、データ処理システム２０２又はデータ処理システム２０２のような構成要素を含むことができ、あるいはそれらを実施するために使用することができる。コンピューティングシステム６００は、情報を通信するために、少なくとも１つのバス６０５又は他の通信構成要素を、また情報を処理するために、バス６０５に結合された少なくとも１つのプロセッサ６１０又は処理回路を含む。また、コンピューティングシステム６００は、情報処理のために、バスに結合された１つ又は複数のプロセッサ６１０又は処理回路を含むことができる。また、コンピューティングシステム６００は、情報と、プロセッサ６１０によって実行される命令とを記憶するために、バス６０５に結合された、ランダムアクセスメモリ又はその他の動的記憶装置等の少なくとも１つのメインメモリ６１５を含む。また、メインメモリ６１５は、位置情報、電力系統データ、コマンド命令、装置の状態情報、電力系統の内部若しくは外部の環境情報、電力の特性に関する情報、又はプロセッサ６１０による命令の実行中の他の情報を保存するために使用することができる。コンピューティングシステム６００はさらに、プロセッサ６１０用に静的情報及び命令を記憶するために、バス６０５に結合された少なくとも１つの読み出し専用メモリ６２０又は他の静的記憶装置をさらに含んでもよい。固体素子装置、磁気ディスク、又は光ディスク等の記憶装置６２５は、バス６０５に結合して、情報及び命令を永続的に記憶することができる。
コンピューティングシステム６００は、データ処理システムの管理者又は電力系統等のユーザに情報を表示するために、液晶ディスプレイ又はアクティブマトリクスディスプレイ等のディスプレイ６３５に、バス６０５を介して結合することができる。情報及びコマンドをプロセッサ６１０に伝達するために、キーボード又は音声インターフェース等の入力装置６３０がバス６０５に結合されてもよい。入力装置６３０は、タッチスクリーンディスプレイ６３５を含むことができる。また、入力装置６３０は、プロセッサ６１０に方向情報及びコマンド選択を伝達し、かつディスプレイ６３５上のカーソル移動を制御するために、マウス、トラックボール、又はカーソル方向キー等のカーソルコントローラを含むことができる。ディスプレイ６３５は、データ処理システム２０２の一部、又は図１の他の構成要素の一部とすることができる。
本明細書に記載するプロセス、システム及び方法は、プロセッサ６１０がメインメモリ６１５に収められている命令構成を実行することに応答して、コンピューティングシステム６００によって実施することができる。このような命令は、記憶装置６２５等の別のコンピュータ可読媒体からメインメモリ６１５に読み込むことができる。メインメモリ６１５に収められている命令構成を実行すると、コンピューティングシステム６００は、本明細書に記載する例示的なプロセスを実施する。また、多重処理構成における１つ又は複数のプロセッサは、メインメモリ６１５に含まれる命令を実行するために使用してもよい。本明細書に記載するシステム及び方法と共に、ハードワイヤード回路を、ソフトウェア命令の代わりに又はソフトウェア命令と組み合わせて使用することができる。本明細書に記載するシステム及び方法は、ハードウェア回路及びソフトウェアの任意の特定の組合せに限定されない。
図６に例示的なコンピューティングシステムを記載したが、本明細書に記載する動作を含む主題は、本明細書で開示した構造を含む、他のタイプのデジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア若しくはハードウェア及びその構造的等価物、あるいはそれらの１つ又は複数の組合せにおいて実施することができる。
本明細書の記載のいくらかは、システム構成要素（例えば、調停構成要素）の態様の構造的独立性を強調し、これらのシステム構成要素の動作及び責任の１つのグループ化を示す。同様の全体の動作を実行する他のグループ化は、本出願の範囲内であると理解される。モジュールは、ハードウェアで実現することも、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体上のコンピュータ命令として実現することもでき、モジュールは、様々なハードウェア又はコンピュータベースの構成要素に分散させることもできる。
上記のシステムは、これらの構成要素のいずれか又はそれぞれの複数個を提供することができ、これらの構成要素は、独立型システム又は分散システム内の複数のインスタンス化のいずれかで提供することができる。さらに、上記のシステム及び方法は、１つ若しくは複数のコンピュータ可読プログラムとして、あるいは、１つ若しくは複数の製品上又はその中で具現化される実行可能命令として、提供することができる。製品は、クラウドストレージ、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、フラッシュメモリカード、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、又は磁気テープである。一般に、コンピュータ可読プログラムは、ＬＩＳＰ、ＰＥＲＬ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＰＲＯＬＯＧ等の任意のプログラミング言語、又はＪＡＶＡ等の任意のバイトコード言語で実装することができる。ソフトウェアプログラム又は実行可能命令は、オブジェクトコードとしての１つ又は複数の製品上又はその中に保存することができる。
