放射状系統作成装置、放射状系統作成方法、放射状系統作成プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体
【課題】ＰＳＯ（Particle Swarm Optimization）を用いて、最適な配電系統の放射状系統を求める。
【解決手段】配電系統の設備をノードＮ１〜Ｎ９とし、ノード間の接続状態をブランチＢ１〜Ｂ１１として、（ブランチ数−ノード数＋１）個のループを決定する。そして、ループを円と見做して、当該ループを構成するブランチを円周上の円弧で表現し、その円弧の長さによって対応付けられた回転角の範囲とブランチとを対応付ける。その回転角はＰＳＯを適用して算出され、算出された回転角に対応するブランチが開放ブランチとして決定される。そして、放射状系統を多数生成し、それらの放射状系統の中で、評価関数（配電ロス、潮流制約違反量、電圧違反量等）の値が最小になるものを終了条件に達するまで繰り返し探索し、最適な放射状系統を決定する。
【解決手段】配電系統の設備をノードＮ１〜Ｎ９とし、ノード間の接続状態をブランチＢ１〜Ｂ１１として、（ブランチ数−ノード数＋１）個のループを決定する。そして、ループを円と見做して、当該ループを構成するブランチを円周上の円弧で表現し、その円弧の長さによって対応付けられた回転角の範囲とブランチとを対応付ける。その回転角はＰＳＯを適用して算出され、算出された回転角に対応するブランチが開放ブランチとして決定される。そして、放射状系統を多数生成し、それらの放射状系統の中で、評価関数（配電ロス、潮流制約違反量、電圧違反量等）の値が最小になるものを終了条件に達するまで繰り返し探索し、最適な放射状系統を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力システムにおける送配電設備の接続状態を示す配電系統の中から、電圧、潮流等各種の配電系統の運用制約条件を満足するように配電ロス等の目的関数を最小化する放射状系統を作成する放射状系統作成装置、放射状系統作成方法、放射状系統作成プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
需要家への配電経路が事故等により障害を起こしたとき、あるいは設備の点検等で一部設備が利用できないときに、別の配電経路に切り換えて配電できるようにするため、配電系統はメッシュ状に設備形成されている。しかし、運用する際には、障害発生時の対応を容易にするため、すなわち事故点の特定および事故点の切り離しを容易にするため、配電系統は放射状にして運用されている。
【０００３】
放射状系統を作成する場合、開閉器の入り切りを決定する組合せ最適化問題を解く必要がある。電力会社の一つの営業所が監視制御する配電系統では、開閉器の数が数千にも及ぶことがある。例えば、開閉器の数が１０００と仮定したとき、開閉器の入り切りの組合せ総数は２の１０００乗通り、すなわち約１０の３００乗通りになる。この場合、開閉器の入り切りの１つの組合せを評価するときに、１０の−１０乗秒を必要とした場合、全組合せを評価するには１０の２９０乗秒を必要とする。そのため、計算機の性能が飛躍的に向上したとしても、全組合せをチェックして最適解を求めることは時間的に不可能である。
【０００４】
放射状系統の作成に掛かる計算時間を短縮するために、遺伝的アルゴリズムを用いる発明が開示されている（特許文献１）。特許文献１に係る発明では、配電系統の設備をノードとし、ノード間の接続状態をブランチとして、ループを構成するブランチを開放ブランチとするか否かを示す情報を遺伝子とし、遺伝的操作を行って、開放ブランチのパターンを算出する。そして、開放ブランチのパターンの算出と、その開放ブランチのパターンにおいて予め定められた評価関数（送電ロス電力、潮流制約違反、電圧制約違反を変数とする関数）の値の算出とが、所定の終了条件を満たすまで繰り返され、最適な放射状系統が決定されている。
【０００５】
遺伝的操作として、例えば、交叉および突然変異がある。交叉とは、２つの遺伝子を、任意の位置で部分的に入れ替えることである。また、突然変異とは、任意の遺伝子の値を、別の値に変更することである。なお、交叉および突然変異は、乱数を発生させる関数の出力が所定の値より小さいときに行われる。
【特許文献１】特開平１１−２６６５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記した特許文献１に係る方法では、交叉や突然変異等に係る処理において演算が煩雑になるため、放射状系統の算出には計算時間がかかるという問題がある。 そこで、本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、配電系統の放射状系統の作成に掛かる計算時間を低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、最近注目されている最適化手法の一つとして、ＰＳＯ（Particle Swarm Optimization）を放射状系統の作成に適用する。ＰＳＯは、鳥の群れ（Swarm）が餌を探す行動を模擬したもので、ある鳥が餌を見つけると群れでこの情報を共有することにより更によい餌（解）を見つけようとする行動を模擬する手法である（相吉英太郎，安田恵一郎，「メタヒューリスティクスと応用」，電気学会，２００７年１０月，ｐ．６９〜８６）。このＰＳＯを開放ブランチの決定に適用することによって、発生させた乱数によって開放ブランチを決定する。そして、経路の異なる放射状系統を多数生成しつつ、それらの放射状系統の中で、配電系統全体の評価関数を最小にするようにして、最適な放射状系統を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配電系統の放射状系統の作成において、ＰＳＯを適用して開放ブランチを決定することが容易になるため、計算時間を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以降、「実施形態」という）について、適宜図面を用いながら詳細に説明する。
【００１０】
《ＰＳＯを適用した放射状系統作成の概要》
まず、配電系統をノードとブランチで表現した配電系統モデルについて、図１を用いて、説明する。図１は、配電系統をノードとブランチで表現したモデルを示す図である。
なお、図１において、ループ状の太線に付した符号＃１〜＃３はループ番号を示し、ブランチを表す線分に付した符号Ｂ１〜Ｂ１１はブランチ番号を示し、ノードを表す黒丸に付した符号Ｎ１〜Ｎ９はノード番号を示している。なお、各開放ブランチＢ５，Ｂ６，Ｂ１１は、×印によって示されている。ここで、ノードは、具体的には、電源、負荷および母線等の配電設備を表し、ブランチはノード間の接続の開閉器等を表す。
また、図１に示すように、開放ブランチを含む配電系統を、本実施形態では「個体」の表現型という。
【００１１】
図１に示す配電系統モデルは、９つのノードＮ１〜Ｎ９と、隣接する２つのノード間を接続する１１個のブランチＢ１〜Ｂ１１によって構成されている。この配電系統モデルを放射状系統とするために必要な開放ブランチの数は、（ブランチ数−ノード数＋１）により求められるので、１１−９＋１＝３となる。従って、この配電系統モデルでは、３つのループ（連続した３つ以上のブランチから構成される多角形）を想定し、ループごとに開放ブランチを１つ決定すれば、放射状系統にすることができる。ただし、それぞれ１つの開放ブランチを有する３つのループで系統を構成することは、放射状系統となるため必要条件であって、十分条件ではない。
【００１２】
この図１に示した配電系統を放射状系統とするためには、例えば、各ノードＮ１（電源），Ｎ２，Ｎ４，Ｎ７，Ｎ８，Ｎ５と、各ノードＮ１（電源），Ｎ３，Ｎ６，Ｎ９とが、それぞれこの順で接続することが考えられる。すなわち、この配電系統モデルは、開放されたブランチＢ６（ノードＮ５とＮ６との間）を含むループ番号＃１（ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６，Ｎ３をこの順で繋いだループ）と、開放されたブランチＢ１１（ノードＮ８とＮ９との間）を含むループ番号＃２（ノードＮ５，Ｎ８，Ｎ９，Ｎ６をこの順で繋いだループ）と、開放されたブランチＢ５（ノードＮ４とＮ５との間）を含むループ番号＃３（ノードＮ４，Ｎ７，Ｎ８，Ｎ５をこの順で繋いだループ）とから構成されていると考えることができる。
なお、図１では、ループ番号＃１には開放ブランチが２個あるように見えるが、ループごとに１つの開放ブランチを設定すると、このような場合が起こりうる。そして、このような場合があっても構わない。
【００１３】
本実施形態では、ループを放射状にするために必要な条件数分のループを作成し、そのループを円として考えたときに、当該ループを構成するブランチを円周上の円弧で表現し、その円弧の長さによって対応づけられた回転角の範囲とブランチとを対応付ける。そして、その回転角をＰＳＯを適用して算出し、算出された回転角に対応するブランチを開放ブランチとする。
【００１４】
例えば、図１に示す配電系統モデルにおける回転角とブランチとの対応関係について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃１における回転角とブランチとの対応関係を示す図であり、（ｂ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃２における回転角とブランチとの対応関係を示す図であり、（ｃ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃３における回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
【００１５】
図２（ａ）は、図１に示したループ＃１の各ブランチＢ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ４，Ｂ２と回転角θ１との関係を示している。円周上には、各ブランチが、物理的な接続関係を維持するように並べられている。６つのブランチに対して均等に対応する回転角を割り当てたとすると、ブランチＢ１は０度〜６０度未満、ブランチＢ３は６０度〜１２０度未満、ブランチＢ５は１２０度〜１８０度未満、ブランチＢ６は１８０度〜２４０度未満、ブランチＢ４は２４０度〜３００度未満、ブランチＢ２は３００度〜３６０度未満となる。そして、図２（ａ）では、ＰＳＯを適用して算出された回転角θ１がブランチＢ６に対応する回転角の範囲にあるので、ブランチＢ６が開放ブランチと決定される。ただし、回転角に３６０度の整数倍を加算した場合も、同じブランチに対応することになる。なお、回転角の算出の詳細については後記する。
【００１６】
また、図２（ｂ）は、図１に示したループ＃２の各ブランチＢ６，Ｂ８，Ｂ１１，Ｂ９と回転角θ２との関係を示している。４つのブランチに対して均等に対応する回転角を割り当てたとすると、ブランチＢ６は０度〜９０度未満、ブランチＢ８は９０度〜１８０度未満、ブランチＢ１１は１８０度〜２７０度未満、ブランチＢ９は２７０度〜３６０度未満となる。そして、ＰＳＯを用いて算出された回転角θ２がブランチＢ１１に対応する回転角の範囲にあるので、ブランチＢ１１が開放ブランチと決定される。なお、回転角に３６０度の整数倍を加算した場合も、同じブランチに対応することになる。
【００１７】
