JP5168048B2 - Secondary planning problem calculation device, program for secondary planning problem calculation device, tidal current plan calculation device, generator output value calculation device, and portfolio optimization device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that when variables are set to a value close to upper and lower limit values when repeatedly performing an arithmetic operation by using a Newton method in order to obtain the optimal solution of a secondary plan problem, the calculation is made unstable, and convergence is time consuming, and solutions can not be obtained with no convergence. <P>SOLUTION: This secondary plan program calculation device is provided with: an initialization means for calculating the initial values of control variables and variables as the Lagrangian multiplier group of the constraint equation group of upper limit constraint or lower limit constraint of the control variables, and for storing the initial values in a variable storage means; a mismatch quantity calculation means for calculating mismatch quantity as the optimal condition separation quantity of a secondary plan problem; a correction quantity calculation means for calculating the correction direction and correction quantity of variables so that the mismatch quantity can be decreased; a fixed variable setting means for setting a fixed flag in the variable storage means corresponding to the control variables whose correction quantity is equal to or less than a first threshold or the slack variables of the control variables; a variable correction means for updating the numerical values of the variable storage means based on the correction direction and correction quantity about the variables which have no fixed flag; and a repetition means for the output of the value of the control variables stored in the variable storage means by making convergence decision. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、2次計画問題の最適解を計算する計算装置及びこの計算装置用プログラムに関するものである。また、2次元計画問題として、潮流計算、発電機出力値策定、ポートフォリオ最適化を扱う計算装置に関するものである。   The present invention relates to a calculation device for calculating an optimal solution of a quadratic programming problem and a program for the calculation device. The present invention also relates to a calculation device that handles tidal current calculation, generator output value formulation, and portfolio optimization as a two-dimensional planning problem.

従来の2次元計画問題計算装置で大規模な2次計画問題を解く実用的に有効な数理計画法として、内点法がある。内点法は実行可能領域内の動作点の情報を利用して、最適解に至る動作点の点列の生成を繰り返しながら、最適解を得る反復手法である。   A practically effective mathematical programming method for solving a large-scale quadratic programming problem with a conventional two-dimensional programming problem calculator is an interior point method. The interior point method is an iterative method that obtains an optimal solution while repeatedly generating a sequence of operation points leading to an optimal solution by using information on the operation points in the executable region.

反復処理をより速く収束させる方法として、制約式のうち、等式として成立している制約式の集合であるアクティブセットを用いる方法がある(例えば特許文献1)。   As a method of converging the iterative processing faster, there is a method of using an active set that is a set of constraint equations that are established as equalities among constraint equations (for example, Patent Document 1).

特開2004−280792公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-280792

従来の2次元計画問題計算装置では、2次計画問題の最適解を得るのにニュートン法を用いて繰返し演算を行う場合、演算の度に一次方程式を解く必要がある。しかし、変数が上下限値に近い値となるときに、計算が不安定になり、収束に時間を要する、または収束せず解を得られないという問題があった。   In a conventional two-dimensional programming problem calculation apparatus, when iterative calculation is performed using Newton's method to obtain an optimal solution of a quadratic programming problem, it is necessary to solve a linear equation for each calculation. However, when the variables are close to the upper and lower limit values, the calculation becomes unstable, and it takes time for convergence, or there is a problem that a solution cannot be obtained without convergence.

この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、変数が上下限値に近い値になっても安定した演算を実現する2次計画問題計算装置及びこの装置用のプログラムを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above problem, and provides a quadratic programming problem calculation apparatus that realizes stable calculation even when a variable is close to the upper and lower limit values, and a program for this apparatus. The purpose is to do.

この発明に係る2次計画問題計算装置は、制御変数の上限制約または下限制約の制約式を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段と、前記制御変数および前記制約式群のラグランジュ乗数群である変数の初期値を求めて前記初期値を変数記憶手段に記憶する初期化手段と、前記変数記憶手段に記憶された変数を前記2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段と、前記ミスマッチ量が減少するように前記変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段と、前記修正量が第一閾値以下の前記制御変数または前記前記制御変数のスラック変数に対応する前記変数記憶手段に固定フラグを設定する固定変数設定手段と、前記固定フラグを有さない前記変数について前記修正方向および修正量によって前記変数記憶手段の数値を更新する変数修正手段と、前記変数記憶手段に記憶された前記変数によって求めた前記ミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、前記修正量算出手段、前記固定変数設定手段および前記変数修正手段を繰返し、前記ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して前記変数記憶手段に記憶された前記制御変数の値を出力する繰返手段とを備えたものである。   The secondary programming problem calculation apparatus according to the present invention includes a problem storage means for storing secondary programming problem information representing a secondary programming problem having a constraint equation group including a constraint equation of an upper limit constraint or a lower limit constraint of a control variable; An initializing means for obtaining an initial value of a variable that is a Lagrange multiplier group of the control variable and the constraint equation group, and storing the initial value in a variable storage means; a variable stored in the variable storage means; A mismatch amount calculating means for calculating a mismatch amount that is a deviation amount when substituting into the optimality condition of the problem, a correction amount calculating means for determining a correction direction and a correction amount of the variable so that the mismatch amount is reduced, and Fixed variable setting means for setting a fixed flag in the variable storage means corresponding to the control variable having a correction amount equal to or less than a first threshold value or the slack variable of the control variable; and the fixed flag Variable correction means for updating the numerical value of the variable storage means according to the correction direction and correction amount for the variable that does not have, and the mismatch amount value obtained by the variable stored in the variable storage means is a second threshold value If larger, the correction amount calculation means, the fixed variable setting means and the variable correction means are repeated, and if the mismatch amount value is less than or equal to a second threshold value, it is determined that convergence has occurred and the variable storage means Repeating means for outputting the stored value of the control variable.

この発明は、制御変数が上下限値に近い値を取るときに制御変数を固定させることによって、不安定要因となる演算を省き、より安定して最適解を得ることが可能となる。   According to the present invention, by fixing the control variable when the control variable takes a value close to the upper and lower limit values, it becomes possible to eliminate the calculation that causes the instability and obtain an optimum solution more stably.

実施の形態1.
図1は、2次計画問題計算装置の実施の形態1の構成を示す構成図である。以下、この図において、2次計画問題計算装置は、制御変数の上限制約または下限制約の制約式を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段101と、制御変数および制約式群のラグランジュ乗数である変数の初期値を求めて初期値を変数記憶手段103に記憶する初期化手段102と、変数記憶手段103に記憶された変数を2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段104と、ミスマッチ量が減少するように変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段105と、修正量が第一閾値以下の制御変数または制御変数のスラック変数に対応する変数記憶手段103に固定フラグを設定する固定変数設定手段107と、固定フラグを有さない変数について修正方向および修正量によって変数記憶手段103の数値を更新する変数修正手段108と、変数記憶手段103に記憶された変数によって求めたミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、修正量算出手段105、固定変数設定手段107および変数修正手段108を繰返し、ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して変数記憶手段103に記憶された制御変数の値を出力する繰返手段112とを備えたものである。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the first embodiment of the secondary planning problem calculation apparatus. Hereinafter, in this figure, the secondary programming problem calculation device stores problem information storing secondary planning problem information representing a secondary programming problem having a constraint equation group including constraint equations for upper limit constraints or lower limit constraints of control variables. 101, an initializing unit 102 that obtains an initial value of a variable that is a Lagrangian multiplier of a control variable and a constraint expression group, and stores the initial value in the variable storage unit 103; and a variable stored in the variable storage unit 103 is a quadratic program. A mismatch amount calculation unit 104 that calculates a mismatch amount that is a deviation amount when substituted for the optimality condition of the problem, a correction amount calculation unit 105 that calculates a correction direction and a correction amount of a variable so as to reduce the mismatch amount, and a correction A fixed variable setting means 107 for setting a fixed flag in the variable storage means 103 corresponding to a control variable whose amount is equal to or less than the first threshold value or a slack variable of the control variable; The variable correction means 108 for updating the numerical value of the variable storage means 103 with the correction direction and the correction amount for a variable that does not have a parameter, and the mismatch amount value obtained by the variable stored in the variable storage means 103 is greater than the second threshold value In this case, the correction amount calculation unit 105, the fixed variable setting unit 107, and the variable correction unit 108 are repeated. When the mismatch amount value is equal to or smaller than the second threshold value, the convergence is determined and stored in the variable storage unit 103. And repeating means 112 for outputting the value of the control variable.

次に、2次計画問題計算装置の動作について説明する。まず、初期化手段102は、問題記憶手段101に格納された2次計画問題情報から制御変数および制約式群のラグランジュ乗数である変数の初期値を求めて、各変数の初期値を変数記憶手段103に記憶する。次に、ミスマッチ量算出手段104は、変数記憶手段103に記憶された変数を問題記憶手段101に格納された2次計画問題の最適性条件代入したときの最適値からのずれ量、すなわち乖離量たるミスマッチ量を算出する。修正量算出手段105は、ミスマッチ量が減少するように変数の修正方向および修正量を求めて修正量記憶手段106に記憶する。固定変数設定手段107は、修正量記憶手段106に記憶された修正量が第一閾値以下の制御変数またはスラック変数を調べて、当該変数に対応する変数記憶手段103に固定フラグを設定する。変数修正手段108は、変数記憶手段103の中で固定フラグを有さない変数について修正方向および修正量によって変数記憶手段103の変数値を変更する。繰返手段112は、変数記憶手段103に記憶された変数によって求めたミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して、変数記憶手段103に格納された制御変数の値を出力する。収束と判断されない場合は、修正量算出手段105、固定変数設定手段107、変数修正手段108を順次起動して収束判定を行う処理を繰り返す。   Next, the operation of the secondary planning problem calculation apparatus will be described. First, the initializing means 102 obtains initial values of variables that are Lagrange multipliers of control variables and constraint expression groups from the quadratic programming problem information stored in the problem storage means 101, and sets the initial values of the variables as variable storage means. 103. Next, the mismatch amount calculation means 104 is the amount of deviation from the optimum value when the variable stored in the variable storage means 103 is substituted for the optimality condition of the quadratic programming problem stored in the problem storage means 101, that is, the deviation amount. Calculate the amount of mismatch. The correction amount calculation means 105 calculates the variable correction direction and the correction amount so that the mismatch amount decreases, and stores it in the correction amount storage means 106. The fixed variable setting unit 107 examines a control variable or slack variable whose correction amount stored in the correction amount storage unit 106 is equal to or less than the first threshold value, and sets a fixed flag in the variable storage unit 103 corresponding to the variable. The variable correction means 108 changes the variable value of the variable storage means 103 according to the correction direction and the correction amount for the variables having no fixed flag in the variable storage means 103. If the mismatch amount value obtained from the variable stored in the variable storage unit 103 is less than or equal to the second threshold value, the repetition unit 112 determines that the value has converged and the value of the control variable stored in the variable storage unit 103. Is output. If the convergence is not determined, the correction amount calculation unit 105, the fixed variable setting unit 107, and the variable correction unit 108 are sequentially activated to repeat the process for determining the convergence.

図2は、2次計画問題の最適化装置のハードウェアを示す構成図である。また、図3は、2次計画問題の最適化装置のハードウェアの各装置で実現される手段の説明図である。図において、二次計画問題の最適化装置のハードウェアは、入力装置1、ハードディスクドライブ(外部記憶装置)2、主記憶装置3、中央処理装置4、出力装置5から構成される。   FIG. 2 is a block diagram showing the hardware of the quadratic planning problem optimizing apparatus. FIG. 3 is an explanatory diagram of means realized by each hardware device of the optimization device for the secondary planning problem. In the figure, the hardware of the optimization device for the secondary planning problem is composed of an input device 1, a hard disk drive (external storage device) 2, a main storage device 3, a central processing unit 4, and an output device 5.

また、図4は、2次計画問題計算装置のブロック構成図である。以下、ブロック構成図の構成要素も用いて説明する。上記入力装置1には、評価関数f(x)、等式制約h(x)、制御変数xの上下限値(xmin,xmax)の問題(2次計画問題情報)が問題入力手段1aによって入力される。入力された問題(2次計画問題情報)は、外部記憶装置2で実現される問題記憶手段101によって記憶される。出力装置5には、外部記憶装置2で実現される変数記憶手段103によって記憶されている制御変数xの値を出力する結果出力手段5aを備える。   FIG. 4 is a block diagram of the secondary planning problem calculation apparatus. In the following, description will be made using components in the block diagram. A problem (secondary plan problem information) of the evaluation function f (x), the equality constraint h (x), and the upper and lower limit values (xmin, xmax) of the control variable x is input to the input device 1 by the problem input means 1a. Is done. The input problem (secondary plan problem information) is stored by the problem storage unit 101 realized by the external storage device 2. The output device 5 includes a result output means 5a that outputs the value of the control variable x stored by the variable storage means 103 realized by the external storage device 2.

外部記憶装置2は、入力装置1の問題入力手段1aによって入力された評価関数f(x)、等式制約h(x)、制御変数の上下限値(xmin,xmax)を該当記憶メモリに記憶する入力問題記憶手段2aを実現している。また、演算終了後に上記主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶された制御変数xの値を入力問題記憶手段1aによって記憶されている制御変数の上下限値の値にしたがって線形変換した値を該当記憶メモリに記憶する制御変数記憶手段2bを実現している。また、外部記憶装置2は、2次計画問題計算装置を計算機上で実行するための手順を記述したプログラムを記憶する。これを読み出して中央処理装置4が実行することで計算機を2次計画問題計算装置として機能させることができる。   The external storage device 2 stores the evaluation function f (x), the equality constraint h (x), and the upper and lower limit values (xmin, xmax) of the control variable input by the problem input unit 1a of the input device 1 in the corresponding storage memory. The input problem storage means 2a is realized. Further, a value obtained by linearly converting the value of the control variable x stored in the variable storage unit 103 of the main storage device 3 after the calculation according to the upper and lower limit values of the control variable stored in the input problem storage unit 1a is obtained. The control variable storage means 2b which memorize | stores in an applicable memory is implement | achieved. The external storage device 2 stores a program describing a procedure for executing the secondary planning problem calculation device on the computer. By reading this and executing it by the central processing unit 4, the computer can function as a secondary planning problem calculation device.

主記憶装置3は、外部記憶装置2の入力問題記憶手段1aによって記憶されている上記評価関数f(x)及び上記等式制約h(x)を、上記制御変数の上下限値(xmin,xmax)の値に基づいて変換したものを該当記憶メモリに記憶する問題記憶手段3aを実現している。また、制御変数x、スラック変数s、制御変数の下限制約に対するラグランジュ乗数λx、スラック変数の下限制約に対するラグランジュ乗数λs、等式制約に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれの値を該当記憶メモリに記憶する変数記憶手段(103)3bを実現している。また、制御変数xまたはスラック変数sを固定することを示すフラグを該当記憶メモリに記憶する固定設定記憶手段3cを実現している。また、収束演算において収束させていく収束パラメータμの値を該当記憶メモリに記憶する収束パラメータ記憶手段3dを実現している。   The main storage device 3 uses the evaluation function f (x) and the equation constraint h (x) stored by the input problem storage means 1a of the external storage device 2 as the upper and lower limit values (xmin, xmax) of the control variable. The problem storage means 3a for storing the data converted on the basis of the value in the corresponding storage memory is realized. In addition, a variable storage that stores the values of the control variable x, the slack variable s, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the control variable, the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable, and the Lagrange multiplier λh for the equality constraint in the corresponding storage memory. Means (103) 3b is realized. Further, the fixed setting storage means 3c for storing a flag indicating that the control variable x or the slack variable s is fixed in the corresponding storage memory is realized. Further, the convergence parameter storage means 3d for storing the value of the convergence parameter μ to be converged in the convergence calculation in the corresponding storage memory is realized.

また、全ての制約式を満たし、制御変数に対する評価関数の微分値が0となることを示すKKT (Karush−Kuhn−Tucker)条件からの乖離量を表すミスマッチ量eの値を該当記憶メモリに記憶するミスマッチ量記憶手段3eを実現している。ここで、KKT条件は、2次計画問題の最適性条件の1つである。また、制御変数xの修正方向及び修正量Δx、上記スラック変数sの修正方向及び修正量Δs、上記制御変数の下限制約に対するラグランジュ乗数λxの修正方向及び修正量Δλx、上記スラック変数の下限制約に対するラグランジュ乗数λsの修正方向及び修正量Δλs、上記等式制約に対するラグランジュ乗数λhの修正方向及び修正量Δλhのそれぞれの値を該当記憶メモリに記憶する修正方向及び修正量記憶手段3fを実現している。また、上記修正方向及び修正量3fの算出において演算する必要がある修正方程式を該当記憶メモリに記憶する修正方程式記憶手段3gを実現している。また、固定設定記憶手段3cによって、以前に記憶されていた固定設定の値と違う値に書き換えられたか否かを、該当記憶メモリに記憶する固定設定変更有無記憶手段3hを実現している。   Further, the value of the mismatch amount e representing the amount of deviation from the KKT (Karush-Kuhn-Tucker) condition indicating that all constraint equations are satisfied and the differential value of the evaluation function with respect to the control variable is 0 is stored in the corresponding storage memory. The mismatch amount storage means 3e is realized. Here, the KKT condition is one of the optimality conditions for the quadratic programming problem. The correction direction and correction amount Δx of the control variable x, the correction direction and correction amount Δs of the slack variable s, the correction direction and correction amount Δλx of the Lagrange multiplier λx with respect to the lower limit constraint of the control variable, and the lower limit constraint of the slack variable The correction direction and correction amount storage means 3f for storing the values of the correction direction and correction amount Δλs of the Lagrange multiplier λs and the correction direction and correction amount Δλh of the Lagrange multiplier λh for the above equality constraints in the corresponding storage memory is realized. . Further, the correction equation storage means 3g for storing the correction equation that needs to be calculated in the calculation of the correction direction and the correction amount 3f in the corresponding storage memory is realized. Further, the fixed setting change presence / absence storage means 3h for storing in the corresponding storage memory whether or not the fixed setting storage means 3c has been rewritten to a value different from the previously stored fixed setting value is realized.

中央処理装置4は、以下の手段を実現している。上記評価関数f(x)、上記等式制約h(x)、上記制御変数x、上記制御変数xのスラック変数s、上記制御変数xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記等式制約h(x)に対するラグランジュ乗数λh、収束パラメータμ、上記制御変数及びそのスラック変数の固定設定についてそれぞれの値を決定し上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶する初期化手段4aを実現している。   The central processing unit 4 realizes the following means. The evaluation function f (x), the equation constraint h (x), the control variable x, the slack variable s of the control variable x, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the control variable x, and the lower limit constraint of the slack variable s Lagrangian multiplier λs for Eq., Lagrange multiplier λh for equality constraint h (x), convergence parameter μ, the control variable and the fixed setting of the slack variable are determined and stored by the variable storage means of the main memory. The initialization means 4a is realized.

また、KKT条件からの乖離量を表すミスマッチ量eを算出し、上記主記憶装置のミスマッチ量記憶手段3eによって記憶するミスマッチ量算出手段4bを実現している。また、2次計画問題計算装置の処理を終了させるか否かの判定を行う最適化処理終了判定手段4cとを実現している。また、主記憶装置3のミスマッチ量記憶手段3eによって記憶された上記ミスマッチ量eが減少するように、主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶された制御変数x、スラック変数s、上記制御変数xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記制御変数xのスラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記等式制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれに対して修正方向及び修正量を算出し、上記主記憶装置の修正方向及び修正量記憶手段によって記憶する修正方向及び修正量算出手段4dを実現している。   In addition, a mismatch amount calculation unit 4b that calculates a mismatch amount e that represents the amount of deviation from the KKT condition and stores it in the mismatch amount storage unit 3e of the main storage device is realized. Further, an optimization process end determination means 4c for determining whether or not to end the process of the secondary planning problem calculation apparatus is realized. In addition, the control variable x, slack variable s, and control variable stored in the variable storage unit 103 of the main storage device 3 are decreased so that the mismatch amount e stored in the mismatch amount storage unit 3e of the main storage device 3 decreases. The correction direction and the correction amount are calculated for the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of x, the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s of the control variable x, and the Lagrange multiplier λh for the equation constraint h (x), respectively. The correction direction and correction amount calculation means 4d stored by the correction direction and correction amount storage means of the main storage device is realized.

また、主記憶装置3の修正方向及び修正量記憶手段3fに記憶された上記修正方向及び修正量に基づいて、上記記憶装置の固定設定が固定しない設定となっている制御変数x及びスラック変数sについて、制御変数x及びスラック変数sを固定設定するか否かを判定し、固定設定する場合は判断結果を上記主記憶装置の変数固定記憶手段によって記憶すると共に、固定設定が変更されたことを上記主記憶装置の固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定設定手段4eを実現している。   Further, based on the correction direction and the correction amount stored in the correction direction and correction amount storage means 3f of the main storage device 3, the control variable x and the slack variable s are set so that the fixed setting of the storage device is not fixed. Whether or not the control variable x and the slack variable s are fixedly set. When the fixed setting is made, the determination result is stored by the variable fixing storage means of the main storage device and the fixed setting is changed. Variable fixed setting means 4e stored by the fixed setting change presence / absence storage means of the main storage device is realized.

また、上記主記憶装置の修正方向及び修正量記憶手段によって記憶された上記修正方向及び修正量と上記変数固定設定記憶手段によって記憶された上記制御変数の固定設定に基づいて、上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶された上記制御変数x、上記スラック変数s、上記制御変数xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記等式制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれを更新し、上記主記憶装置の変数記憶手段によってそれぞれ記憶する変数修正手段4fを実現している。   Further, based on the correction direction and correction amount stored by the correction direction and correction amount storage means of the main storage device and the fixed setting of the control variable stored by the variable fixed setting storage means, the main storage device The control variable x stored by the variable storage means, the slack variable s, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the control variable x, the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s, and the equality constraint h (x) Each of the Lagrange multipliers λh is updated, and the variable correction means 4f stored by the variable storage means of the main storage device is realized.

