JP3976433B2 - 配電系統計画作成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、想定した今後の電力需要に対して過負荷、電圧過降下等の電力供給支障が生じない配電系統計画の作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、配電系統は図５に示すように構成されている。すなわち、変電所Ａ，Ｂ，…それぞれには、変圧トランス設備（以下、バンクと呼ぶ）Ａ１1 〜 3，Ｂ１1，…が設けられている。バンクＡ１1 〜 3，Ｂ１1，…は、通常、各変電所Ａ，Ｂ，…に対して最大３つ設置できるようになっており、図５に図示された変電所Ａには３つのバンクＡ１1 〜 3が設けられており、変電所Ｂには一つのバンクＢ１1が設けられている。
【０００３】
各バンクＡ１1 〜 3，Ｂ１1，…それぞれには、変電所ブレーカ（以下、ＦＣＢと称す）２を介して配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が接続されている。通常、各バンクＡ１1 〜 3，Ｂ１1には、最大１２本の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が接続できるようになっている。各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…には、低圧需要家α，ないし高圧需要家βに対して給電する引き込み線４が接続されている。低圧需要家αに給電する引き込み線４の中途部には、降圧用のトランス５が設けられている。
【０００４】
各変電所Ａ，Ｂ，…内の配電線（例えばＡ３1 〜 3）どうしの間には、配電線どうしを連系接続する第２の配電線６が設置されている。第２の配電線６は、各変電所Ａ，Ｂ，…内の配電線どうしの間で負荷融通ができるように設けられている。一方、各変電所Ａ，Ｂの給電領域の間には、変電所Ａ，Ｂそれぞれが所轄する配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…どうしを接続する第３の配電線７が配設されている。第３の配電線７は、変電所Ａ，Ｂ，…の間で、負荷の移行ができるように設けられている。
【０００５】
各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1の配線中途部には、配電線経路の断続制御を行う開閉器８が設けられている。開閉器８は複数設けられており、これら開閉器８によって各配電線Ａ３1 〜 3は複数の区間に分割可能になっている。第２の配電線６の配線中途部には、連系開閉器９が設けられており、同一の変電所Ａ，Ｂから給電される配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1の間の連系関係が連系開閉器９によって断続可能（通常は開状態）になっている。第３の配電線７の配線中途部には、連系開閉器１０が設けられており、異なる変電所Ａ，Ｂから給電される配電線Ａ３1 〜 3，ｂ３1の間の連系関係が連系開閉器１０によって断続可能（通常は開状態）になっている。
【０００６】
従来から、このように構成された配電系統において、今後の需要の伸びに応じた配電系統計画を立案する場合には、次のようにして行っていた。すなわち、まず、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…における最大負荷実績と新規の需要家α，βの追加予定とを調べる。各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…の負荷実績は、各ＦＣＢ２によって検出されたのち電力会社の中央制御装置（図示省略）に送信されて記憶されており、最大負荷実績は中央制御装置の記憶内容を調べればわかる。
【０００７】
次に、最大負荷実績の増加予想データ（伸び率）、新規需要家の追加予定データ等を基にして、翌年度の電力需要想定を行う。この電力需要想定は専用様式の計算表を用いて手計算により行う。さらには、想定した次年度の電力需要に対して既存の配電設備で対応した際に、過負荷、電圧過降下等の電力供給支障が生じるか否かを判定する。この判定操作は、専用様式の計算表を用いて手計算により行う。
【０００８】
さらに、電力供給支障が任意の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…内で生じると判定する場合には、まず、電力供給支障が生じると想定される配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が負担している負荷の一部を、電力供給支障が生じないと想定される他の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1に移行することで、電力供給支障を解消させる。このような操作は、同じ変電所から給電される配電線どうしの間で行われ、具体的には配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1および第２の配電線６の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせの変更をシミュレーションすることで行う。
【０００９】
一方、電力供給支障が変電所Ａ，Ｂ自体に生じると判定する場合には、電力供給支障が生じると想定される変電所Ａ，Ｂ，…が負担している負荷の一部を、電力供給支障が生じないと想定される他の変電所Ｂ，Ａ，…に移行させることで、電力供給支障を解消させる。このような操作は、具体的には第３の配電線７を含む各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，６，７の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせの変更をシミュレーションすることで行う。
【００１０】
以上の電力供給支障の解消計画で電力供給支障が解消しない場合には、電力供給支障が生じないように配電設備（配電線やバンク）の新設計画を立てる。
【００１１】
さらには、上述した操作により電力供給支障が解消した場合には、任意の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…において断線等の配電事故が生じた場合を想定し、そのような場合においても、電力供給支障が発生しないように、配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が負担している負荷（需要家α，β）の一部を他の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1に移行させるシミュレーションを行う。このような操作は、具体的には配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，第２の配電線６および第３の配電線７の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせの変更をシミュレーションすることで行う。
【００１２】
このような翌年度の配電系統計画を作成したのち、さらに翌年度，翌翌年度といったように、一年単位の配電系統計画を同様の方法により作成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の配電系統計画の作成方法では、上記電力供給支障が生じない系統運用状態を探り出す必要がある。具体的には、計画担当者が、経験と勘に基づいて試行錯誤しながら、電力供給支障が生じない開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせを探り出していた。しかしながら、これでは、立案に長時間を要するうえに、立案者の熟練度合によって計画精度が左右されてしまい、常時均質な立案が行えるとはいえなかった。
【００１４】