同様に、図２（ｃ）は、図１に示したループ＃３の各ブランチＢ５，Ｂ７，Ｂ１０，Ｂ８と回転角θ３との関係を示している。４つのブランチに対して均等に対応する回転角を割り当てたとすると、ブランチＢ５は０度〜９０度未満、ブランチＢ７は９０度〜１８０度未満、ブランチＢ１０は１８０度〜２７０度未満、ブランチＢ８は２７０度〜３６０度未満となる。そして、ＰＳＯを用いて算出された回転角θ３がブランチＢ５に対応する回転角の範囲にあるので、ブランチＢ５が開放ブランチと決定される。なお、回転角に３６０度の整数倍を加算した場合も、同じブランチに対応することになる。
そして、図１に示した個体の表現型（開放ブランチを含む配電系統）は、図２に示す回転角を用いたベクトル（θ１，θ２，θ３）（ただし、０≦θ１，θ２，θ３≦３６０）と表現できる。
【００１８】
《ＰＳＯを適用した最適化処理の概要》
ここで、ＰＳＯを適用した最適化処理の概要について、図２０を用いて説明する。図２０は、ＰＳＯを適用した最適化処理の概要を示す図である。
図２０において、○印は個体と呼ばれ、群れを構成する鳥に対応するものである。そして、各個体は位置ｘ（状態量）と速度ｖの情報を持っている。ここで、位置ｘは、前記した回転角（θ１・・）を用いて、式（１）で表される。
ｘ＝（θ１，θ２，θ３，・・） ・・式（１）
ただし、θ１，θ２，θ３は、本実施形態では回転角に相当する。
【００１９】
各個体は、自身の評価関数ｆ(ｘ）が最小となるように探索されるものとする。なお、評価関数ｆ(ｘ）は、本実施形態では、後記するように、配電ロスや設備負荷率最大設備の負荷率を算出する関数や、潮流制約違反量および電圧違反量を算出する関数等である。
【００２０】
そして、各個体は、式（２）に示すように、pbestとgbestと現在の個体の位置ｘと速度ｖとを用いてその個体の次世代の速度を算出していく。なお、pbest（個体の暫定最適解）は、個体自身の評価関数値が最も小さかったときの位置であり、gbest（群れの暫定最適解）は、これまでに得られた鳥の群れ全体に対応する個体全体の中で評価関数値が最も小さかったときの位置である。そして、個体の位置ｘは、式（３）により更新される。そして、各個体は、自身の評価関数値を最小化するように探索され、また、群れ全体の評価関数値を最小化するように探索される。
ｖik+1=ｗ×ｖik＋ｃ１×rand×（pbestik−ｘik）＋ｃ２×rand×（gbestk−ｘik）
・・式（２）
ｘik+1＝ｘik＋ｖik+1 ・・式（３）
ただし、ｉは個体番号、ｘiは各個体の位置、ｖiは各個体の速度、randは０〜１の範囲の一様乱数、ｋは位置の更新回数（世代番号）、ｃ１は個体の暫定最適解と現在位置との偏差係数、ｃ２は群れの暫定最適解と現在解位置との偏差係数およびｗは速度の慣性項を示す。なお、ｃ１、ｃ２、ｗは定数である。
【００２１】
そして、ＰＳＯを適用した最適化処理は以下のようになる。
Ｓｔｅｐ１：個体の位置ｘiと速度ｖiを乱数で初期化する。初期値は乱数を使って設定する。
Ｓｔｅｐ２：評価関数ｆ(ｘi)を計算し、「現在のｆ(ｘi)」とする。
Ｓｔｅｐ３：個体のそれまでの最小値ｆ(pbesti)と「現在のｆ(ｘi)」とを比較する。もし「現在のｆ(ｘi)」＜ｆ(pbesti)であれば、ｆ(pbesti)＝「現在のｆ(ｘi)」とし、さらにpbesti=現在の位置ｘiとする。
Ｓｔｅｐ４：群れ全体の最小値ｆ(gbest)と「現在のｆ(ｘi)」とを比較する。もし「現在のｆ(ｘi)」＜ｆ(gbest)であれば、ｆ(gbesti)＝「現在のｆ(ｘi)」とし、gbest＝ｘiとする。
Ｓｔｅｐ５：式（２）で速度を更新し、式（３）で位置を更新する。
Ｓｔｅｐ６：Ｓｔｅｐ２に戻り収束条件（最大世代数）を満たすまで繰り返す。
【００２２】
本実施形態では、式（１）に示したθを、式（２）および式（３）を用いて更新させ、配電経路の異なる放射状系統を多数生成して、それらの放射状系統の中で、評価関数ｆ(ｘ）が最小となるものを探索していく。
【００２３】
次に、２つの個体の回転角の偏差である速度（更新情報）を−１８０度から＋１８０度の範囲に制限したことによる効果について、図３および図４を用いて説明する。図３は、現在解ｘにおける回転角とブランチとの対応関係を示す図である。図４は、暫定最適解pbestにおける回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
例えば、式（２）の第２項において、暫定最適解pbestikが図３に示す回転角３０度であり、現在解ｘikが図４に示す３３０度であるとする。このとき、現在解ｘikと暫定最適解pbestiとの偏差である速度は、pbestik−ｘik＝−３００度となる。したがって、この例では、現在解ｘikから時計回りに３００度回転して、暫定最適解pbestikに近づこうとしていることになる。すなわち、時計回りにＢ４，Ｂ６，Ｂ５およびＢ３を通過して（遠回りして）、pbestikのあるＢ１に近づけようとしていることになってしまっている。そこで、近づくという概念を実現するためには、反時計回りに６０度近づけようとするのが、物理的に適正であることが分かる。よって、個体間の位置の偏差で表される速度を、−１８０度から＋１８０度の範囲に変更することにする。これにより、固体の暫定最適解あるいは群れの暫定最適解に遠回りせずに近づくことができ、世代数の更新回数を抑制して、暫定最適解への収束を早める効果を実現できる。すなわち、計算時間を低減することが可能となる。
【００２４】
《装置構成》
（１）ハードウエア構成
本実施形態の配電系統の放射状系統作成装置１の構成について、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の配電系統の放射状系統作成装置の構成について示す図である。
図５に示すように、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２６０１と、主記憶装置２６０２と、入出力装置２６０３と、外部記憶装置２６０４とを備える。
入出力装置２６０３は、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、タッチセンサ等の入力装置６（図６に参照）、および、液晶表示装置等の表示装置７（図６参照）や、プリンタ等の出力装置である。
【００２５】
外部記憶装置２６０４としては、ハードディスク装置、磁気テープ装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ（compact disc - read only memory）装置、ＤＡＴ（digital audio tape）装置、ＤＶＤ（digital video disc）装置、不揮発性メモリ等を用いることができる。なお、本実施形態では、外部記憶装置２６０４として、データベース９（図６参照）等を保持するための大容量記憶装置と、処理プログラム等を保持する記憶媒体と、該記憶媒体に記録された情報を読み取るための読取装置１０（図６参照）とを用いるが、本発明はこれには限られず、一つの外部記憶装置にデータベースと処理プログラムとが両方保持されているようにしてもよい。記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、ＤＡＴ、ＤＶＤ、不揮発性メモリ等を用いることができる。
【００２６】
（２）機能構成
本実施形態の放射状系統作成装置１の機能構成について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態の放射状系統作成装置の機能構成を示す図である。
放射状系統作成装置１は、入力装置６、表示装置７、印字装置８、データベース９および読取装置１０と、データ処理部２０とによって構成される。なお、データ処理部２０は、予め外部記憶装置２６０４の記憶媒体や主記憶装置２６０２に記憶されていたプログラムを、ＣＰＵ２６０１が実行することにより実現される。なお、本実施形態はこのようなプログラムされた汎用プロセッサによるものに限られなくてもよい。例えば、本実施形態の各ステップを実行するハードワイヤードロジックを含む特定のハードウエア装置や、プログラムされた汎用コンピュータとカスタムハードウエア装置との組合せ等によって、データ処理部２０を実現してもよい。
【００２７】
入力装置６は、表示装置７に表示された選択肢の選択入力、キーボードによる項目番号入力等を受け付け、受け付けたデータをデータ処理部２０に送る。
表示装置７は、データ処理部２０から送られてくるデータを表示する。
印字装置８は、データ処理部２０から送られてくるデータをプリンタ等に印字する。
データベース９は、配電監視制御システム１１から取り込んだデータおよびデータ処理部２０の処理結果等を記憶する。なお、データベース９の詳細については、後記する。
【００２８】
データ処理部２０は、コントロール部２１、データ取込部２２、データ読込部２３、計算条件設定部２４、初期解作成部２５、評価関数計算部２６、終了条件判定部２７、次世代個体生成部２８および結果出力部２９を備える。また、データ処理部２０は、通信回線３１を介して外部の配電監視制御システム１１に接続されている。
データ処理部２０は、入力装置６から入力されたデータと、データベース９から読み込んだデータと、配電監視制御システム１１から取り込んだデータとを基に、最適な放射状系統を作成する。
また、データ処理部２０による処理結果は、表示装置７に送られて表示されるとともに、データベース９に格納される。また、データ処理部２０が作成した系統構成および評価結果は、配電監視制御システム１１へも通知される。
【００２９】
配電監視制御システム１１は、実際の配電系統１２と通信回線３２を介して接続されている。なお、配電監視制御システム１１は、配電系統１２の計画・運用のための支援システム、配電系統１２の監視制御システム、および配電系統の状態等を示す情報を保持するためのデータベースを備える。
【００３０】
また、配電監視制御システム１１は、データ処理部２０から送信された系統構成および評価結果をもとに、遠隔で配電系統１２に開放するブランチ、閉じるブランチの制御信号を出して、開閉器の入り切りを操作するとともに、配電系統１２から、該系統の情報（電力潮流、電圧、負荷、分散型電源出力、開閉器のオンオフ等）を取り込み、その取り込んだデータと、計画システム（図示せず）において作成したデータとを、内部のデータベース（図示せず）に格納する。
【００３１】
コントロール部２１（制御部）は、入力装置６、表示装置７、印字装置８、データベース９、読取装置１０、配電監視制御システム１１、および、各処理部２２〜２９の間のデータや処理プログラム等の授受を円滑に行うためのデータの加工・処理を行い、その授受をコントロールして、全体の処理を正常に動作させる。
【００３２】
データ取込部２２は、コントロール部２１を介して、配電監視制御システム１１から配電系統の設備データおよびその特性や電圧、潮流、負荷等の実績値および負荷予測データを取り込んで、データベース９に格納する。
【００３３】
データ読込部２３は、コントロール部２１を介して、データベース９に保持されているデータを読み込み、コントロール部２１を介して計算条件設定部２４、初期解作成部２５、評価関数計算部２６、次世代個体生成部２８または結果出力部２９に送信する。なお、本実施形態では、特に説明しない限り、データベース９からのデータの読み込みは、このデータ読込部２３を介して行われる。
【００３４】