また、主記憶装置3に記憶された上記収束パラメータμを更新し、上記記憶装置の収束パラメータ記憶手段によって記憶する収束パラメータ更新手段4gを実現している。また、主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶された制御変数xの値を、外部記憶装置2の入力問題記憶手段によって記憶された制御変数の上下限値(xmin,xmax)に基づいて線形変換し外部記憶装置2の制御変数記憶手段(103)によって記憶する終了処理手段4hを実現している。   Further, the convergence parameter updating means 4g is realized that updates the convergence parameter μ stored in the main storage device 3 and stores it by the convergence parameter storage means of the storage device. Further, the value of the control variable x stored by the variable storage unit 103 of the main storage device 3 is linearly based on the upper and lower limit values (xmin, xmax) of the control variable stored by the input problem storage unit of the external storage device 2. An end processing unit 4h that converts and stores it by the control variable storage unit (103) of the external storage device 2 is realized.

ここで、不等式制約については、新たに変数を導入することで等式制約に変換可能なため、全ての制約を等式制約として扱っても一般性は失わないことから、簡単化のためここでは全ての制約式を等式制約として記述している。
gmin < g(x) < gmax

h(x)=0 ( h(x)=g(x)−x’ )
gmin < x’ < gmax ・・・(1)
Here, since inequality constraints can be converted to equality constraints by introducing new variables, generality is not lost even if all constraints are treated as equality constraints. All constraint expressions are described as equality constraints.
gmin <g (x) <gmax

h (x) = 0 (h (x) = g (x) −x ′)
gmin <x ′ <gmax (1)

入力装置1の問題入力手段1aは、キーボードやファイル、ネットワークなどから評価関数f(x)と等式制約h(x)及び制御変数xの上下限値(xmin,xmax)を入力し、上記外部記憶装置の問題記憶手段2aによって記憶する。   The problem input means 1a of the input device 1 inputs the evaluation function f (x), the equation constraint h (x), and the upper and lower limit values (xmin, xmax) of the control variable x from a keyboard, a file, a network, etc. The problem is stored by the problem storage means 2a of the storage device.

また、出力装置5の結果出力手段5aは、外部記憶装置2の制御変数記憶手段(103)によって記憶された制御変数xの値をディスプレイやファイル、プリンタ、ネットワークなどへ出力する。 The result output means 5a of the output device 5 outputs the value of the control variable x stored by the control variable storage means (103) of the external storage device 2 to a display, file, printer, network, or the like.

中央処理装置4の初期化手段4aは、外部記憶装置2の入力問題記憶手段に記憶された上記制御変数xと上記評価関数f(x)及び上記等式制約h(x)に対して、すべての制御変数xが0≦x≦1となるように評価関数の係数及び等式制約の係数と定数項の値を変更し上記主記憶装置の問題記憶手段によって記憶する。これと共に、中央処理装置4の初期化手段4aは、制御変数xの値を全て0.5、上記制御変数xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx及び上記制御変数xのスラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λsの値を1.0、上記等式制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhの値を0として上記記憶装置の変数記憶手段によって記憶し、収束パラメータμを0.5として上記記憶装置の収束パラメータ記憶手段によって記憶し、上記制御変数の固定設定を0として上記記憶装置の固定設定記憶手段によって記憶する。   The initialization means 4a of the central processing unit 4 is all for the control variable x, the evaluation function f (x) and the equation constraint h (x) stored in the input problem storage means of the external storage device 2. The coefficient of the evaluation function, the coefficient of the equality constraint, and the value of the constant term are changed so that the control variable x of 0 ≦ x ≦ 1 is stored in the problem storage means of the main memory. At the same time, the initialization means 4a of the central processing unit 4 sets all the values of the control variable x to 0.5, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the control variable x, and the Lagrange for the lower limit constraint of the slack variable s of the control variable x. The value of the multiplier λs is set to 1.0, the value of the Lagrange multiplier λh for the equation constraint h (x) is set to 0 and stored by the variable storage means of the storage device, and the convergence parameter μ is set to 0.5 and the convergence parameter storage of the storage device is stored. The fixed setting of the control variable is set to 0 and stored by the fixed setting storage unit of the storage device.

ここで、上記初期化手段において制御変数xが0≦x≦1となるように評価関数の係数及び等式制約の係数の値を変更したが、この操作を行わなくても本発明を実施可能である。しかし、後の演算処理とその説明を簡略化するために実施している。   Here, the coefficient of the evaluation function and the coefficient of the equality constraint are changed so that the control variable x satisfies 0 ≦ x ≦ 1 in the initialization means, but the present invention can be implemented without performing this operation. It is. However, it is carried out in order to simplify the subsequent arithmetic processing and the description thereof.

線形変換の方法は次のようになる。   The linear transformation method is as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ただし、   However,

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、xは、外部記憶装置2の入力問題記憶手段(101)によって記憶された制御変数であり、x'は、主記憶装置3の変数記憶手段(103)によって記憶する制御変数である。 Here, x i is a control variable stored by the input problem storage means (101) of the external storage device 2, and x ′ i is a control variable stored by the variable storage means (103) of the main storage device 3. is there.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、評価関数の線形変換では定数項を考慮する必要はない。   Here, it is not necessary to consider the constant term in the linear transformation of the evaluation function.

中央処理装置4のミスマッチ量算出手段4bでは、まず、主記憶装置3の問題記憶手段(101)によって記憶された評価関数f(x)に制御変数x及びそのスラック変数sが下限値に近付いたときに大きな値となる障壁関数を導入し、対象とする問題は下記となる。   In the mismatch amount calculation unit 4b of the central processing unit 4, first, the control variable x and its slack variable s approach the lower limit value in the evaluation function f (x) stored by the problem storage unit (101) of the main storage unit 3. Introducing a barrier function that sometimes has a large value, the problems to be addressed are as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、log x、log sは、障壁関数である。また、上記問題のKKT条件は下記となる。 Here, log x i and log s i are barrier functions. The KKT conditions for the above problem are as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

次に、以下の式6に示すようにKKT条件からの乖離量eを算出して、上記主記憶装置のミスマッチ量記憶手段によってそれぞれ記憶する。   Next, as shown in Equation 6 below, a deviation amount e from the KKT condition is calculated and stored by the mismatch amount storage means of the main storage device.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

中央処理装置4の最適化処理終了判定手段4cは、主記憶装置3の固定設定変更有無記憶手段によって記憶された固定設定変更有無、ミスマッチ量記憶手段104によって記憶されたミスマッチ量e、収束パラメータ記憶手段によって記憶された収束パラメータμが下記条件を満たす場合は終了と判定し、上記CPUの終了処理手段を実行し繰返し処理を終了する。また、下記条件のいずれか1つでも満たさなければ処理を続行する。
・ 固定設定の変更無し
・ ミスマッチ量eの全ての値が十分0に近付いている
・ 収束パラメータμの値が十分0に近付いている
The optimization processing end determination means 4c of the central processing unit 4 stores the fixed setting change presence / absence stored by the fixed setting change presence / absence storage means of the main storage device 3, the mismatch amount e stored by the mismatch amount storage means 104, and the convergence parameter storage. If the convergence parameter μ stored by the means satisfies the following condition, it is determined that the process is finished, the CPU finishes the finish processing means, and the repeat process is finished. Further, if any one of the following conditions is not satisfied, the processing is continued.
・ No change in fixed setting ・ All values of mismatch amount e are sufficiently close to 0 ・ The value of convergence parameter μ is sufficiently close to 0

中央処理装置4の上記修正方向及び修正量算出手段4dは、主記憶装置3のミスマッチ量記憶手段によって記憶されたミスマッチ量eが小さくなるようなx,s,λh,λx,λsを求めるため、それぞれの現在の値において線形近似をして算出する。修正方向及び修正量は次にように求める。ただし、ここでは各変数の現在位置での線形近似をして修正方向及び修正量を算出しているが、別の手法で修正方向及び修正量を算出しても良い。   The correction direction and correction amount calculation means 4d of the central processing unit 4 obtains x, s, λh, λx, λs such that the mismatch amount e stored by the mismatch amount storage means of the main storage device 3 is small. Calculate by linear approximation at each current value. The correction direction and the correction amount are obtained as follows. However, although the correction direction and the correction amount are calculated by performing linear approximation at the current position of each variable here, the correction direction and the correction amount may be calculated by another method.

Figure 0005168048
ここで、以下の式8,9,10の関係式を用いて、上記の式からe,eを省くことが可能となり、上記の式は式11に変換することができる。
Figure 0005168048
Here, it is possible to omit e 3 and e 4 from the above equations using the following relational expressions 8, 9, and 10, and the above expressions can be converted into Expression 11.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

式11に従って上記主記憶装置の修正方程式記憶手段によって修正方程式を記憶する。ここで、式11の一次方程式は、係数行列が対称行列であることから、修正コレスキー法を用いて係数行列を三角分解し、前進代入と後退代入を行って解くことが可能である。また、算出されたΔx、Δλhの値を、上記主記憶装置の修正方向及び修正量記憶手段によって記憶する。また、上記主記憶装置に記憶されたΔx、Δλhの値を用いて、式8、式9、式10にしたがってΔs、Δλx、Δλsの値を算出し、上記主記憶装置の修正方向及び修正量記憶手段によって記憶する。ここでは一次方程式の解法には修正コレスキー法、前進代入、後退代入を用いたが、この他の手法で一次方程式を解いても良い。   The correction equation is stored by the correction equation storage means of the main memory according to the equation (11). Here, since the coefficient matrix is a symmetric matrix, the linear equation of Expression 11 can be solved by triangulating the coefficient matrix using the modified Cholesky method and performing forward substitution and backward substitution. Further, the calculated values of Δx and Δλh are stored by the correction direction and correction amount storage means of the main storage device. Further, using the values of Δx and Δλh stored in the main storage device, the values of Δs, Δλx, and Δλs are calculated according to Equations 8, 9, and 10, and the correction direction and correction amount of the main storage device are calculated. Store by storage means. Here, the modified Cholesky method, forward substitution, and backward substitution are used to solve the linear equation, but the linear equation may be solved by other methods.

中央処理装置4の上記変数固定設定手段4eは、上記主記憶装置の変数記憶手段(103)によって記憶された制御変数x、上記制御変数xのスラック変数s、及び修正方向及び修正量記憶手段によって記憶された上記制御変数xの修正方向及び修正量Δx、スラック変数sの修正方向及び修正量Δsのそれぞれの値が(x+Δx)<Lx1または(s+Δs)<Ls1を満たす場合に固定設定をすると判定し、(x+Δx)<Lx1の場合は固定設定を−1に、(s+Δs)<Ls1の場合は固定設定を1として、上記記憶装置の固定設定記憶手段によって記憶する。この時、上記主記憶装置の固定設定記憶手段によって記憶された全ての固定設定について、いずれも変更されなかった場合は固定設定変更有無を0、いずれか1つでも変更された場合は1として、上記主記憶装置の固定設定変更有無記憶手段によって記憶する。 The variable fixing setting means 4e of the central processing unit 4 includes the control variable x stored by the variable storage means (103) of the main storage device, the slack variable s of the control variable x, and the correction direction and correction amount storage means. When the stored correction direction and correction amount Δx of the control variable x and the correction direction and correction amount Δs of the slack variable s satisfy (x + Δx) <Lx 1 or (s + Δs) <Ls 1 If (x + Δx) <Lx 1 , the fixed setting is set to -1.If (s + Δs) <Ls 1 , the fixed setting is set to 1. Remember by means. At this time, for all the fixed settings stored by the fixed setting storage means of the main storage device, if none was changed, the fixed setting change presence or absence is 0, if any one is changed, 1 Stored by the fixed setting change presence / absence storage means of the main storage device.

中央処理装置4の変数修正手段4fは、主記憶装置3の固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が−1の場合は該当するスラック変数sの値をLs2とし、上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶する。また、主記憶装置3の固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が1の場合は該当する制御変数xの値をLx2とし、上記記憶装置の変数記憶手段によって記憶する。また、主記憶装置3の固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が0の場合は、該当する制御変数x、該当するスラック変数s、全ての制御変数xに対するラグランジュ乗数λx、全てのスラック変数に対するラグランジュ乗数λs、全ての上記等式制約に対するラグランジュ乗数λhについて、上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶されたx,s,λx,λs,λhの値を次式に従って更新し、上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶する。 The variable correction means 4f of the central processing unit 4 sets the value of the corresponding slack variable s to Ls 2 when the fixed setting value stored by the fixed setting storage means of the main storage device 3 is −1. Is stored by the variable storage means. When the fixed setting value stored by the fixed setting storage means of the main storage device 3 is 1, the value of the corresponding control variable x is set to Lx 2 and stored by the variable storage means of the storage device. When the fixed setting value stored by the fixed setting storage means of the main storage device 3 is 0, the corresponding control variable x, the corresponding slack variable s, the Lagrange multiplier λx for all the control variables x, and all the slacks For Lagrange multipliers λs for variables and Lagrange multipliers λh for all the above equality constraints, the values of x, s, λx, λs, λh stored by the variable storage means of the main memory are updated according to The data is stored by variable storage means of the storage device.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

中央処理装置4の終了処理手段4hは、主記憶装置の変数記憶手段によって記憶された制御変数xの値を、外部記憶装置2の入力問題記憶手段によって記憶された制御変数の上下限値に基づいて式13のように線形変換した結果を外部記憶装置3の制御変数記憶手段によって記憶する。ただし、中央処理装置4の初期化手段において制御変数xを線形変換せずに処理させた場合は、ここで線形変換作業は行う必要がなく、主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶された制御変数xの値をそのまま外部記憶装置2の制御変数記憶手段(103)によって記憶する事になる。   The end processing means 4h of the central processing unit 4 determines the value of the control variable x stored by the variable storage means of the main storage device based on the upper and lower limit values of the control variable stored by the input problem storage means of the external storage device 2. The result of linear transformation as shown in Expression 13 is stored by the control variable storage means of the external storage device 3. However, when the control variable x is processed without linear conversion in the initialization unit of the central processing unit 4, it is not necessary to perform the linear conversion work here, and the variable is stored by the variable storage unit 103 of the main storage unit 3. The value of the control variable x is stored as it is by the control variable storage means (103) of the external storage device 2.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、xは、主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶された制御変数の値であり、x'は、外部記憶装置2の制御変数記憶手段によって記憶する制御変数の値である。   Here, x is the value of the control variable stored by the variable storage means 103 of the main storage device 3, and x ′ is the value of the control variable stored by the control variable storage means of the external storage device 2.

次に、本実施の形態の二次計画問題計算装置の処理順序について、図5に示すフローチャートを参照して説明する。図5において、ステップS1は入力装置の問題入力手段の処理を示している。ステップS2では、中央処理装置4の初期化手段の処理を示している。ステップS3からS8まではKKT条件を満たす制御変数の値を求めるための繰り返し最適化演算処理部分を示している。ステップS3では中央処理装置4のミスマッチ量算出手段104の処理を示している。ステップS4では中央処理装置4の最適化処理終了判定手段の処理を示しており、処理続行と判定された場合はステップS5に進み、処理終了と判定されればステップS9に進む。   Next, the processing order of the secondary planning problem calculation apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In FIG. 5, step S1 shows the process of the problem input means of the input device. In step S2, the process of the initialization means of the central processing unit 4 is shown. Steps S3 to S8 show an iterative optimization calculation processing part for obtaining the value of the control variable that satisfies the KKT condition. Step S3 shows the processing of the mismatch amount calculation means 104 of the central processing unit 4. Step S4 shows the process of the optimization process end determination means of the central processing unit 4. If it is determined that the process is to be continued, the process proceeds to step S5. If it is determined that the process is to be ended, the process proceeds to step S9.

また、ステップS5では中央処理装置4の修正方向及び修正量算出手段の処理を示している。ステップS6では中央処理装置4の変数固定設定手段の処理を示している。ステップS7では中央処理装置4の変数修正手段の処理を示している。ステップS8では中央処理装置4の収束パラメータ更新手段の処理を示している。ステップS9では中央処理装置4の終了処理手段の処理を示している。ステップS10では出力装置の結果出力手段を示している。以上のように、このようにして、上記の繰り返し最適化計算により二次計画問題の最適値が求められる。なお、上記では最適化終了判定処理をまたは最適化処理終了判定をミスマッチ量算出手段104の後で行ったが、初回のみ最適化終了判定処理をまたは最適化処理終了判定を行わず、次回以降で行うようにしても良い。この場合、繰返手段112の中の収束判定計算109にてミスマッチ量を算出し、収束判定を110を行い、出力111すると考えることができる。以下の実施の形態でも同じである。   Step S5 shows the correction direction and correction amount calculation means of the central processing unit 4. Step S6 shows the processing of the variable fixing setting means of the central processing unit 4. In step S7, the process of the variable correction means of the central processing unit 4 is shown. In step S8, the process of the convergence parameter update means of the central processing unit 4 is shown. Step S9 shows the processing of the end processing means of the central processing unit 4. Step S10 shows the result output means of the output device. As described above, the optimal value of the quadratic programming problem is obtained in this way by the above iterative optimization calculation. In the above description, the optimization end determination process or the optimization process end determination is performed after the mismatch amount calculation unit 104. However, the optimization end determination process or the optimization process end determination is not performed only for the first time, and the next and subsequent times. You may make it do. In this case, it can be considered that the mismatch amount is calculated by the convergence determination calculation 109 in the repeating unit 112, the convergence determination is performed 110, and the output 111 is performed. The same applies to the following embodiments.

次に示す二次計画問題にこの発明を適用した例を示す。   An example in which the present invention is applied to the following secondary planning problem is shown.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

式14を、入力装置1の問題入力手段によって入力し、外部記憶装置2の入力問題記憶手段によって該当箇所に記憶する。外部記憶装置のメモリイメージは以下のようになる。変数が7については、評価関数2次項、1次項は、それぞれ表1のようなイメージとなる。   Expression 14 is input by the problem input means of the input device 1 and stored in the corresponding location by the input problem storage means of the external storage device 2. The memory image of the external storage device is as follows. When the variable is 7, the evaluation function secondary terms and primary terms are as shown in Table 1, respectively.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

また、制約式数が3の場合は、制約式の2次項、1次項、0次項は、それぞれ表2、3、4のようになる。また、制御変数の上下限値のメモリイメージは、表5のようになる。   When the number of constraint equations is 3, the second-order terms, first-order terms, and zero-order terms of the constraint equations are as shown in Tables 2, 3, and 4, respectively. The memory image of the upper and lower limit values of the control variable is as shown in Table 5.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

次に、中央処理装置4の初期化手段によって、外部記憶装置2の入力問題記憶手段によって記憶された評価関数f(x)、制約式h(x)を上記主記憶装置の問題記憶手段によって記憶すると共に、制御変数x、スラック変数s、制御変数xのラグランジュ乗数λx、スラック変数のラグランジュ乗数λs、等式制約のラグランジュ乗数λh、変数固定設定、固定設定変更有無、収束パラメータμの値を初期化し、上記主記憶装置の上記変数記憶手段、上記固定設定記憶手段、上記固定設定変更有無記憶手段、上記収束パラメータ記憶手段によってそれぞれ該当箇所に記憶する。主記憶装置のメモリイメージは以下の表6のようになる。   Next, the evaluation function f (x) and the constraint equation h (x) stored by the input problem storage unit of the external storage device 2 are stored by the initialization unit of the central processing unit 4 by the problem storage unit of the main storage unit. Control variable x, slack variable s, Lagrange multiplier λx of control variable x, Lagrange multiplier λs of slack variable, Lagrange multiplier λh of equation constraint, variable fixed setting, fixed setting change presence, convergence parameter μ values are initialized And stored in the corresponding locations by the variable storage means, the fixed setting storage means, the fixed setting change presence / absence storage means, and the convergence parameter storage means of the main storage device. The memory image of the main storage device is as shown in Table 6 below.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、上記の問題は制御変数の上限値、下限値が全て1、0となっているため、外部記憶装置2の入力問題記憶手段によって記憶された評価関数f(x)と制約式h(x)は、そのまま主記憶装置の問題記憶手段に記憶される。また、本実施の形態では、簡単化のため固定設定は制御変数xとそれに対応するスラック変数sの組に対して一つずつ設定するようにしており、固定設定されると該当するx、s共に固定されるものとしているが、必ずしも制御変数xとそれに対するスラック変数sを同時に固定しなくても良い。   Here, since the upper and lower limits of the control variables are all 1 and 0 in the above problem, the evaluation function f (x) stored by the input problem storage means of the external storage device 2 and the constraint equation h ( x) is stored in the problem storage means of the main storage device as it is. Further, in this embodiment, for simplification, the fixed setting is set for each set of the control variable x and the corresponding slack variable s. When the fixed setting is made, the corresponding x, s Although both are fixed, it is not always necessary to fix the control variable x and the slack variable s at the same time.