例示的かつ非限定的なモジュール実施要素は、本明細書で決定された任意の値を提供するセンサ、本明細書で決定された値の前身である任意の値を提供するセンサ、データリンク、通信チップ、振動結晶、通信リンク、ケーブル、ツイストペア配線、同軸配線、シールド配線、送信機、受信機、又は送受信機を含むネットワークハードウェア、ロジック回路、ハードワイヤードロジック回路、モジュール仕様にしたがって構成される特定の非過渡状態の再構成可能ロジック回路、少なくとも電気、油圧若しくは空気圧アクチュエータを含む任意のアクチュエータ、ソレノイド、オペアンプ、アナログ制御要素（ばね、フィルタ、積分器、加算器、除算器、利得要素）、あるいはデジタル制御要素を含む。
本明細書に記載する主題及び動作は、本明細書で開示する構造及びそれらの構造的等価物を含む、デジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、若しくはハードウェア、あるいはそれらの１つ又は複数の組合せにおいて実施することができる。本明細書に記載する主題は、１つ又は複数のコンピュータプログラムとして、例えば、データ処理装置によって実行するため又はデータ処理装置の動作の制御するための１つ又は複数のコンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つ又は複数の回路として実施することができる。代替的又は追加的に、プログラム命令は、人工的に生成された伝播信号、例えば、適切な受信装置に送りデータ処理装置によって実行して情報を符号化するために生成される機械生成電気信号、光信号、又は電磁信号上に符号化することができる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶装置、コンピュータ可読記憶基板、ランダム若しくはシリアルアクセスメモリアレイ若しくは装置、又はそれらの１つ若しくは複数の組み合わせとすることができ、又はそれらの中に含めることができる。コンピュータ記憶媒体は伝播信号ではないが、コンピュータ記憶媒体は、人工的に生成された伝搬信号に符号化されたコンピュータプログラム命令のソース又は宛先とすることができる。また、コンピュータ記憶媒体は、１つ又は複数の別個の構成要素又は媒体（例えば、複数のＣＤ、ディスク、又は他の記憶装置は、クラウド記憶装置を含む）とし、又はそれらに含めることができる。本明細書に記載する動作は、データ処理装置によって、１つ又は複数のコンピュータ可読記憶装置に記憶され、又は他のソースから受け取ったデータ上に対して実行される動作として実施することができる。
「コンピューティング装置」、「構成要素」、又は「データ処理装置」等は、例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、チップ上のシステム、若しくはこれらのものを複数、又はこれらの組合せを含む、データを処理するための様々な機器、装置、及び機械を包含する。機器は、専用論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を含むことができる。機器は、ハードウェアに加え、対象コンピュータプログラム用の実行環境を作成するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームランタイム環境、仮想マシン、あるいはそれらの１つ又は複数の組み合わせを構成するコードを含むこともできる。機器及び実行環境は、ウェブサービス、分散コンピューティング、及び電力系統コンピューティングインフラストラクチャ等の様々な異なるコンピューティングモデルインフラストラクチャを実現することができる。
コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、アプリケーション、アプリ、スクリプト、又はコードとしても知られている）は、コンパイル方式又はインタープリタ方式言語、宣言的言語若しくは手続型言語を含む任意の形式のプログラミング言語で記述でき、独立型プログラムとして、又は、モジュール、構成要素、サブルーチン、オブジェクト、若しくはコンピューティング環境における使用に適した他のユニットを含む任意の形式で展開することができる。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応することができる。コンピュータプログラムは、他のプログラム又はデータ（例えば、マークアップ言語文書内に記憶される１つ又は複数のスクリプト）を保持するファイルの一部の中、対象プログラム専用の単一のファイルの中、あるいは複数の連携ファイル（例えば、１つ又は複数のモジュール、サブプログラム、又はコードの一部を記憶するファイル）の中に記憶することができる。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で、又は、１つのサイトに配置され若しくは複数のサイトに分散され、かつ通信ネットワークによって相互接続される複数のコンピュータ上で実行されるように展開することができる。
本明細書に記載するプロセス及び論理フローは、入力データに基づいて操作して出力を生成することによってアクションを実行するために、１つ又は複数のコンピュータプログラムを実行する１つ又は複数のプログラマブルプロセッサによって実施することができる。また、プロセス及び論理フローは、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の専用論理回路によって実施でき、また、機器は、当該専用論理回路として実施することもできる。コンピュータプログラム命令及びデータを記憶するのに適する装置は、不揮発性メモリ、媒体及びメモリ装置を含むことができる。メモリ装置には、例として、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュ記憶装置といった半導体記憶装置、例えば内部ハードディスク又はリムーバブルディスクといった磁気ディスク、光磁気ディスク、並びに、ＣＤ-ＲＯＭ及びＤＶＤ-ＲＯＭディスクが含まれる。プロセッサ及びメモリは、専用論理回路によって補足し、又は専用論理回路に組み込むことができる。
本明細書に記載する主題は、例えば、データサーバとしてバックエンド構成要素を含むコンピューティングシステムで、例えば、アプリケーションサーバといったミドルウェア構成要素を含むコンピューティングシステムで、例えば、ユーザーが本明細書に記載する主題の実装形態と相互作用できるグラフィカルユーザインターフェース若しくはウェブブラウザを有するクライアントコンピュータといったフロントエンド構成要素を含むコンピューティングシステムで、又は、１つ若しくは複数のそのようなバックエンド、ミドルウェア、若しくはフロントエンド構成要素の組合せで実施することができる。システムの構成要素は、任意の形態又は媒体のデジタルデータ通信、例えば、通信ネットワークによって、相互接続することができる。通信ネットワークの例には、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）及びワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、ネットワーク間（インターネット等）、及びピアツーピアネットワーク（アドホックピアツーピアネットワーク等）が含まれる。
動作が特定の順序で図面に示されているが、そのような動作は、示されている特定の順序又は連続的順序で実施される必要はなく、示されているすべての動作が実施される必要もない。本明細書に記載するアクションは、異なる順序で実施することもできる。
以上、いくつかの例示的な実施形態を説明してきたが、上記実施形態は例示的なものであり、限定的なものではなく、例として提示されていることは明らかである。特に、本明細書で提示される例の多くには、方法の行為又はシステム要素の特定の組み合わせが関与するが、これらの行為及び要素は、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わせることができる。一実装形態に関連して説明される行為、要素、及び特徴は、他の実施形態における同じ役割から除外されない。
本明細書で使用される表現及び用語は、説明の目的のためのものであり、限定するものとみなすべきではない。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「収める（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「関与する（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「によって特徴付けられる（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ）」、「を特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈａｔ）」及びそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目、その等価物、及び追加項目、並びにその後に排他的に列挙される項目からなる代替の実施形態を包含することを意味する。一実装形態では、本明細書に記載するシステム及び方法が、記載した要素、行為、又は構成要素のうち１つ、それらのうち２つ以上の各組合せ、又はすべてから構成される。