計算条件設定部２４は、コントロール部２１を介して、既にデータベース９および／または読取装置１０の記憶媒体に保持されている系統構成作成に使用する配電系統のデータ、設備特性を参照するとともに、処理プログラム等を取得する。それとともに、計算条件設定部２４は、計算条件を表示装置７に表示し、入力装置６を介して設定された計算条件データを受け付け、さらに受け付けた計算条件データをデータベース９に格納する手段である。また、計算条件設定部２４は、受け付けた条件の変更を設定し、新規の条件を作成するとともに、コントロール部２１を介して、新規に作成した条件をデータベース９に格納する。なお、計算条件設定部２４の詳細については、後記する。
【００３５】
初期解作成部２５は、コントロール部２１を介して、データベース９から読み込んだデータ、データ読込部２３および計算条件設定部２４から引き渡されたデータをもとに初期個体（初期解）を生成する。生成された初期個体はコントロール部２１を介して、データベース９に格納されるとともに、評価関数計算部２６および次世代個体生成部２８に引き渡される。
【００３６】
評価関数計算部２６は、コントロール部２１を介して、データベース９から読み込んだデータ、データ読込部２３、計算条件設定部２４、初期解作成部２５および次世代個体生成部２８から引き渡されたデータをもとに作成された個体の評価関数値を計算する。計算した各個体の評価関数値はコントロール部２１を介して、データベース９に格納されるとともに、終了条件判定部２７および次世代個体生成部２８に引き渡される。
【００３７】
終了条件判定部２７は、コントロール部２１を介して、データベース９から読み込んだデータ、計算条件設定部２４および評価関数計算部２６から引き渡されたデータをもとに終了条件を満たすかどうかを判定する。終了条件判定部２７は、終了条件を満たすときには、結果出力部２９に終了したことをコントロール部２１を介して通知する。
【００３８】
次世代個体生成部２８は、コントロール部２１を介して、データベース９から読み込んだデータとともに、データ読込部２３、計算条件設定部２４、初期解作成部２５および評価関数計算部２６から引き渡されたデータをもとに次世代の個体を生成する手段である。生成した次世代個体はデータベース９に格納されるとともに、評価関数計算部２６に引き渡される。なお、次世代個体生成部２８の詳細については、後記する。
【００３９】
結果出力部２９は、作成した放射状系統や、評価関数の推移、入力装置６からのデータ入力の支援のための情報等を、表示装置７に表示させる。なお、本実施形態では、特に説明しない限り、表示装置７への出力は、この結果出力部２９を介して行われる。
【００４０】
ここで、計算条件設定部２４の機能の詳細について図７を用いて説明する。図７は、計算条件設定部の機能の詳細を示す図である。
計算条件設定部２４は、計算条件設定制御部２４０、個体数設定部２４１、終了条件設定部２４２、非放射状系統修正設定部２４３、評価関数設定部２４４、ペナルティ係数設定部２４５、ＰＳＯ変数設定部２４６、ランダム修正条件設定部２４７、相対ブランチ番号変換条件設定部２４８、回転方向条件設定部２４９、回転角条件設定部２５０、およびループ設定部２３９を含む。
【００４１】
計算条件設定制御部２４０は、既にデータベース９および／または読取装置１０の記憶媒体に保持されている系統構成作成に使用する配電系統のデータ、設備特性、目的関数等の条件や、処理プログラム等を読み込むとともに、計算条件を表示装置７に表示し、入力装置６を介して設定されたデータを受け付ける。さらに、計算条件設定制御部２４０は、受け付けたデータをデータベース９に格納するために設定部２４１から２５０までを制御する。
【００４２】
個体数設定部２４１は、ＰＳＯで使用するための個体数を設定する。
終了条件設定部２４２は、ＰＳＯの処理を終了する条件を設定する。
非放射状系統修正条件設定部２４３は、放射状系統とならなかった個体に対して、放射状系統とするための修正条件を設定する。
評価関数設定部２４４は、各個体の評価関数を設定する。
【００４３】
ペナルティ係数設定部２４５は、放射状系統になっているための条件以外に、配電系統の運用制約が満足されていない場合、運用制約条件ごとに違反度あるいは違反数に応じて、評価関数にペナルティとして加算する場合のペナルティ係数を設定する。
ＰＳＯ変数設定部２４６は、ＰＳＯで使用する変数を設定する。
【００４４】
ランダム修正条件設定部２４７は、ランダム修正条件を設定しそのデータを格納する。
相対ブランチ番号変換条件設定部２４８は、回転角から相対ブランチ番号に変換し、また絶対ブランチ番号からループを構成する相対ブランチ番号に変換する。ここで絶対ブランチ番号とは、放射状系統を作成しようとするブランチに対して、固有の番号をつけたものである。相対ブランチ番号はあるループを構成するブランチ内での番号で、例えばそのループを構成するブランチ数がｋ個ある場合は、相対ブランチ番号が１からｋまで設定されることになる。ループ番号と相対ブランチ番号とから１つの絶対ブランチ番号が決定される。この相対ブランチ番号変換条件設定部２４８における変換処理の詳細については後記する。
【００４５】
相対ブランチ番号変換条件設定部２４８は、ループ番号とそのループを構成するブランチ番号とを決定する。
回転方向条件設定部２４９は、個体の回転速度方向および回転速度の範囲を決定する条件を設定する。
回転角条件設定部２５０は、個体の回転角および回転角の範囲を決定する条件を設定する。
ループ設定部２３９は、各ループを構成するブランチに対して回転角の範囲を設定する。このループ設定部２３９における処理の詳細については後記する。
【００４６】
次に、次世代個体生成部２８の機能の詳細について、図８を用いて説明する。図８は、次世代個体生成部の機能の詳細を示す図である。
次世代個体生成部２８は、次世代個体生成制御部２８０、ＰＳＯ変数計算部２８１、Δgbest・Δpbest計算部２８２、Δgbest・Δpbest修正部２８３、角速度計算部２８４、ランダム修正部２８６、回転角計算部２８７、放射状系統チェック部２８８および非放射状系統修正部２８９からなる。
【００４７】
図８に示すように、次世代個体生成制御部２８０は、既にデータベース９および／または読取装置１０の記憶媒体に保持されている系統構成作成に使用する配電系統のデータ、設備特性、目的関数等の条件や、処理プログラム等を読み込むとともに計算条件を表示装置７に表示し、入力装置６から設定したデータを受け付け、さらに設定したデータをデータベース９に格納するために各部（２８１〜２８９）を制御する。
【００４８】
ＰＳＯ変数計算部２８１は、世代に応じて変化するＰＳＯで使用する変数を計算する手段である。
Δgbest・Δpbest計算部２８２は、群れ全体の暫定最適解gbestベクトルと個体の現在解θベクトルとの差を表す偏差ベクトルΔgbest、および個体の暫定最適解pbestベクトルと該個体の現在解θベクトルとの差を表す偏差ベクトルΔpbestを計算する。
Δgbest・Δpbest修正部２８３は、Δgbest・Δpbest計算部２８２で計算した偏差ベクトルΔgbest、偏差ベクトルΔpbestのそれぞれを制限範囲内に収めるための演算を行う。
【００４９】
角速度計算部２８４は、次世代の個体の解の計算に使用する角速度を式（２）に従って計算する。
ランダム修正部２８６は、ランダム修正条件を満たす個体に対して解をランダムに修正する。
【００５０】
回転角計算部２８７は、次世代の個体の回転角を決定し、その決定した回転角から開放する相対ブランチ番号および開放する絶対ブランチ番号を計算する。
放射状系統チェック部２８８は、次世代の個体の開放ブランチ番号をもとに、該個体が放射状系統になるかどうかをチェックする。
非放射状系統修正部２８９は、次世代の個体が放射状系統とならなかった場合に、該個体の開放ブランチ番号をもとに、放射状系統となるように開放ブランチ番号を修正する。
【００５１】
（３）データベース９のデータ構造
データベース９の詳細について、図９を用いて説明する。図９は、データベースの詳細を示す図である。
図９に示すように、設備データ記憶部１４１と、負荷・電源データ記憶部１４２と、ネットワーク構造記憶部１４３と、計算条件記憶部１４４と、計算結果記憶部１４６とを備える。これらの領域のデータは、データ処理部２０の各部２２〜２９からの要求でコントロール部２１を介して読み出されたり格納されたりする。
【００５２】
設備データ記憶部１４１は、登録番号に対応付けて設備データを保持する。設備データ記憶部１４１に保持される設備データは、系統構成作成の対象となる設備に関する系統設備データおよび配電系統データであり、登録番号ごとに登録されている。この設備データに含まれる系統設備の情報は、発送変配電設備の名称、特性データ、設備間の接続情報および開閉器のオンオフ情報である。なお、特性データは、電力潮流の制約値（または運用目標値）、目標電圧等や、各配電系統に接続される電源および負荷の特性情報である。電源設備には、火力発電所等の大型発電所以外に、太陽光発電設備、風力発電設備、充放電可能な電池等の小規模発電設備も含まれている。
【００５３】
負荷・電源データ記憶部１４２は、設備データと関連して、登録番号に対応付けられ、また時間毎の負荷需要実績、電源の発電実績および負荷需要予測値、電源発電予測値を保持する。
ネットワーク構造記憶部１４３は、図１０を用いて、その詳細について説明する。図１０は、ネットワーク構造記憶部の詳細を示す図である。
図１０に示すように、処理対象配電系統のノードブランチモデルの接続関係を記憶するノード・ブランチの接続関係記憶部１４３１、処理対象配電系統の全ノード数記憶部１４３２、処理対象配電系統の全ブランチ数記憶部１４３３、放射状系統とするために必要な開放ブランチ数記憶部１４３４、および開放ブランチ数記憶部１４３４に記憶されている数値と同じ数のループ数に対してそのループ番号とそのループを構成するブランチ番号とを関連付けるループ番号・ブランチ対応関係記憶部１４３５を備える。
【００５４】
計算条件記憶部１４４（図９参照）は、図１１を用いて、その詳細について説明する。図１１は、計算条件記憶部の詳細を示す図である。
図１１に示すように系統作成部２０によるＰＳＯを用いた配電系統の放射状系統作成処理の処理条件を保持するための記憶部であり、個体数記憶部１４４０、終了条件記憶部１４４１、非放射状系統修正条件記憶部１４４２、評価関数記憶部１４４３、ペナルティ係数記憶部１４４４、 ＰＳＯ変数記憶部１４４５、ランダム修正条件記憶部１４４６、回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７、回転方向条件記憶部１４４８および回転角条件記憶部１４４９を含む。
【００５５】
個体数記憶部１４４０は、ＰＳＯで使用する個体の数を記憶する。
終了条件記憶部１４４１は、ＰＳＯによる最適化処理を終了させるための条件であり、終了世代数あるいは暫定最適解が連続して更新されない世代数等を記憶する。
非放射状系統修正条件記憶部１４４２は、ＰＳＯで作成した系統が放射状系統とならなかった場合に乱数を用いて再度回転角を決定する方法を採用するのか、あるいは回転角速度方向に回転角を増加させたときに現時点で開放ブランチとなっているブランチの隣のブランチを開放させる方法を採用するかを設定した条件を記憶する。
【００５６】
評価関数記憶部１４４３は、ＰＳＯを用いて放射状系統を作成するときに設定する目的関数とペナルティ関数とを組み合わせた評価関数を記憶する。目的関数は、例えば、配電ロスを最小化、設備負荷率を平準化、または設備負荷率最大設備の負荷率を最小化する関数等である。ペナルティ関数は、例えば、運用制約の違反量（潮流制約違反量、電圧違反量等）の度合に応じて増加する関数である。