次に、繰返し処理に入る。中央処理装置4のミスマッチ量算出手段によって、上記評価関数f(x)、等式制約h(x)、制御変数x、スラック変数s、制御変数xのラグランジュ乗数λx、スラック変数のラグランジュ乗数λs、等式制約のラグランジュ乗数λh、変数固定設定、収束パラメータμの値に基づいてKKT条件のミスマッチ量を算出し、主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶する。主記憶装置3のメモリイメージは以下の表7のようになる。   Next, the process repeats. By the mismatch amount calculation means of the central processing unit 4, the evaluation function f (x), the equality constraint h (x), the control variable x, the slack variable s, the Lagrange multiplier λx of the control variable x, the Lagrange multiplier λs of the slack variable, The mismatch amount of the KKT condition is calculated based on the Lagrangian multiplier λh of the equality constraint, the variable fixed setting, and the value of the convergence parameter μ, and stored in the variable storage means 103 of the main storage device 3. The memory image of the main storage device 3 is as shown in Table 7 below.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

中央処理装置4の最適化処理終了判定手段によって終了判定を行い、上記主記憶装置の固定設定変更有無記憶手段によって記憶された固定設定変更有無の値が0で収束パラメータμの値が十分0に近付いており、全てのミスマッチ量が十分0に近付いていれば演算を終了する。このとき、中央処理装置2の終了処理手段が実行され、上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶された制御変数xの値を外部記憶装置2の入力問題記憶手段によって記憶された制御変数の上下限値の値を基に線形変換し、外部記憶装置2の制御変数記憶手段によって記憶すると共に、上記出力装置の結果出力手段によってディスプレイやファイル、プリンタ、ネットワークなどに出力する。上記HDDのメモリイメージは以下の表8のようになる。   The end determination is performed by the optimization processing end determination unit of the central processing unit 4, and the fixed setting change presence / absence value stored by the fixed setting change presence / absence storage unit of the main storage device is 0 and the value of the convergence parameter μ is sufficiently 0 If all the mismatches are close to 0, the computation is terminated. At this time, the termination processing means of the central processing unit 2 is executed, and the value of the control variable x stored by the variable storage means of the main storage device is added to the control variable stored by the input problem storage means of the external storage device 2. Linear conversion is performed based on the lower limit value, and the result is stored by the control variable storage means of the external storage device 2 and output to a display, file, printer, network, etc. by the result output means of the output device. The memory image of the HDD is as shown in Table 8 below.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

また、上記出力装置の結果出力手段による出力イメージは以下のようになる。
〔x〕0.027273,0.209091,0.000000,0.054545,1.000000,0.883117,0.069519
The output image by the result output means of the output device is as follows.
[X] 0.027273, 0.209091, 0.000000, 0.054545, 1.00000, 0.883117, 0.069519

中央処理装置4の最適化処理終了判定手段によって処理続行と判断された場合、上記修正方向及び修正量算出手段によって、上記主記憶装置のミスマッチ量記憶手段によって記憶されたミスマッチ量に基づいて制御変数x、スラック変数s、制御変数xのラグランジュ乗数λx、スラック変数のラグランジュ乗数λs、等式制約のラグランジュ乗数λhの修正方向及び修正量Δx, Δs, Δλx, Δλs, Δλhを算出し上記主記憶装置の修正方向及び修正量記憶手段によって記憶する。主記憶装置のメモリイメージは以下の表9、10のようになる。なお、修正方程式の係数行列は対称行列であるため、以下に示す要素だけ記憶すれば良い。   If the optimization processing end determination means of the central processing unit 4 determines that the processing is to be continued, the control variable is calculated based on the mismatch amount stored by the mismatch amount storage means of the main storage device by the correction direction and correction amount calculation means. x, slack variable s, control variable x Lagrangian multiplier λx, Lagrange multiplier λs of slack variable, Lagrangian multiplier λh of equality constraints and correction amounts Δx, Δs, Δλx, Δλs, Δλh Is stored by the correction direction and correction amount storage means. The memory images of the main storage device are as shown in Tables 9 and 10 below. Since the coefficient matrix of the correction equation is a symmetric matrix, only the following elements need be stored.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

中央処理装置4の変数固定設定手段では、上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶された制御変数x、スラック変数s、及び上記修正方向及び修正量記憶手段によって記憶された修正方向及び修正量Δx、Δsのそれぞれの値が、(x+Δx)<Lx1または(s+Δs)<Ls1を満たす場合に固定設定をすると判定し、(x+Δx)<Lx1の場合は固定設定を−1に、(s+Δs)<Ls1の場合は固定設定を1として上記主記憶装置の固定設定記憶手段によって記憶する。 In the variable fixing setting means of the central processing unit 4, the control variable x, slack variable s stored by the variable storage means of the main storage device, and the correction direction and correction amount Δx stored by the correction direction and correction amount storage means. , Δs is determined to be fixed when (x + Δx) <Lx 1 or (s + Δs) <Ls 1 is satisfied, and fixed when (x + Δx) <Lx 1 When (s + Δs) <Ls 1 , the fixed setting is set to 1 and is stored by the fixed setting storage means of the main memory.

中央処理装置4の変数修正手段108では、主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶された制御変数x、スラック変数s、制御変数のラグランジュ乗数λx、スラック変数のラグランジュ乗数λs、等式制約のラグランジュ乗数λhの値を、上記主記憶装置の修正方向及び修正量記憶手段によって記憶された修正方向及び修正量をもとに更新し、上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶する。   In the variable correction means 108 of the central processing unit 4, the control variable x, the slack variable s, the Lagrange multiplier λx of the control variable, the Lagrange multiplier λs of the slack variable, and the equality constraints stored in the variable storage means 103 of the main storage device 3 are stored. The value of the Lagrange multiplier λh is updated based on the correction direction and correction amount stored by the correction direction and correction amount storage means of the main storage device, and stored by the variable storage means of the main storage device.

最後に、上記中央処理装置4の収束パラメータ更新手段では、上記主記憶装置の収束パラメータ記憶手段によって記憶された収束パラメータμを更新し上記主記憶装置の収束パラメータ記憶手段によって記憶し、上記ミスマッチ量算出手段の処理に戻る。この操作を繰返し行い、上記二次計画問題のKKT条件を満たす解を算出する。   Finally, the convergence parameter update means of the central processing unit 4 updates the convergence parameter μ stored by the convergence parameter storage means of the main storage device and stores it by the convergence parameter storage means of the main storage device. Returning to the processing of the calculation means. This operation is repeated to calculate a solution that satisfies the KKT condition of the quadratic programming problem.

本実施の形態によれば、制御変数が上下限値に近い値を取るときに制御変数を固定させることで不安定となる演算を省くことができる。また、固定設定された上記制御変数またはスラック変数に関する演算処理が省かれることで、より高速に最適解を得ることができるという効果がある。   According to the present embodiment, it is possible to omit an unstable calculation by fixing the control variable when the control variable takes a value close to the upper and lower limit values. In addition, there is an effect that an optimum solution can be obtained at a higher speed by omitting the arithmetic processing related to the control variable or slack variable that is fixedly set.

実施の形態2.
上述の実施の形態1に記載の2次計画問題計算装置において、以下のように、固定設定した変数の固定を解除することができる。
Embodiment 2. FIG.
In the secondary planning problem calculation apparatus described in the first embodiment, the fixed variables can be released as follows.

本実施の形態の2次計画問題計算装置は、上記実施の形態1の問題記憶手段101、初期化手段102、変数記憶手段103、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段105、固定変数設定手段107、変数修正手段108、繰返手段112に加えて、以下の固定解除手段113を設けたものである。この固定解除手段113は、固定フラグを有する制御変数の修正方向及び修正量が、当該制御変数の下限制約から離れる方向を示している場合には、当該制御変数の固定フラグを解除するものである。以下、詳細に説明する。   The secondary planning problem calculation apparatus according to the present embodiment includes the problem storage unit 101, the initialization unit 102, the variable storage unit 103, the mismatch amount calculation unit 104, the correction amount calculation unit 105, and the fixed variable setting unit according to the first embodiment. In addition to the variable correction means 108 and the repetition means 112, the following fixing release means 113 is provided. When the correction direction and the correction amount of the control variable having a fixed flag indicate a direction away from the lower limit constraint of the control variable, the fixing release unit 113 releases the fixed flag of the control variable. . Details will be described below.

上述の中央処理装置4は、制御変数x及びスラック変数sを固定設定している場合に、固定設定の解除判定を行い記憶手段によって記憶装置の固定設定記憶メモリに記憶すると共に、上記解除判定で固定設定が変更された場合に固定設定変更有無を1として記憶手段によって記憶装置の固定設定変更有無記憶メモリに記憶する変数固定解除手段2eを備える。   When the control variable x and the slack variable s are fixedly set, the central processing unit 4 described above performs a fixed setting release determination and stores it in the fixed setting storage memory of the storage device by the storage unit. Variable fixing release means 2e is provided that stores the fixed setting change presence / absence as 1 when the fixed setting is changed, and stores it in the fixed setting change presence / absence storage memory of the storage device by the storage means.

上記変数固定解除手段2eは、記憶装置に記憶された固定設定、制御変数xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λsの値が次のいずれかの条件を満たす場合に固定解除と判断する。
・固定設定が−1、かつ、λx<λs
・固定設定が 1、かつ、λx>λs
The variable unfixing means 2e is configured such that the value of the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the control variable x, the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s satisfies one of the following conditions: Judged to be unfixed.
・ Fixed setting is -1 and λx <λs
・ Fixed setting is 1 and λx> λs

本実施の形態によれば、最適解における制御変数xの値が変数の上限値または下限値ではない制御変数を演算処理過程において誤って固定設定としてしまった場合に、最適解を求めることができなくなるという問題を、固定設定を解除することで、固定設定の判断が間違った場合でも最適解を得ることができるようになる。 According to the present embodiment, an optimal solution can be obtained when a control variable in which the value of the control variable x in the optimal solution is not the upper limit value or the lower limit value of the variable is mistakenly set in the calculation process. By canceling the fixed setting, the optimal solution can be obtained even if the determination of the fixed setting is wrong.

実施の形態3.
本実施の形態は、上記実施の形態2とは異なる手段で、固定した変数の固定を解除するものである。
Embodiment 3 FIG.
In the present embodiment, the fixed variable is released by means different from that of the second embodiment.

本実施の形態の2次計画問題計算装置は、上記実施の形態1の問題記憶手段101、初期化手段102、変数記憶手段103、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段105、固定変数設定手段107、変数修正手段108、繰返手段112に加えて、以下の固定解除手段113を設けたものである。この固定解除手段113は、ラグランジュ乗数群の1の値が所定値以上の場合には、対応する制御変数または前記制御変数のスラック変数の固定フラグを解除するものである。 The secondary planning problem calculation apparatus according to the present embodiment includes the problem storage unit 101, the initialization unit 102, the variable storage unit 103, the mismatch amount calculation unit 104, the correction amount calculation unit 105, and the fixed variable setting unit according to the first embodiment. In addition to the variable correction means 108 and the repetition means 112, the following fixing release means 113 is provided. When the value of 1 in the Lagrange multiplier group is equal to or greater than a predetermined value, the fixing release means 113 releases the corresponding control variable or the fixed flag of the slack variable of the control variable.

図6は、本実施の形態の2次計画問題計算装置の動作フロー図である。上記実施の形態との違いは、ステップS14の変数固定設定解除手段(113)が入っている点である。以下、詳細に説明する。   FIG. 6 is an operation flowchart of the secondary planning problem calculation apparatus according to the present embodiment. The difference from the above embodiment is that the variable fixed setting releasing means (113) in step S14 is included. Details will be described below.

上記実施の形態1の2次計画問題の最適化装置において、中央処理装置4は、固定設定されている制御変数x及びスラック変数sに関する計算を省かずにΔx及びΔsの値を算出し変数記憶手段によって記憶する時、固定設定の解除判定を行い記憶手段によって記憶装置の固定設定記憶メモリに記憶すると共に、上記解除判定で固定設定が変更された場合に固定設定変更有無を1として記憶手段によって記憶装置の固定設定変更有無記憶メモリに記憶する変数固定解除手段2eを備える。   In the quadratic programming problem optimizing apparatus of the first embodiment, the central processing unit 4 calculates the values of Δx and Δs without omitting the calculations related to the control variables x and slack variables s that are fixedly set, and stores the variables. When storing by the means, the fixed setting release determination is performed and the storage means stores in the fixed setting storage memory of the storage device, and when the fixed setting is changed by the release determination, the fixed setting change presence / absence is set to 1 by the storage means. There is provided variable fixation releasing means 2e for storing the fixed setting change presence / absence storage memory of the storage device.

中央処理装置4にある変数固定解除手段2eは、記憶装置に記憶された固定設定、制御変数xの修正量及び修正方向Δx、スラック変数sの修正量及び修正方向Δsの値が次のいずれかの条件を満たす場合に固定解除と判断する。
・固定設定が−1、かつ、Δx>0
・固定設定が 1、かつ、Δs>0
The variable fixation releasing means 2e in the central processing unit 4 has one of the following values: fixed setting, correction amount and correction direction Δx of control variable x, correction amount of slack variable s and correction direction Δs stored in the storage device If the condition is satisfied, it is determined that the fixation is released.
・ Fixed setting is −1 and Δx> 0
・ Fixed setting is 1 and Δs> 0

本実施の形態によれば、固定設定すべきでない制御変数を誤って固定設定とした場合でも固定設定を解除することができ、固定設定の判断が間違った場合でも最適解を得ることができるようになる。   According to the present embodiment, even when a control variable that should not be fixed is erroneously set as fixed, the fixed setting can be canceled, and an optimal solution can be obtained even when the determination of the fixed setting is incorrect. become.

実施の形態4.
上記実施の形態の2次計画問題計算装置を利用して、発電機出力値計算装置を構成することができる。発電機出力値計算装置は、電力系統に接続された複数の発電機の総発電コストを最小とするために上記各発電機が発電すべき出力計画値を決定するものである。本実施の形態は、このような発電機出力値計算装置に関するものである。
Embodiment 4 FIG.
The generator output value calculation apparatus can be configured using the secondary planning problem calculation apparatus of the above embodiment. The generator output value calculation device determines an output planned value that each of the generators should generate in order to minimize the total power generation cost of a plurality of generators connected to the power system. The present embodiment relates to such a generator output value calculation apparatus.

図1は、発電機出力値計算装置の構成図である。上記実施の形態1と同じものであるが、内部の具体的処理が異なるが、各手段の概念は同じである。発電機出力値計算装置は、問題記憶手段101、初期化手段102、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段10、固定変数設定手段107、変数修正手段108および繰返手段112を備える。   FIG. 1 is a configuration diagram of a generator output value calculation apparatus. Although it is the same as the said Embodiment 1, although the internal specific process differs, the concept of each means is the same. The generator output value calculation apparatus includes a problem storage unit 101, an initialization unit 102, a mismatch amount calculation unit 104, a correction amount calculation unit 10, a fixed variable setting unit 107, a variable correction unit 108, and a repetition unit 112.

具体的には、発電機出力値計算装置は、発電機出力の総和が入力された総発電電力であることを示す総発電制約および前記各発電機の発電機出力の上下限制約を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段と、前記制約群に対するラグランジュ乗数群、前記発電機出力および前記発電機出力のスラック変数である変数の初期値を求めて前記初期値を変数記憶手段に記憶する初期化手段と、前記変数記憶手段に記憶された前記変数を前記2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段と、前記ミスマッチ量が減少するように前記変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段と、前記修正量が第一閾値以下の前記発電機出力及び前記スラック変数に対応する前記変数記憶手段に固定フラグを設定する固定変数設定手段と、前記固定フラグを有さない前記変数について前記修正方向及び修正量によって前記変数記憶手段の数値を更新する変数修正手段と、前記変数記憶手段に記憶された前記変数によって求めた前記ミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、前記修正量算出手段、前記固定変数設定手段及び変数修正手段を繰返し、前記ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して前記変数記憶手段に記憶された前記発電機出力の値を出力する繰返手段とを備える。 Specifically, the generator output value calculation device includes a constraint expression including a total power generation constraint indicating that the total sum of the generator outputs is the total power input, and the upper and lower limit constraints of the generator output of each generator. Problem storage means for storing quadratic programming problem information expressing a quadratic programming problem having a group, a Lagrange multiplier group for the constraint equation group, an initial value of a variable that is a slack variable of the generator output and the generator output And an initializing means for storing the initial value in the variable storage means, and a mismatch amount which is a deviation amount when the variable stored in the variable storage means is substituted for the optimality condition of the quadratic programming problem. A mismatch amount calculating means for calculating; a correction amount calculating means for obtaining a correction direction and a correction amount of the variable so that the mismatch amount decreases; the generator output having the correction amount equal to or less than a first threshold; Fixed variable setting means for setting a fixed flag in the variable storage means corresponding to a rack variable, and variable correction means for updating a numerical value of the variable storage means with the correction direction and correction amount for the variable not having the fixed flag And when the value of the mismatch amount obtained by the variable stored in the variable storage means is larger than a second threshold value, the correction amount calculation means, the fixed variable setting means and the variable correction means are repeated, and the mismatch When the value of the quantity is equal to or less than the second threshold value, there is provided a repeating means for determining the convergence and outputting the value of the generator output stored in the variable storage means.

図2は、本実施の形態のハードウェア構成図である。実施の形態1と同様に、上記各手段は、各装置で実現されている。図7は、本実施の形態の別のハードウェア構成図である。以下、詳細に説明する。   FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the present embodiment. As in the first embodiment, each of the above means is realized by each device. FIG. 7 is another hardware configuration diagram of the present embodiment. Details will be described below.

図において、入力装置6、発電機出力策定装置7、出力装置8を示している。入力装置6は、入力手段を備える。出力装置8は、演算結果の発電機出力の値を出力する結果出力手段を備える。   In the figure, an input device 6, a generator output formulation device 7, and an output device 8 are shown. The input device 6 includes input means. The output device 8 includes a result output means for outputting the value of the generator output as a calculation result.

発電機出力策定装置7は、条件入力手段と、記憶手段として、以下の手段を実現する。全ての発電機で発電すべき総電力を記憶する総発電電力記憶手段と、各発電機の発電出力上下限値を記憶する発電出力上下限値記憶手段と、各発電機の発電コスト係数を記憶する発電コスト係数記憶手段と、上記総発電コスト係数記憶手段によって記憶された発電機コスト係数から作成した総発電コストf(x)、上記発電機出力の総和が上記総発電電力記憶手段によって記憶された総発電電力となることを示す総発電電力制約h(x)、上記発電出力上下限値記憶手段によって記憶された各発電機の発電出力上下限値からなる発電機出力決定問題を入力する問題入力手段と、問題入力手段によって入力された上記総発電コストf(x)、上記総発電電力制約h(x)、上記各発電機の発電機出力上下限値(xmin,xmax)を記憶する入力問題記憶手段と、入力問題記憶手段によって記憶されている上記総発電コストf(x)及び上記総発電電力制約h(x)を、上記各発電機の発電機出力上下限値(xmin,xmax)の値に基づいて変換したものを記憶する問題記憶手段を備える。   The generator output formulation device 7 realizes the following means as condition input means and storage means. Total generated power storage means for storing the total power to be generated by all the generators, power generation output upper and lower limit value storage means for storing the power generation output upper and lower limit values of each generator, and the power generation cost coefficient of each generator The total power generation cost f (x) created from the power generation cost coefficient storage means, the generator cost coefficient stored by the total power generation cost coefficient storage means, and the sum of the generator outputs are stored by the total power generation storage means. The problem of inputting a generator output determination problem consisting of the total generated power constraint h (x) indicating that the total generated power is generated and the generated output upper and lower limit values of each generator stored by the generated output upper and lower limit storage means The input means, the total power generation cost f (x) input by the problem input means, the total generated power restriction h (x), and the generator output upper and lower limit values (xmin, xmax) of each generator are stored. The total power generation cost f (x) and the total power generation constraint h (x) stored in the power problem storage means and the input problem storage means are set to the generator output upper and lower limit values (xmin, xmax) of each generator. And a problem storage means for storing the data converted based on the value of.

また、発電機出力策定装置7は、上記発電機出力x、上記発電機出力xのスラック変数s、発電機出力の下限制約に対するラグランジュ乗数λx、スラック変数の下限制約に対するラグランジュ乗数λs、総発電電力制約に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれの値を記憶する変数記憶手段103を備える。ここで、この変数記憶手段103は、上記発電機出力xまたは上記スラック変数sを固定することを示すフラグ(固定フラグ)を記憶する固定設定記憶手段を備える。   Further, the generator output formulating device 7 includes the generator output x, the slack variable s of the generator output x, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the generator output, the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable, the total generated power Variable storage means 103 is provided for storing each value of the Lagrange multiplier λh for the constraint. Here, the variable storage means 103 includes fixed setting storage means for storing a flag (fixed flag) indicating that the generator output x or the slack variable s is fixed.

また、発電機出力策定装置7は、上記固定設定記憶手段によって、以前に記憶されていた固定設定の値と違う値に書き換えられたか否かを記憶する固定設定変更有無記憶手段を備える。   Further, the generator output formulation device 7 includes fixed setting change presence / absence storage means for storing whether or not the fixed setting storage means has been rewritten to a value different from the previously stored fixed setting value.

また、発電機出力策定装置7は、上記総発電コストf(x)、上記総発電電力制約h(x)、上記発電機出力x、スラック変数s、上記発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記総発電電力制約h(x)に対するラグランジュ乗数λh、収束パラメータμ、上記発電機出力及びそのスラック変数の固定設定についてそれぞれの値を決定し上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶する初期化手段を備える。   Further, the generator output formulating device 7 generates a Lagrange multiplier for the total generation cost f (x), the total generation power constraint h (x), the generator output x, the slack variable s, and the lower limit constraint of the generator output x. λx, Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s, Lagrange multiplier λh for the total generated power constraint h (x), convergence parameter μ, the generator output and the fixed value of the slack variable Initializing means for storing the variable memory means of the main memory is provided.

また、発電機出力策定装置7は、上記KKT条件(2次計画問題の最適性条件)からの乖離量を表すミスマッチ量eを算出するミスマッチ量算出手段を備える。   Further, the generator output formulation device 7 includes mismatch amount calculation means for calculating a mismatch amount e representing the amount of deviation from the KKT condition (the optimality condition for the quadratic programming problem).

また、発電機出力策定装置7は、上記最適化装置の処理を終了させるか否かの判定を行う最適化処理終了判定手段を備える。   Further, the generator output formulation device 7 includes an optimization processing end determination unit that determines whether or not to end the processing of the optimization device.