さらには、電力供給支障が生じない最適な系統運用状態をコンピュータにより自動算出することが考えられるが、その場合にも次のような課題があった。すなわち、コンピュータによる自動算出を行う場合には、すべての系統運用状態（開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせのすべて）をシミュレーションしたうえで、その中から最適な系統運用状態（開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせ）を抽出するという手順が採られる。ところが、一般に一つの配電系統が負担する配電エリアは広大であって、その中には非常にたくさんの開閉器８，連系開閉器９，１０が設けられている。そのため、算出対象となる系統運用状態（開閉組み合わせ）の数も膨大なものとなり、計算速度の速い昨今のコンピュータで自動計算したとしても、すべての計算が終了するには数百日から数年かかってしまい、これでは、実用的な配電系統計画と呼べるものにはならない。
【００１５】
したがって、本発明においては、精度の高い立案を、短時間の自動計算により行うことができる配電系統計画の作成方法の提供を主たる目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次のような手段によって、上述した課題を解決している。すなわち、想定した今後の電力需要に対して既存の配電設備で対応した際に、過負荷、電圧過降下等の電力供給支障が生じるか否かを判定したうえで、前記電力供給支障が生じると判定する場合に、その電力供給支障が生じない配電系統計画を作成する配電系統計画作成方法であって、前記電力供給支障が配電線経路内で生じると判定する場合には、各配電線の経路断続を行う開閉器、および同一の変電所から給電される配電線どうしの間の連系断続を行う開閉器の開閉組み合わせを、前記電力供給支障が生じないように遺伝的アルゴリズムを用いて作成する第１の電力供給支障解消計画作成手順と、前記電力供給支障が変電所自体に生じると判定する場合には、各配電線の経路断続を行う開閉器、同一の変電所から給電される配電線どうしの間の連系断続を行う開閉器、および異なる変電所から給電される配電線どうしの間の連系断続を行う開閉器の開閉組み合わせを、前記電力供給支障が生じないように遺伝的アルゴリズムを用いて作成する第２の電力供給支障解消計画作成手順と、前記第１，第２の電力供給支障解消計画作成手順で前記電力供給支障が解消しない場合には、前記電力供給支障が生じないように配電設備の新設計画を作成する第３の電力供給支障解消計画作成手順とを含むことで、上述した課題を解決している。
【００１７】
なお、遺伝的アルゴリズムとは、非常にたくさんの組み合わせの中から最適なものを抽出する場合のように規模が大きくて組み合わせの全てを計算するのには膨大な時間と手間が要る場合において、その計算の迅速化を図る手法であって、生物の遺伝と進化とを模倣した選択淘汰，交叉，および突然変異の手法を用いて組み合わせの最適化を図ることをいう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
本発明の一実施の形態の配電系統計画作成方法を実施する配電系統計画支援システム２０の概略構成は、図１に示すように、電力会社の中央制御装置１００に接続（例えばＬＡＮ接続）されたワークステーション２１と、ワークステーション２１の出力端末であるプリンタ２２とカラーハードコピー２３とを備えている。なお、配電系統の構成は、図５に示したものと同一であるので、以下の説明では、図５の配電系統の名称（符号を含む）を用いて説明する。
【００２０】
次に、この配電系統計画支援システム２０を用いた配電系統計画の作成方法を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２１】
まず、ワークステーション２１において、中央制御装置１００から過去、数年における各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…の年度別最大負荷等の負荷データを呼び出して負荷実績を作成する。負荷データは、各ＦＣＢ２によって検出されたのち中央制御装置１００に送信されて記憶されている。（ステップ２１）
次に、作成した負荷実績から負荷実績の伸び率を算出したうえで、その伸び率と、新規の需要家α，βの追加予定（これは予め調べておく）とをワークステーション２１に入力する。伸び率の算出および入力は、ワークステーション２１内において自動的に行うようにしてもよい。（ステップ２２）
次に、負荷実績の伸び率と新規需要家の追加予定データ等を基にして、翌年度の電力需要想定（翌年度の負荷最大値や電圧降下値の算出）を行う。（ステップ２３）
さらには、想定した翌年度の電力需要に対して既存の配電設備で対応した際に、過負荷、電圧過降下等の電力供給支障が生じるか否かを判定する。（ステップ２４）
なお、ステップ２３，２４の操作は、専用様式の計算表を用いて手計算により行ってもよいが、ワークステーション２１において自動的に行うようにするのが好ましい。
【００２２】
ステップ２４において、電力供給支障が生じていると判定する場合には、まず、その電力供給支障が、対応する配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…に生じていると判定する。そして計画担当者がステップ２５〜２７のいずれかの電力供給支障解消操作を行ったのち、ステップ２４において、電力供給支障の有無を再判定する。そこで、電力供給支障が生じていると判定する場合には、ステップ２４で電力供給支障が生じないと判定するまで、計画担当者がステップ２５〜２７のいずれかの電力供給支障解消操作を行う。
【００２３】
ステップ２５の電力供給支障解消操作を行う場合は、まず、電力供給支障が生じると判定した配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が負担している負荷（主として需要家α，β）の一部を、電力供給支障が生じないと想定される他の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1に移行することで、電力供給支障を解消させる操作を行う。このような操作は、具体的には配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1および第２の配電線６の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせの変更を遺伝的アルゴリズム（以下、ＧＡと略す）を用いてワークステーション２１でシミュレーションすることで行う。
【００２４】
ステップ２６の電力供給支障解消操作を行う場合は、まず、電力供給支障が生じると判定した変電所Ａ，Ｂ，…が負担している負荷（需要家α，β）の一部を、電力供給支障が生じていないと判定した他の変電所Ｂ，Ａ，…に移行させることで、電力供給支障を解消させる操作を行う。
【００２５】
ステップ２６の操作は、第３の配電線７を含む各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，６，７の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせの変更をＧＡによりワークステーション２１でシミュレーションすることで行う。つまり、ステップ２６では、ステップ２５の開閉組み合わせの変更操作を、連系開閉器１０をさらに加えて行い、これによって、電力供給支障が生じない他の変電所に対して負荷を移行させる。
【００２６】
ステップ２７の電力供給支障解消操作を行う場合は、現状の配電設備では電力供給支障を解消することは不可能であると判定し、電力供給支障が生じないように配電設備（配電線やバンク）の新設計画を立てる。この作業は、例えば計画担当者が経験に基づいて試行錯誤しながら行う。
【００２７】
ステップ２５〜２７を経て立案した配電系統に電力供給支障が生じないことをステップ２４において確認したのち、今度は、開閉器８、連系開閉器９の開閉組み合わせを、各配電線経路の配電線ロスが最小になるようにＧＡを用いてワークステーション２１で作成する。（ステップ２８） ステップ２８の操作は変電所毎に行う。
【００２８】
ステップ２８の操作は次のことを目的にして行う。すなわち、ステップ２５〜ステップ２７の操作を行うことで、電力供給支障（過負荷、電圧過降下）は解消できるものの、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1に対する負荷の均等化までは達成できず、立案された配電系統において、配電線ロスが最小のものとなっているとはいえない。一般に、特高・高圧線の線路インピータンスに起因する配電線ロスは、配電ロスの中で１／４程度を占めており、柱上トランスの鉄損と並んで配電ロスの中で大きな割合を占めており、このような配電線ロスの削減を図ることは配電計画の作成において、重要なものとなっている。