また、本明細書で単数で言及されるシステム及び方法の実装形態、要素又は行為へのいかなる言及は、複数のこれらの要素を含む実装形態を包含することができ、また、本明細書のいかなる実装形態、要素又は行為への複数形でのいかなる言及も、単一の要素のみを含む実装形態を包含することができる。単数形又は複数形での言及は、本開示のシステム若しくは方法、それらの構成要素、行為、又は要素を、単一又は複数の構成に限定しない。任意の情報、行為、又は要素に基づく任意の動作又は要素への言及は、行為又は要素が任意の情報、行為、又は要素に少なくとも部分的に基づく実装形態を、含むことができる。
本明細書で開示する任意の実装形態は、任意の他の実装形態又は実施形態と組み合わせることができ、「実装形態」、「いくつかの実装形態」、「一実装形態」等への言及は、必ずしも相互に排他的でなく、実装形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が少なくとも１つの実装形態又は実施形態に含まれ場合があることを示す。本明細書で使用するそのような用語は、必ずしもすべてが同じ実装形態を指しているわけではない。任意の実装形態は、本明細書で開示する態様及び実装形態と矛盾しない任意のやり方で、汎用的に又は排他的に、任意の他の実装形態と組み合わせることができる。
「又は」への言及は、「又は」を使用して記載した任意の用語が、記載した用語のうちの１つ、２つ以上、及びすべてのうちのいずれかを示すことができるように汎用的であると解釈できる。例えば、「ＡとＢのうち少なくとも１つ」への言及には、Ａのみ、Ｂのみ、及びＡとＢの両方を含めることができる。「備える」又は他の日限定的用語に関連して使用されるそのような言及は、追加の項目を含むことができる。
図面、詳細な説明、又は任意の請求項における技術的特徴の後に参照符号が続く場合、参照符号は、図面、詳細な説明、及び請求項の理解度を高めるために含まれている。したがって、参照符号がも、それらの欠如も、いかなる請求項の要素の範囲に限定的な効果を及ぼさない。
様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状及び割合、パラメータの値、取り付け配置、材料の使用、色、方位の変化等の、記載した要素及び動作の修正は、本明細書で開示する主題の教示及び利点から著しく逸脱することなく行うことができる。例えば、一体的に形成されているように示される要素を、複数の部品又は要素で構成してもよく、要素の位置を反転させ、あるいは変更してもよく、離散的な要素又は位置の性質又は数を変更又は変化させてもよい。本開示の範囲から逸脱することなく、開示された要素及び動作の設計、動作条件、及び配置において、他の置換、修正、変更、及び省略を行うこともできる。
本明細書に記載するシステム及び方法は、その特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具現化されてもよい。したがって、本明細書に記載するシステム及び方法の範囲は、上記の説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の均等物の意味及び範囲内に入る変更は、特許請求の範囲に包含される。
本明細書は多くの具体的な実装形態の詳細を含むが、これらは任意の発明の範囲又は請求できるものに対する限定として解釈すべきではなく、むしろ、特定の態様の特定の実施形態に特有の特徴の説明として解釈すべきである。また、本明細書中の別個の実施形態の文脈で記載される特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で記載した様々な特徴は、複数の実施形態において、別々に、又は任意の適切なサブコンビネーションで実施することもできる。さらに、特徴は、一定の組み合わせで作用するものとして上記に記載でき、そのようなものとして最初に主張することさえもできるが、主張される組み合わせからの１つ又は複数の特徴は、その組み合わせから削除でき、サブコンビネーション又はサブコンビネーションの変形を対象とすることができる。
同様に、動作を特定の順序で図面に示しているが、このことは、望ましい結果を達成するために、そのような動作を示された特定の順序で又は連続的な順序で実行すること、又は示されたすべての動作を実行することが必要であるものと理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスク及び並列処理が有利なことがある。さらに、上記の実施形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施形態においてそのような分離が必要であるものと理解されるべきではなく、記載されたプログラム構成要素及びシステムは一般に、単一のソフトウェア製品に統合でき、又は複数のソフトウェア製品にパッケージングできることを理解されたい。