また、発電機出力策定装置7は、上記ミスマッチ量eが減少するように、上記発電機出力x、スラック変数s、上記発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記発電機出力xのスラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記総発電電力制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれに対して修正方向及び修正量を算出する修正方向及び修正量算出手段と、上記修正方向及び修正量に基づいて、上記固定設定が固定しない設定となっている発電機出力x及びスラック変数sについて、発電機出力x及びスラック変数sを固定設定するか否かを判定し、固定設定する場合は判断結果を変数固定記憶手段によって記憶すると共に、固定設定が変更されたことを固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定設定手段を備える。   Further, the generator output formulation device 7 reduces the generator output x, slack variable s, Lagrange multiplier λx with respect to the lower limit constraint of the generator output x, slack of the generator output x so that the mismatch amount e decreases. Correction direction and correction amount calculating means for calculating a correction direction and a correction amount for each of the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the variable s and the Lagrange multiplier λh for the total generated power constraint h (x), and the correction direction and correction Based on the quantity, for the generator output x and slack variable s that are set to not fix the above fixed setting, determine whether to set the generator output x and slack variable s fixedly, The variable fixing setting unit stores the determination result by the variable fixing storage unit, and stores the change of the fixed setting by the fixed setting change presence / absence storage unit.

また、発電機出力策定装置7は、上記修正方向及び修正量と上記変数固定設定記憶手段によって記憶された上記発電機出力の固定設定に基づいて、変数記憶手段によって記憶された上記発電機出力x、上記スラック変数s、上記発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記総発電電力制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれを更新し、上記変数記憶手段によってそれぞれ記憶する変数修正手段を備える。   Further, the generator output formulation device 7 generates the generator output x stored in the variable storage unit based on the correction direction and the correction amount and the fixed setting of the generator output stored in the variable fixed setting storage unit. Updating the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the slack variable s, the generator output x, the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s, and the Lagrange multiplier λh for the total generated power constraint h (x), Variable correction means for storing each of the variable storage means is provided.

また、発電機出力策定装置7は、上記収束パラメータμを更新する収束パラメータ更新手段と、上記発電機出力xの値を、上記入力問題記憶手段によって記憶された各発電機の発電機出力上下限値(xmin,xmax)にしたがって線形変換し発電機出力記憶手段によって記憶する終了処理手段を有する。   Further, the generator output formulating device 7 includes a convergence parameter updating unit that updates the convergence parameter μ, and the generator output upper and lower limits of the generator output x stored in the input problem storage unit. End processing means for linearly converting the values according to the values (xmin, xmax) and storing them by the generator output storage means is provided.

また、条件入力装置は、キーボード、ファイル、ネットワークなどから、各発電機の出力上下限値、各発電機の発電コスト係数、総発電電力を入力し、それぞれ、発電電力上下限値記憶手段、発電コスト係数記憶手段、総発電電力記憶手段によって記憶する。   The condition input device inputs the output upper and lower limit values of each generator, the power generation cost coefficient of each generator, and the total generated power from a keyboard, a file, a network, etc. Stored by cost coefficient storage means and total generated power storage means.

次に、発電コスト係数記憶手段によって記憶されている各発電機の発電コスト係数から総発電コストf(x)は次のように計算できる。
発電機iの発電コスト係数:a,b,c ・・・(14)
発電機iの発電コスト:a +b+c ・・・(15)
Next, the total power generation cost f (x) can be calculated from the power generation cost coefficient of each generator stored by the power generation cost coefficient storage means as follows.
Power generation cost coefficient of generator i: a i , b i , c i (14)
Power generation cost of generator i: a i x i 2 + b i x i + c i (15)

Figure 0005168048
Figure 0005168048

また、総発電電力記憶手段によって記憶された総発電電力が各発電機出力の総和となることを示す総発電電力制約h(x)は次のように表現できる。   Further, the total generated power constraint h (x) indicating that the total generated power stored by the total generated power storage means is the sum of the output of each generator can be expressed as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記総発電コスト、上記総発電電力制約、上記各発電機出力の上下限値を入力問題記憶手段によって記憶し、算出された各発電機出力xの値を発電電力記憶手段によって記憶する。   The total power generation cost, the total generated power constraint, and the upper and lower limit values of each generator output are stored by the input problem storage means, and the calculated value of each generator output x is stored by the generated power storage means.

次に、上記発電機出力xと上記総発電コストf(x)及び上記総発電電力制約h(x)に対して、すべての発電機出力xが0≦x≦1となるように総発電コストの係数及び総発電電力制約の係数と定数項の値を変更すると共に、発電機出力xの値を全て0.5、上記発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx及び上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λsの値を1.0、上記総発電電力制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhの値を0として変数記憶手段によって記憶し、上記発電機の固定設定を0として上記変数固定設定記憶手段によって記憶し、収束パラメータμを0.5とする。ここで、上記初期化手段において、後の演算処理とその説明を簡略化するため、発電機出力xが0≦x≦1となるように総発電コストの係数及び総発電電力制約の係数の値を変更したが、この操作を行わなくても本発明を実施可能である。   Next, with respect to the generator output x, the total power generation cost f (x), and the total power generation constraint h (x), the total power generation cost is set so that all generator outputs x satisfy 0 ≦ x ≦ 1. And the value of the constant of the total generated power constraint and the value of the constant term, all the values of the generator output x are 0.5, the Lagrange multiplier λx and the lower limit of the slack variable s for the lower limit constraint of the generator output x The value of the Lagrange multiplier λs for the constraint is 1.0, the value of the Lagrange multiplier λh for the total generated power constraint h (x) is stored as 0 by the variable storage means, and the fixed setting of the generator is set as 0. And the convergence parameter μ is set to 0.5. Here, in the initialization means, in order to simplify the subsequent calculation processing and the description thereof, the value of the coefficient of the total power generation cost and the coefficient of the total power generation constraint so that the generator output x satisfies 0 ≦ x ≦ 1. However, the present invention can be implemented without performing this operation.

線形変換の方法は次のようになる。   The linear transformation method is as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ただし、   However,

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、xは、外部記憶装置2の上記発電電力記憶手段(101)によって記憶された発電機出力であり、x'は、主記憶装置3の変数記憶手段(103)によって記憶する発電機出力である。

Figure 0005168048
Here, x i is the generator output stored by the generated power storage means (101) of the external storage device 2, and x ′ i is the power generation stored by the variable storage means (103) of the main storage device 3. Output.
Figure 0005168048

ここで、総発電コストの線形変換では定数項を考慮する必要はない。   Here, it is not necessary to consider the constant term in the linear conversion of the total power generation cost.

上記ミスマッチ量算出手段104では、まず上記総発電コストf(x)に発電機出力x及びそのスラック変数sが下限値に近付いたときに大きな値となる障壁関数を導入し、対象とする問題は下記のように表現できる。   The mismatch amount calculation means 104 first introduces a barrier function that takes a large value when the generator output x and its slack variable s approach the lower limit value in the total power generation cost f (x). It can be expressed as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、log x、log sは、障壁関数である。また、上記問題のKKT条件は下記となる。 Here, log x i and log s i are barrier functions. The KKT conditions for the above problem are as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

次に、式21に示すようにKKT条件からの乖離量eを算出する。   Next, as shown in Equation 21, a deviation amount e from the KKT condition is calculated.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記最適化処理終了判定手段は、固定設定変更有無記憶手段によって記憶された固定設定変更有無、ミスマッチ量e、収束パラメータμが下記条件を満たす場合は終了と判定し、上記終了処理手段を実行し繰返し処理を終了する。また、下記条件のいずれか1つでも満たさなければ処理を続行する。
・ 固定設定の変更無し
・ ミスマッチ量eの全ての値が十分0に近付いている
・ 収束パラメータμの値が十分0に近付いている
The optimization process end determination means determines that the process ends when the fixed setting change presence / absence, mismatch amount e, and convergence parameter μ stored by the fixed setting change presence / absence storage means satisfy the following conditions, and executes the end processing means: Terminate the iteration process. Further, if any one of the following conditions is not satisfied, the processing is continued.
・ No change in fixed setting ・ All values of mismatch amount e are sufficiently close to 0 ・ The value of convergence parameter μ is sufficiently close to 0

上記修正方向及び修正量算出手段は、ミスマッチ量eが小さくなるようなx,s,λh,λx,λsを求めるため、それぞれの現在の値において線形近似をして算出する。修正方向及び修正量は次にように求める。ただし、ここでは各変数の現在位置での線形近似をして修正方向及び修正量を算出しているが、別の手法で修正方向及び修正量を算出しても良い。   The correction direction and correction amount calculation means calculates x, s, λh, λx, and λs so as to reduce the mismatch amount e by performing linear approximation on each current value. The correction direction and the correction amount are obtained as follows. However, although the correction direction and the correction amount are calculated by performing linear approximation at the current position of each variable here, the correction direction and the correction amount may be calculated by another method.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、次式24,25,26の関係式を用いて、上記の式からe,eを省くことが可能となり、上記の式は式27に変換することができる。 Here, using the relational expressions of the following expressions 24, 25, and 26, it is possible to omit e 3 and e 4 from the above expressions, and the above expressions can be converted into expressions 27.

Figure 0005168048
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式27に従ってΔx、Δλhを求める。ここで、式27の一次方程式は、係数行列が対称行列であることから、修正コレスキー法を用いて係数行列を三角分解し、前進代入と後退代入を行って解くことが可能である。また、Δx、Δλhの値を用いて、式24、式25、式26にしたがってΔs、Δλx、Δλsの値を算出する。ここで、一次方程式の解法には修正コレスキー法、前進代入、後退代入を用いたが、この他の手法で一次方程式を解いても良い。   Δx and Δλh are obtained according to Equation 27. Here, since the coefficient matrix is a symmetric matrix, the linear equation of Expression 27 can be solved by triangulating the coefficient matrix using the modified Cholesky method and performing forward substitution and backward substitution. Further, using the values of Δx and Δλh, the values of Δs, Δλx, and Δλs are calculated according to Equation 24, Equation 25, and Equation 26. Here, although the modified Cholesky method, forward substitution, and backward substitution are used for solving the linear equations, the linear equations may be solved by other methods.

変数固定設定手段107は、変数記憶手段103によって記憶された発電機出力x、スラック変数s、及び修正方向及び修正量記憶手段によって記憶された上記発電機出力xの修正方向及び修正量Δx、スラック変数sの修正方向及び修正量Δsのそれぞれの値が(x+Δx)<Lx1または(s+Δs)<Ls1を満たす場合に固定設定をすると判定し、(x+Δx)<Lx1の場合は固定設定を−1に、(s+Δs)<Ls1の場合は固定設定を1として、上記記憶装置の固定設定記憶手段によって記憶する。この時、固定設定記憶手段によって記憶された全ての固定設定について、いずれも変更されなかった場合は固定設定変更有無を0、いずれか1つでも変更された場合は1として、上記固定設定変更有無記憶手段によって記憶する。 The variable fixing setting means 107 includes the generator output x stored in the variable storage means 103, the slack variable s, and the correction direction and correction amount Δx of the generator output x stored in the correction direction and correction amount storage means, slack. When each value of the correction direction and the correction amount Δs of the variable s satisfies (x + Δx) <Lx 1 or (s + Δs) <Ls 1 , it is determined that the fixed setting is performed, and (x + Δx) <Lx 1 In this case, the fixed setting is set to −1, and if (s + Δs) <Ls 1 , the fixed setting is set to 1 and stored by the fixed setting storage means of the storage device. At this time, with respect to all the fixed settings stored by the fixed setting storage means, the fixed setting change presence / absence is set to 0 if none has been changed, and 1 if any change has been made. Store by storage means.

上記変数修正手段は、上記固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が−1の場合は、該当するスラック変数sの値をLs2とし、上記変数記憶手段によって記憶する。また、上記固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が1の場合は、該当する発電機出力xの値をLx2とし、上記変数記憶手段によって記憶する。また、上記固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が0の場合は、該当する発電機出力x、該当するスラック変数s、全ての発電機出力xに対するラグランジュ乗数λx、全てのスラック変数に対するラグランジュ乗数λs、全ての上記総発電電力制約に対するラグランジュ乗数λhについて、上記変数記憶手段によって記憶されたx,s,λx,λs,λhの値を次式に従って更新し、変数記憶手段103によって記憶する。 When the value of the fixed setting stored by the fixed setting storage unit is −1, the variable correction unit sets the value of the corresponding slack variable s to Ls 2 and stores the value by the variable storage unit. When the fixed setting value stored by the fixed setting storage means is 1, the value of the corresponding generator output x is set to Lx 2 and stored by the variable storage means. When the fixed setting value stored by the fixed setting storage means is 0, the corresponding generator output x, the corresponding slack variable s, the Lagrange multiplier λx for all the generator outputs x, and all the slack variables The values of x, s, λx, λs, and λh stored by the variable storage unit are updated in accordance with the following expression and stored by the variable storage unit 103 for the Lagrange multiplier λs and the Lagrange multiplier λh for all the total generated power constraints. .

Figure 0005168048
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上記終了処理手段は、変数記憶手段103によって記憶された発電機出力xの値を、発電電力上下限値記憶手段によって記憶された発電機出力の上下限値に基づいて下記式29のように線形変換した結果を発電機出力記憶手段によって記憶する。ただし、上記初期化手段において発電機出力xを線形変換せずに処理させた場合はここで線形変換作業は行う必要がなく、上記変数記憶手段によって記憶された発電機出力xの値をそのまま発電機出力記憶手段によって記憶する事になる。   The end processing means linearly sets the value of the generator output x stored in the variable storage means 103 based on the upper and lower limit values of the generator output stored in the generated power upper and lower limit value storage means as shown in the following Expression 29. The converted result is stored in the generator output storage means. However, in the case where the generator output x is processed without linear conversion in the initialization means, there is no need to perform linear conversion work here, and the value of the generator output x stored by the variable storage means is directly generated. It is stored by the machine output storage means.

Figure 0005168048
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ここで、xは、主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶された発電機出力値であり、x'は、外部記憶装置2の上記発電機出力記憶手段によって記憶する発電機出力値である。   Here, x is a generator output value stored by the variable storage means 103 of the main storage device 3, and x 'is a generator output value stored by the generator output storage means of the external storage device 2. .

結果出力手段は、発電電力記憶手段に記憶された各発電機の出力電力をディスプレイやファイル、プリンタ、ネットワークなどへ出力する。   The result output means outputs the output power of each generator stored in the generated power storage means to a display, file, printer, network or the like.

図9は、本実施の形態の発電機出力値計算装置のブロック構成図である。本実施の形態の発電機出力値計算装置の処理順序について、図9と、図10に示すフローチャートを参照して説明する。図において、ステップS31は条件入力手段の処理を示しており、図9の入力手段に対応する。また、ステップS32は問題入力手段の処理を示しており、図9の入力手段に対応する。また、ステップS33では初期化手段102の処理を示している。また、ステップS34からS39まではKKT条件を満たす発電機出力を求めるための繰り返し最適化演算処理部分(112)を示している。また、ステップS34ではミスマッチ量算出手段104の処理を示している。また、ステップS35では最適化処理終了判定手段の処理を示しており、処理続行と判定された場合はステップS36に進み、処理終了と判定されればステップS40に進む。   FIG. 9 is a block configuration diagram of the generator output value calculation apparatus according to the present embodiment. The processing order of the generator output value calculation apparatus of this Embodiment is demonstrated with reference to the flowchart shown in FIG. 9 and FIG. In the figure, step S31 shows processing of the condition input means and corresponds to the input means of FIG. Step S32 shows the processing of the problem input means and corresponds to the input means of FIG. Step S33 shows the processing of the initialization means 102. Steps S34 to S39 show an iterative optimization calculation processing part (112) for obtaining a generator output that satisfies the KKT condition. Further, in step S34, the mismatch amount calculation means 104 is shown. In step S35, the process of the optimization process end determination means is shown. If it is determined that the process is to be continued, the process proceeds to step S36. If it is determined that the process is to be ended, the process proceeds to step S40.

また、ステップS36では修正方向及び修正量算出手段105の処理を示している。また、ステップS37では変数固定設定手段107の処理を示している。また、ステップS38では変数修正手段108の処理を示している。また、ステップS39では収束パラメータ更新手段の処理を示している。また、ステップS40では終了処理手段の処理を示している。また、ステップS41では結果出力手段を示している。このようにして、上記の繰り返し演算により発電コストが最小な発電機出力を求められる。   In step S36, the process of the correction direction and correction amount calculation means 105 is shown. Step S37 shows the process of the variable fixing setting means 107. In step S38, the process of the variable correction means 108 is shown. In step S39, the process of the convergence parameter update unit is shown. Step S40 shows the process of the end processing means. In step S41, a result output means is shown. In this way, the generator output with the minimum power generation cost can be obtained by the above repetitive calculation.

本実施の形態によれば、入力された総発電電力と全発電機の出力電力の総和が等しく、かつ、発電コストが最小となる発電機出力を安定して求めることができるようになり、その情報を元にして発電計画や燃料調達計画などをたてることで、より経済的な電力系統の運用が可能となる。   According to the present embodiment, it is possible to stably obtain a generator output at which the sum of the input total generated power and the output power of all the generators is equal and the power generation cost is minimized, By creating a power generation plan and a fuel procurement plan based on the information, it is possible to operate the power system more economically.

実施の形態5.
上述の実施の形態4に記載の発電機出力値計算装置において、以下のように、固定設定した変数の固定を解除することができる。
Embodiment 5 FIG.
In the generator output value calculation apparatus described in the fourth embodiment, the fixed variable can be released as follows.

本実施の形態の発電機出力値計算装置は、上記実施の形態4の問題記憶手段101、初期化手段102、変数記憶手段103、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段105、固定変数設定手段107、変数修正手段108、繰返手段112に加えて、以下の固定解除手段113を設けたものである。この固定解除手段113は、固定フラグを有する発電機出力の修正方向及び修正量が、当該制御変数の下限制約から離れる方向を示している場合には、当該発電機出力の固定フラグを解除するものである。   The generator output value calculation apparatus according to the present embodiment includes the problem storage unit 101, the initialization unit 102, the variable storage unit 103, the mismatch amount calculation unit 104, the correction amount calculation unit 105, and the fixed variable setting unit according to the fourth embodiment. In addition to the variable correction means 108 and the repetition means 112, the following fixing release means 113 is provided. The fixing release means 113 releases the fixing flag of the generator output when the correction direction and the correction amount of the generator output having the fixing flag indicate a direction away from the lower limit constraint of the control variable. It is.

図11は、本実施の形態の発電機出力値計算装置の動作フロー図である。図において、上記実施の形態5と異なる点は、ステップS46の変数固定設定解除手段113が入ったことである。以下、詳細に説明する。   FIG. 11 is an operation flowchart of the generator output value calculation apparatus according to the present embodiment. In the figure, the difference from the fifth embodiment is that the variable fixed setting releasing means 113 in step S46 is entered. Details will be described below.

発電機出力値策定装置において、中央処理装置4は、発電機出力x及びスラック変数sを固定設定している場合に、固定設定の解除判定を行い変数固定設定記憶手段によって記憶すると共に、上記解除判定で固定設定が変更された場合に固定設定変更有無を1として固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定解除手段を備える。   In the generator output value formulation device, the central processing unit 4 determines whether to cancel the fixed setting when the generator output x and the slack variable s are fixedly set, and stores them in the variable fixed setting storage means, and also cancels the release. Variable fixing release means for storing the fixed setting change presence / absence as 1 when the fixed setting is changed by the determination is stored by the fixed setting change presence / absence storage means.

変数固定解除手段113は、固定設定、発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λsの値が次のいずれかの条件を満たす場合に固定解除と判断する。
・固定設定が−1、かつ、λx<λs
・固定設定が 1、かつ、λx>λs
The variable fixing release means 113 determines that the fixed release is made when the value of the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the fixed setting, the generator output x, and the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s satisfy any of the following conditions: .
・ Fixed setting is -1 and λx <λs
・ Fixed setting is 1 and λx> λs

本実施の形態によれば、最も経済的な発電機出力の値が発電機出力の上限値または下限値ではない発電機出力を演算処理過程において誤って固定設定としてしまった場合に演算が終了しなくなるという問題を、固定設定を解除することで、固定設定の判断が間違った場合でも処理を正常に終了することができるようになる。   According to the present embodiment, the calculation ends when a generator output whose most economical generator output value is not the upper limit value or lower limit value of the generator output is mistakenly fixed in the calculation process. By canceling the fixed setting for the problem of disappearance, even if the determination of the fixed setting is wrong, the process can be terminated normally.

実施の形態6.
本実施の形態は、上記実施の形態5とは異なる手段で、固定した変数の固定を解除するものである。
Embodiment 6 FIG.
In the present embodiment, the fixed variable is released by means different from that of the fifth embodiment.

本実施の形態の発電機出力値策定装置は、上記実施の形態4の問題記憶手段101、初期化手段102、変数記憶手段103、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段105、固定変数設定手段107、変数修正手段108、繰返手段112に加えて、以下の固定解除手段113を設けたものである。この固定解除手段113は、ラグランジュ乗数群の1の値が所定値以上の場合には、対応する発電機出力または発電機出力のスラック変数の固定フラグを解除するものである。   The generator output value formulation device of the present embodiment includes the problem storage unit 101, the initialization unit 102, the variable storage unit 103, the mismatch amount calculation unit 104, the correction amount calculation unit 105, and the fixed variable setting unit of the fourth embodiment. In addition to the variable correction means 108 and the repetition means 112, the following fixing release means 113 is provided. When the value of 1 in the Lagrange multiplier group is greater than or equal to a predetermined value, the fixing release means 113 releases the corresponding generator output or the fixed flag of the slack variable of the generator output.

図11は、本実施の形態の発電機出力値計算装置の動作フロー図である。図において、上記実施の形態5と異なる点は、ステップS46の変数固定設定解除手段113が入ったことである。以下、詳細に説明する。   FIG. 11 is an operation flowchart of the generator output value calculation apparatus according to the present embodiment. In the figure, the difference from the fifth embodiment is that the variable fixed setting releasing means 113 in step S46 is entered. Details will be described below.