【００２９】
これに対して、配電系統は事故時に備えて他の配電線や変電所から電力が融通できるように網目状の構成をしているものの、通常は、系統内の各所に配設された開閉器８，連系開閉器９，１０の一部を開放して電力供給源からみて放射状になる（各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1が互いに分離して配電する）ように運用されている。しかし、上記ステップ２５〜２７を経て想定された開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせでは、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1の間を配電線ロスが最小となるように連結しているとはいえず、まだまだ、上記開閉組み合わせを選択するうえで余裕がある。
【００３０】
そこで、ステップ２５〜２７を経て立案された配電系統（開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせ）に対して、配電線経路の配電線ロスが最小限になるように再検討を加えることで、電力供給支障のない配電系統を、最も配電線ロスの少ない形態に立案し直すことができる。
【００３１】
このような配電線ロスが最小となる配電系統（開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせ）の立案は、全ての開閉組み合わせの中から最適な配電系統（配電線ロスの最も少ない開閉組み合わせ）を選択する必要があり、手作業による立案は不可能であった。さらには、コンピュータを用いて全ての配電系統（開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせ）における配電線ロスを算出する場合には計算に長時間を要し、実用的な立案を行えるものではなかった。すなわち、一つの変電所に対して設けられる開閉器８，連系開閉器９の数は、１００〜２００個程度あり、このような多数の開閉器８，連系開閉器９に対して行う開閉組み合わせは、概算しただけでも（２の１００乗〜２の２００乗）通りとなり、たとえ、コンピュータで自動計算するとしても実用的な処理時間内で計算することは困難であった。これに対して、ＧＡを用いてこれらの立案を行う場合には、立案に要する時間を十分実用可能な程度まで短縮化することができる。
【００３２】
ステップ２８において、配電線ロスの削減を図ったのち、想定し直した配電系統における電力需要の再計算を行って、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1における負荷最大値を算出してワークステーション２１に記憶させる。ステップ２８の操作は、ステップ２３と同様、専用様式の計算表を用いて手計算により行ってもよいが、ワークステーション２１において自動的に算出するのが好ましい。
【００３３】
次に、ステップ２８，２９において、配電線ロスを削減した配電系統の再想定と、再想定した配電系統での電力需要の再計算を行ったのち、任意の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…において断線等の配電事故が生じた場合をさらに想定し、そのような場合において、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が負担している負荷（主として需要家α，β）の一部を他の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…に移行させるシミュレーションを行う。そして、シミュレーションした事故時緊急配電系統の中から、停電区間が少なく、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…における電圧降下値が、予めワークステーション２１に設定された下限値を下回らない事故時緊急配電系統を見つけ出して、見つけ出した事故時緊急配電系統をワークステーション２１に記憶させる。（ステップ３０） なお、ステップ３０の操作（事故時における配電移行のシミュレーション操作）は、変電所間での負荷移行操作も含んでいる。
【００３４】
ステップ３０の操作は、具体的には配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，第２の配電線６および第３の配電線７の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせの変更をＧＡによりシミュレーションすることで行う。
【００３５】
このような翌年度の配電系統計画を作成したのち、さらに翌々年度，翌々々年度といったように、一年単位の配電系統計画を同様の方法により作成する。
【００３６】
次に、ＧＡを用いたステップ２５，２６，２８，３０の操作を図３，図４を参照して詳細に説明する。ここでは、説明を容易にするために、配電系統を次のように簡略化している。すなわち、この配電系統は、図３（ａ）に示すように、単一のバンクＣ１に２本の配電線Ｃ３1，Ｃ３1が配設されるとともに、配電線Ｃ３1，Ｃ３1の間に２本の第２の配電線６，６が設けられている。そして、各配電線Ｃ３1，Ｃ３1には、それぞれ２つの開閉器８，８が設けられており、第２の配電線６，６にはそれぞれ連系開閉器９が設けている。開閉器８，連系開閉器９には、連番８1 〜 4，９1，９2が付されており、以下の説明では、開閉器８，連系開閉器９をこれら連番によって区別して説明している。また、図３（ａ）では、説明の簡略化のために、変電所間での配電移行の入切操作を行う連系開閉器１０については図示省略しているが、連系開閉器１０を設けた場合においても、以下の説明が同様に当てはまるのはもちろんである。
【００３７】
まず、図３（ｂ）に示すように、所定の並列配置状態（図では８1，８2，９1，９2，８3，８4の配置）での開閉器８1 〜 4，開閉器９1，９2の開閉組み合わせを、（０，１）を構成単位にした数列からなる個体Ｔとして規定する。なお、図３（ｂ）では、”０”は開状態を示し、”１”は閉状態を示している。このようにして規定した個体Ｔの組み合わせの総数は、開閉器８，連系開閉器９の総数をＭとした場合、２M個となる。図３の場合では、開閉器８，連系開閉器９の総数が６であるので、組み合わせ総数は２6個となる。本実施の形態では、以上のようにして、開閉器８1 〜 4，開閉器９1，９2の開閉組み合わせを（０，１）を構成単位にした数列からなる個体として認識することで、配電系統をＧＡとして取り扱うことを可能にしている。
【００３８】
次に、上記のように規定した個体Ｔの中から、任意の個体（任意の開閉組み合わせ）を、Ｎ個だけ生成するとともに、生成した個体Ｔ1〜ＴNについて、それぞれ評価関数Ｖを計算により求める。評価関数Ｖは各ステップにおいて、次のようになる。すなわち、ステップ２５，２６では、電力供給支障（過負荷、電圧過降下の程度）が評価関数Ｖとなり、ステップ２８では、配電線ロスが評価関数Ｖとなり、ステップ３０では、供給支障が評価関数Ｖとなる。
【００３９】
この選出数Ｎは予め設定してワークステーション２１に登録しておく。
【００４０】
評価関数Ｖを求めた選出個体Ｔ1〜ＴNを、図４（ａ）に示すように、評価関数Ｖに基づいて優秀な順に並び替える。図４では、個体Ｔ1（Ｖ＝１０）が最も優秀な個体を示し、個体ＴN（Ｖ＝２００）が最も劣等な個体を示している。そして、淘汰率Ｓに基づいて、並び順の上位に位置する個体Ｔ1〜ＴQ（評価関数Ｖがより高い個体）を残して、下位の個体ＴQ+1〜ＴN（評価関数Ｖがより低い個体）を淘汰（削除）する。淘汰率Ｓは、淘汰の閾値を示すものであって、全体の半分を淘汰する場合には、５０％（＝０．５）が淘汰率Ｓとなる。このように作用する淘汰率Ｓや評価関数Ｖは予めワークステーション２１に設定しておく。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、淘汰されずに残った個体Ｔ1〜ＴQの中から親となる任意の２つの個体を選出し、選出した親個体ＴＰ（１），ＴＰ（２）それぞれを任意に設定した交叉点Ｉに基づいて二つに分断する。
【００４２】