ペナルティ係数記憶部１４４４は、運用制約違反量に対するペナルティ係数を記憶する。
【００５７】
ＰＳＯ変数記憶部１４４５は、ＰＳＯで使用する群れの暫定最適解と現在解との偏差角度に対する係数ｃ１と、個体自身の暫定最適解と現在解との偏差角度に対する係数ｃ２と、角速度の慣性係数であるｗの初期値および最大世代数における値とを記憶する。
ランダム修正条件記憶部１４４６は、開放ブランチを変更する確率Ｒｍと設定したランダムに修正する対象（個体の回転角、回転速度あるいは開放ブランチ）を記憶する。
回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７は、ループごとの回転角とループを構成する相対ブランチ番号との対応関係およびループ番号の相対ブランチ番号と絶対ブランチ番号との対応関係を記憶する。
【００５８】
回転方向条件記憶部１４４８は、ＰＳＯで使用する群れの暫定最適解と現在解との偏差角度を−１８０度〜＋１８０度という下限値と上限値の範囲、個体自身の暫定最適解と現在解との偏差角度を−１８０度〜＋１８０度という下限値と上限値の範囲を記憶する。これらの上限値、下限値は、各偏差角度が３６０度の整数倍を加算あるいは減算することにより無数に存在することを防止するためのものである。さらに、回転方向条件記憶部１４４８は、偏差角度に対して時計回りまたは反時計回りの回転方向を決める条件も記憶する。
【００５９】
回転角条件記憶部１４４９は、次世代の個体の回転角を決定するときに、角度を３６０度の範囲に収めるために、０度〜３６０度あるいは−１８０度〜＋１８０度という下限値と上限値を記憶する。さらに、回転角条件記憶部１４４９は、回転角に対して時計回りまたは反時計回りの回転方向を決める条件も記憶する。
【００６０】
計算結果記憶部１４６（図９参照）については、図１２を用いて、その詳細を説明する。図１２は、計算結果記憶部の詳細を示す図である。
図１２に示すように、計算結果記憶部１４６は、個体情報記憶部１４６１、個体の暫定最適解記憶部１４６２および群れの暫定最適解記憶部１４６３を含む。
個体情報記憶部１４６１は、各世代の各個体に対して、世代番号、個体番号、回転角、相対開放ブランチ番号、絶対開放ブランチ番号、評価関数、目的関数値、ペナルティ値、制約違反項目および制約違反量、潮流値、電圧値等を記憶する。
【００６１】
個体の暫定最適解記憶部１４６２は、現在の世代までに得られた各個体の暫定最適解となるその個体番号、世代番号および評価関数を記憶する。
群れの暫定最適解記憶部１４６３は、群れ全体の現在の世代までに得られた群れの暫定最適解となる個体番号と世代番号を記憶する。
【００６２】
《処理の流れ》
本実施形態の放射状系統作成装置１（図６参照）は、配電系統の構成を作成するための、各種データを設定・編集する機能と、設定・編集されたデータを用いて配電系統の放射状系統を自動作成する機能と、配電系統の放射状系統を作成した結果を出力する機能とを備える。
ここで、本実施形態の放射状系統作成装置における処理の流れについて、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態の放射状系統作成装置における処理の流れを示す図である。
【００６３】
ステップＳ１０１では、データ取込部２２は、コントロール部２１を介して、配電監視制御システム１１から配電系統の設備データおよびその特性や電圧、潮流、負荷等の実績値および負荷予測データ等を取り込む。また、データ取込部２２は、取り込んだデータをデータベース９の設備データ記憶部１４１および負荷・電源データ記憶部１４２に格納する。
【００６４】
ステップＳ１０２では、データ読込部２３は、データベース９の設備データ記憶部１４１に格納されている発送変配電設備の名称、特性データ、設備間の接続情報、設備間の開閉器のオンオフ情報、および負荷・電源データ記憶部１４２に格納されている時間ごとの負荷需要実績、電源の発電実績、負荷需要予測値、電源発電予測値を読み込む。
【００６５】
ステップＳ１０３では、計算条件設定部２４は、設備データ記憶部１４１に格納されている設備の特性データ、設備間の接続情報等や負荷・電源データ記憶部１４２に格納されている負荷予測データ、電源発電予測値等を読み込む。次に、計算条件設定部２４は、これらのデータからノード数、ブランチ数および放射状系統とするために必要な開放ブランチ数を計算し、この計算結果をそれぞれ記憶部１４３１〜１４３４（図１０参照）に格納する。そして、計算条件設定部２４は、対象の配電系統をノードとブランチとによって表現したモデルを表示装置７に表示し、入力装置６を用いてループ番号及びそれを構成するブランチを設定し、このループを構成する絶対ブランチ番号をループ番号・ブランチ対応関係記憶部１４３５に格納する。また、計算条件設定部２４は、ＰＳＯによる放射状系統を作成するための計算条件を表示装置７に表示する。
【００６６】
ここで、開放するブランチ番号の決定方法の詳細について、説明する。
相対ブランチ番号変換条件設定部２４８は、ループ番号とそのループを構成するブランチ番号とを決定し、ネットワーク構造記憶部１４３（図９参照）に格納する。
図１に示したノードブランチモデルにおいて、ループ番号とそのループを構成する絶対ブランチ番号との関係を図１４に示す。図１４は、ループ番号と絶対ブランチ番号との関係を示す図である。
【００６７】
図１４に示すように、ループ番号＃１は絶対ブランチ番号Ｂ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ４，およびＢ２からなることを示している。ループ番号＃２は絶対ブランチ番号Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１１およびＢ９からなることを示している。ループ番号＃３は絶対ブランチ番号Ｂ５，Ｂ７，Ｂ１０およびＢ８からなることを示している。各ループで１つの開放ブランチを決めるときには、ループを構成するブランチから選ぶ。このとき、相対ブランチ番号を使って、絶対ブランチ番号を求めることができる。
【００６８】
例えば、ループ番号＃１の相対ブランチ番号ＲＢ３の絶対ブランチ番号はＢ５である。ループを構成する相対ブランチ番号を決定するときには、物理的な接続状態を維持して並べる。例えば、ループ番号＃１で相対ブランチ番号ＲＢ１が決まれば、そのブランチに直接接続するブランチの時計回りあるいは反時計回りの順に絶対ブランチ番号を並べる。物理的な遠近を相対ブランチ番号の近さで表現するためである。ただし、周回しているので、相対ブランチ番号ＲＢ１と最終番号は隣接していると考える。ループを作成する上で、全ての放射状系統を表現できるように、各ブランチは少なくとも１回はいずれかのループの構成要素となるものとする。
【００６９】
ループ設定部２３９は、各ループを構成するブランチに対して回転角の範囲を設定する。回転角に対して１つのブランチが対応するように設定するものとする。例えば、ブランチに対して均等に割り当てる場合は、３６０度をブランチ数で割った値を相対ブランチ番号順に割り当てていくことになる。
【００７０】
図１のループ番号＃１の例では、ブランチ数が６であるので、各ブランチには６０度分を割り当てることになり、各ブランチに対応する回転角は、ブランチＢ１は０度〜６０度未満、ブランチＢ３は６０度〜１２０度未満、ブランチＢ５は１２０度〜１８０度未満、ブランチＢ６は１８０度〜２４０度未満、ブランチＢ４は２４０度〜３００度未満、ブランチＢ２は３００度〜３６０度未満となる。それぞれの回転角に３６０度の整数倍を加減算しても同じブランチに対応するものとする。
回転角は、発生させた乱数（０〜１の範囲）に３６０度を掛けて算出される。そして、この回転角に対応するブランチ番号がループ番号＃１の開放ブランチとなる。回転角が２１０度となったときは、図２（ａ）に示すように、開放ブランチ番号はＢ６となる。この処理を各ループ番号に対して実施することにより、放射状系統となるために必要な数の開放ブランチを決定するができる。
【００７１】
次に、放射状系統チェック部２８８は、データベース９のノード・ブランチの接続関係記憶部１４３１に格納されているノードとブランチとの接続関係を読み込んで、乱数を用いて決定した開放ブランチ番号のブランチを開放したときに放射状系統となるかどうかをチェックする。チェックの結果、放射状系統とならないことが判明した場合、放射状系統チェック部２８８は、再度乱数を用いて各ループ番号の開放ブランチを求めることを繰り返すことによって、最終的に放射状系統を求める。そして、放射状系統チェック部２８８は、この処理を繰り返すことにより、放射状系統を個体数Ｎmaxとなるまで作成する。
【００７２】
ステップＳ１０４において、初期解作成部２５は、初期解を作成する。すなわち、初期解作成部２５は、個体数記憶部１４４０からＰＳＯで使用する個体数Ｎmaxを、開放ブランチ数記憶部１４３４から開放ブランチ数を、ループ番号・ブランチ対応関係記憶部１４３５からループ番号およびそのループを構成するブランチ番号を、回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７から回転角と相対ブランチ番号および絶対ブランチ番号に対応する回転角の範囲とを、読み込む。そして、初期解作成部２５は、乱数を用いて各ループで開放するブランチ番号を決定する。
【００７３】
次に、ステップＳ１０５において、評価関数計算部２６は、評価関数を計算する。評価関数計算部２６ではデータベース９の設備データ記憶部１４１から設備の特性データおよび運用制約等を，負荷・電源データ記憶部１４２から負荷量および電源発電電力の予測値を読み込む。これらの読み込んだデータと各個体とで表される放射状系統ごとに潮流計算を実施することにより、各ブランチの潮流およびノードの電圧を計算する。評価関数記憶部１４４３から目的関数およびペナルティ関数およびペナルティ係数を読み込み、前記計算結果を代入して、個体ごとの評価関数を計算する。計算した評価関数は、個体ごとに、世代番号ゼロ、個体番号、回転角、角速度（初期解ではゼロ）、相対開放ブランチ番号、絶対開放ブランチ番号、評価関数、目的関数値、ペナルティ値、制約違反項目および制約違反量、潮流値、電圧値等として、個体情報記憶領１４６１に格納される。また、初期解の個体番号、世代番号ゼロ、および評価関数は、各個体の最初の暫定最適解として、個体の暫定最適解記憶部１４６２に無条件で格納される。初期解の中で最も評価関数が小さい個体の個体番号および世代番号ゼロを、群れの暫定最適解記憶部１４６３に格納する。
【００７４】
次に、ステップＳ１０６において、終了条件判定部２７は終了判定を実行する。終了条件判定部２７は、終了条件記憶部１４４１の終了条件を読み込む。
そして、終了条件に最大世代数Ｋmaxが設定されている場合において、世代数Ｋが最大世代数Ｋmaxを超えたとき（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、処理はステップＳ１０８に進む。また、世代数Ｋが最大世代数Ｋmax以下のとき（ステップＳ１０６でＮｏ）、処理はステップＳ１０７に進む。
【００７５】
次に、ステップＳ１０７において、次世代個体生成部２８は次世代個体を生成する。