発電機出力値計算装置において、固定設定されている発電機出力x及びスラック変数sに関する計算を省かずにΔx及びΔsの値を算出した時、固定設定の解除判定を行い変数固定設定記憶手段によって記憶すると共に、上記解除判定で固定設定が変更された場合に固定設定変更有無を1として固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定解除手段を備える。   In the generator output value calculation device, when the values of Δx and Δs are calculated without omitting the calculation related to the generator output x and slack variable s that are fixedly set, the fixed setting release determination is performed by the fixed variable setting storage means. A variable fixing release unit is provided that stores the fixed setting change presence / absence as 1 when the fixed setting is changed by the release determination and stores the fixed setting change presence / absence as 1.

上記変数固定解除手段は、固定設定、発電機出力xの修正量及び修正方向Δx、スラック変数sの修正量及び修正方向Δsの値が次のいずれかの条件を満たす場合に固定解除と判断する。
・固定設定が−1、かつ、Δx>0
・固定設定が 1、かつ、Δs>0
The variable fixing release means determines that the fixed release occurs when the fixed setting, the correction amount and correction direction Δx of the generator output x, and the correction amount and correction direction Δs of the slack variable s satisfy any of the following conditions: .
・ Fixed setting is −1 and Δx> 0
・ Fixed setting is 1 and Δs> 0

本実施の形態によれば、最も経済的な発電機出力の値が発電機出力の上限値または下限値ではない発電機出力を演算処理過程において誤って固定設定としてしまった場合に演算が終了しなくなるという問題を、固定設定を解除することで、固定設定の判断が間違った場合でも処理を正常に終了することができるようになる。   According to the present embodiment, the calculation ends when a generator output whose most economical generator output value is not the upper limit value or lower limit value of the generator output is mistakenly fixed in the calculation process. By canceling the fixed setting for the problem of disappearance, even if the determination of the fixed setting is wrong, the process can be terminated normally.

実施の形態7.
上記実施の形態1の2次計画問題計算装置を利用して、潮流計算装置を構成することができる。潮流計算装置は、電力系統に接続された複数の発電機と送電線において潮流制約を満たしながら必要な電力を発電するときの総発電コストを最小化させる各発電機出力計画値を決定するものである。本実施の形態は、このような潮流計算装置に関するものである。
Embodiment 7 FIG.
A tidal current calculation device can be configured using the secondary planning problem calculation device of the first embodiment. The tidal current calculation device determines each generator output plan value that minimizes the total power generation cost when generating necessary power while satisfying the tidal current constraints in a plurality of generators and transmission lines connected to the power system. is there. The present embodiment relates to such a tidal current calculation device.

図1は、潮流計算装置の構成図である。上記実施の形態1と同じものであるが、内部の具体的処理が異なるが、各手段の概念は同じである。発電機出力値計算装置は、問題記憶手段101、初期化手段102、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段10、固定変数設定手段107、変数修正手段108および繰返手段112を備える。   FIG. 1 is a configuration diagram of a tidal current calculation apparatus. Although it is the same as the said Embodiment 1, although the internal specific process differs, the concept of each means is the same. The generator output value calculation apparatus includes a problem storage unit 101, an initialization unit 102, a mismatch amount calculation unit 104, a correction amount calculation unit 10, a fixed variable setting unit 107, a variable correction unit 108, and a repetition unit 112.

具体的には、潮流計算装置は、発電機ごとの発電機の出力、電力負荷、電圧、電力量、送電線ごとのリアクタンス並びに前記発電機ごとの母線位相角が満たすべき潮流方程式および前記発電機出力の上下限制約式を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段101と、前記発電機出力、前記発電機出力のスラック変数、前記制約式に対するラグランジュ乗数群である変数の値を記憶する変数記憶手段103と、前記変数の初期値を求めて前記初期値を前記変数記憶手段に記憶する初期化手段102と、前記変数記憶手段に記憶された変数を前記2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段104と、
前記ミスマッチ量が減少するように前記変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段105と、前記修正量が第一閾値以下の前記発電機出力及び前記スラック変数に対応する前記変数記憶手段に固定フラグを設定する固定変数設定手段107と、前記固定フラグを有さない前記変数について前記修正方向及び修正量によって前記変数記憶手段の数値を更新する変数修正手段108と、前記変数記憶手段に記憶された前記変数によって求めた前記ミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、前記修正量算出手段、前記固定変数設定手段および前記変数修正手段を繰返し、前記ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して前記変数記憶手段に記憶された前記発電機出力の値を出力する繰返手段112とを備える。
Specifically, the power flow calculation device includes a power flow equation for each power generator, a power load, a voltage, an electric energy, a reactance for each power transmission line, and a power flow equation to be satisfied by a bus phase angle for each power generator. Problem storage means 101 for storing secondary planning problem information expressing a secondary programming problem having a constraint equation group including upper and lower limit constraint equations for output, the generator output, slack variables of the generator output, and the constraint equation Variable storage means 103 for storing the value of a variable that is a Lagrange multiplier group for the above, initialization means 102 for obtaining the initial value of the variable and storing the initial value in the variable storage means, and storage in the variable storage means A mismatch amount calculation means 104 for calculating a mismatch amount that is a deviation amount when the variable is substituted into the optimality condition of the quadratic programming problem;
Correction amount calculation means 105 for obtaining the correction direction and correction amount of the variable so that the mismatch amount decreases, and the variable storage means corresponding to the generator output and slack variable whose correction amount is equal to or less than a first threshold. Fixed variable setting means 107 that sets a fixed flag, variable correction means 108 that updates the numerical value of the variable storage means according to the correction direction and the correction amount for the variable that does not have the fixed flag, and stored in the variable storage means If the value of the mismatch amount obtained by the calculated variable is larger than a second threshold value, the correction amount calculation means, the fixed variable setting means, and the variable correction means are repeated, and the mismatch amount value is set to the second threshold value. In the following cases, it is provided with repeating means 112 that determines that the output has converged and outputs the value of the generator output stored in the variable storage means.

図2は、本実施の形態のハードウェア構成図である。実施の形態1と同様に、上記各手段は、各装置で実現されている。図12は、本実施の形態の別のハードウェア構成図である。以下、詳細に説明する。   FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the present embodiment. As in the first embodiment, each of the above means is realized by each device. FIG. 12 is another hardware configuration diagram of the present embodiment. Details will be described below.

図において、入力装置9、最適潮流計算装置10、出力装置11を示している。入力装置9は、入力手段を備える。出力装置11は、演算結果の発電機出力の値を出力する結果出力手段を備える。   In the figure, an input device 9, an optimum power flow calculation device 10, and an output device 11 are shown. The input device 9 includes input means. The output device 11 includes a result output unit that outputs a value of the generator output as a calculation result.

最適潮流計算装置10は、電力系統に接続された複数の発電機と送電線において潮流制約を満たしながら必要な電力を発電するときの総発電コストを最小化させる各発電機出力計画値を決定する。   The optimum power flow calculation device 10 determines each generator output plan value that minimizes the total power generation cost when generating necessary power while satisfying the power flow constraints in a plurality of power generators and transmission lines connected to the power system. .

本実施の形態で対象とする電力系統を、各母線電圧が対応する母線の電圧位相角に等しく、各母線間の抵抗値が対応する母線間のリアクタンス値に等しく、各母線に注入される電流が対応する母線に供給あるいは消費される有効電力に等しい、直流回路網で近似されるものとする。   The electric power system which is the object of the present embodiment, each bus voltage is equal to the voltage phase angle of the corresponding bus, the resistance value between each bus is equal to the reactance value between the corresponding buses, and the current injected into each bus Is approximated by a DC network equal to the active power supplied to or consumed by the corresponding bus.

最適潮流計算装置10は、条件入力手段と、全ての電力負荷記憶する総電力負荷記憶手段と、各発電機の発電出力上下限値を記憶する発電出力上下限値記憶手段と、各発電機の母線位相角を記憶する位相角記憶手段と、各発電機の発電コスト係数を記憶する発電コスト係数記憶手段と、各送電線の抵抗値を記憶する抵抗値記憶手段と、各送電線のリアクタンスを記憶するリアクタンス記憶手段と、各送電線の定格容量を記憶する定格容量記憶手段とを備える。   The optimum power flow calculation device 10 includes condition input means, total power load storage means for storing all power loads, power generation output upper and lower limit value storage means for storing the power generation output upper and lower limit values of each generator, Phase angle storage means for storing the bus phase angle, power generation cost coefficient storage means for storing the power generation cost coefficient of each generator, resistance value storage means for storing the resistance value of each power transmission line, and reactance of each power transmission line Reactance storage means for storing, and rated capacity storage means for storing the rated capacity of each power transmission line.

また、上記総発電コスト係数記憶手段によって記憶された発電機コスト係数から作成した総発電コストf(x)、上記発電機出力、総電力負荷、上記発電機出力、上記リアクタンス、上記位相角が満たすべき潮流方程式と、上記位相角と、上記リアクタンス、上記定格容量が満たすべき定格容量制約をまとめた全制約h(x)、上記発電出力上下限値記憶手段によって記憶された各発電機の発電出力上下限値からなる発電機出力決定問題を入力する問題入力手段と、問題入力手段によって入力された上記総発電コストf(x)、上記全制約h(x)、上記各発電機の発電機出力上下限値(xmin,xmax)を記憶する入力問題記憶手段を備える。   Further, the total power generation cost f (x) created from the generator cost coefficient stored by the total power generation cost coefficient storage means, the generator output, the total power load, the generator output, the reactance, and the phase angle are satisfied. The power flow equation, the phase angle, the reactance, the total constraint h (x) that summarizes the rated capacity constraints to be satisfied by the rated capacity, and the power generation output of each generator stored by the power generation output upper and lower limit value storage means Problem input means for inputting a generator output determination problem consisting of upper and lower limit values, the total power generation cost f (x) input by the problem input means, the total constraint h (x), and the generator output of each generator Input problem storage means for storing upper and lower limit values (xmin, xmax) is provided.

また、入力問題記憶手段によって記憶されている上記総発電コストf(x)及び上記全制約h(x)を、上記各発電機の発電機出力上下限値(xmin,xmax)の値に基づいて変換したものを記憶する問題記憶手段を備える。   Further, the total power generation cost f (x) and the total constraint h (x) stored by the input problem storage means are based on the generator output upper and lower limit values (xmin, xmax) of each generator. Problem storage means for storing the converted data is provided.

また、上記発電機出力x、上記発電機出力xのスラック変数s、発電機出力の下限制約に対するラグランジュ乗数λx、スラック変数の下限制約に対するラグランジュ乗数λs、全制約に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれの値を記憶する変数記憶手段を備える。   Further, the generator output x, the slack variable s of the generator output x, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the generator output, the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable, and the Lagrange multiplier λh for all constraints Variable storage means for storing is provided.

また、上記発電機出力xまたは上記スラック変数sを固定することを示すフラグを記憶する固定設定記憶手段を備える。また、上記固定設定記憶手段によって、以前に記憶されていた固定設定の値と違う値に書き換えられたか否かを記憶する固定設定変更有無記憶手段とを備える。   Further, there is provided a fixed setting storing means for storing a flag indicating that the generator output x or the slack variable s is fixed. The fixed setting storage means stores fixed setting change presence / absence storage means for storing whether or not the value has been rewritten to a value different from the previously stored fixed setting value.

また、上記総発電コストf(x)、上記全制約h(x)、上記発電機出力x、スラック変数s、上記発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記全制約h(x)に対するラグランジュ乗数λh、収束パラメータμ、上記発電機出力及びそのスラック変数の固定設定についてそれぞれの値を決定し上記主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶する初期化手段を備える。   Further, the total power generation cost f (x), the total constraint h (x), the generator output x, the slack variable s, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the generator output x, and the lower limit constraint for the slack variable s. The Lagrangian multiplier λs, the Lagrange multiplier λh for all the constraints h (x), the convergence parameter μ, the generator output and the fixed setting of the slack variable thereof are determined and stored by the variable storage means 103 of the main storage device 3. Initialization means is provided.

また、上記KKT条件からの乖離量を表すミスマッチ量eを算出するミスマッチ量算出手段を備える。   In addition, a mismatch amount calculation means for calculating a mismatch amount e representing the amount of deviation from the KKT condition is provided.

また、上記最適化装置の処理を終了させるか否かの判定を行う最適化処理終了判定手段を備える。また、上記ミスマッチ量eが減少するように、上記発電機出力x、スラック変数s、上記発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記発電機出力xのスラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記全制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれに対して修正方向及び修正量を算出する修正方向及び修正量算出手段を備える。   In addition, an optimization process end determination unit that determines whether to end the process of the optimization apparatus is provided. Further, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the generator output x, the slack variable s, the lower limit constraint of the generator output x, and the Lagrange multiplier for the lower limit constraint of the slack variable s of the generator output x so that the mismatch amount e is reduced. A correction direction and correction amount calculating means for calculating a correction direction and a correction amount for each of λs and a Lagrange multiplier λh for all the constraints h (x) is provided.

また、上記修正方向及び修正量に基づいて、上記固定設定が固定しない設定となっている発電機出力x及びスラック変数sについて、発電機出力x及びスラック変数sを固定設定するか否かを判定し、固定設定する場合は判断結果を変数固定記憶手段によって記憶すると共に、固定設定が変更されたことを固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定設定手段を備える。   Further, based on the correction direction and the correction amount, it is determined whether or not the generator output x and the slack variable s are fixedly set for the generator output x and the slack variable s that are set not to be fixed. When the fixed setting is performed, the determination result is stored in the variable fixed storage unit and the variable fixed setting unit stores the change in the fixed setting by the fixed setting change presence / absence storage unit.

また、上記修正方向及び修正量と上記変数固定設定記憶手段によって記憶された上記発電機出力の固定設定に基づいて、変数記憶手段によって記憶された上記発電機出力x、上記スラック変数s、上記発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記全制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれを更新し、上記変数記憶手段によってそれぞれ記憶する変数修正手段を備える。   Further, the generator output x, the slack variable s, the power generation stored in the variable storage means based on the correction direction and the correction amount and the fixed setting of the generator output stored in the variable fixation setting storage means. A variable modification in which the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the machine output x, the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s, and the Lagrange multiplier λh for the entire constraint h (x) are updated and stored by the variable storage means, respectively. Means.

また、上記収束パラメータμを更新する収束パラメータ更新手段を備える。また、上記発電機出力xの値を、上記入力問題記憶手段によって記憶された各発電機の発電機出力上下限値(xmin,xmax)にしたがって線形変換し発電機出力記憶手段によって記憶する終了処理手段を備える。   Further, a convergence parameter updating means for updating the convergence parameter μ is provided. Also, a termination process for linearly converting the value of the generator output x in accordance with the generator output upper and lower limit values (xmin, xmax) of each generator stored by the input problem storage means and storing the value by the generator output storage means. Means.

条件入力装置は、キーボード、ファイル、ネットワークなどから、各発電機の出力上下限値、各発電機の発電コスト係数、総電力負荷を入力し、それぞれ、発電電力上下限値記憶手段、発電コスト係数記憶手段、総電力負荷記憶手段によって記憶する。   The condition input device inputs the output upper and lower limit values of each generator, the power generation cost coefficient of each generator, and the total power load from the keyboard, file, network, etc. The data is stored by the storage means and the total power load storage means.

発電コスト係数記憶手段によって記憶されている各発電機の発電コスト係数から総発電コストf(x)は、次のように計算できる。
発電機iの発電コスト係数:a,b,c・・・(30)
発電機iの発電コスト:a +b+c・・・(31)
The total power generation cost f (x) can be calculated as follows from the power generation cost coefficient of each generator stored by the power generation cost coefficient storage means.
Power generation cost coefficient of generator i: a i , b i , c i (30)
Power generation cost of generator i: a i x i 2 + b i x i + c i (31)

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記発電機出力(x)、総電力負荷(L)、上記リアクタンス(X)、上記位相角(xθ)が満たすべき潮流方程式は、次のように表現できる。 The power flow equation to be satisfied by the generator output (x P ), the total power load (L), the reactance (X), and the phase angle (x θ ) can be expressed as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記位相角と、上記リアクタンス、上記定格容量が満たすべき定格容量制約は、次のように表現できる。   The rated capacity constraint to be satisfied by the phase angle, the reactance, and the rated capacity can be expressed as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記総発電コスト、上記全制約、上記各発電機出力の上下限値を入力問題記憶手段によって記憶し、算出された各発電機出力xの値を発電電力記憶手段によって記憶する。   The total power generation cost, all the constraints, and the upper and lower limit values of each generator output are stored by the input problem storage means, and the calculated values of each generator output x are stored by the generated power storage means.

上記発電機出力xと上記総発電コストf(x)及び上記全制約h(x)に対して、すべての発電機出力xが0≦x≦1となるように総発電コストの係数及び全制約の係数と定数項の値を変更すると共に、発電機出力xの値を全て0.5、上記発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx及び上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λsの値を1.0、上記全制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhの値を0として変数記憶手段によって記憶し、上記発電機の固定設定を0として上記変数固定設定記憶手段によって記憶し、収束パラメータμを0.5とする。ここで、後の演算処理とその説明を簡略化するために、上記初期化手段において発電機出力xが0≦x≦1となるように総発電コストの係数及び全制約の係数の値を変更したが、この操作を行わなくても本発明を実施可能である。   For the generator output x, the total power generation cost f (x) and the total constraint h (x), the coefficient of the total power generation cost and the total constraint so that all the generator outputs x satisfy 0 ≦ x ≦ 1. And the values of the generator output x are all 0.5, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the generator output x, and the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s Is stored in the variable storage means as 1.0, the value of the Lagrange multiplier λh for all the constraints h (x) is set to 0, the fixed setting of the generator is set as 0 and stored in the variable fixed setting storage means, and the convergence parameter μ is set to 0. .5. Here, in order to simplify the subsequent calculation process and its explanation, the value of the coefficient of the total power generation cost and the coefficient of all constraints are changed so that the generator output x satisfies 0 ≦ x ≦ 1 in the initialization means. However, the present invention can be implemented without performing this operation.

線形変換の方法は次のようになる。   The linear transformation method is as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ただし、   However,

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、xは、外部記憶装置2の上記発電電力記憶手段(101)によって記憶された発電機出力であり、x'は、主記憶装置3の変数記憶手段(103)によって記憶する発電機出力である。 Here, x i is the generator output stored by the generated power storage means (101) of the external storage device 2, and x ′ i is the power generation stored by the variable storage means (103) of the main storage device 3. Output.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、総発電コストの線形変換では定数項を考慮する必要はない。   Here, it is not necessary to consider the constant term in the linear conversion of the total power generation cost.

上記ミスマッチ量算出手段104では、まず上記総発電コストf(x)に発電機出力x及びそのスラック変数sが下限値に近付いたときに大きな値となる障壁関数を導入し、対象とする問題は下記のように表現できる。   The mismatch amount calculation means 104 first introduces a barrier function that takes a large value when the generator output x and its slack variable s approach the lower limit value in the total power generation cost f (x). It can be expressed as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、log x、log sは障壁関数である。また、上記問題のKKT条件は下記となる。 Here, log x i and log s i are barrier functions. The KKT conditions for the above problem are as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

次に、式38に示すようにKKT条件からの乖離量eを算出する。   Next, as shown in Expression 38, a deviation amount e from the KKT condition is calculated.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記最適化処理終了判定手段は、固定設定変更有無記憶手段によって記憶された固定設定変更有無、ミスマッチ量e、収束パラメータμが下記条件を満たす場合は終了と判定し、上記終了処理手段を実行し繰返し処理を終了する。また、下記条件のいずれか1つでも満たさなければ処理を続行する。
・ 固定設定の変更無し
・ ミスマッチ量eの全ての値が十分0に近付いている
・ 収束パラメータμの値が十分0に近付いている
The optimization process end determination means determines that the process ends when the fixed setting change presence / absence, mismatch amount e, and convergence parameter μ stored by the fixed setting change presence / absence storage means satisfy the following conditions, and executes the end processing means: Terminate the iteration process. Further, if any one of the following conditions is not satisfied, the processing is continued.
・ No change in fixed setting ・ All values of mismatch amount e are sufficiently close to 0 ・ The value of convergence parameter μ is sufficiently close to 0

上記修正方向及び修正量算出手段は、ミスマッチ量eが小さくなるようなx,s,λh,λx,λsを求めるため、それぞれの現在の値において線形近似をして算出する。修正方向及び修正量は次にように求める。ただし、ここでは各変数の現在位置での線形近似をして修正方向及び修正量を算出しているが、別の手法で修正方向及び修正量を算出しても良い。   The correction direction and correction amount calculation means calculates x, s, λh, λx, and λs so as to reduce the mismatch amount e by performing linear approximation on each current value. The correction direction and the correction amount are obtained as follows. However, although the correction direction and the correction amount are calculated by performing linear approximation at the current position of each variable here, the correction direction and the correction amount may be calculated by another method.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、次式40,41,42の関係式を用いて、上記の式からe,eを省くことが可能となり、上記の式は式43に変換することができる。 Here, it becomes possible to omit e 3 and e 4 from the above formula using the relational formulas of the following formulas 40, 41, and 42, and the above formula can be converted into formula 43.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

式43に従ってΔx、Δλhを求める。ここで、式43の一次方程式は、係数行列が対称行列であることから、修正コレスキー法を用いて係数行列を三角分解し、前進代入と後退代入を行って解くことが可能である。また、Δx、Δλhの値を用いて、式a、式b、式cにしたがってΔs、Δλx、Δλsの値を算出する。ここで、一次方程式の解法には修正コレスキー法、前進代入、後退代入を用いたが、この他の手法で一次方程式を解いても良い。   Δx and Δλh are obtained according to Equation 43. Here, since the coefficient matrix is a symmetric matrix, the linear equation of Expression 43 can be solved by triangulating the coefficient matrix using the modified Cholesky method and performing forward substitution and backward substitution. Further, using the values of Δx and Δλh, the values of Δs, Δλx, and Δλs are calculated according to the formulas a, b, and c. Here, although the modified Cholesky method, forward substitution, and backward substitution are used for solving the linear equations, the linear equations may be solved by other methods.