次に、分断された親個体ＴＰ（１）の前端部Ｐ１ｆと親個体ＴＰ（２）の後端部Ｐ２ｂとを組み合わせて子個体ＴＫ（１）を生成する。同様に、分断された親個体ＴＰ（２）の前端部Ｐ２ｆと親個体ＴＰ（１）の後端部Ｐ１ｂとを組み合わせて子個体ＴＫ（２）を生成する。
【００４３】
このような子個体ＴＫ（１），ＴＫ（２）の生成操作を以下の状態となるまで継続する。すなわち、淘汰されずに残った個体Ｔ1〜ＴQと、作成した子個体ＴＫ（１）〜ＴＫ（Ｒ）とを合わせた個体Ｔ（以下、これら個体Ｔを個体Ｔ1’〜ＴN’と称す）の総数（Ｔ1〜ＴQ）＋｛ＴＫ（１）〜ＴＫ（Ｒ）｝が、当初の個体総数Ｎと同じになる［（Ｔ1〜ＴQ）＋｛ＴＫ（１）〜ＴＫ（Ｒ）｝＝Ｎ］まで、子個体ＴＫ（１），ＴＫ（２）の生成操作を行う。
【００４４】
次に、このようにして作成した個体Ｔ1’〜ＴN’を、上述したのと同様に、評価関数Ｖに基づいて優秀な順に並び替える。ここでは、上述の説明と同様、個体Ｔ1’が最も優秀な個体を示し、個体ＴN’が最も劣等な個体を示しているものとする。
【００４５】
このとき同時に、各個体Ｔ1’〜ＴN’に対して設定された突然変異率Ｍに基づいて、突然変異が発生するかをシミュレーションする。突然変異のシミュレーションは例えば、次のようにして行われる。すなわち、任意の個体Ｔn’に対して、突然変異率Ｍ（ワークステーション２１に設定された値）を使用し、ワークステーション２１内において、０〜１００までの間で任意の数を無作為に設定し（例えば乱数により設定）、設定した任意の数Ｚが（１００−Ｗ）と１００との間、すなわち、１００−Ｗ≦Ｚ≦１００であれば、その個体Ｔnに突然変異が発生すると想定する。
【００４６】
例えば、突然変異率Ｍを５％と設定した場合には、ワークステーション２１内において、０〜１００まで間で任意の数を無作為に設定し、設定した任意の数Ｚが９５と１００との間であれば（９５≦Ｚ≦１００）、個体Ｔnに突然変異が発生すると想定する。
【００４７】
そして、突然変異が発生したと想定した個体Ｔnに対しては、次のような操作を行うことで突然変異を生じさせる。すなわち、図４（ｃ）に示すように、個体Ｔn（数列）を構成する各桁Ｆのうち、数字”０”が記入されている桁群Ｆ0の中から任意の桁Ｆ0’を選出して、その桁Ｆ0’に記入されている数字”０”を、数字”１”に反転させる。同様に、個体Ｔn（数列）を構成する各桁Ｆのうち、数字”１”が記入されている桁群Ｆ1の中から任意の桁Ｆ1’を選出して、その桁Ｆ1’に記入されている数字”１”を、数字”０”に反転させる。
【００４８】
一般に、ＧＡ（遺伝的アルゴリズム）において突然変異を発生させる部位（桁Ｆ）は、少なくとも１ケ所だけでよい。しかしながら、本発明では、上述したように、記入されている数値が反対である２ケ所の部位（桁）において、それぞれ数値反転を生じさせることで突然変異を発生させている。これは次のような理由によっている。
【００４９】
ＧＡにおいて計算を迅速化するためには、突然変異を生じさせた個体中に劣等な個体が生じる確率をできるだけ低くするほうがよい。配電系統におけるＧＡ上の劣等とは、配電線に停電等が生じるか、給電する電力が衝突し合うことを意味している。このような配電系統におけるＧＡ上の劣等な個体を生じさせないためには、突然変異個体中における配電線中に電気的なループを生じさせず、しかも、配電線を放射状に構成させればよい。そこで、本願発明者は、配電系統における劣等な個体の発生をグラフ理論等により検証した。すると、開閉器８，連系開閉器９の中から単一のものを選択してその開閉状態を反転させることで発生させた突然変異個体では、必ず劣等な個体が発生することがわかった。これに対して、開状態の開閉器８，連系開閉器９の中から任意に選択したひとつを閉状態に反転させる一方、閉状態の開閉器８，連系開閉器９の中から任意に選択したひとつを開状態に反転させることで発生させた突然変異個体では、劣等な個体が発生する確率が低くなることがわかった。
【００５０】
このことを鑑みて、本実施の形態では、記入されている数値が反対である２ケ所の部位（桁）において、それぞれ数値反転を生じさせて突然変異を発生させている。
【００５１】
このようにして突然変異を発生させた突然変異個体を含む次世代に生き残る個体Ｔ1’〜ＴN’に対して、再度、上述したＧＡを用いたステップ２５，２６，２８，３０の操作を施して、次々世代に生き残る個体Ｔ1''〜ＴN''を作成する。
【００５２】
このような次世代に生き残る個体Ｔ1’〜ＴN’，次々世代に生き残る個体Ｔ1''〜ＴN''，…の作成操作を所定回数（例えば５回）繰り返す。そして、最終世代に生き残った個体Ｔ1(')〜ＴN(')において、最も優秀な個体Ｔ1(')を取り出し、その個体Ｔ1(')をＧＡにより選択されたものとする。
【００５３】
なお、多少の処理時間の延長が認められる場合には、ＧＡの解の精度を高めるために次のような処理を行ってもよい。すなわち、選出する個体Ｔとして必要な評価関数Ｖの閾値ＶTを予め設定してワークステーション２１に登録しておく。そして、次世代混合個体Ｔ1’〜ＴN’を作成する毎に、その世代の最優秀個体Ｔ1’の評価関数Ｖ1と上記閾値ＶTとを比較し、Ｖ1≧ＶTとなった時点で、次世代混合個体Ｔ1’〜ＴN’の作成を終了して、その世代の最優秀個体Ｔ1をＧＡにより選択されたものとする。この処理では、その世代の最優秀個体Ｔ1の評価関数Ｖ1が閾値ＶT以上となるまで、次世代混合個体Ｔ1’〜ＴN’の作成操作を継続するため、処理時間は多少、長時間化するものの、所望の評価関数ＶTを有する個体Ｔを確実に得ることができる。
【００５４】
本実施の形態の配電系統計画作成方法を用いて実際の変電所において検証を行った。検証は、６４ビットＣＰＵ、１２８ＭＢのメモリ、５１２ＫＢのキャッシュ、２．１ＧＢのハードディスクを備えたワークステーション２１を有する配電系統計画支援システムを用いて、５０ケ所の変電所において行った。その結果、ＧＡを用いた上記ステップ２５，２６，２８，３０の操作に要する時間の平均は１分程度と、処理時間が非常に短時間となることが確認できた。さらには、得られた解の精度も、ばらつきがなく安定したものであることが確認できた。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、立案を短時間で行うことができるうえに、立案者の熟練度合に関係なく、高精度で均質な配電系統計画の立案を行うことができるようになった。
【００５６】
また、短時間の立案時間で配電線ロスの削減をも図ることができるようになり、その分さらに立案精度を高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る配電系統計画作成方法を実施する配電系統計画支援システムの概要図である。
【図２】実施の形態の配電系統計画のフローチャートである。
【図３】（ａ）は配電線の経路図の一例を示す図であり、（ｂ）はその経路図の例から作成される個体の構成図である。
【図４】それぞれ実施の形態の配電系統計画の作成に用いられる遺伝的アルゴリズムの説明に供する図である。
【図５】配電系統の実際例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ 変圧設備 Ａ１1 〜 3 バンク（変圧トランス設備） Ｂ１1 バンク ２ ＦＣＢ
Ａ３1 〜 3 配電線 Ｂ３1 配電線
α 低圧需要家 β 特需需要家
６ 第２の高圧線 ７ 第３の高圧線
８ 開閉器 ９ 連系開閉器
１０ 連系開閉器 ２０ 配電系計画支援システム
Ｔ 個体
【発明の属する技術分野】
本発明は、想定した今後の電力需要に対して過負荷、電圧過降下等の電力供給支障が生じない配電系統計画の作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、配電系統は図５に示すように構成されている。すなわち、変電所Ａ，Ｂ，…それぞれには、変圧トランス設備（以下、バンクと呼ぶ）Ａ１1 〜 3，Ｂ１1，…が設けられている。バンクＡ１1 〜 3，Ｂ１1，…は、通常、各変電所Ａ，Ｂ，…に対して最大３つ設置できるようになっており、図５に図示された変電所Ａには３つのバンクＡ１1 〜 3が設けられており、変電所Ｂには一つのバンクＢ１1が設けられている。
【０００３】