このようにして、主題の特定の実施形態について説明してきた。いくつかの場合、請求項に記載されたアクションを異なる順序で実行でき、それでもなお望ましい結果を達成することができる。さらに、添付の図面に示すプロセスは、所望の結果を達成するために、必ずしも示される特定の順序、又は連続的順序を必要としない。
Claims (20)
- 電力系統の構成要素を制御する方法であって、
データ処理システムにより、電力系統の１つ又は複数の部分に位置する１つ又は複数の装置によって検出される信号を含む複数のデータサンプルを受け取るステップ、
前記データ処理システムにより、前記複数のデータサンプルのタイムスタンプに対応する第１の次元と、前記信号に対応する第２の次元と、前記信号に基づいて生成される１つ又は複数の統計的メトリックと、を有する行列を構築するステップ、
前記データ処理システムにより、前記行列内に提供されていない前記電力系統の信号に対する値を含む出力行列を予測する機械学習モデルを構成するように、前記行列に基づいて機械学習モデルを訓練するステップ、
前記データ処理システムにより、前記機械学習モデルへの１つ又は複数の入力変数の境界、前記機械学習モデルの１つ又は複数の出力変数の制約、及び前記電力系統の性能目標を受け取るステップ、
前記データ処理システムにより、前記機械学習モデルに基づいて、かつ前記１つ又は複数の入力変数の境界及び前記１つ又は複数の出力変数の制約に適用される最適化手法を介して、前記性能目標を満たす前記電力系統の構成要素に対する調整を決定するステップ、並びに、
前記データ処理システムにより、前記電力系統に前記性能目標を満たさせるように、前記電力系統の構成要素に前記調整を施すステップ、
を備える方法。 - 前記電力系統に物理ネットワークモデルがない場合、前記データ処理システムにより、前記電力系統の自動検針インフラから受け取ったデータサンプルで前記機械学習モデルを訓練するステップを備える、請求項１に記載の方法。
- 前記データ処理システムにより、前記行列内で前記信号に対する値が提供されていない時間における、前記電力系統の信号に対する値を含む出力行列を予測する機械学習モデルを構成するように、前記行列に基づいて前記機械学習モデルを訓練するステップを備える、請求項１に記載の方法。
- 前記１つ又は複数の出力変数の制約が、前記電力系統に接続された需要家の装置の電圧が所定の範囲内にあることを含み、前記性能目標が、変電所の需要レベル、閾値を下回るエネルギー使用の削減、間欠性再生可能発電中の安定性の維持、前記電力系統によって設定される力率の範囲の調整、又は第２の閾値を上回る分散型エネルギーリソースの容量の増加のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
- データ処理システムにより、自動検針インフラによって検出される電圧、有効電力、及び無効電力と、電圧調整器のタップ位置と、コンデンサバンクのスイッチ状態と、並びに前記電力系統上の複数の位置に関連付けられた気象データと、に対応する信号を含む複数のデータサンプルを受け取るステップ、
前記データ処理システムにより、変電所における有効電力及び無効電力と、前記電力系統上の複数の位置における電圧値と、を予測するために、前記機械学習モデルに前記複数のデータサンプルを入力するステップ、並びに
前記データ処理システムにより、前記変電所における予測有効電力及び予測無効電力と、前記電力系統上の複数の位置における予測電圧値と、に基づく構成要素に対する調整を決定するステップ、
を備える、請求項１に記載の方法。 - 前記機械学習モデルが三相不平衡潮流モデルを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記最適化手法が、総当たり最適化手法、焼きなまし最適化手法、粒子群最適化手法、遺伝的最適化手法、凸最適化手法、線形最適化手法、又は非線形最適化手法のうち１つを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記機械学習モデルが線形モデルに基づき、前記最適化手法が線形最適化手法を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記構成要素が、電圧調整器、コンデンサバンク、スイッチ、又はインバータのうち少なくとも１つを備える、請求項１に記載の方法であって、
前記方法は、前記データ処理システムにより、前記１つ又は複数の出力変数の制約の範囲内にある前記１つ又は複数の出力変数のうち少なくとも１つの値を調整し、かつ前記性能目標を満たすコマンドを前記構成要素に送るステップを備える、方法。 - 前記データ処理システムにより、前記電力系統に接続された自律型装置から、前記電力系統の構成要素の調整後の１つ又は複数の信号に対する１つ又は複数の値を受け取るステップを備え、前記自律型装置は、前記データ処理システムによって直接制御されず、