上記変数固定設定手段は、変数記憶手段によって記憶された発電機出力x、スラック変数s、及び修正方向及び修正量記憶手段によって記憶された上記発電機出力xの修正方向及び修正量Δx、スラック変数sの修正方向及び修正量Δsのそれぞれの値が(x+Δx)<Lx1または(s+Δs)<Ls1を満たす場合に固定設定をすると判定し、(x+Δx)<Lx1の場合は固定設定を−1に、(s+Δs)<Ls1の場合は固定設定を1として、上記記憶装置の固定設定記憶手段によって記憶する。この時、固定設定記憶手段によって記憶された全ての固定設定について、いずれも変更されなかった場合は固定設定変更有無を0、いずれか1つでも変更された場合は1として、上記固定設定変更有無記憶手段によって記憶する。 The variable fixing setting means includes the generator output x, slack variable s stored by the variable storage means, and the correction direction and correction amount Δx of the generator output x stored by the correction direction and correction amount storage means, slack variable. When each value of the correction direction and correction amount Δs of s satisfies (x + Δx) <Lx 1 or (s + Δs) <Ls 1 , it is determined that the fixed setting is made, and fixed setting is made when (x + Δx) <Lx 1 Is set to −1, and (s + Δs) <Ls 1 , the fixed setting is set to 1 and is stored by the fixed setting storage means of the storage device. At this time, with respect to all the fixed settings stored by the fixed setting storage means, the fixed setting change presence / absence is set to 0 if none has been changed, and 1 if any change has been made. Store by storage means.

変数修正手段108は、上記固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が−1の場合は該当するスラック変数sの値をLs2とし、上記変数記憶手段によって記憶する。また、上記固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が1の場合は該当する発電機出力xの値をLx2とし、上記変数記憶手段によって記憶する。また、上記固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が0の場合は、該当する発電機出力x、該当するスラック変数s、全ての発電機出力xに対するラグランジュ乗数λx、全てのスラック変数に対するラグランジュ乗数λs、全ての上記全制約に対するラグランジュ乗数λhについて、上記変数記憶手段によって記憶されたx,s,λx,λs,λhの値を次式に従って更新し、変数記憶手段によって記憶する。 When the fixed setting value stored by the fixed setting storage means is −1, the variable correction means 108 sets the value of the corresponding slack variable s to Ls 2 and stores it by the variable storage means. When the fixed setting value stored by the fixed setting storage means is 1, the value of the corresponding generator output x is set to Lx 2 and stored by the variable storage means. Further, when the fixed setting value stored by the fixed setting storage means is 0, the corresponding generator output x, the corresponding slack variable s, the Lagrange multiplier λx for all the generator outputs x, and all the slack variables The values of x, s, λx, λs, and λh stored by the variable storage unit are updated in accordance with the following equation for the Lagrange multiplier λs and the Lagrange multiplier λh for all the above-described constraints, and stored by the variable storage unit.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記終了処理手段は、変数記憶手段によって記憶された発電機出力xの値を、発電電力上下限値記憶手段によって記憶された発電機出力の上下限値に基づいて以下の式45のように線形変換した結果を発電機出力記憶手段によって記憶する。ただし、上記初期化手段において発電機出力xを線形変換せずに処理させた場合はここで線形変換作業は行う必要がなく、上記変数記憶手段によって記憶された発電機出力xの値をそのまま発電機出力記憶手段によって記憶する事になる。   The termination processing means linearly changes the value of the generator output x stored by the variable storage means based on the upper and lower limit values of the generator output stored by the generated power upper and lower limit value storage means as shown in the following Expression 45. The converted result is stored in the generator output storage means. However, in the case where the generator output x is processed without linear conversion in the initialization means, there is no need to perform linear conversion work here, and the value of the generator output x stored by the variable storage means is directly generated. It is stored by the machine output storage means.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、xは、主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶された発電機出力値であり、x'は、外部記憶装置2の上記発電機出力記憶手段によって記憶する発電機出力値である。   Here, x is a generator output value stored by the variable storage means 103 of the main storage device 3, and x 'is a generator output value stored by the generator output storage means of the external storage device 2. .

結果出力手段は、発電電力記憶手段に記憶された各発電機の出力電力をディスプレイやファイル、プリンタ、ネットワークなどへ出力する。   The result output means outputs the output power of each generator stored in the generated power storage means to a display, file, printer, network or the like.

図14は、本実施の形態の潮流計算装置のブロック構成図である。本実施の形態の潮流計算装置の処理順序について、図14と、図10に示すフローチャートを参照して説明する。図において、ステップS31は条件入力手段の処理を示しており、図14の入力手段に含まれる。また、ステップS32は問題入力手段の処理を示しており、図14の入力手段に含まれる。また、ステップS33では初期化手段102の処理を示している。また、ステップS34からS39まではKKT条件を満たす発電機出力を求めるための繰り返し最適化演算処理部分(112)を示している。また、ステップS34ではミスマッチ量算出手段104の処理を示している。また、ステップS35では最適化処理終了判定手段の処理を示しており、処理続行と判定された場合はステップS36に進み、処理終了と判定されればステップS40に進む。   FIG. 14 is a block configuration diagram of the tidal current calculation apparatus according to the present embodiment. The processing sequence of the power flow calculation apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 14 and the flowchart shown in FIG. In the figure, step S31 shows processing of the condition input means, and is included in the input means of FIG. Step S32 shows the processing of the problem input means and is included in the input means of FIG. Step S33 shows the processing of the initialization means 102. Steps S34 to S39 show an iterative optimization calculation processing part (112) for obtaining a generator output that satisfies the KKT condition. Further, in step S34, the mismatch amount calculation means 104 is shown. In step S35, the process of the optimization process end determination means is shown. If it is determined that the process is to be continued, the process proceeds to step S36. If it is determined that the process is to be ended, the process proceeds to step S40.

また、ステップS36では修正方向及び修正量算出手段105の処理を示している。また、ステップS37では変数固定設定手段107の処理を示している。また、ステップS38では変数修正手段108の処理を示している。また、ステップS39では収束パラメータ更新手段の処理を示している。また、ステップS40では終了処理手段の処理を示している。また、ステップS41では結果出力手段を示している。このようにして、上記の繰り返し演算により最適な発電機出力を求められる。   In step S36, the process of the correction direction and correction amount calculation means 105 is shown. Step S37 shows the process of the variable fixing setting means 107. In step S38, the process of the variable correction means 108 is shown. In step S39, the process of the convergence parameter update unit is shown. Step S40 shows the process of the end processing means. In step S41, a result output means is shown. In this way, an optimal generator output can be obtained by the above-described repetitive calculation.

なお、本実施例では送電線は抵抗とリアクタンスのみのモデルとしているが、各送電線の対地静電容量を考慮するなどの拡張も可能である。また、同様に電力損失を考慮するなどの拡張も可能である。   In the present embodiment, the power transmission line is a model of only resistance and reactance, but expansion such as considering the capacitance to ground of each power transmission line is also possible. Similarly, expansion such as considering power loss is also possible.

本実施の形態によれば、潮流制約を満たし、入力された総発電電力と全発電機の出力電力の総和が等しく、各送電線定格容量の制約を守り、発電コストが最小となる発電機出力を安定して求めることができるようになり、その情報を元にして発電計画や燃料調達計画などをたてることで、より経済的な電力系統の運用が可能となる。   According to the present embodiment, the generator output that satisfies the tidal current restrictions, the total sum of the input total generated power and the output power of all the generators is equal, the restrictions on the rated capacity of each transmission line are observed, and the power generation cost is minimized. Can be obtained stably, and by creating a power generation plan, a fuel procurement plan, etc. based on the information, a more economical power system can be operated.

なお、本実施例では、経済負荷配分を目的として各発電機出力を決定する装置を示したが、本発明は電力系統の条件を満たすように評価関数を最良化する未知変数を決定する装置に適用できるものである。   In this embodiment, an apparatus for determining the output of each generator for the purpose of economic load distribution is shown, but the present invention is an apparatus for determining an unknown variable that optimizes the evaluation function so as to satisfy the conditions of the power system. Applicable.

実施の形態8.
上述の実施の形態7に記載の潮流計算装置において、以下のように、固定設定した変数の固定を解除することができる。
Embodiment 8 FIG.
In the tidal current calculation apparatus described in the seventh embodiment, the fixed variables can be released as follows.

本実施の形態の潮流計算装置は、上記実施の形態7の問題記憶手段101、初期化手段102、変数記憶手段103、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段105、固定変数設定手段107、変数修正手段108、繰返手段112に加えて、以下の固定解除手段113を設けたものである。この固定解除手段113は、固定フラグを有する発電機出力の修正方向及び修正量が、当該発電機出力の下限制約から離れる方向を示している場合には、当該発電機出力の固定フラグを解除するものである。以下、詳細に説明する。   The tidal current calculation apparatus according to the present embodiment includes the problem storage unit 101, the initialization unit 102, the variable storage unit 103, the mismatch amount calculation unit 104, the correction amount calculation unit 105, the fixed variable setting unit 107, the variable of the seventh embodiment. In addition to the correcting means 108 and the repeating means 112, the following fixing release means 113 is provided. When the correction direction and the correction amount of the generator output having the fixed flag indicate a direction away from the lower limit constraint of the generator output, the fixing release unit 113 releases the fixed flag of the generator output. Is. Details will be described below.

最適潮流計算装置において、中央処理装置4は、発電機出力x及びスラック変数sを固定設定している場合に、固定設定の解除判定を行い変数固定設定記憶手段によって記憶すると共に、上記解除判定で固定設定が変更された場合に固定設定変更有無を1として固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定解除手段を備える。   In the optimum power flow calculation device, when the generator output x and slack variable s are fixedly set, the central processing unit 4 performs release determination of the fixed setting and stores it by the variable fixed setting storage means. Variable fixing release means for storing the fixed setting change presence / absence as 1 when the fixed setting is changed is stored by the fixed setting change presence / absence storage means.

上記変数固定解除手段は、固定設定、発電機出力xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λsの値が次のいずれかの条件を満たす場合に固定解除と判断する。
・固定設定が−1、かつ、λx<λs
・固定設定が 1、かつ、λx>λs
The variable fixing release means determines that the fixed release occurs when the value of the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the fixed setting, the generator output x, and the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s satisfy any of the following conditions: .
・ Fixed setting is -1 and λx <λs
・ Fixed setting is 1 and λx> λs

本実施の形態によれば、最も経済的な発電機出力の値が発電機出力の上限値または下限値ではない発電機出力を演算処理過程において誤って固定設定としてしまった場合に演算が終了しなくなるという問題を、固定設定を解除することで、固定設定の判断が間違った場合でも処理を正常に終了することができるようになる。   According to the present embodiment, the calculation ends when a generator output whose most economical generator output value is not the upper limit value or lower limit value of the generator output is mistakenly fixed in the calculation process. By canceling the fixed setting for the problem of disappearance, even if the determination of the fixed setting is wrong, the process can be terminated normally.

なお、本実施例では、経済負荷配分を目的として各発電機出力を決定する装置を示したが、本発明は電力系統の条件を満たすように評価関数を最良化する未知変数を決定する装置に適用できるものである。   In this embodiment, an apparatus for determining the output of each generator for the purpose of economic load distribution is shown, but the present invention is an apparatus for determining an unknown variable that optimizes the evaluation function so as to satisfy the conditions of the power system. Applicable.

実施の形態9.
本実施の形態は、上記実施の形態8とは異なる手段で、固定した変数の固定を解除するものである。
Embodiment 9 FIG.
In the present embodiment, the fixed variable is released by means different from that of the eighth embodiment.

本実施の形態の潮流計算装置は、上記実施の形態7の問題記憶手段101、初期化手段102、変数記憶手段103、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段105、固定変数設定手段107、変数修正手段108、繰返手段112に加えて、以下の固定解除手段113を設けたものである。この固定解除手段113は、ラグランジュ乗数群の1の値が所定値以上の場合には、対応する発電機出力または発電機出力のスラック変数の固定フラグを解除するものである。以下、詳細に説明する。   The tidal current calculation apparatus according to the present embodiment includes the problem storage unit 101, the initialization unit 102, the variable storage unit 103, the mismatch amount calculation unit 104, the correction amount calculation unit 105, the fixed variable setting unit 107, the variable of the seventh embodiment. In addition to the correcting means 108 and the repeating means 112, the following fixing release means 113 is provided. When the value of 1 in the Lagrange multiplier group is greater than or equal to a predetermined value, the fixing release means 113 releases the corresponding generator output or the fixed flag of the slack variable of the generator output. Details will be described below.

潮流計算装置において、中央処理装置4は、固定設定されている発電機出力x及びスラック変数sに関する計算を省かずにΔx及びΔsの値を算出した時、固定設定の解除判定を行い変数固定設定記憶手段によって記憶すると共に、上記解除判定で固定設定が変更された場合に固定設定変更有無を1として固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定解除手段を備える。   In the power flow calculation device, when the central processing unit 4 calculates the values of Δx and Δs without omitting the calculation related to the generator output x and slack variable s that are fixedly set, the fixed processing is performed by determining whether to cancel the fixed setting. In addition to storing by the storage unit, a variable fixed release unit that stores the fixed setting change presence / absence as 1 when the fixed setting is changed by the release determination is stored.

上記変数固定解除手段113は、固定設定、発電機出力xの修正量及び修正方向Δx、スラック変数sの修正量及び修正方向Δsの値が次のいずれかの条件を満たす場合に固定解除と判断する。
・固定設定が−1、かつ、Δx>0
・固定設定が 1、かつ、Δs>0
The variable fixing release means 113 determines that the fixed release is made when the fixed setting, the correction amount and correction direction Δx of the generator output x, and the correction amount and correction direction Δs of the slack variable s satisfy any of the following conditions: To do.
・ Fixed setting is −1 and Δx> 0
・ Fixed setting is 1 and Δs> 0

本実施の形態によれば、最も経済的な発電機出力の値が発電機出力の上限値または下限値ではない発電機出力を演算処理過程において誤って固定設定としてしまった場合に演算が終了しなくなるという問題を、固定設定を解除することで、固定設定の判断が間違った場合でも処理を正常に終了することができるようになる。   According to the present embodiment, the calculation ends when a generator output whose most economical generator output value is not the upper limit value or lower limit value of the generator output is mistakenly fixed in the calculation process. By canceling the fixed setting for the problem of disappearance, even if the determination of the fixed setting is wrong, the process can be terminated normally.

なお、本実施例では、経済負荷配分を目的として各発電機出力を決定する装置を示したが、本発明は電力系統の条件を満たすように評価関数を最良化する未知変数を決定する装置に適用できるものである。   In this embodiment, an apparatus for determining the output of each generator for the purpose of economic load distribution is shown, but the present invention is an apparatus for determining an unknown variable that optimizes the evaluation function so as to satisfy the conditions of the power system. Applicable.

実施の形態10.
上記実施の形態1の2次計画問題計算装置を利用して、ポートフォリオ最適化装置を構成することができる。ポートフォリオ最適化装置は、不確実性を含んだ資産に投資する場合に、一定の利得を見込みながらリスクの最小化を目的として投資比率を策定するものである。本実施の形態は、このようなポートフォリオ最適化装置に関するものである。
Embodiment 10 FIG.
The portfolio optimization apparatus can be configured using the secondary planning problem calculation apparatus of the first embodiment. The portfolio optimizing device formulates an investment ratio for the purpose of minimizing risk while expecting a certain gain when investing in an asset including uncertainty. The present embodiment relates to such a portfolio optimization device.

図1は、ポートフォリオ最適化装置の構成図である。上記実施の形態1と同じものであるが、内部の具体的処理が異なるが、各手段の概念は同じである。発電機出力値計算装置は、問題記憶手段101、初期化手段102、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段10、固定変数設定手段107、変数修正手段108および繰返手段112を備える。   FIG. 1 is a configuration diagram of a portfolio optimization device. Although it is the same as the said Embodiment 1, although the internal specific process differs, the concept of each means is the same. The generator output value calculation apparatus includes a problem storage unit 101, an initialization unit 102, a mismatch amount calculation unit 104, a correction amount calculation unit 10, a fixed variable setting unit 107, a variable correction unit 108, and a repetition unit 112.

具体的には、ポートフォリオ最適化装置は、資産ごとの投資比率の総和が一定値であることを示す制約式、前記各資産の収益期待値が見込み収益率であることを示す等式制約式または不等式制約式、および前記投資比率の上下限を表す制約式を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段101と、前記制約群に対するラグランジュ乗数群、前記投資比率及び前記投資比率のスラック変数である変数の初期値を求めて前記初期値を変数記憶手段103に記憶する初期化手段102と、前記変数記憶手段に記憶された変数を前記2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段104と、前記ミスマッチ量が減少するように前記変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段105と、前記修正量が第一閾値以下の前記投資比率または前記投資比率のスラック変数に対応する前記変数記憶手段に固定フラグを設定する固定変数設定手段107と、前記固定フラグを有さない前記変数について前記修正方向及び修正量によって前記変数記憶手段の数値を更新する変数修正手段108と、前記変数記憶手段に記憶された前記変数によって求めた前記ミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、前記修正量算出手段、前記固定変数設定手段および前記変数修正手段を繰返し、前記ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して前記変数記憶手段に記憶された前記投資比率の値を出力する繰返手段112とを備えたものである。
Specifically, the portfolio optimization device includes a constraint equation indicating that a sum of investment ratios for each asset is a constant value, an equation constraint equation indicating that the expected return value of each asset is an expected rate of return, or Problem storage means 101 for storing secondary planning problem information expressing a secondary programming problem having a constraint expression group including a constraint expression group including an inequality constraint expression and a constraint expression representing the upper and lower limits of the investment ratio, and a Lagrange multiplier for the constraint expression group A group, the investment ratio and an initial value of a variable which is a slack variable of the investment ratio, an initializing means 102 for storing the initial value in the variable storage means 103, and a variable stored in the variable storage means as the 2 A mismatch amount calculation means 104 for calculating a mismatch amount which is a deviation amount when substituted for the optimality condition of the next programming problem, and a method of correcting the variable so that the mismatch amount is reduced A and correction calculation means 105 for obtaining the correction amount, a fixed variable setting means 107 for setting a fixed flag to the variable storage unit in which the correction amount corresponding to the slack variable of the investment ratio or the investment ratio below the first threshold value The variable correction means 108 for updating the numerical value of the variable storage means with the correction direction and the correction amount for the variable that does not have the fixed flag, and the mismatch amount obtained by the variable stored in the variable storage means. When the value is larger than the second threshold value, the correction amount calculation means, the fixed variable setting means and the variable correction means are repeated, and when the mismatch amount value is less than or equal to the second threshold value, it is determined that the value is converged. And repetition means 112 for outputting the value of the investment ratio stored in the variable storage means.

図2は、本実施の形態のハードウェア構成図である。実施の形態1と同様に、上記各手段は、各装置で実現されている。図15は、本実施の形態の別のハードウェア構成図である。また、図16は、本実施の形態のポートフォリオ最適化装置のハードウェアの各装置で実現される手段の説明図である。以下、詳細に説明する。   FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the present embodiment. As in the first embodiment, each of the above means is realized by each device. FIG. 15 is another hardware configuration diagram of the present embodiment. FIG. 16 is an explanatory diagram of means realized by each hardware device of the portfolio optimization device according to the present embodiment. Details will be described below.

図において、入力装置12、ポートフォリオ最適化装置13、出力装置14を示している。入力装置12は、入力手段を備える。出力装置11は、演算結果の投資比率の値を出力する結果出力手段を備える。   In the figure, an input device 12, a portfolio optimization device 13, and an output device 14 are shown. The input device 12 includes input means. The output device 11 includes result output means for outputting the value of the investment ratio of the calculation result.

ポートフォリオ最適化装置は、条件入力手段と、以下の手段を有する。ポートフォリオ最適化装置は、各資産の投資比率を記憶する投資比率記憶手段と、各資産の投資比率の上下限値を記憶する投資比率上下限値記憶手段と、各資産の収益率の期待値を記憶する期待値記憶手段と、各資産の収益率の分散を記憶する分散記憶手段と、確保したい見込み収益率を記憶する見込み収益率記憶手段とを有する。   The portfolio optimizing apparatus has condition input means and the following means. The portfolio optimization device includes an investment ratio storage means for storing the investment ratio of each asset, an investment ratio upper and lower limit storage means for storing the upper and lower limit values of each asset, and an expected value of the return of each asset. Expected value storage means for storing, distributed storage means for storing the variance of the return rate of each asset, and expected return rate storage means for storing the expected return rate to be secured.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記分散記憶手段記憶手段によって記憶された各資産収益率の分散から作成した総資産収益率分散f(x)、上記期待値記憶手段によって記憶された各資産の収益期待値が見込み収益率記憶手段によって記憶された見込み収益率と同じになることを示す収益率確保制約と、上記投資比率記憶手段によって記憶された投資比率の総和が一定値となることを示す制約を含めた全制約h(x)、上記投資比率記憶手段によって記憶された各資産の投資比率上下限値からなるポートフォリオ最適化問題を入力する問題入力手段を備える。   Further, the portfolio optimizing device is configured to obtain the total asset return ratio f (x) created from the variance of each asset return stored by the distributed storage means storage means, and the return of each asset stored by the expected value storage means. Constraint that indicates that the expected value is the same as the expected rate of return stored by the expected rate of return storage unit, and that the sum of the investment ratios stored by the investment rate storage unit is a constant value And a problem input means for inputting a portfolio optimization problem consisting of all constraints h (x) including and the investment ratio upper and lower limit values of each asset stored by the investment ratio storage means.