各バンクＡ１1 〜 3，Ｂ１1，…それぞれには、変電所ブレーカ（以下、ＦＣＢと称す）２を介して配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が接続されている。通常、各バンクＡ１1 〜 3，Ｂ１1には、最大１２本の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が接続できるようになっている。各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…には、低圧需要家α，ないし高圧需要家βに対して給電する引き込み線４が接続されている。低圧需要家αに給電する引き込み線４の中途部には、降圧用のトランス５が設けられている。
【０００４】
各変電所Ａ，Ｂ，…内の配電線（例えばＡ３1 〜 3）どうしの間には、配電線どうしを連系接続する第２の配電線６が設置されている。第２の配電線６は、各変電所Ａ，Ｂ，…内の配電線どうしの間で負荷融通ができるように設けられている。一方、各変電所Ａ，Ｂの給電領域の間には、変電所Ａ，Ｂそれぞれが所轄する配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…どうしを接続する第３の配電線７が配設されている。第３の配電線７は、変電所Ａ，Ｂ，…の間で、負荷の移行ができるように設けられている。
【０００５】
各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1の配線中途部には、配電線経路の断続制御を行う開閉器８が設けられている。開閉器８は複数設けられており、これら開閉器８によって各配電線Ａ３1 〜 3は複数の区間に分割可能になっている。第２の配電線６の配線中途部には、連系開閉器９が設けられており、同一の変電所Ａ，Ｂから給電される配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1の間の連系関係が連系開閉器９によって断続可能（通常は開状態）になっている。第３の配電線７の配線中途部には、連系開閉器１０が設けられており、異なる変電所Ａ，Ｂから給電される配電線Ａ３1 〜 3，ｂ３1の間の連系関係が連系開閉器１０によって断続可能（通常は開状態）になっている。
【０００６】
従来から、このように構成された配電系統において、今後の需要の伸びに応じた配電系統計画を立案する場合には、次のようにして行っていた。すなわち、まず、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…における最大負荷実績と新規の需要家α，βの追加予定とを調べる。各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…の負荷実績は、各ＦＣＢ２によって検出されたのち電力会社の中央制御装置（図示省略）に送信されて記憶されており、最大負荷実績は中央制御装置の記憶内容を調べればわかる。
【０００７】
次に、最大負荷実績の増加予想データ（伸び率）、新規需要家の追加予定データ等を基にして、翌年度の電力需要想定を行う。この電力需要想定は専用様式の計算表を用いて手計算により行う。さらには、想定した次年度の電力需要に対して既存の配電設備で対応した際に、過負荷、電圧過降下等の電力供給支障が生じるか否かを判定する。この判定操作は、専用様式の計算表を用いて手計算により行う。
【０００８】
さらに、電力供給支障が任意の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…内で生じると判定する場合には、まず、電力供給支障が生じると想定される配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が負担している負荷の一部を、電力供給支障が生じないと想定される他の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1に移行することで、電力供給支障を解消させる。このような操作は、同じ変電所から給電される配電線どうしの間で行われ、具体的には配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1および第２の配電線６の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせの変更をシミュレーションすることで行う。
【０００９】
一方、電力供給支障が変電所Ａ，Ｂ自体に生じると判定する場合には、電力供給支障が生じると想定される変電所Ａ，Ｂ，…が負担している負荷の一部を、電力供給支障が生じないと想定される他の変電所Ｂ，Ａ，…に移行させることで、電力供給支障を解消させる。このような操作は、具体的には第３の配電線７を含む各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，６，７の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせの変更をシミュレーションすることで行う。
【００１０】
以上の電力供給支障の解消計画で電力供給支障が解消しない場合には、電力供給支障が生じないように配電設備（配電線やバンク）の新設計画を立てる。
【００１１】
さらには、上述した操作により電力供給支障が解消した場合には、任意の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…において断線等の配電事故が生じた場合を想定し、そのような場合においても、電力供給支障が発生しないように、配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が負担している負荷（需要家α，β）の一部を他の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1に移行させるシミュレーションを行う。このような操作は、具体的には配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，第２の配電線６および第３の配電線７の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせの変更をシミュレーションすることで行う。
【００１２】
このような翌年度の配電系統計画を作成したのち、さらに翌年度，翌翌年度といったように、一年単位の配電系統計画を同様の方法により作成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の配電系統計画の作成方法では、上記電力供給支障が生じない系統運用状態を探り出す必要がある。具体的には、計画担当者が、経験と勘に基づいて試行錯誤しながら、電力供給支障が生じない開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせを探り出していた。しかしながら、これでは、立案に長時間を要するうえに、立案者の熟練度合によって計画精度が左右されてしまい、常時均質な立案が行えるとはいえなかった。
【００１４】
さらには、電力供給支障が生じない最適な系統運用状態をコンピュータにより自動算出することが考えられるが、その場合にも次のような課題があった。すなわち、コンピュータによる自動算出を行う場合には、すべての系統運用状態（開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせのすべて）をシミュレーションしたうえで、その中から最適な系統運用状態（開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせ）を抽出するという手順が採られる。ところが、一般に一つの配電系統が負担する配電エリアは広大であって、その中には非常にたくさんの開閉器８，連系開閉器９，１０が設けられている。そのため、算出対象となる系統運用状態（開閉組み合わせ）の数も膨大なものとなり、計算速度の速い昨今のコンピュータで自動計算したとしても、すべての計算が終了するには数百日から数年かかってしまい、これでは、実用的な配電系統計画と呼べるものにはならない。
【００１５】