まず、次世代個体生成部２８では、ＰＳＯ変数計算部２８１においてＰＳＯ変数を計算する。ＰＳＯ変数計算部２８１は、個体数記憶部１４４０から個体数Ｎmaxを、開放ブランチ数記憶部１４３４から開放ブランチ数を、ループ番号・ブランチ対応関係記憶部１４３５からループ番号とそのループを構成するブランチ番号とを、回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７から回転角と相対ブランチ番号および絶対ブランチ番号に対応する回転角の範囲とを、ＰＳＯ変数記憶部１４４５からパラメータｃ１０，ｃ１１，ｃ２０，ｃ２１，ｗ０，およびｗ１を読み込む。また、ＰＳＯ変数計算部２８１は、終了条件記憶部１４４１から最大世代数Ｋmaxを読み込む。
【００７６】
パラメータｃ１，ｃ２およびｗはそれぞれ式（14）、式（15）、および式（16）によって算出した値を使用する。ｃ１０とｃ１１が同じ値の時には、世代数Ｋによらずｃ１は一定である。
ｃ１＝ｃ１０＋（ｃ１１−ｃ１０）×（Ｋmax−Ｋ）／Ｋmax ・・式（14）
ｃ２＝ｃ２０＋（ｃ２１−ｃ２０）×（Ｋmax−Ｋ）／Ｋmax ・・式（15）
ｗ＝ｗ０＋（ｗ１−ｗ０）×（Ｋmax−Ｋ）／Ｋmax ・・式（16）
【００７７】
次に、Δgbest・Δpbest計算部２８２でΔgbestおよびΔpbestを計算する。
Δgbest・Δpbest計算部２８２は、個体情報記憶部１４６１から世代数Ｋの個体番号、回転角等を、個体の暫定最適解記憶部１４６２から各個体の個体番号と世代数Ｋとを、個体情報記憶部１４６１から世代数Ｋの個体番号の回転角および回転速度を、読み込む。また、Δgbest・Δpbest計算部２８２は、群れの暫定最適解記憶部１４６３から個体番号、世代番号を読み込み、この世代番号の個体番号の回転角および回転速度を個体情報記憶部１４６１から読み込む。
【００７８】
次に、Δgbest・Δpbest修正部２８３は、回転方向条件記憶部１４４８から回転方向の下限値Ｄ１および上限値Ｄ２を読み込み、ΔgbestおよびΔpbestを修正する。ここでは、回転方向を考慮するために、下限値Ｄ１が−１８０度、上限値Ｄ２が＋１８０度に設定してあるものとする。具体的には、式（２）の第２項目の個体の暫定最適解と現在解との偏差Δpbestがこの上下限以内に入るように、３６０度の整数倍を加算あるいは減算する。同様に、式（２）の第３項目の群れの暫定最適解と現在解との偏差Δgbestがこの上下限以内に入るように、３６０度の整数倍を加算あるいは減算する。そして、角速度計算部２８４は、読み込んだデータを式（２）に適用して、速度ｖ（角速度ω）を計算する。なお、式（２）の速度ｖは、本実施形態における角速度ωに対応するものとする。また、世代数Ｋのカウンタがゼロのときの角速度ωはゼロとする。
【００７９】
次に、ランダム修正部２８６は、ランダム修正条件記憶部１４４６からパラメータＲｍと修正対象の条件を読み込み、乱数の値とこのパラメータＲｍとを比較して、乱数の値のほうが小さいときには、その個体のループ番号の角速度ωを修正する。修正される角速度ωの範囲は、回転方向条件記憶部１４４８から読み込んだ下限値Ｄ１および上限値Ｄ２に制限される。下限値Ｄ１が−１８０度、上限値Ｄ２が＋１８０度の場合には、式（17）により修正される。
角速度ω＝３６０−rand×１８０ ・・式（17）
ただし、randは０から１の乱数である。
ここでは，ランダム修正部２８６は速度を式（１７）によって修正することにより，式（３）で得られる角度ｘをランダムに修正している。開放するブランチをランダムに修正するために，対応するループ内の開放するブランチ番号をランダムに決定するあるいは式（３）に式（１７）の右辺を加算して，ランダムに開放するブランチを修正することにより同様の効果を実現することができる。
【００８０】
次に、回転角計算部２８７は式（３）により回転角θを計算する。
回転角計算部２８７は、回転角条件記憶部１４４９から回転角θの下限値Ｒ１および上限値Ｒ２を読み込む。ここでは、下限値Ｒ１がゼロ、上限値Ｒ２が３６０度と設定してあるものとする。回転角θがこの上下限範囲に入るように、３６０度の整数倍を加算あるいは減算することにより、次世代個体の回転角θを算出する。そして、回転角計算部２８７は、回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７から回転角と開放ブランチ番号との対応関係を読み込む。回転角計算部２８７は、この読み込んだデータを参照して、回転角θに対応する開放ブランチを決定する。
【００８１】
次に、放射状系統チェック部２８８は、データベース９のノード・ブランチの接続関係記憶部１４３１に格納されているノードとブランチとの接続関係を読み込んで、この決定した開放ブランチ番号のブランチを開放したときに放射状系統となるかどうかをチェックする。
【００８２】
次に、非放射状系統修正部２８９は、非放射状系統修正条件記憶部１４４２から非放射状系統を修正する方法を読み込む。そして、非放射状系統修正部２８９は、乱数を用いて開放ブランチを修正する方法が設定してある場合は、初期解作成部２５と同様の方法を用いて放射状系統に修正する。また、非放射状系統修正部２８９は、回転方向近傍選択が設定してある場合は、ループ内で現在の開放ブランチに対して、角速度ωがゼロ以上のときに時計回りで隣のブランチを開放ブランチに修正し、そうでないときには反時計回りで隣のブランチを開放ブランチに修正する。非放射状系統修正部２８９は、このようにして修正した開放ブランチを使用して、放射状系統かどうかをチェックする。そして、非放射状系統修正部２８９は、放射状系統となるまで、更に回転方向の隣のブランチを開放ブランチとすることを繰り返す。
【００８３】
以上により次世代の１つの個体を生成することがきる。これを個体数分だけ繰り返すことにより、全ての個体の次世代個体を生成することができる。最後に世代数Ｋのカウンタが１つ増加される。以上で、ステップＳ１０７における１世代についての処理が終了する。
【００８４】
ステップＳ１０７が終了すると、再度ステップＳ１０５に処理が戻る。
そして，ステップＳ１０５において、再度、評価関数計算部２６において評価関数計算を実行する。この処理は、初期解の評価関数計算処理と基本的には同じであるが、相違点のみについて説明する。
【００８５】
評価関数計算部２６は、各個体の評価関数を計算した後，この評価関数値と個体の暫定最適解記憶部１４６２に格納されている個体の暫定最適値と比較して，前者のほうが小さければこの個体の暫定最適解を更新する。すなわち，この個体番号の評価関数値，世代番号等を更新する。更に，群れの暫定最適解記憶部１４６３の暫定最適値と比較して，その個体の評価関数値が小さければ，群れの暫定最適解記憶部１４６３にその個体番号，世代番号および評価関数を更新して，記憶する。
【００８６】
以上、前記したステップＳ１０５およびステップＳ１０７が、ステップＳ１０６の終了条件を満たすまで繰り返される。
そして、ステップＳ１０６において、終了条件が満足されると（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、ステップＳ１０８へ処理は進む。
なお、ステップＳ１０８の時点では、個体の暫定最適解記憶部１４６２に格納されているデータは各個体の最適解となり、群れの暫定最適解記憶部１４６３に格納されているデータは群れの最適解となっている。
【００８７】
ステップＳ１０８において、結果出力部２９は計算結果を出力する。
結果出力部２９は、設備データ記憶部１４１、負荷・電源データ記憶部１４２、ネットワーク構造記憶部１４３、計算条件記憶部１４４および計算結果記憶部１４６のデータセットに名称をつけて、データベース９の新たな記憶部にデータをコピーする。データセット名称は入力装置６を用いて入力する。計算結果出力部２９は表示装置７の画面にデータベース９に格納されているデータセット名称を表示し、指定したデータセットのデータを読み込んでそのデータセットで得られた最適な放射状系統を表示装置７に表示する。最適な放射状系統のほかに、各ブランチの潮流値や各ブランチの制約値、ノードの電圧値やノードの負荷、発電電力、開放ブランチ番号、目的関数値、制約違反項目およびその違反量を表示する。
【００８８】
その結果出力の表示画面の例を図１５に示す。図１５は、結果出力の表示例を示す図である。
図１５では各ノードの負荷（正の値）と発電電力（負の値）、各ブランチの潮流（ブランチ上の数値）およびループ番号と開放ブランチおよび目的関数の配電ロス量、電圧違反量、潮流違反量を表示している。
【００８９】
また、複数のデータセットの計算結果を比較する場合は、データセット名称を選択し、変数を選択する。変数としては、パラメータＲｍ，ｃ10，ｃ11，ｃ20，ｃ21，ｗ1，ｗ2，Ｋmax，Ｎmaxに対する評価関数値である（式（１４）〜式（１６）参照）。
複数のデータセットの計算結果を比較する表示する画面の例を図１６に示す。図１６は、複数のデータセットの計算結果を比較する表示例を示す図である。
図１６では、横軸は、データセットを表し、縦軸は、評価関数の値を表している。図１６より、どのデータセットが、最も小さい評価関数の値となるか等の傾向を知ることが可能である。また、データセットを、世代順に並べて表示すると、評価関数の値の変遷が分かり、収束の進み具合を知ることが可能である。
【００９０】
《メニュー画面》
ここで、図１３に示す処理の流れを実行させるために、表示装置７に表示するメニュー画面の一例を、図１７、図１８および図１９を用いて説明する。図１７は、初期メニュー画面の一例を示す図である。図１８および図１９は、計算条件の設定画面の一例を示す図である。
【００９１】
まず、本実施形態の配電系統の放射状系統作成装置１は、表示装置７に、図１７に示す初期メニュー画面Ｇ１０１を表示する。
初期メニュー画面Ｇ１０１には、データ取り込みＣ１０１、データ読み込みＣ１０２、計算条件設定Ｃ１０３、放射状系統作成Ｃ１０４、および計算結果出力Ｃ１０５を実行させる各メニュー項目が表示される。これらのメニュー項目を、入力装置６を介して、選択することにより、処理が実行される。以下に、各メニュー項目について説明する（適宜図６参照）。
【００９２】
（１）データ取り込み（Ｃ１０１）
入力装置６を介してメニュー項目１の「データ取り込み」が選択されると、図１３のデータ取り込み（ステップＳ１０１）が実行される。データ取り込み処理が終了すると、コントロール部２１は、表示装置７の表示を初期メニュー画面Ｇ１０１へ戻す。
【００９３】
（２）データ読み込み （Ｃ１０２）
入力装置６を介してメニュー項目２の「データ読み込み」が選択されると、図１３のデータ読み込み（ステップＳ１０２）が実行される。データ読み込み処理が終了すると、コントロール部２１は、表示装置７の表示を初期メニュー画面Ｇ１０１へ戻す。
【００９４】
（３）計算条件設定 （Ｃ１０３）
入力装置６を介してメニュー項目３の「計算条件設定」が選択されると、図１３の計算条件設定（ステップＳ１０３）が実行される。計算条件設定処理が終了すると、コントロール部２１は、表示装置７の表示を初期メニュー画面Ｇ１０１へ戻す。なお、ステップＳ１０３における画面表示については、後記する。
【００９５】
（４）放射状系統作成（Ｃ１０４）
入力装置６を介して、メニュー項目４の「放射状系統作成」が選択されると、図６の初期解作成部２５、評価関数計算部２６、終了条件判定部２７および次世代個体生成部２８が、前記したようにしてデータベース９に設定された各種データ・条件に基づいて、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０７を実行し、最適な配電系統の放射状系統を作成する。
【００９６】
（５）計算結果出力（Ｃ１０５）