また、ポートフォリオ最適化装置は、問題入力手段によって入力された上記総資産収益率分散f(x)、上記全制約h(x)、各資産の投資比率上下限値(xmin,xmax)を記憶する入力問題記憶手段を備える。   Further, the portfolio optimization apparatus stores the total asset return ratio f (x), the total constraint h (x), and the investment ratio upper and lower limit values (xmin, xmax) input by the problem input unit. Input problem storage means is provided.

また、ポートフォリオ最適化装置は、入力問題記憶手段によって記憶されている上記総資産収益率分散f(x)及び上記全制約h(x)を、上記投資比率上下限値(xmin,xmax)の値に基づいて変換したものを記憶する問題記憶手段を備える。   Further, the portfolio optimizing device uses the investment ratio upper and lower limit values (xmin, xmax) as the total asset return ratio f (x) and the total constraint h (x) stored by the input problem storage means. Problem storage means for storing the data converted based on the above.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記投資比率x、上記投資比率xのスラック変数s、投資比率の下限制約に対するラグランジュ乗数λx、スラック変数の下限制約に対するラグランジュ乗数λs、全制約に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれの値を記憶する変数記憶手段103を備える。   In addition, the portfolio optimization device includes the investment ratio x, the slack variable s of the investment ratio x, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the investment ratio, the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable, and the Lagrange multiplier λh for all constraints. Variable storage means 103 is stored.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記投資比率xまたは上記スラック変数sを固定することを示すフラグを記憶する固定設定記憶手段を備える。また、上記固定設定記憶手段によって、以前に記憶されていた固定設定の値と違う値に書き換えられたか否かを記憶する固定設定変更有無記憶手段も備える。   In addition, the portfolio optimizing apparatus includes a fixed setting storage unit that stores a flag indicating that the investment ratio x or the slack variable s is fixed. Further, a fixed setting change presence / absence storage means for storing whether or not the fixed setting storage means has been rewritten to a value different from the previously stored fixed setting value is also provided.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記総資産収益率分散f(x)、上記全制約h(x)、上記投資比率x、スラック変数s、上記投資比率xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記全制約h(x)に対するラグランジュ乗数λh、収束パラメータμ、上記投資比率及びそのスラック変数の固定設定についてそれぞれの値を決定し上記主記憶装置の変数記憶手段によって記憶する初期化手段を備える。   In addition, the portfolio optimization apparatus includes the return on total assets f (x), the total constraint h (x), the investment ratio x, the slack variable s, the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the investment ratio x, the slack Lagrangian multiplier λs for the lower limit constraint of variable s, Lagrange multiplier λh for all constraints h (x), convergence parameter μ, the investment ratio, and fixed setting of the slack variable, and the variable storage of the main memory Initialization means for storing by means.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記KKT条件からの乖離量を表すミスマッチ量eを算出するミスマッチ量算出手段を備える。   Further, the portfolio optimizing device includes a mismatch amount calculating means for calculating a mismatch amount e representing the amount of deviation from the KKT condition.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記最適化装置の処理を終了させるか否かの判定を行う最適化処理終了判定手段を備える。   The portfolio optimizing device further includes an optimization processing end determination unit that determines whether or not to end the processing of the optimizing device.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記ミスマッチ量eが減少するように、上記投資比率x、スラック変数s、上記投資比率xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記投資比率xのスラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記全制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれに対して修正方向及び修正量を算出する修正方向及び修正量算出手段を備える。   Further, the portfolio optimization device reduces the investment ratio x, the slack variable s, the Lagrange multiplier λx to the lower limit constraint of the investment ratio x, and the lower limit constraint of the slack variable s of the investment ratio x so that the mismatch amount e decreases. Correction direction and correction amount calculating means for calculating a correction direction and a correction amount for each of the Lagrange multiplier λs with respect to and the Lagrange multiplier λh with respect to all the constraints h (x).

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記修正方向及び修正量に基づいて、上記固定設定が固定しない設定となっている投資比率x及びスラック変数sについて、投資比率x及びスラック変数sを固定設定するか否かを判定し、固定設定する場合は判断結果を変数固定記憶手段によって記憶すると共に、固定設定が変更されたことを固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定設定手段を備える。   In addition, the portfolio optimization device sets the investment ratio x and the slack variable s fixedly for the investment ratio x and the slack variable s that are not set to be fixed based on the correction direction and the correction amount. If the fixed setting is determined, the variable fixing storage unit stores the determination result by the variable fixing storage unit, and stores the change of the fixed setting by the fixed setting change presence / absence storage unit.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記修正方向及び修正量と上記変数固定設定記憶手段によって記憶された上記投資比率の固定設定に基づいて、変数記憶手段によって記憶された上記投資比率x、上記スラック変数s、上記投資比率xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λs、上記全制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhのそれぞれを更新し、上記変数記憶手段によってそれぞれ記憶する変数修正手段を備える。   Further, the portfolio optimizing device is configured to determine the investment ratio x, the slack variable stored by the variable storage unit based on the fixed direction and the correction amount and the fixed setting of the investment ratio stored by the variable fixed setting storage unit. s, Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the investment ratio x, Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s, and Lagrange multiplier λh for the entire constraint h (x), respectively, and stored by the variable storage means Variable correcting means is provided.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記収束パラメータμを更新する収束パラメータ更新手段を備える。   Further, the portfolio optimizing device includes a convergence parameter updating unit that updates the convergence parameter μ.

また、ポートフォリオ最適化装置は、上記投資比率xの値を、上記入力問題記憶手段によって記憶された各発電機の投資比率上下限値(xmin,xmax)にしたがって線形変換し投資比率記憶手段によって記憶する終了処理手段を備える。   The portfolio optimizing device linearly converts the value of the investment ratio x according to the investment ratio upper and lower limit values (xmin, xmax) of each generator stored by the input problem storage means, and stores it by the investment ratio storage means. And a termination processing means.

条件入力装置は、キーボード、ファイル、ネットワークなどから、各資産の投資比率上下限値、各資産の収益率期待値、各資産の収益率分散、確保したい見込み収益率を入力し、それぞれ、投資比率上下限値記憶手段、期待値記憶手段、分散記憶手段、見込み収益率記憶手段によって記憶する。ここで、収益率やその期待値、分散は確定的にわかるものではないが、ここではわかっているものとする。   The condition input device inputs the upper and lower limits of the investment ratio of each asset, the expected return value of each asset, the return ratio of each asset, and the expected return to be secured from the keyboard, file, network, etc. The data is stored by upper / lower limit value storage means, expected value storage means, distributed storage means, and expected rate of return storage means. Here, the rate of return, its expected value, and variance are not clearly understood, but are assumed here.

分散記憶手段によって記憶されている各資産の収益分散から総資産収益率分散は次のように計算できる。
資産iの分散:σ ・・・(46)
資産iと資産jに投資した場合の分散:σij・・・(47)
総資産収益分散は、以下の式48で計算できる。
The total asset return ratio variance can be calculated as follows from the revenue variance of each asset stored by the variance storage means.
Dispersion of asset i: σ i (46)
Variance when investing in asset i and asset j: σ ij (47)
The total asset return can be calculated by the following equation 48.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記期待値記憶手段によって記憶された各資産の収益期待値が見込み収益率記憶手段によって記憶された見込み収益率と同じになることを示す収益率確保制約と、上記投資比率記憶手段によって記憶された投資比率の総和が一定値となることを示す制約は次のように表現できる。すなわち全制約h(x)は、以下の式49で表現される。   A rate of return securing constraint indicating that the expected return value of each asset stored by the expected value storage unit is the same as the expected return rate stored by the expected return rate storage unit, and stored by the investment ratio storage unit The constraint indicating that the sum of the investment ratios is a constant value can be expressed as follows. That is, the entire constraint h (x) is expressed by the following expression 49.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、bは見込み収益率を表している。   Here, b represents the expected rate of return.

上記総資産収益率分散、上記全制約、上記投資比率の上下限値を入力問題記憶手段によって記憶し、算出された各資源の投資比率xの値を投資比率記憶手段によって記憶する。   The total asset return ratio, all the constraints, and the upper and lower limits of the investment ratio are stored by the input problem storage means, and the calculated value of the investment ratio x of each resource is stored by the investment ratio storage means.

上記投資比率xと上記総資産収益分散f(x)及び上記全制約h(x)に対して、すべての投資比率xが0≦x≦1となるように総資産収益分散の係数及び全制約の係数と定数項の値を変更すると共に、投資比率xの値を全て0.5、上記投資比率xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx及び上記スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λsの値を1.0、上記全制約h(x)に対するラグランジュ乗数λhの値を0として変数記憶手段によって記憶し、上記資産の固定設定を0として上記変数固定設定記憶手段によって記憶し、収束パラメータμを0.5とする。ここで、上記初期化手段において、後の演算処理とその説明を簡略化するため、投資比率xが0≦x≦1となるように総資産収益分散の係数及び全制約の係数の値を変更したが、この操作を行わなくても本発明を実施可能である。   Coefficient of total asset return and all constraints so that all investment ratios x satisfy 0 ≦ x ≦ 1 for the above investment ratio x, total asset revenue variance f (x) and all constraints h (x) And the value of the investment ratio x are all 0.5, the value of the Lagrange multiplier λx for the lower limit constraint of the investment ratio x and the value of the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s is 1.0. , The value of the Lagrangian multiplier λh for all the constraints h (x) is stored by the variable storage means as 0, the fixed setting of the asset is stored as 0 by the variable fixed setting storage means, and the convergence parameter μ is 0.5. To do. Here, in the initialization means, in order to simplify the subsequent calculation process and the description thereof, the value of the coefficient of total asset return and the coefficient of all restrictions are changed so that the investment ratio x satisfies 0 ≦ x ≦ 1. However, the present invention can be implemented without performing this operation.

線形変換の方法は次のようになる。   The linear transformation method is as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ただし、   However,

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、xは、外部記憶装置2の上記投資比率記憶手段によって記憶された投資比率であり、x'は、主記憶装置3の変数記憶手段(103)によって記憶する投資比率である。 Here, x i is an investment ratio stored by the investment ratio storage means of the external storage device 2, and x ′ i is an investment ratio stored by the variable storage means (103) of the main storage device 3.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、総資産収益分散の線形変換では定数項を考慮する必要はない。   Here, it is not necessary to consider a constant term in the linear transformation of the total asset return.

上記ミスマッチ量算出手段104では、まず上記総資産収益分散f(x)に投資比率x及びそのスラック変数sが下限値に近付いたときに大きな値となる障壁関数を導入し、対象とする問題は下記のように表現できる。   The mismatch amount calculation means 104 first introduces a barrier function that takes a large value when the investment ratio x and its slack variable s approach the lower limit value in the total asset return variance f (x). It can be expressed as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、log x、log sは障壁関数である。また、上記問題のKKT条件は下記となる。 Here, log x i and log s i are barrier functions. The KKT conditions for the above problem are as follows.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

次に、式54に示すようにKKT条件からの乖離量eを算出する。   Next, as shown in Expression 54, a deviation amount e from the KKT condition is calculated.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記最適化処理終了判定手段は、固定設定変更有無記憶手段によって記憶された固定設定変更有無、ミスマッチ量e、収束パラメータμが下記条件を満たす場合は終了と判定し、上記終了処理手段を実行し繰返し処理を終了する。また、下記条件のいずれか1つでも満たさなければ処理を続行する。
・固定設定の変更無し
・ミスマッチ量eの全ての値が十分0に近付いている
・収束パラメータμの値が十分0に近付いている
The optimization process end determination means determines that the process ends when the fixed setting change presence / absence, mismatch amount e, and convergence parameter μ stored by the fixed setting change presence / absence storage means satisfy the following conditions, and executes the end processing means: Terminate the iteration process. Further, if any one of the following conditions is not satisfied, the processing is continued.
・ No change in fixed setting ・ All values of mismatch amount e are close enough to 0 ・ The value of convergence parameter μ is close enough to 0

上記修正方向及び修正量算出手段は、ミスマッチ量eが小さくなるようなx,s,λh,λx,λsを求めるため、それぞれの現在の値において線形近似をして算出する。修正方向及び修正量は次にように求める。ただし、ここでは各変数の現在位置での線形近似をして修正方向及び修正量を算出しているが、別の手法で修正方向及び修正量を算出しても良い。   The correction direction and correction amount calculation means calculates x, s, λh, λx, and λs so as to reduce the mismatch amount e by performing linear approximation on each current value. The correction direction and the correction amount are obtained as follows. However, although the correction direction and the correction amount are calculated by performing linear approximation at the current position of each variable here, the correction direction and the correction amount may be calculated by another method.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、次式56,57,58の関係式を用いて、上記の式からe,eを省くことが可能となり、上記の式は式59に変換することができる。 Here, using the relational expressions of the following expressions 56, 57, and 58, e 3 and e 4 can be omitted from the above expressions, and the above expressions can be converted into expressions 59.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

Figure 0005168048
Figure 0005168048

式59に従ってΔx、Δλhを求める。ここで、式59の一次方程式は、係数行列が対称行列であることから、修正コレスキー法を用いて係数行列を三角分解し、前進代入と後退代入を行って解くことが可能である。また、Δx、Δλhの値を用いて、式56、式57、式58にしたがってΔs、Δλx、Δλsの値を算出する。ここで、一次方程式の解法には修正コレスキー法、前進代入、後退代入を用いたが、この他の手法で一次方程式を解いてもかまわない。   Δx and Δλh are obtained according to Equation 59. Here, since the coefficient matrix is a symmetric matrix, the linear equation of Equation 59 can be solved by triangulating the coefficient matrix using the modified Cholesky method and performing forward substitution and backward substitution. Also, using the values of Δx and Δλh, the values of Δs, Δλx, and Δλs are calculated according to Equation 56, Equation 57, and Equation 58. Here, the modified Cholesky method, forward substitution, and backward substitution are used for solving the linear equation, but the linear equation may be solved by other methods.

上記変数固定設定手段は、変数記憶手段によって記憶された投資比率x、スラック変数s、及び修正方向及び修正量記憶手段によって記憶された上記投資比率xの修正方向及び修正量Δx、スラック変数sの修正方向及び修正量Δsのそれぞれの値が(x+Δx)<Lx1または(s+Δs)<Ls1を満たす場合に、固定設定をすると判定する。また、(x+Δx)<Lx1の場合は固定設定を−1に、(s+Δs)<Ls1の場合は、固定設定を1として、上記記憶装置の固定設定記憶手段によって記憶する。この時、固定設定記憶手段によって記憶された全ての固定設定について、いずれも変更されなかった場合は固定設定変更有無を0、いずれか1つでも変更された場合は1として、上記固定設定変更有無記憶手段によって記憶する。 The variable fixed setting means includes the investment ratio x, slack variable s stored by the variable storage means, and the correction direction and correction amount Δx of the investment ratio x stored by the correction direction and correction amount storage means, and the slack variable s. When the values of the correction direction and the correction amount Δs satisfy (x + Δx) <Lx 1 or (s + Δs) <Ls 1 , it is determined that the fixed setting is made. Further, when (x + Δx) <Lx 1 , the fixed setting is set to −1, and when (s + Δs) <Ls 1 , the fixed setting is set to 1 and is stored by the fixed setting storage unit of the storage device. At this time, with respect to all the fixed settings stored by the fixed setting storage means, the fixed setting change presence / absence is set to 0 if none has been changed, and 1 if any change has been made. Store by storage means.

上記変数修正手段108は、上記固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が−1の場合は該当するスラック変数sの値をLs2とし、上記変数記憶手段によって記憶する。また、上記固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が1の場合は、該当する投資比率xの値をLx2とし、上記変数記憶手段によって記憶する。また、上記固定設定記憶手段によって記憶された固定設定の値が0の場合は、該当する投資比率x、該当するスラック変数s、全ての投資比率xに対するラグランジュ乗数λx、全てのスラック変数に対するラグランジュ乗数λs、全ての上記全制約に対するラグランジュ乗数λhについて、上記変数記憶手段によって記憶されたx,s,λx,λs,λhの値を次式に従って更新し、変数記憶手段によって記憶する。 When the fixed setting value stored by the fixed setting storage means is −1, the variable correction means 108 sets the value of the corresponding slack variable s to Ls 2 and stores it by the variable storage means. When the fixed setting value stored by the fixed setting storage means is 1, the value of the corresponding investment ratio x is set to Lx 2 and stored by the variable storage means. If the fixed setting value stored by the fixed setting storage means is 0, the corresponding investment ratio x, the corresponding slack variable s, the Lagrange multiplier λx for all the investment ratios x, and the Lagrange multiplier for all the slack variables The values of x, s, λx, λs, and λh stored by the variable storage unit are updated according to the following expression for the Lagrange multiplier λh for λs and all the above constraints, and stored by the variable storage unit.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

上記終了処理手段は、変数記憶手段によって記憶された投資比率xの値を、発電電力上下限値記憶手段によって記憶された投資比率の上下限値に基づいて式61のように線形変換した結果を投資比率記憶手段によって記憶する。ただし、上記初期化手段において投資比率xを線形変換せずに処理させた場合はここで線形変換作業は行う必要がなく、上記変数記憶手段によって記憶された投資比率xの値をそのまま投資比率記憶手段によって記憶する事になる。   The termination processing means linearly transforms the value of the investment ratio x stored by the variable storage means as shown in Equation 61 based on the upper and lower limit values of the investment ratio stored by the generated power upper and lower limit value storage means. Stored by the investment ratio storage means. However, when the initialization means processes the investment ratio x without performing linear conversion, it is not necessary to perform linear conversion work here, and the value of the investment ratio x stored by the variable storage means is stored as it is. It will be memorized by means.

Figure 0005168048
Figure 0005168048

ここで、xは、主記憶装置3の変数記憶手段103によって記憶された投資比率値であり、x'は、外部記憶装置2の上記投資比率記憶手段によって記憶する投資比率値である。   Here, x is an investment ratio value stored by the variable storage means 103 of the main storage device 3, and x ′ is an investment ratio value stored by the investment ratio storage means of the external storage device 2.

結果出力手段は、上記投資比率記憶手段に記憶された投資比率をディスプレイやファイル、プリンタ、ネットワークなどへ出力する。   The result output means outputs the investment ratio stored in the investment ratio storage means to a display, file, printer, network or the like.

図17に本実施の形態のポートフォリオ最適化装置のブロック構成図を示す。本実施の形態のポートフォリオ最適化装置の処理順序について、図17と、図10に示すフローチャートを参照して説明する。図に示すフローチャートにおいて、ステップS31は条件入力手段の処理を示しており、図17の入力手段に含まれる。また、ステップS32は問題入力手段の処理を示しており、図17の入力手段に含まれる。また、ステップS33では初期化手段の処理102を示している。また、ステップS34からS39まではKKT条件を満たす投資比率を求めるための繰り返し最適化演算処理部分(112)を示している。また、ステップS34ではミスマッチ量算出手段の処理104を示している。また、ステップS35では最適化処理終了判定手段の処理(図17の最適化処理終了判定)を示しており、処理続行と判定された場合はステップS36に進み、処理終了と判定されればステップS40に進む。   FIG. 17 shows a block configuration diagram of the portfolio optimizing apparatus of the present embodiment. The processing order of the portfolio optimizing device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 17 and the flowchart shown in FIG. In the flowchart shown in the figure, step S31 indicates processing of the condition input means, and is included in the input means of FIG. Step S32 shows the process of the problem input means and is included in the input means of FIG. Step S33 shows the process 102 of the initialization means. Steps S34 to S39 show an iterative optimization calculation processing part (112) for obtaining an investment ratio that satisfies the KKT condition. In step S34, the process 104 of the mismatch amount calculation means is shown. Further, in step S35, the process of the optimization process end determination means (optimization process end determination in FIG. 17) is shown. If it is determined that the process is to be continued, the process proceeds to step S36. Proceed to

また、ステップS36では修正方向及び修正量算出手段105の処理を示している。また、ステップS37では変数固定設定手段107の処理を示している。また、ステップS38では変数修正手段108の処理を示している。また、ステップS39では収束パラメータ更新手段の処理を示している。また、ステップS40では終了処理手段の処理を示している。また、ステップS41では結果出力手段を示している。このようにして、上記の繰り返し演算により最適な収益比率を求められる。   In step S36, the process of the correction direction and correction amount calculation means 105 is shown. Step S37 shows the process of the variable fixing setting means 107. In step S38, the process of the variable correction means 108 is shown. In step S39, the process of the convergence parameter update unit is shown. Step S40 shows the process of the end processing means. In step S41, a result output means is shown. In this way, an optimal profit ratio can be obtained by the above-described repetitive calculation.

本実施の形態によれば、見込み収益率を確保しながら収益率分散を最小化する投資比率を安定して求めることができるようになり、その情報を元にして投資計画を作成するなどして、リスク回避などをすることで、より効率的なリスク管理が可能となる。   According to the present embodiment, it becomes possible to stably obtain an investment ratio that minimizes the variance of the return while ensuring the expected return, and creating an investment plan based on the information, etc. By avoiding risk, etc., more efficient risk management becomes possible.

実施の形態11.
上述の実施の形態10に記載のポートフォリオ最適化装置において、以下のように、固定設定した変数の固定を解除することができる。
Embodiment 11 FIG.
In the portfolio optimizing device described in the tenth embodiment, the fixed variables can be released as follows.