したがって、本発明においては、精度の高い立案を、短時間の自動計算により行うことができる配電系統計画の作成方法の提供を主たる目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次のような手段によって、上述した課題を解決している。すなわち、想定した今後の電力需要に対して既存の配電設備で対応した際に、過負荷、電圧過降下等の電力供給支障が生じるか否かを判定したうえで、前記電力供給支障が生じると判定する場合に、その電力供給支障が生じない配電系統計画を作成する配電系統計画作成方法であって、前記電力供給支障が配電線経路内で生じると判定する場合には、各配電線の経路断続を行う開閉器、および同一の変電所から給電される配電線どうしの間の連系断続を行う開閉器の開閉組み合わせを、前記電力供給支障が生じないように遺伝的アルゴリズムを用いて作成する第１の電力供給支障解消計画作成手順と、前記電力供給支障が変電所自体に生じると判定する場合には、各配電線の経路断続を行う開閉器、同一の変電所から給電される配電線どうしの間の連系断続を行う開閉器、および異なる変電所から給電される配電線どうしの間の連系断続を行う開閉器の開閉組み合わせを、前記電力供給支障が生じないように遺伝的アルゴリズムを用いて作成する第２の電力供給支障解消計画作成手順と、前記第１，第２の電力供給支障解消計画作成手順で前記電力供給支障が解消しない場合には、前記電力供給支障が生じないように配電設備の新設計画を作成する第３の電力供給支障解消計画作成手順とを含むことで、上述した課題を解決している。
【００１７】
なお、遺伝的アルゴリズムとは、非常にたくさんの組み合わせの中から最適なものを抽出する場合のように規模が大きくて組み合わせの全てを計算するのには膨大な時間と手間が要る場合において、その計算の迅速化を図る手法であって、生物の遺伝と進化とを模倣した選択淘汰，交叉，および突然変異の手法を用いて組み合わせの最適化を図ることをいう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
本発明の一実施の形態の配電系統計画作成方法を実施する配電系統計画支援システム２０の概略構成は、図１に示すように、電力会社の中央制御装置１００に接続（例えばＬＡＮ接続）されたワークステーション２１と、ワークステーション２１の出力端末であるプリンタ２２とカラーハードコピー２３とを備えている。なお、配電系統の構成は、図５に示したものと同一であるので、以下の説明では、図５の配電系統の名称（符号を含む）を用いて説明する。
【００２０】
次に、この配電系統計画支援システム２０を用いた配電系統計画の作成方法を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２１】
まず、ワークステーション２１において、中央制御装置１００から過去、数年における各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…の年度別最大負荷等の負荷データを呼び出して負荷実績を作成する。負荷データは、各ＦＣＢ２によって検出されたのち中央制御装置１００に送信されて記憶されている。（ステップ２１）
次に、作成した負荷実績から負荷実績の伸び率を算出したうえで、その伸び率と、新規の需要家α，βの追加予定（これは予め調べておく）とをワークステーション２１に入力する。伸び率の算出および入力は、ワークステーション２１内において自動的に行うようにしてもよい。（ステップ２２）
次に、負荷実績の伸び率と新規需要家の追加予定データ等を基にして、翌年度の電力需要想定（翌年度の負荷最大値や電圧降下値の算出）を行う。（ステップ２３）
さらには、想定した翌年度の電力需要に対して既存の配電設備で対応した際に、過負荷、電圧過降下等の電力供給支障が生じるか否かを判定する。（ステップ２４）
なお、ステップ２３，２４の操作は、専用様式の計算表を用いて手計算により行ってもよいが、ワークステーション２１において自動的に行うようにするのが好ましい。
【００２２】
ステップ２４において、電力供給支障が生じていると判定する場合には、まず、その電力供給支障が、対応する配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…に生じていると判定する。そして計画担当者がステップ２５〜２７のいずれかの電力供給支障解消操作を行ったのち、ステップ２４において、電力供給支障の有無を再判定する。そこで、電力供給支障が生じていると判定する場合には、ステップ２４で電力供給支障が生じないと判定するまで、計画担当者がステップ２５〜２７のいずれかの電力供給支障解消操作を行う。
【００２３】
ステップ２５の電力供給支障解消操作を行う場合は、まず、電力供給支障が生じると判定した配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が負担している負荷（主として需要家α，β）の一部を、電力供給支障が生じないと想定される他の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1に移行することで、電力供給支障を解消させる操作を行う。このような操作は、具体的には配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1および第２の配電線６の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせの変更を遺伝的アルゴリズム（以下、ＧＡと略す）を用いてワークステーション２１でシミュレーションすることで行う。
【００２４】
ステップ２６の電力供給支障解消操作を行う場合は、まず、電力供給支障が生じると判定した変電所Ａ，Ｂ，…が負担している負荷（需要家α，β）の一部を、電力供給支障が生じていないと判定した他の変電所Ｂ，Ａ，…に移行させることで、電力供給支障を解消させる操作を行う。
【００２５】
ステップ２６の操作は、第３の配電線７を含む各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，６，７の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせの変更をＧＡによりワークステーション２１でシミュレーションすることで行う。つまり、ステップ２６では、ステップ２５の開閉組み合わせの変更操作を、連系開閉器１０をさらに加えて行い、これによって、電力供給支障が生じない他の変電所に対して負荷を移行させる。
【００２６】
ステップ２７の電力供給支障解消操作を行う場合は、現状の配電設備では電力供給支障を解消することは不可能であると判定し、電力供給支障が生じないように配電設備（配電線やバンク）の新設計画を立てる。この作業は、例えば計画担当者が経験に基づいて試行錯誤しながら行う。
【００２７】
ステップ２５〜２７を経て立案した配電系統に電力供給支障が生じないことをステップ２４において確認したのち、今度は、開閉器８、連系開閉器９の開閉組み合わせを、各配電線経路の配電線ロスが最小になるようにＧＡを用いてワークステーション２１で作成する。（ステップ２８） ステップ２８の操作は変電所毎に行う。
【００２８】
ステップ２８の操作は次のことを目的にして行う。すなわち、ステップ２５〜ステップ２７の操作を行うことで、電力供給支障（過負荷、電圧過降下）は解消できるものの、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1に対する負荷の均等化までは達成できず、立案された配電系統において、配電線ロスが最小のものとなっているとはいえない。一般に、特高・高圧線の線路インピータンスに起因する配電線ロスは、配電ロスの中で１／４程度を占めており、柱上トランスの鉄損と並んで配電ロスの中で大きな割合を占めており、このような配電線ロスの削減を図ることは配電計画の作成において、重要なものとなっている。
【００２９】
これに対して、配電系統は事故時に備えて他の配電線や変電所から電力が融通できるように網目状の構成をしているものの、通常は、系統内の各所に配設された開閉器８，連系開閉器９，１０の一部を開放して電力供給源からみて放射状になる（各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1が互いに分離して配電する）ように運用されている。しかし、上記ステップ２５〜２７を経て想定された開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせでは、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1の間を配電線ロスが最小となるように連結しているとはいえず、まだまだ、上記開閉組み合わせを選択するうえで余裕がある。