入力装置６を介してメニュー項目５「計算結果出力」が選択されると、図１３の計算結果出力（ステップＳ１０８）が実行される。
【００９７】
《画面表示》
なお、ステップＳ１０３（図１３参照）では、放射状系統を作成する計算条件を設定する画面Ｇ２０１（図１８参照）および画面Ｇ３０１（図１９参照）が表示される。以下に、画面Ｇ２０１および画面Ｇ３０１について説明する。
これらの画面では、選択項目のラジオボタン選択および数値入力は入力装置６によって行われる。また、画面Ｇ３０１のＣ３０５ボタンを押すことにより、設定した項目はデータベース９に格納される。
【００９８】
画面Ｇ２０１の入力項目Ｃ２０１は、ＰＳＯの個体数Ｎmaxを設定するものである。入力項目Ｃ２０１の個体数Ｎmaxを設定する表示およびデータを格納する処理は個体数設定部２４１により実行される。ここで設定された値の格納先は個体数記憶部１４４０である。
【００９９】
入力項目Ｃ２０２は最大世代数Ｋmaxを設定するものである。また、入力項目Ｃ２０７は最適化計算の終了条件を選択するものである。入力項目Ｃ２０２の最大世代数Ｋmax、入力項目Ｃ２０７の終了条件を設定する表示およびデータを格納する処理は終了条件設定部２４２により実行される。ここで設定された値の格納先は終了条件記憶部１４４１である。なお、入力項目Ｃ２０７において最大世代数Ｋmaxが選択されたときは、設定世代数Ｌmaxの数値は格納されず、群れの暫定最適解の連続して未更新世代数を選択したときにのみ格納される。これらの終了条件あるいは設定値の格納先は終了条件記憶部１４４１である。
【０１００】
入力項目Ｃ２０３はパラメータｃ１の初期値ｃ１０と最大世代到達時のｃ１１を設定するものである。入力項目Ｃ２０４はパラメータｃ２の初期値ｃ２０と最大世代到達時のｃ２１を設定するものである。入力項目Ｃ２０５はパラメータｗの初期値ｗ０と最大世代到達時のｗ１を設定するものである。
入力項目Ｃ２０３のパラメータｃ１、入力項目Ｃ２０４のパラメータｃ２、および入力項目Ｃ２０５のパラメータｗを設定する表示およびデータを格納する処理はＰＳＯ変数設定部２４６により実行される。ここで設定された値の格納先はＰＳＯ変数記憶部１４４５である。
【０１０１】
入力項目Ｃ２０６は、ＰＳＯで作成した個体により表現される配電系統が放射状系統とならなかったときの対策方法をトルグスイッチで選択するものである。入力項目Ｃ２０６の非放射状系統修正方法を設定する表示およびデータを格納する処理は非放射状系統修正条件設定部２４３により実行される。ここで設定された条件の格納先は非放射状系統修正条件記憶部１４４２である。
【０１０２】
入力項目Ｃ２０８はランダム修正条件を設定するものである。入力項目Ｃ２０８のランダム修正条件を設定する表示およびデータを格納する処理はランダム修正条件設定部２４７により実行される。パラメータＲｍはランダム条件が選択される確率を設定するもので、０から１の乱数と比較して、大きい場合に修正対象に対してランダム修正が実行される。修正対象は、全ての個体、現世代で群れの暫定最適解に到達している個体、あるいは群れの暫定最適解に到達したことのある個体のいずれかである。これらのパラメータＲｍおよびランダム修正条件の格納先はランダム修正条件記憶部１４４６である。
【０１０３】
入力項目Ｃ２０９は回転方向条件の下限値Ｄ１と上限値Ｄ２とを設定するものである。入力項目Ｃ２０９の回転方向条件を設定する表示およびデータを格納する処理は回転方向条件設定部２４９により実行される。ここで設定された値の格納先は回転方向条件記憶部１４４８である。
入力項目Ｃ２１０は回転角条件の下限値Ｒ１と上限値Ｒ２とを設定するものである。入力項目Ｃ２１０の回転角条件を設定する表示およびデータを格納する処理は回転角条件設定部２５０により実行される。ここで設定された値の格納先は回転角条件記憶部１４４９である。
【０１０４】
これらの値あるいは条件を選択または入力が終了したとき、ボタンＣ２１１の「次の設定へ」をクリックする。ボタンＣ２１１がクリックされると図１９の画面Ｇ３０１が表示される。
【０１０５】
次に、画面Ｇ３０１の入力項目Ｃ３０１は目的関数を選択するものである。入力項目Ｃ３０１の目的関数を設定する表示およびデータを格納する処理は評価関数設定部２４４により実行される。
目的関数は、配電ロス最小化、負荷率平準化および負荷率最大設備の最小化の中から選択される。選択された目的関数の格納先は評価関数記憶部１４４３である。画面Ｇ３０１には表示されていないが，目的関数として，潮流制約違反の設備数あるいは電圧制約違反の設備数を設定することもできる。
【０１０６】
入力項目Ｃ３０２はペナルティ関数を選択するものである。入力項目Ｃ３０２のペナルティ関数を設定する表示およびデータを格納する処理はペナルティ係数設定部２４５により実行される。
ペナルティ関数の項目は潮流制約と電圧制約であり、その制約違反をペナルティとして考慮するときの関数が選択される。関数の選択肢は、「考慮しない」、違反量の絶対値あるいは違反量の二乗である。選択されたペナルティ関数の格納先は評価関数記憶部１４４３である。
【０１０７】
入力項目Ｃ３０３はペナルティ係数を設定するものである。入力項目Ｃ３０３のペナルティ係数を設定する表示およびデータを格納する処理はペナルティ係数設定部２４５により実行される。潮流制約違反に対するペナルティｖ１および電圧制約の違反に対するペナルティｖ２を設定する。設定したペナルティ係数の格納先は評価関数記憶部１４４３である。これらの目的関数とペナルティ項を加算したものが評価関数となる。
以上により、計算条件設定処部２４によるステップＳ１０３における処理が終了する。
【０１０８】
《評価関数》
ここで、評価関数について説明する。評価関数は目的関数と、ペナルティ関数にペナルティ係数を掛けたペナルティ項の総和となる。
目的関数として配電ロスＺlossを選択したときは、配電ロスは潮流計算によって算出される。すなわち、電圧を一定として、配電ロスを送電線のインピーダンスと対象送電線の電流により、式（４）を用いて計算する。
Ｚloss＝Σ｛Ｉi×Ｉi＋ａi×Ｉi×Ｊi×Ｉi＋ｂi×Ｊi×Ｊi｝ ・・式（４）
ただし、Ｉiは配電線ｉの通過電流、Ｊiは配電線ｉに接続されている負荷、ａは負荷の分布状態に応じて定められる係数（負荷が平均的に分布しているときは例えば１と設定）、ｂは負荷の分布状態に応じて定められる係数（負荷が平均的に分布しているときは例えば１／３と設定）である。なお、式（４）以外にも、開閉器の通過電流により配電ロスを計算する方法もある。
【０１０９】
次に、目的関数として負荷率平準化を選択したときには、式（５）となる。
Ｚave＝Σ(Ｆj／Ｒj) ・・式（５）
ただし、ｊは設備（配電線またはトランス）の番号、Ｆjは設備ｊの潮流値、Ｒjは設備ｊの潮流制約値である。
【０１１０】
目的関数として負荷率最大設備の最小化を選択したときには、式（６）となる。
Ｚmax＝min(Ｆj／Ｒj) ・・式（６）
ただし、ｊは設備（配電線またはトランス）の番号、Ｆjは設備ｊの潮流値、Ｒjは設備ｊの潮流制約値である。
【０１１１】
次に、ペナルティ関数として潮流制約を選択したときについて以下に説明する。例えば、配電線に流れる電力潮流を制約値以内に抑制することを目的とする場合、このペナルティが小さいほど良い系統であることになる。この場合、ペナルティ項Ｚpfはペナルティ関数として選択した潮流制約違反に潮流制約違反のペナルティ係数ｖ１を掛けた式（７）となる。
Ｚpf＝ｖ１×Σｆj(Ｆj，Ｒj) ・・式（７）
ただし、ｊは設備（配電線またはトランス）の番号、Ｆjは設備ｊの潮流値、Ｒjは設備ｊの潮流制約値であり、ｆj(Ｆj，Ｒj)は潮流制約違反が発生していない設備ではゼロである。
【０１１２】
次に、潮流制約違反が発生しているときで絶対違反量を選択しているときは式（８）、違反量の二乗を選択しているときは式（９）となる。
ｆj(Ｆj，Ｒj)＝｜Ｆj−Ｒj｜ ・・式（８）
ｆj(Ｆj，Ｒj)＝（Ｆj−Ｒj）×（Ｆj−Ｒj） ・・式（９）
【０１１３】
次に、ペナルティ関数として電圧制約を選択したときについて以下に説明する。例えば、ノードの電圧を制約値以内に抑制することを目的とする場合、このペナルティが小さいほど良い系統であることになる。この場合、ペナルティ項Ｚvolは電圧ペナルティ関数に電圧制約違反のペナルティ係数ｖ２を掛けた式（10）となる。
Ｚvol＝ｖ２×Σｇj(Ｖj，Ｑj) ・・式（10）
ただし、ｊはノード設備の番号、Ｖjはノード設備ｊの電圧、Ｑjはノード設備ｊの電圧制約値、ｇj(Ｖj，Ｑj)は電圧制約違反が発生していない設備ではゼロである。
【０１１４】
電圧制約違反が発生しているときで絶対違反量を選択しているときは式（11）、違反量の二乗を選択しているときは式（12）となる。
ｇj(Ｖj，Ｑj)＝｜Ｖj−Ｑj｜ ・・式（11）
ｇj(Ｖj，Ｑj)＝（Ｖj−Ｑj）×（Ｖj−Ｑj） ・・式（12）
【０１１５】
また、電圧は、送電線ｋに供給する変圧器から送電線ｋまでにある設備ｊの電流Ｉjとその設備のインピーダンスｒjの積の合算として、式（１３）となる。
Ｖk＝ΣＩjk×ｒjk ・・式（13）
【０１１６】
画面Ｇ３０１には表示していないが、ペナルティ関数として、潮流制約違反の設備数、電圧制約違反の設備数を考慮してもよい。また、事故による停電電力に着目し、これについての評価をペナルティ関数に追加してもよい。さらに、時間とともに供給力、負荷が変化した場合、作成した系統構成に潮流制約違反および電圧制約違反がない系統として、何時間保持できるかを目的関数としてもよく、また、継続した時間の配電ロスの和を目的関数としてもよい。このようにすれば、作成した系統構成が単一時間のみの最適化だけでなく、連続した時間帯で評価関数を考慮することが可能となるため、連続した時間での最適化を実現することができる。
【０１１７】
以上、本実施形態の放射状系統作成装置１によれば、配電系統をノードとブランチで表現した配電系統モデルにおいて、ＰＳＯを適用して、ループごとに開放ブランチを１つ決定する。その際、ループを円と見做したときに円の中心からブランチを見込む角度の範囲によって開放ブランチの位置を関連付けている。そのため、乱数によって次世代の位置を更新する場合に、その位置を表す数値が、常に円１周分の見込み角３６０度の中に制限されることによって、収束性を早めることができる。
【０１１８】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。
【０１１９】
例えば、図２では、ループを円と見做していたが、見込み角の代わりに、ブランチの番号が循環する数列に対応させてもよい。
また、図２では、見込み角をブランチごとに均等にしたが、これに限られることは無く、重み付けして、見込み角を異ならせてもよい。
【０１２０】
また、本実施形態において、放射状系統作成装置１（図６参照）の各部の処理について説明したが、これらの処理は、放射状系統作成装置１をコンピュータで実現したときに搭載されるプログラムによって実現されてもよい。このプログラムは、通信回線を介して提供することもできるし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】配電系統をノードとブランチで表現したモデルを示す図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃１における回転角とブランチとの対応関係を示す図であり、（ｂ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃２における回転角とブランチとの対応関係を示す図であり、（ｃ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃３における回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