前記データ処理システムにより、前記構成要素、前記機械学習モデル、及び前記最適化手法に対する調整後に受け取った前記１つ又は複数の信号に対する１つ又は複数の値に基づいて、前記電力系統の構成要素に対する第２の調整を決定するステップを備える、請求項１に記載の方法。 - 電力系統の構成要素を制御するシステムであって、
メモリと、１つ又は複数のプロセッサと、を含むデータ処理システムを備え、前記データ処理システムは、
電力系統の１つ又は複数の部分に位置する１つ又は複数の装置によって検出される信号を含む複数のデータサンプルを受け取り、
前記複数のデータサンプルのタイムスタンプに対応する第１の次元と、前記信号に対応する第２の次元と、前記信号に基づいて生成される１つ又は複数の統計的メトリックと、を有する行列を構築し、
前記行列内に提供されていない前記電力系統の信号に対する値を含む出力行列を予測する機械学習モデルを構成するように、前記行列に基づいて機械学習モデルを訓練し、
前記機械学習モデルへの１つ又は複数の入力変数の境界、前記機械学習モデルの１つ又は複数の出力変数の制約、及び前記電力系統の性能目標を受け取り、
前記機械学習モデルに基づいて、かつ前記１つ又は複数の入力変数の境界及び前記１つ又は複数の出力変数の制約に適用される最適化手法を介して、前記性能目標を満たす前記電力系統の構成要素に対する調整を決定し、さらに、
前記電力系統に前記性能目標を満たさせるように、前記電力系統の構成要素に前記調整を施すように構成される、システム。 - 前記電力系統の物理ネットワークのモデルがない場合、前記データ処理システムが、前記電力系統の自動検針インフラから受け取ったデータサンプルで前記機械学習モデルを訓練するようにさらに構成される、請求項１１に記載のシステム。
- 前記データ処理システムが、前記行列内で前記信号に対する値が提供されていない時間における、前記電力系統の信号に対する値を含む出力行列を予測する機械学習モデルを構成するように、前記行列に基づいて前記機械学習モデルを訓練するようにさらに構成される、請求項１１に記載のシステム。
- 前記１つ又は複数の出力変数の前記制約が、前記電力系統に接続された需要家の装置の電圧が所定の範囲内にあることを含み、前記性能目標が、変電所の需要レベル、閾値を下回るエネルギー使用の削減、間欠性再生可能発電中の安定性の維持、前記電力系統によって設定される力率の範囲の調整、又は第２の閾値を上回る分散型エネルギーリソースの容量の増加のうち少なくとも１つを含む、請求項１１に記載のシステム。
- 前記データ処理システムが、
自動検針インフラによって検出された電圧、有効電力、及び無効電力と、電圧調整器のタップ位置と、コンデンサバンクのスイッチ状態と、並びに前記電力系統上の複数の位置に関連付けられた気象データと、に対応する信号を含む複数のデータサンプルを受け取り、
変電所における有効電力及び無効電力と、前記電力系統上の複数の位置における電圧値と、を予測するために、前記機械学習モデルに前記複数のデータサンプルを入力し、
前記変電所における予測有効電力及び予測無効電力と、前記電力系統上の複数の位置における予測電圧値と、に基づく構成要素に対する調整を決定するようにさらに構成される、請求項１１に記載のシステム。 - 前記機械学習モデルが三相不平衡潮流モデルを含む、請求項１１に記載のシステム。
- 前記最適化手法が、総当たり最適化手法、焼きなまし最適化手法、粒子群最適化手法、遺伝的最適化手法、凸最適化手法、線形最適化手法、又は非線形最適化手法のうち１つを含む、請求項１１に記載のシステム。
- 前記機械学習モデルが線形モデルに基づき、前記最適化手法が線形最適化手法を含む、請求項１１に記載のシステム。
- 前記構成要素が、電圧調整器、コンデンサバンク、スイッチ、又はインバータのうち少なくとも１つを備え、
前記データ処理システムは、前記１つ又は複数の出力変数の制約の範囲内にある前記１つ又は複数の出力変数のうち少なくとも１つの値を調整し、かつ前記性能目標を満たすコマンドを前記構成要素に送るようにさらに構成される、請求項１１に記載のシステム。 - 前記データ処理システムが、前記電力系統に接続された自律型装置から、前記電力系統の構成要素の調整後の１つ又は複数の信号に対する１つ又は複数の値を受け取るようにさらに構成され、前記自律型装置は、前記データ処理システムによって直接制御されず、
前記データ処理システムが、前記構成要素、前記機械学習モデル、及び前記最適化手法に対する調整後に受け取った１つ又は複数の信号に対する１つ又は複数の値に基づいて、前記電力系統の構成要素に対する第２の調整を決定するようにさらに構成される、請求項１１に記載のシステム。
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