【００３０】
そこで、ステップ２５〜２７を経て立案された配電系統（開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせ）に対して、配電線経路の配電線ロスが最小限になるように再検討を加えることで、電力供給支障のない配電系統を、最も配電線ロスの少ない形態に立案し直すことができる。
【００３１】
このような配電線ロスが最小となる配電系統（開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせ）の立案は、全ての開閉組み合わせの中から最適な配電系統（配電線ロスの最も少ない開閉組み合わせ）を選択する必要があり、手作業による立案は不可能であった。さらには、コンピュータを用いて全ての配電系統（開閉器８，連系開閉器９の開閉組み合わせ）における配電線ロスを算出する場合には計算に長時間を要し、実用的な立案を行えるものではなかった。すなわち、一つの変電所に対して設けられる開閉器８，連系開閉器９の数は、１００〜２００個程度あり、このような多数の開閉器８，連系開閉器９に対して行う開閉組み合わせは、概算しただけでも（２の１００乗〜２の２００乗）通りとなり、たとえ、コンピュータで自動計算するとしても実用的な処理時間内で計算することは困難であった。これに対して、ＧＡを用いてこれらの立案を行う場合には、立案に要する時間を十分実用可能な程度まで短縮化することができる。
【００３２】
ステップ２８において、配電線ロスの削減を図ったのち、想定し直した配電系統における電力需要の再計算を行って、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1における負荷最大値を算出してワークステーション２１に記憶させる。ステップ２８の操作は、ステップ２３と同様、専用様式の計算表を用いて手計算により行ってもよいが、ワークステーション２１において自動的に算出するのが好ましい。
【００３３】
次に、ステップ２８，２９において、配電線ロスを削減した配電系統の再想定と、再想定した配電系統での電力需要の再計算を行ったのち、任意の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…において断線等の配電事故が生じた場合をさらに想定し、そのような場合において、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…が負担している負荷（主として需要家α，β）の一部を他の配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…に移行させるシミュレーションを行う。そして、シミュレーションした事故時緊急配電系統の中から、停電区間が少なく、各配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，…における電圧降下値が、予めワークステーション２１に設定された下限値を下回らない事故時緊急配電系統を見つけ出して、見つけ出した事故時緊急配電系統をワークステーション２１に記憶させる。（ステップ３０） なお、ステップ３０の操作（事故時における配電移行のシミュレーション操作）は、変電所間での負荷移行操作も含んでいる。
【００３４】
ステップ３０の操作は、具体的には配電線Ａ３1 〜 3，Ｂ３1，第２の配電線６および第３の配電線７の経路中に設置した開閉器８，連系開閉器９，１０の開閉組み合わせの変更をＧＡによりシミュレーションすることで行う。
【００３５】
このような翌年度の配電系統計画を作成したのち、さらに翌々年度，翌々々年度といったように、一年単位の配電系統計画を同様の方法により作成する。
【００３６】
次に、ＧＡを用いたステップ２５，２６，２８，３０の操作を図３，図４を参照して詳細に説明する。ここでは、説明を容易にするために、配電系統を次のように簡略化している。すなわち、この配電系統は、図３（ａ）に示すように、単一のバンクＣ１に２本の配電線Ｃ３1，Ｃ３1が配設されるとともに、配電線Ｃ３1，Ｃ３1の間に２本の第２の配電線６，６が設けられている。そして、各配電線Ｃ３1，Ｃ３1には、それぞれ２つの開閉器８，８が設けられており、第２の配電線６，６にはそれぞれ連系開閉器９が設けている。開閉器８，連系開閉器９には、連番８1 〜 4，９1，９2が付されており、以下の説明では、開閉器８，連系開閉器９をこれら連番によって区別して説明している。また、図３（ａ）では、説明の簡略化のために、変電所間での配電移行の入切操作を行う連系開閉器１０については図示省略しているが、連系開閉器１０を設けた場合においても、以下の説明が同様に当てはまるのはもちろんである。
【００３７】
まず、図３（ｂ）に示すように、所定の並列配置状態（図では８1，８2，９1，９2，８3，８4の配置）での開閉器８1 〜 4，開閉器９1，９2の開閉組み合わせを、（０，１）を構成単位にした数列からなる個体Ｔとして規定する。なお、図３（ｂ）では、”０”は開状態を示し、”１”は閉状態を示している。このようにして規定した個体Ｔの組み合わせの総数は、開閉器８，連系開閉器９の総数をＭとした場合、２M個となる。図３の場合では、開閉器８，連系開閉器９の総数が６であるので、組み合わせ総数は２6個となる。本実施の形態では、以上のようにして、開閉器８1 〜 4，開閉器９1，９2の開閉組み合わせを（０，１）を構成単位にした数列からなる個体として認識することで、配電系統をＧＡとして取り扱うことを可能にしている。
【００３８】
次に、上記のように規定した個体Ｔの中から、任意の個体（任意の開閉組み合わせ）を、Ｎ個だけ生成するとともに、生成した個体Ｔ1〜ＴNについて、それぞれ評価関数Ｖを計算により求める。評価関数Ｖは各ステップにおいて、次のようになる。すなわち、ステップ２５，２６では、電力供給支障（過負荷、電圧過降下の程度）が評価関数Ｖとなり、ステップ２８では、配電線ロスが評価関数Ｖとなり、ステップ３０では、供給支障が評価関数Ｖとなる。
【００３９】
この選出数Ｎは予め設定してワークステーション２１に登録しておく。
【００４０】
評価関数Ｖを求めた選出個体Ｔ1〜ＴNを、図４（ａ）に示すように、評価関数Ｖに基づいて優秀な順に並び替える。図４では、個体Ｔ1（Ｖ＝１０）が最も優秀な個体を示し、個体ＴN（Ｖ＝２００）が最も劣等な個体を示している。そして、淘汰率Ｓに基づいて、並び順の上位に位置する個体Ｔ1〜ＴQ（評価関数Ｖがより高い個体）を残して、下位の個体ＴQ+1〜ＴN（評価関数Ｖがより低い個体）を淘汰（削除）する。淘汰率Ｓは、淘汰の閾値を示すものであって、全体の半分を淘汰する場合には、５０％（＝０．５）が淘汰率Ｓとなる。このように作用する淘汰率Ｓや評価関数Ｖは予めワークステーション２１に設定しておく。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、淘汰されずに残った個体Ｔ1〜ＴQの中から親となる任意の２つの個体を選出し、選出した親個体ＴＰ（１），ＴＰ（２）それぞれを任意に設定した交叉点Ｉに基づいて二つに分断する。
【００４２】
次に、分断された親個体ＴＰ（１）の前端部Ｐ１ｆと親個体ＴＰ（２）の後端部Ｐ２ｂとを組み合わせて子個体ＴＫ（１）を生成する。同様に、分断された親個体ＴＰ（２）の前端部Ｐ２ｆと親個体ＴＰ（１）の後端部Ｐ１ｂとを組み合わせて子個体ＴＫ（２）を生成する。
【００４３】
このような子個体ＴＫ（１），ＴＫ（２）の生成操作を以下の状態となるまで継続する。すなわち、淘汰されずに残った個体Ｔ1〜ＴQと、作成した子個体ＴＫ（１）〜ＴＫ（Ｒ）とを合わせた個体Ｔ（以下、これら個体Ｔを個体Ｔ1’〜ＴN’と称す）の総数（Ｔ1〜ＴQ）＋｛ＴＫ（１）〜ＴＫ（Ｒ）｝が、当初の個体総数Ｎと同じになる［（Ｔ1〜ＴQ）＋｛ＴＫ（１）〜ＴＫ（Ｒ）｝＝Ｎ］まで、子個体ＴＫ（１），ＴＫ（２）の生成操作を行う。
【００４４】
次に、このようにして作成した個体Ｔ1’〜ＴN’を、上述したのと同様に、評価関数Ｖに基づいて優秀な順に並び替える。ここでは、上述の説明と同様、個体Ｔ1’が最も優秀な個体を示し、個体ＴN’が最も劣等な個体を示しているものとする。
【００４５】