【図３】現在解ｘにおける回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
【図４】暫定最適解pbestにおける回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
【図５】本実施形態の配電系統の放射状系統作成装置の構成について示す図である。
【図６】本実施形態の放射状系統作成装置の機能構成を示す図である。
【図７】計算条件設定部の機能の詳細を示す図である。
【図８】次世代個体生成部の機能の詳細を示す図である。
【図９】データベースの詳細を示す図である。
【図１０】ネットワーク構造記憶部の詳細を示す図である。
【図１１】計算条件記憶部の詳細を示す図である。
【図１２】計算結果記憶部の詳細を示す図である。
【図１３】本実施形態の放射状系統作成装置における処理の流れを示す図である。
【図１４】計算条件を設定する画面の例である。
【図１５】結果出力の表示例を示す図である。
【図１６】複数のデータセットの計算結果を比較する表示例を示す図である。
【図１７】初期メニュー画面の一例を示す図である。
【図１８】計算条件の設定画面の一例を示す図である。
【図１９】計算条件の設定画面の一例を示す図である。
【図２０】ＰＳＯを適用した最適化処理の概要を示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１ 配電系統の放射状系統作成装置
６ 入力装置
７ 表示装置
８ 印字装置
９ データベース
１０ 読取装置
１１ 配電監視制御システム
１２ 配電系統
２０ データ処理部
２１ コントロール部
２２ データ取込部
２３ データ読込部
２４ 計算条件設定部
２５ 初期解作成部
２６ 評価関数計算部
２８ 次世代個体生成部
１４１ 設備データ記憶部
１４２ 負荷・電源データ記憶部
１４３ ネットワーク構造記憶部
１４４ 計算条件記憶部
１４６ 計算結果記憶部
２６０１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ）
２６０２ 主記憶装置
２６０３ 入出力装置
２６０４ 外部記憶装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力システムにおける送配電設備の接続状態を示す配電系統の中から、電圧、潮流等各種の配電系統の運用制約条件を満足するように配電ロス等の目的関数を最小化する放射状系統を作成する放射状系統作成装置、放射状系統作成方法、放射状系統作成プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
需要家への配電経路が事故等により障害を起こしたとき、あるいは設備の点検等で一部設備が利用できないときに、別の配電経路に切り換えて配電できるようにするため、配電系統はメッシュ状に設備形成されている。しかし、運用する際には、障害発生時の対応を容易にするため、すなわち事故点の特定および事故点の切り離しを容易にするため、配電系統は放射状にして運用されている。
【０００３】
放射状系統を作成する場合、開閉器の入り切りを決定する組合せ最適化問題を解く必要がある。電力会社の一つの営業所が監視制御する配電系統では、開閉器の数が数千にも及ぶことがある。例えば、開閉器の数が１０００と仮定したとき、開閉器の入り切りの組合せ総数は２の１０００乗通り、すなわち約１０の３００乗通りになる。この場合、開閉器の入り切りの１つの組合せを評価するときに、１０の−１０乗秒を必要とした場合、全組合せを評価するには１０の２９０乗秒を必要とする。そのため、計算機の性能が飛躍的に向上したとしても、全組合せをチェックして最適解を求めることは時間的に不可能である。
【０００４】
放射状系統の作成に掛かる計算時間を短縮するために、遺伝的アルゴリズムを用いる発明が開示されている（特許文献１）。特許文献１に係る発明では、配電系統の設備をノードとし、ノード間の接続状態をブランチとして、ループを構成するブランチを開放ブランチとするか否かを示す情報を遺伝子とし、遺伝的操作を行って、開放ブランチのパターンを算出する。そして、開放ブランチのパターンの算出と、その開放ブランチのパターンにおいて予め定められた評価関数（送電ロス電力、潮流制約違反、電圧制約違反を変数とする関数）の値の算出とが、所定の終了条件を満たすまで繰り返され、最適な放射状系統が決定されている。
【０００５】
遺伝的操作として、例えば、交叉および突然変異がある。交叉とは、２つの遺伝子を、任意の位置で部分的に入れ替えることである。また、突然変異とは、任意の遺伝子の値を、別の値に変更することである。なお、交叉および突然変異は、乱数を発生させる関数の出力が所定の値より小さいときに行われる。
【特許文献１】特開平１１−２６６５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記した特許文献１に係る方法では、交叉や突然変異等に係る処理において演算が煩雑になるため、放射状系統の算出には計算時間がかかるという問題がある。 そこで、本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、配電系統の放射状系統の作成に掛かる計算時間を低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では、最近注目されている最適化手法の一つとして、ＰＳＯ（Particle Swarm Optimization）を放射状系統の作成に適用する。ＰＳＯは、鳥の群れ（Swarm）が餌を探す行動を模擬したもので、ある鳥が餌を見つけると群れでこの情報を共有することにより更によい餌（解）を見つけようとする行動を模擬する手法である（相吉英太郎，安田恵一郎，「メタヒューリスティクスと応用」，電気学会，２００７年１０月，ｐ．６９〜８６）。このＰＳＯを開放ブランチの決定に適用することによって、発生させた乱数によって開放ブランチを決定する。そして、経路の異なる放射状系統を多数生成しつつ、それらの放射状系統の中で、配電系統全体の評価関数を最小にするようにして、最適な放射状系統を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配電系統の放射状系統の作成において、ＰＳＯを適用して開放ブランチを決定することが容易になるため、計算時間を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以降、「実施形態」という）について、適宜図面を用いながら詳細に説明する。
【００１０】
《ＰＳＯを適用した放射状系統作成の概要》
まず、配電系統をノードとブランチで表現した配電系統モデルについて、図１を用いて、説明する。図１は、配電系統をノードとブランチで表現したモデルを示す図である。
なお、図１において、ループ状の太線に付した符号＃１〜＃３はループ番号を示し、ブランチを表す線分に付した符号Ｂ１〜Ｂ１１はブランチ番号を示し、ノードを表す黒丸に付した符号Ｎ１〜Ｎ９はノード番号を示している。なお、各開放ブランチＢ５，Ｂ６，Ｂ１１は、×印によって示されている。ここで、ノードは、具体的には、電源、負荷および母線等の配電設備を表し、ブランチはノード間の接続の開閉器等を表す。
また、図１に示すように、開放ブランチを含む配電系統を、本実施形態では「個体」の表現型という。
【００１１】
図１に示す配電系統モデルは、９つのノードＮ１〜Ｎ９と、隣接する２つのノード間を接続する１１個のブランチＢ１〜Ｂ１１によって構成されている。この配電系統モデルを放射状系統とするために必要な開放ブランチの数は、（ブランチ数−ノード数＋１）により求められるので、１１−９＋１＝３となる。従って、この配電系統モデルでは、３つのループ（連続した３つ以上のブランチから構成される多角形）を想定し、ループごとに開放ブランチを１つ決定すれば、放射状系統にすることができる。ただし、それぞれ１つの開放ブランチを有する３つのループで系統を構成することは、放射状系統となるため必要条件であって、十分条件ではない。
【００１２】
この図１に示した配電系統を放射状系統とするためには、例えば、各ノードＮ１（電源），Ｎ２，Ｎ４，Ｎ７，Ｎ８，Ｎ５と、各ノードＮ１（電源），Ｎ３，Ｎ６，Ｎ９とが、それぞれこの順で接続することが考えられる。すなわち、この配電系統モデルは、開放されたブランチＢ６（ノードＮ５とＮ６との間）を含むループ番号＃１（ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６，Ｎ３をこの順で繋いだループ）と、開放されたブランチＢ１１（ノードＮ８とＮ９との間）を含むループ番号＃２（ノードＮ５，Ｎ８，Ｎ９，Ｎ６をこの順で繋いだループ）と、開放されたブランチＢ５（ノードＮ４とＮ５との間）を含むループ番号＃３（ノードＮ４，Ｎ７，Ｎ８，Ｎ５をこの順で繋いだループ）とから構成されていると考えることができる。
なお、図１では、ループ番号＃１には開放ブランチが２個あるように見えるが、ループごとに１つの開放ブランチを設定すると、このような場合が起こりうる。そして、このような場合があっても構わない。
【００１３】
本実施形態では、ループを放射状にするために必要な条件数分のループを作成し、そのループを円として考えたときに、当該ループを構成するブランチを円周上の円弧で表現し、その円弧の長さによって対応づけられた回転角の範囲とブランチとを対応付ける。そして、その回転角をＰＳＯを適用して算出し、算出された回転角に対応するブランチを開放ブランチとする。
【００１４】
例えば、図１に示す配電系統モデルにおける回転角とブランチとの対応関係について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃１における回転角とブランチとの対応関係を示す図であり、（ｂ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃２における回転角とブランチとの対応関係を示す図であり、（ｃ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃３における回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
【００１５】
図２（ａ）は、図１に示したループ＃１の各ブランチＢ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ４，Ｂ２と回転角θ１との関係を示している。円周上には、各ブランチが、物理的な接続関係を維持するように並べられている。６つのブランチに対して均等に対応する回転角を割り当てたとすると、ブランチＢ１は０度〜６０度未満、ブランチＢ３は６０度〜１２０度未満、ブランチＢ５は１２０度〜１８０度未満、ブランチＢ６は１８０度〜２４０度未満、ブランチＢ４は２４０度〜３００度未満、ブランチＢ２は３００度〜３６０度未満となる。そして、図２（ａ）では、ＰＳＯを適用して算出された回転角θ１がブランチＢ６に対応する回転角の範囲にあるので、ブランチＢ６が開放ブランチと決定される。ただし、回転角に３６０度の整数倍を加算した場合も、同じブランチに対応することになる。なお、回転角の算出の詳細については後記する。