本実施の形態のポートフォリオ最適化装置は、上記実施の形態10の問題記憶手段101、初期化手段102、変数記憶手段103、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段105、固定変数設定手段107、変数修正手段108、繰返手段112に加えて、以下の固定解除手段113を設けたものである。この固定解除手段113は、固定フラグを有する投資比率の修正方向及び修正量が、当該投資比率の下限制約から離れる方向を示している場合には、当該投資比率の固定フラグを解除するものである。   The portfolio optimization apparatus according to the present embodiment includes a problem storage unit 101, an initialization unit 102, a variable storage unit 103, a mismatch amount calculation unit 104, a correction amount calculation unit 105, a fixed variable setting unit 107, In addition to the variable correction means 108 and the repetition means 112, the following fixing release means 113 is provided. The fixed release means 113 releases the fixed flag of the investment ratio when the correction direction and the correction amount of the investment ratio having the fixed flag indicate a direction away from the lower limit constraint of the investment ratio. .

図11は、本実施の形態のポートフォリオ最適化装置の動作フロー図である。図において、上記実施の形態10と異なる点は、ステップS46の変数固定設定解除手段113が入ったことである。以下、詳細に説明する。   FIG. 11 is an operation flowchart of the portfolio optimizing apparatus according to the present embodiment. In the figure, the difference from the tenth embodiment is that the variable fixed setting releasing means 113 in step S46 is entered. Details will be described below.

本実施の形態のポートフォリオ最適化装置において、中央処理装置4は、投資比率x及びスラック変数sを固定設定している場合に、固定設定の解除判定を行い変数固定設定記憶手段によって記憶すると共に、上記解除判定で固定設定が変更された場合に固定設定変更有無を1として固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定解除手段を備える。   In the portfolio optimizing device of the present embodiment, the central processing unit 4 determines whether to cancel the fixed setting when the investment ratio x and the slack variable s are fixedly set, and stores them by the variable fixed setting storage unit. Variable fixing cancellation means for storing the fixed setting change presence / absence as 1 when the fixed setting is changed by the release determination is stored by the fixed setting change presence / absence storage means.

上記変数固定解除手段は、固定設定、投資比率xの下限制約に対するラグランジュ乗数λx、スラック変数sの下限制約に対するラグランジュ乗数λsの値が次のいずれかの条件を満たす場合に固定解除と判断する。
・固定設定が−1、かつ、λx<λs
・固定設定が 1、かつ、λx>λs
The variable fixing release means determines that the fixed release is made when the values of the Lagrange multiplier λx for the fixed setting, the lower limit constraint of the investment ratio x, and the Lagrange multiplier λs for the lower limit constraint of the slack variable s satisfy one of the following conditions.
・ Fixed setting is -1 and λx <λs
・ Fixed setting is 1 and λx> λs

本実施の形態によれば、最もリスクを軽減させる投資比率が投資比率の上限値または下限値ではない資産を演算処理過程において誤って固定設定としてしまった場合に演算が終了しなくなるという問題を、固定設定を解除することで、固定設定の判断が間違った場合でも処理を正常に終了することができるようになる。   According to the present embodiment, the problem that the calculation does not end when an asset whose investment ratio that reduces the risk most is not the upper limit value or the lower limit value of the investment ratio is mistakenly set in the calculation process, By canceling the fixed setting, even if the determination of the fixed setting is wrong, the process can be normally terminated.

実施の形態12.
本実施の形態は、上記実施の形態11とは異なる手段で、固定した変数の固定を解除するものである。
Embodiment 12 FIG.
In the present embodiment, the fixed variable is released by means different from that of the eleventh embodiment.

本実施の形態のポートフォリオ最適化装置は、上記実施の形態10の問題記憶手段101、初期化手段102、変数記憶手段103、ミスマッチ量算出手段104、修正量算出手段105、固定変数設定手段107、変数修正手段108、繰返手段112に加えて、以下の固定解除手段113を設けたものである。この固定解除手段113は、ラグランジュ乗数群の1の値が所定値以上の場合には、対応する投資比率または投資比率のスラック変数の固定フラグを解除するものである。   The portfolio optimization apparatus according to the present embodiment includes a problem storage unit 101, an initialization unit 102, a variable storage unit 103, a mismatch amount calculation unit 104, a correction amount calculation unit 105, a fixed variable setting unit 107, In addition to the variable correction means 108 and the repetition means 112, the following fixing release means 113 is provided. When the value of 1 in the Lagrange multiplier group is equal to or greater than a predetermined value, the fixed release unit 113 releases the corresponding investment ratio or the fixed flag of the slack variable of the investment ratio.

図11は、本実施の形態のポートフォリオ最適化装置の動作フロー図である。図において、上記実施の形態10と異なる点は、ステップS46の変数固定設定解除手段113が入ったことである。以下、詳細に説明する。   FIG. 11 is an operation flowchart of the portfolio optimizing apparatus according to the present embodiment. In the figure, the difference from the tenth embodiment is that the variable fixed setting releasing means 113 in step S46 is entered. Details will be described below.

本実施の形態のポートフォリオ最適化装置において、中央処理手段4は、固定設定されている投資比率x及びスラック変数sに関する計算を省かずにΔx及びΔsの値を算出した時、固定設定の解除判定を行い変数固定設定記憶手段によって記憶すると共に、上記解除判定で固定設定が変更された場合に固定設定変更有無を1として固定設定変更有無記憶手段によって記憶する変数固定解除手段を備える。   In the portfolio optimizing device according to the present embodiment, the central processing means 4 determines whether to cancel the fixed setting when calculating the values of Δx and Δs without omitting the calculation regarding the fixed investment ratio x and slack variable s. Variable fixing setting storage means, and when the fixed setting is changed by the release determination, variable fixing release means for storing the fixed setting change presence / absence as 1 is stored.

上記変数固定解除手段は、固定設定、投資比率xの修正量及び修正方向Δx、スラック変数sの修正量及び修正方向Δsの値が次のいずれかの条件を満たす場合に固定解除と判断する。
・固定設定が−1、かつ、Δx>0
・固定設定が 1、かつ、Δs>0
The variable fixation release means determines that the fixed release is made when the fixed setting, the correction amount and the correction direction Δx of the investment ratio x, and the correction amount and the correction direction Δs of the slack variable s satisfy any of the following conditions.
・ Fixed setting is −1 and Δx> 0
・ Fixed setting is 1 and Δs> 0

本実施の形態によれば、最もリスクを軽減させる投資比率が投資比率の上限値または下限値ではない資産を演算処理過程において誤って固定設定としてしまった場合に演算が終了しなくなるという問題を、固定設定を解除することで、固定設定の判断が間違った場合でも処理を正常に終了することができるようになる。   According to the present embodiment, the problem that the calculation does not end when an asset whose investment ratio that reduces the risk most is not the upper limit value or the lower limit value of the investment ratio is mistakenly set in the calculation process, By canceling the fixed setting, even if the determination of the fixed setting is wrong, the process can be normally terminated.

本発明の実施の形態1の2次計画問題計算装置の構成図である。It is a block diagram of the secondary planning problem calculation apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の2次計画問題計算装置のハードウェア構成図である。It is a hardware block diagram of the secondary planning problem calculation apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の2次計画問題計算装置のハードウェアの各装置で実現される手段の説明図である。It is explanatory drawing of the means implement | achieved by each apparatus of the hardware of the secondary planning problem calculation apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の2次計画問題計算装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the secondary planning problem calculation apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2及び3の最適化装置の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the optimization apparatus of Embodiment 2 and 3 of this invention. 本発明の実施の形態4の発電機出力策定装置の構成図である。It is a block diagram of the generator output formulation apparatus of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4の発電機出力策定装置を構成する各装置のブロック図である。It is a block diagram of each apparatus which comprises the generator output formulation apparatus of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4の発電機出力策定装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the generator output formulation apparatus of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4の発電機出力策定装置の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the generator output formulation apparatus of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4の発電機出力策定装置の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the generator output formulation apparatus of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態7の潮流計算装置の構成図である。It is a block diagram of the tidal current calculation apparatus of Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態7の潮流計算装置を構成する各装置のブロック図である。It is a block diagram of each apparatus which comprises the tidal current calculation apparatus of Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態7の潮流計算装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the tidal current calculation apparatus of Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態10のポートフォリオ最適化装置の構成図である。It is a block diagram of the portfolio optimization apparatus of Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態10のポートフォリオ最適化装置を構成する各装置のブロック図である。It is a block diagram of each apparatus which comprises the portfolio optimization apparatus of Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態10のポートフォリオ最適化装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the portfolio optimization apparatus of Embodiment 10 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 入力装置、2 外部記憶装置(HDD)、3 主記憶装置、4 中央処理装置(CPU)、5 出力装置、6 入力装置、7 発電機出力策定装置、8 出力装置、9 入力装置、10 最適潮流計算装置、11 出力装置、12 入力装置、13 ポートフォリオ最適化装置、14出力装置、101 問題記憶手段、102 初期化手段、103 変数記憶手段、104 ミスマッチ量算出手段、105 修正量算出手段、107 固定変数設定手段、108 変数修正手段、112 繰返し手段、113 固定変数解除手段。   1 input device, 2 external storage device (HDD), 3 main storage device, 4 central processing unit (CPU), 5 output device, 6 input device, 7 generator output formulating device, 8 output device, 9 input device, 10 optimal Power flow calculation device, 11 output device, 12 input device, 13 portfolio optimization device, 14 output device, 101 problem storage means, 102 initialization means, 103 variable storage means, 104 mismatch amount calculation means, 105 correction amount calculation means, 107 Fixed variable setting means, 108 variable correction means, 112 repetition means, 113 fixed variable release means.

Claims (7)

制御変数の上限制約または下限制約の制約式を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段と、
前記制御変数および前記制約式群のラグランジュ乗数群である変数の初期値を求めて前記初期値を変数記憶手段に記憶する初期化手段と、
前記変数記憶手段に記憶された変数を前記2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段と、
前記ミスマッチ量が減少するように前記変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段と、
前記修正量が第一閾値以下の前記制御変数または前記制御変数のスラック変数に対応する前記変数記憶手段に固定フラグを設定する固定変数設定手段と、
前記固定フラグを有さない前記変数について前記修正方向および修正量によって前記変数記憶手段の数値を更新する変数修正手段と、
前記変数記憶手段に記憶された前記変数によって求めた前記ミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、前記修正量算出手段、前記固定変数設定手段および前記変数修正手段を繰返し、前記ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して前記変数記憶手段に記憶された前記制御変数の値を出力する繰返手段とを備えた2次計画問題計算装置。
Problem storage means for storing quadratic programming problem information expressing a quadratic programming problem having a constraint equation group including a constraint equation of an upper limit constraint or a lower limit constraint of a control variable;
Initialization means for obtaining an initial value of a variable which is a Lagrange multiplier group of the control variable and the constraint equation group and storing the initial value in a variable storage means;
A mismatch amount calculating means for calculating a mismatch amount that is a deviation amount when the variable stored in the variable storage means is substituted into the optimality condition of the quadratic programming problem;
A correction amount calculating means for determining a correction direction and a correction amount of the variable so that the mismatch amount decreases;
Fixed variable setting means for setting a fixed flag in the variable storage means corresponding to the control variable or the slack variable of the control variable whose correction amount is a first threshold value or less;
Variable correction means for updating the value of the variable storage means according to the correction direction and the correction amount for the variable not having the fixed flag;
If the value of the mismatch amount obtained from the variable stored in the variable storage means is greater than a second threshold value, the correction amount calculation means, the fixed variable setting means, and the variable correction means are repeated, and the mismatch amount A secondary planning problem calculation device comprising: a repeating means for determining that the value of the control variable is converged and outputting the value of the control variable stored in the variable storage means.
固定フラグを有する制御変数の修正方向及び修正量が下限制約から離れる方向を示している場合には、当該制御変数の固定フラグを解除する固定解除手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の2次元線形計画問題計算装置。 2. A fixing release means for releasing the fixed flag of the control variable when the correction direction and the correction amount of the control variable having the fixed flag indicate a direction away from the lower limit constraint. The two-dimensional linear programming problem calculation apparatus described. ラグランジュ乗数群の1の値が所定値以上の場合には、対応する制御変数または前記制御変数のスラック変数の固定フラグを解除する固定解除手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の2次元線形計画問題計算装置。 The fixed release means for releasing a fixed flag of a corresponding control variable or a slack variable of the control variable when a value of 1 in a Lagrange multiplier group is equal to or greater than a predetermined value. Two-dimensional linear programming problem calculator. 制御変数の上限制約または下限制約の制約式を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段と、
前記制御変数および前記制約式群のラグランジュ乗数群である変数の初期値を求めて前記初期値を変数記憶手段に記憶する初期化手段と、
前記変数記憶手段に記憶された変数を前記2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段と、
前記ミスマッチ量が減少するように前記変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段と、
前記修正量が第一閾値以下の前記制御変数または前記制御変数のスラック変数に対応する前記変数記憶手段に固定フラグを設定する固定変数設定手段と、
前記固定フラグを有さない前記変数について前記修正方向および修正量によって前記変数記憶手段の数値を更新する変数修正手段と、
前記変数記憶手段に記憶された前記変数によって求めた前記ミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、前記修正量算出手段、前記固定変数設定手段および前記変数修正手段を繰返し、前記ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して前記変数記憶手段に記憶された前記制御変数の値を出力する繰返手段として計算機を機能させる2次元線形計画問題計算装置用プログラム。
Problem storage means for storing quadratic programming problem information expressing a quadratic programming problem having a constraint equation group including a constraint equation of an upper limit constraint or a lower limit constraint of a control variable;
Initialization means for obtaining an initial value of a variable which is a Lagrange multiplier group of the control variable and the constraint equation group and storing the initial value in a variable storage means;
A mismatch amount calculating means for calculating a mismatch amount that is a deviation amount when the variable stored in the variable storage means is substituted into the optimality condition of the quadratic programming problem;
A correction amount calculating means for determining a correction direction and a correction amount of the variable so that the mismatch amount decreases;
Fixed variable setting means for setting a fixed flag in the variable storage means corresponding to the control variable or the slack variable of the control variable whose correction amount is a first threshold value or less;
Variable correction means for updating the value of the variable storage means according to the correction direction and the correction amount for the variable not having the fixed flag;
If the value of the mismatch amount obtained from the variable stored in the variable storage means is greater than a second threshold value, the correction amount calculation means, the fixed variable setting means, and the variable correction means are repeated, and the mismatch amount If the value of is less than or equal to the second threshold value, a program for a two-dimensional linear programming problem calculation apparatus that causes a computer to function as a repetition unit that determines convergence and outputs the value of the control variable stored in the variable storage unit .
発電機出力の総和が入力された総発電電力であることを示す総発電制約および前記各発電機の発電機出力の上下限制約を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段と、
前記制約群に対するラグランジュ乗数群、前記発電機出力および前記発電機出力のスラック変数である変数の初期値を求めて前記初期値を変数記憶手段に記憶する初期化手段と、前記変数記憶手段に記憶された前記変数を前記2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段と、
前記ミスマッチ量が減少するように前記変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段と、
前記修正量が第一閾値以下の前記発電機出力及び前記スラック変数に対応する前記変数記憶手段に固定フラグを設定する固定変数設定手段と、
前記固定フラグを有さない前記変数について前記修正方向及び修正量によって前記変数記憶手段の数値を更新する変数修正手段と、
前記変数記憶手段に記憶された前記変数によって求めた前記ミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、前記修正量算出手段、前記固定変数設定手段及び変数修正手段を繰返し、前記ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して前記変数記憶手段に記憶された前記発電機出力の値を出力する繰返手段とを備えた発電機出力値策定装置。
A quadratic program representing a quadratic programming problem having a total power generation constraint indicating that the sum of the generator outputs is the input total generated power and a constraint equation group including upper and lower limit constraints of the generator output of each generator. Problem storage means for storing problem information;
Initializing means for obtaining an initial value of a variable which is a slack variable of a Lagrange multiplier group for the constraint equation group, the generator output and the generator output, and storing the initial value in a variable storage means; and the variable storage means A mismatch amount calculation means for calculating a mismatch amount which is a deviation amount when the stored variable is substituted into the optimality condition of the quadratic programming problem;
A correction amount calculating means for determining a correction direction and a correction amount of the variable so that the mismatch amount decreases;
Fixed variable setting means for setting a fixed flag in the variable storage means corresponding to the generator output and the slack variable whose correction amount is equal to or less than a first threshold;
Variable correction means for updating the numerical value of the variable storage means according to the correction direction and the correction amount for the variable not having the fixed flag;
When the value of the mismatch amount obtained by the variable stored in the variable storage means is larger than a second threshold value, the correction amount calculation means, the fixed variable setting means, and the variable correction means are repeated, and the mismatch amount A generator output value formulation device comprising: a repeating unit that determines that the value is equal to or less than a second threshold value and outputs the value of the generator output stored in the variable storage unit.
発電機ごとの発電機の出力、電力負荷、電圧、電力量、送電線ごとのリアクタンス並びに前記発電機ごとの母線位相角が満たすべき潮流方程式および前記発電機出力の上下限制約式を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段と、
前記発電機出力、前記発電機出力のスラック変数、前記制約式に対するラグランジュ乗数群である変数の値を記憶する変数記憶手段と、
前記変数の初期値を求めて前記初期値を前記変数記憶手段に記憶する初期化手段と、
前記変数記憶手段に記憶された変数を前記2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段と、
前記ミスマッチ量が減少するように前記変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段と、
前記修正量が第一閾値以下の前記発電機出力及び前記スラック変数に対応する前記変数記憶手段に固定フラグを設定する固定変数設定手段と、
前記固定フラグを有さない前記変数について前記修正方向及び修正量によって前記変数記憶手段の数値を更新する変数修正手段と、
前記変数記憶手段に記憶された前記変数によって求めた前記ミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、前記修正量算出手段、前記固定変数設定手段および前記変数修正手段を繰返し、前記ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して前記変数記憶手段に記憶された前記発電機出力の値を出力する繰返手段とを備えた潮流計算装置。
Constraint equation including generator output for each generator, power load, voltage, electric energy, reactance for each transmission line, power flow equation to be satisfied by bus phase angle for each generator, and upper and lower limit constraint equations for the generator output Problem storage means for storing secondary planning problem information expressing a secondary planning problem having a group;
Variable storage means for storing the generator output, slack variables of the generator output, values of variables that are Lagrange multipliers for the constraint equation;
Initialization means for obtaining an initial value of the variable and storing the initial value in the variable storage means;
A mismatch amount calculating means for calculating a mismatch amount that is a deviation amount when the variable stored in the variable storage means is substituted into the optimality condition of the quadratic programming problem;
A correction amount calculating means for determining a correction direction and a correction amount of the variable so that the mismatch amount decreases;
Fixed variable setting means for setting a fixed flag in the variable storage means corresponding to the generator output and the slack variable whose correction amount is equal to or less than a first threshold;
Variable correction means for updating the numerical value of the variable storage means according to the correction direction and the correction amount for the variable not having the fixed flag;
If the value of the mismatch amount obtained from the variable stored in the variable storage means is greater than a second threshold value, the correction amount calculation means, the fixed variable setting means, and the variable correction means are repeated, and the mismatch amount A tidal current calculation device comprising: a repeating unit that determines that the value is equal to or less than a second threshold value and outputs the value of the generator output stored in the variable storage unit.
資産ごとの投資比率の総和が一定値であることを示す制約式、前記各資産の収益期待値が見込み収益率であることを示す等式制約式または不等式制約式、および前記投資比率の上下限を表す制約式を含む制約式群を有する2次計画問題を表現する2次計画問題情報を記憶する問題記憶手段と、
前記制約群に対するラグランジュ乗数群、前記投資比率及び前記投資比率のスラック変数である変数の初期値を求めて前記初期値を変数記憶手段に記憶する初期化手段と、
前記変数記憶手段に記憶された変数を前記2次計画問題の最適性条件に代入したときの乖離量であるミスマッチ量を算出するミスマッチ量算出手段と、
前記ミスマッチ量が減少するように前記変数の修正方向および修正量を求める修正量算出手段と、
前記修正量が第一閾値以下の前記投資比率または前記投資比率のスラック変数に対応する前記変数記憶手段に固定フラグを設定する固定変数設定手段と、
前記固定フラグを有さない前記変数について前記修正方向及び修正量によって前記変数記憶手段の数値を更新する変数修正手段と、
前記変数記憶手段に記憶された前記変数によって求めた前記ミスマッチ量の値が第二閾値より大きい場合には、前記修正量算出手段、前記固定変数設定手段および前記変数修正手段を繰返し、前記ミスマッチ量の値が第二閾値以下の場合には、収束と判断して前記変数記憶手段に記憶された前記投資比率の値を出力する繰返手段とを備えたポートフォリオ最適化装置。
Constraint expression indicating that the sum of the investment ratios for each asset is a constant value, equality constraint expression or inequality constraint expression indicating that the expected return of each asset is the expected return, and upper and lower limits of the investment ratio Problem storage means for storing secondary programming problem information expressing a secondary programming problem having a constraint equation group including a constraint equation representing
An initializing means for obtaining an initial value of a variable that is a Lagrange multiplier group for the constraint formula group, the investment ratio and a slack variable of the investment ratio, and storing the initial value in a variable storage means;
A mismatch amount calculating means for calculating a mismatch amount that is a deviation amount when the variable stored in the variable storage means is substituted into the optimality condition of the quadratic programming problem;
A correction amount calculating means for determining a correction direction and a correction amount of the variable so that the mismatch amount decreases;
Fixed variable setting means for setting a fixed flag in the variable storage means corresponding to the investment ratio or the slack variable of the investment ratio with the correction amount equal to or less than a first threshold;
Variable correction means for updating the numerical value of the variable storage means according to the correction direction and the correction amount for the variable not having the fixed flag;
If the value of the mismatch amount obtained from the variable stored in the variable storage means is greater than a second threshold value, the correction amount calculation means, the fixed variable setting means, and the variable correction means are repeated, and the mismatch amount A portfolio optimizing apparatus comprising: a repeating unit that determines that the value is equal to or less than a second threshold value and outputs the value of the investment ratio stored in the variable storage unit.
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