このとき同時に、各個体Ｔ1’〜ＴN’に対して設定された突然変異率Ｍに基づいて、突然変異が発生するかをシミュレーションする。突然変異のシミュレーションは例えば、次のようにして行われる。すなわち、任意の個体Ｔn’に対して、突然変異率Ｍ（ワークステーション２１に設定された値）を使用し、ワークステーション２１内において、０〜１００までの間で任意の数を無作為に設定し（例えば乱数により設定）、設定した任意の数Ｚが（１００−Ｗ）と１００との間、すなわち、１００−Ｗ≦Ｚ≦１００であれば、その個体Ｔnに突然変異が発生すると想定する。
【００４６】
例えば、突然変異率Ｍを５％と設定した場合には、ワークステーション２１内において、０〜１００まで間で任意の数を無作為に設定し、設定した任意の数Ｚが９５と１００との間であれば（９５≦Ｚ≦１００）、個体Ｔnに突然変異が発生すると想定する。
【００４７】
そして、突然変異が発生したと想定した個体Ｔnに対しては、次のような操作を行うことで突然変異を生じさせる。すなわち、図４（ｃ）に示すように、個体Ｔn（数列）を構成する各桁Ｆのうち、数字”０”が記入されている桁群Ｆ0の中から任意の桁Ｆ0’を選出して、その桁Ｆ0’に記入されている数字”０”を、数字”１”に反転させる。同様に、個体Ｔn（数列）を構成する各桁Ｆのうち、数字”１”が記入されている桁群Ｆ1の中から任意の桁Ｆ1’を選出して、その桁Ｆ1’に記入されている数字”１”を、数字”０”に反転させる。
【００４８】
一般に、ＧＡ（遺伝的アルゴリズム）において突然変異を発生させる部位（桁Ｆ）は、少なくとも１ケ所だけでよい。しかしながら、本発明では、上述したように、記入されている数値が反対である２ケ所の部位（桁）において、それぞれ数値反転を生じさせることで突然変異を発生させている。これは次のような理由によっている。
【００４９】
ＧＡにおいて計算を迅速化するためには、突然変異を生じさせた個体中に劣等な個体が生じる確率をできるだけ低くするほうがよい。配電系統におけるＧＡ上の劣等とは、配電線に停電等が生じるか、給電する電力が衝突し合うことを意味している。このような配電系統におけるＧＡ上の劣等な個体を生じさせないためには、突然変異個体中における配電線中に電気的なループを生じさせず、しかも、配電線を放射状に構成させればよい。そこで、本願発明者は、配電系統における劣等な個体の発生をグラフ理論等により検証した。すると、開閉器８，連系開閉器９の中から単一のものを選択してその開閉状態を反転させることで発生させた突然変異個体では、必ず劣等な個体が発生することがわかった。これに対して、開状態の開閉器８，連系開閉器９の中から任意に選択したひとつを閉状態に反転させる一方、閉状態の開閉器８，連系開閉器９の中から任意に選択したひとつを開状態に反転させることで発生させた突然変異個体では、劣等な個体が発生する確率が低くなることがわかった。
【００５０】
このことを鑑みて、本実施の形態では、記入されている数値が反対である２ケ所の部位（桁）において、それぞれ数値反転を生じさせて突然変異を発生させている。
【００５１】
このようにして突然変異を発生させた突然変異個体を含む次世代に生き残る個体Ｔ1’〜ＴN’に対して、再度、上述したＧＡを用いたステップ２５，２６，２８，３０の操作を施して、次々世代に生き残る個体Ｔ1''〜ＴN''を作成する。
【００５２】
このような次世代に生き残る個体Ｔ1’〜ＴN’，次々世代に生き残る個体Ｔ1''〜ＴN''，…の作成操作を所定回数（例えば５回）繰り返す。そして、最終世代に生き残った個体Ｔ1(')〜ＴN(')において、最も優秀な個体Ｔ1(')を取り出し、その個体Ｔ1(')をＧＡにより選択されたものとする。
【００５３】
なお、多少の処理時間の延長が認められる場合には、ＧＡの解の精度を高めるために次のような処理を行ってもよい。すなわち、選出する個体Ｔとして必要な評価関数Ｖの閾値ＶTを予め設定してワークステーション２１に登録しておく。そして、次世代混合個体Ｔ1’〜ＴN’を作成する毎に、その世代の最優秀個体Ｔ1’の評価関数Ｖ1と上記閾値ＶTとを比較し、Ｖ1≧ＶTとなった時点で、次世代混合個体Ｔ1’〜ＴN’の作成を終了して、その世代の最優秀個体Ｔ1をＧＡにより選択されたものとする。この処理では、その世代の最優秀個体Ｔ1の評価関数Ｖ1が閾値ＶT以上となるまで、次世代混合個体Ｔ1’〜ＴN’の作成操作を継続するため、処理時間は多少、長時間化するものの、所望の評価関数ＶTを有する個体Ｔを確実に得ることができる。
【００５４】
本実施の形態の配電系統計画作成方法を用いて実際の変電所において検証を行った。検証は、６４ビットＣＰＵ、１２８ＭＢのメモリ、５１２ＫＢのキャッシュ、２．１ＧＢのハードディスクを備えたワークステーション２１を有する配電系統計画支援システムを用いて、５０ケ所の変電所において行った。その結果、ＧＡを用いた上記ステップ２５，２６，２８，３０の操作に要する時間の平均は１分程度と、処理時間が非常に短時間となることが確認できた。さらには、得られた解の精度も、ばらつきがなく安定したものであることが確認できた。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、立案を短時間で行うことができるうえに、立案者の熟練度合に関係なく、高精度で均質な配電系統計画の立案を行うことができるようになった。
【００５６】
また、短時間の立案時間で配電線ロスの削減をも図ることができるようになり、その分さらに立案精度を高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る配電系統計画作成方法を実施する配電系統計画支援システムの概要図である。
【図２】実施の形態の配電系統計画のフローチャートである。
【図３】（ａ）は配電線の経路図の一例を示す図であり、（ｂ）はその経路図の例から作成される個体の構成図である。
【図４】それぞれ実施の形態の配電系統計画の作成に用いられる遺伝的アルゴリズムの説明に供する図である。
【図５】配電系統の実際例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ 変圧設備 Ａ１1 〜 3 バンク（変圧トランス設備） Ｂ１1 バンク ２ ＦＣＢ
Ａ３1 〜 3 配電線 Ｂ３1 配電線
α 低圧需要家 β 特需需要家
６ 第２の高圧線 ７ 第３の高圧線
８ 開閉器 ９ 連系開閉器
１０ 連系開閉器 ２０ 配電系計画支援システム
Ｔ 個体
Claims (3)
- 想定した今後の電力需要に対して既存の配電設備で対応した際に、過負荷、電圧過降下等の電力供給支障が生じるか否かを判定したうえで、前記電力供給支障が生じると判定する場合に、その電力供給支障が生じない配電系統計画を作成する配電系統作成方法であって、
前記電力供給支障が配電線経路内で生じると判定する場合には、各配電線の経路断続を行う開閉器、および同一の変電所から給電される配電線どうしの間の連系断続を行う開閉器の開閉組み合わせを、前記電力供給支障が生じないように遺伝的アルゴリズムを用いて作成する第１の電力供給支障解消計画作成手順と、
前記電力供給支障が変電所自体に生じると判定する場合には、各配電線の経路断続を行う開閉器、同一の変電所から給電される配電線どうしの間の連系断続を行う開閉器、および異なる変電所から給電される配電線どうしの間の連系断続を行う開閉器の開閉組み合わせを、前記電力供給支障が生じないように遺伝的アルゴリズムを用いて作成する第２の電力供給支障解消計画作成手順と、
前記第１，第２の電力供給支障解消計画作成手順で前記電力供給支障が解消できない場合には、前記電力供給支障が生じないように配電設備の新設計画を作成する第３の電力供給支障解消計画作成手順と、
を含むことを特徴とする配電系統計画作成方法。 - 請求項１記載の配電系統計画作成方法であって、
前記第１〜第３の電力供給支障解消計画作成手順を経たのち、前記各開閉器の開閉組み合わせを、各配電線経路の配電線ロスが最小になるように遺伝的アルゴリズムを用いて作成する第４の電力供給支障解消計画作成手順を更に含むことを特徴とする配電系統計画作成方法。 - 請求項１または２記載の配電系統計画作成方法であって、
第３ないしは第４の電力供給支障解消計画作成手順を経たのち、任意の配電線経路において断線等の配電事故が生じた際の前記各開閉器の開閉組み合わせを、前記電力供給支障が最小限になるように遺伝的アルゴリズムを用いて作成する第５の電力供給支障解消計画作成手順を更に含むことを特徴とする配電系統計画作成方法。
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