【００１６】
また、図２（ｂ）は、図１に示したループ＃２の各ブランチＢ６，Ｂ８，Ｂ１１，Ｂ９と回転角θ２との関係を示している。４つのブランチに対して均等に対応する回転角を割り当てたとすると、ブランチＢ６は０度〜９０度未満、ブランチＢ８は９０度〜１８０度未満、ブランチＢ１１は１８０度〜２７０度未満、ブランチＢ９は２７０度〜３６０度未満となる。そして、ＰＳＯを用いて算出された回転角θ２がブランチＢ１１に対応する回転角の範囲にあるので、ブランチＢ１１が開放ブランチと決定される。なお、回転角に３６０度の整数倍を加算した場合も、同じブランチに対応することになる。
【００１７】
同様に、図２（ｃ）は、図１に示したループ＃３の各ブランチＢ５，Ｂ７，Ｂ１０，Ｂ８と回転角θ３との関係を示している。４つのブランチに対して均等に対応する回転角を割り当てたとすると、ブランチＢ５は０度〜９０度未満、ブランチＢ７は９０度〜１８０度未満、ブランチＢ１０は１８０度〜２７０度未満、ブランチＢ８は２７０度〜３６０度未満となる。そして、ＰＳＯを用いて算出された回転角θ３がブランチＢ５に対応する回転角の範囲にあるので、ブランチＢ５が開放ブランチと決定される。なお、回転角に３６０度の整数倍を加算した場合も、同じブランチに対応することになる。
そして、図１に示した個体の表現型（開放ブランチを含む配電系統）は、図２に示す回転角を用いたベクトル（θ１，θ２，θ３）（ただし、０≦θ１，θ２，θ３≦３６０）と表現できる。
【００１８】
《ＰＳＯを適用した最適化処理の概要》
ここで、ＰＳＯを適用した最適化処理の概要について、図２０を用いて説明する。図２０は、ＰＳＯを適用した最適化処理の概要を示す図である。
図２０において、○印は個体と呼ばれ、群れを構成する鳥に対応するものである。そして、各個体は位置ｘ（状態量）と速度ｖの情報を持っている。ここで、位置ｘは、前記した回転角（θ１・・）を用いて、式（１）で表される。
ｘ＝（θ１，θ２，θ３，・・） ・・式（１）
ただし、θ１，θ２，θ３は、本実施形態では回転角に相当する。
【００１９】
各個体は、自身の評価関数ｆ(ｘ）が最小となるように探索されるものとする。なお、評価関数ｆ(ｘ）は、本実施形態では、後記するように、配電ロスや設備負荷率最大設備の負荷率を算出する関数や、潮流制約違反量および電圧違反量を算出する関数等である。
【００２０】
そして、各個体は、式（２）に示すように、pbestとgbestと現在の個体の位置ｘと速度ｖとを用いてその個体の次世代の速度を算出していく。なお、pbest（個体の暫定最適解）は、個体自身の評価関数値が最も小さかったときの位置であり、gbest（群れの暫定最適解）は、これまでに得られた鳥の群れ全体に対応する個体全体の中で評価関数値が最も小さかったときの位置である。そして、個体の位置ｘは、式（３）により更新される。そして、各個体は、自身の評価関数値を最小化するように探索され、また、群れ全体の評価関数値を最小化するように探索される。
ｖik+1=ｗ×ｖik＋ｃ１×rand×（pbestik−ｘik）＋ｃ２×rand×（gbestk−ｘik）
・・式（２）
ｘik+1＝ｘik＋ｖik+1 ・・式（３）
ただし、ｉは個体番号、ｘiは各個体の位置、ｖiは各個体の速度、randは０〜１の範囲の一様乱数、ｋは位置の更新回数（世代番号）、ｃ１は個体の暫定最適解と現在位置との偏差係数、ｃ２は群れの暫定最適解と現在解位置との偏差係数およびｗは速度の慣性項を示す。なお、ｃ１、ｃ２、ｗは定数である。
【００２１】
そして、ＰＳＯを適用した最適化処理は以下のようになる。
Ｓｔｅｐ１：個体の位置ｘiと速度ｖiを乱数で初期化する。初期値は乱数を使って設定する。
Ｓｔｅｐ２：評価関数ｆ(ｘi)を計算し、「現在のｆ(ｘi)」とする。
Ｓｔｅｐ３：個体のそれまでの最小値ｆ(pbesti)と「現在のｆ(ｘi)」とを比較する。もし「現在のｆ(ｘi)」＜ｆ(pbesti)であれば、ｆ(pbesti)＝「現在のｆ(ｘi)」とし、さらにpbesti=現在の位置ｘiとする。
Ｓｔｅｐ４：群れ全体の最小値ｆ(gbest)と「現在のｆ(ｘi)」とを比較する。もし「現在のｆ(ｘi)」＜ｆ(gbest)であれば、ｆ(gbesti)＝「現在のｆ(ｘi)」とし、gbest＝ｘiとする。
Ｓｔｅｐ５：式（２）で速度を更新し、式（３）で位置を更新する。
Ｓｔｅｐ６：Ｓｔｅｐ２に戻り収束条件（最大世代数）を満たすまで繰り返す。
【００２２】
本実施形態では、式（１）に示したθを、式（２）および式（３）を用いて更新させ、配電経路の異なる放射状系統を多数生成して、それらの放射状系統の中で、評価関数ｆ(ｘ）が最小となるものを探索していく。
【００２３】
次に、２つの個体の回転角の偏差である速度（更新情報）を−１８０度から＋１８０度の範囲に制限したことによる効果について、図３および図４を用いて説明する。図３は、現在解ｘにおける回転角とブランチとの対応関係を示す図である。図４は、暫定最適解pbestにおける回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
例えば、式（２）の第２項において、暫定最適解pbestikが図３に示す回転角３０度であり、現在解ｘikが図４に示す３３０度であるとする。このとき、現在解ｘikと暫定最適解pbestiとの偏差である速度は、pbestik−ｘik＝−３００度となる。したがって、この例では、現在解ｘikから時計回りに３００度回転して、暫定最適解pbestikに近づこうとしていることになる。すなわち、時計回りにＢ４，Ｂ６，Ｂ５およびＢ３を通過して（遠回りして）、pbestikのあるＢ１に近づけようとしていることになってしまっている。そこで、近づくという概念を実現するためには、反時計回りに６０度近づけようとするのが、物理的に適正であることが分かる。よって、個体間の位置の偏差で表される速度を、−１８０度から＋１８０度の範囲に変更することにする。これにより、固体の暫定最適解あるいは群れの暫定最適解に遠回りせずに近づくことができ、世代数の更新回数を抑制して、暫定最適解への収束を早める効果を実現できる。すなわち、計算時間を低減することが可能となる。
【００２４】
《装置構成》
（１）ハードウエア構成
本実施形態の配電系統の放射状系統作成装置１の構成について、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の配電系統の放射状系統作成装置の構成について示す図である。
図５に示すように、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２６０１と、主記憶装置２６０２と、入出力装置２６０３と、外部記憶装置２６０４とを備える。
入出力装置２６０３は、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、タッチセンサ等の入力装置６（図６に参照）、および、液晶表示装置等の表示装置７（図６参照）や、プリンタ等の出力装置である。
【００２５】
外部記憶装置２６０４としては、ハードディスク装置、磁気テープ装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ（compact disc - read only memory）装置、ＤＡＴ（digital audio tape）装置、ＤＶＤ（digital video disc）装置、不揮発性メモリ等を用いることができる。なお、本実施形態では、外部記憶装置２６０４として、データベース９（図６参照）等を保持するための大容量記憶装置と、処理プログラム等を保持する記憶媒体と、該記憶媒体に記録された情報を読み取るための読取装置１０（図６参照）とを用いるが、本発明はこれには限られず、一つの外部記憶装置にデータベースと処理プログラムとが両方保持されているようにしてもよい。記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、ＤＡＴ、ＤＶＤ、不揮発性メモリ等を用いることができる。
【００２６】
（２）機能構成
本実施形態の放射状系統作成装置１の機能構成について、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態の放射状系統作成装置の機能構成を示す図である。
放射状系統作成装置１は、入力装置６、表示装置７、印字装置８、データベース９および読取装置１０と、データ処理部２０とによって構成される。なお、データ処理部２０は、予め外部記憶装置２６０４の記憶媒体や主記憶装置２６０２に記憶されていたプログラムを、ＣＰＵ２６０１が実行することにより実現される。なお、本実施形態はこのようなプログラムされた汎用プロセッサによるものに限られなくてもよい。例えば、本実施形態の各ステップを実行するハードワイヤードロジックを含む特定のハードウエア装置や、プログラムされた汎用コンピュータとカスタムハードウエア装置との組合せ等によって、データ処理部２０を実現してもよい。
【００２７】
入力装置６は、表示装置７に表示された選択肢の選択入力、キーボードによる項目番号入力等を受け付け、受け付けたデータをデータ処理部２０に送る。
表示装置７は、データ処理部２０から送られてくるデータを表示する。
印字装置８は、データ処理部２０から送られてくるデータをプリンタ等に印字する。
データベース９は、配電監視制御システム１１から取り込んだデータおよびデータ処理部２０の処理結果等を記憶する。なお、データベース９の詳細については、後記する。
【００２８】
データ処理部２０は、コントロール部２１、データ取込部２２、データ読込部２３、計算条件設定部２４、初期解作成部２５、評価関数計算部２６、終了条件判定部２７、次世代個体生成部２８および結果出力部２９を備える。また、データ処理部２０は、通信回線３１を介して外部の配電監視制御システム１１に接続されている。
データ処理部２０は、入力装置６から入力されたデータと、データベース９から読み込んだデータと、配電監視制御システム１１から取り込んだデータとを基に、最適な放射状系統を作成する。
また、データ処理部２０による処理結果は、表示装置７に送られて表示されるとともに、データベース９に格納される。また、データ処理部２０が作成した系統構成および評価結果は、配電監視制御システム１１へも通知される。
【００２９】
配電監視制御システム１１は、実際の配電系統１２と通信回線３２を介して接続されている。なお、配電監視制御システム１１は、配電系統１２の計画・運用のための支援システム、配電系統１２の監視制御システム、および配電系統の状態等を示す情報を保持するためのデータベースを備える。
【００３０】
また、配電監視制御システム１１は、データ処理部２０から送信された系統構成および評価結果をもとに、遠隔で配電系統１２に開放するブランチ、閉じるブランチの制御信号を出して、開閉器の入り切りを操作するとともに、配電系統１２から、該系統の情報（電力潮流、電圧、負荷、分散型電源出力、開閉器のオンオフ等）を取り込み、その取り込んだデータと、計画システム（図示せず）において作成したデータとを、内部のデータベース（図示せず）に格納する。
【００３１】
コントロール部２１（制御部）は、入力装置６、表示装置７、印字装置８、データベース９、読取装置１０、配電監視制御システム１１、および、各処理部２２〜２９の間のデータや処理プログラム等の授受を円滑に行うためのデータの加工・処理を行い、その授受をコントロールして、全体の処理を正常に動作させる。
【００３２】
データ取込部２２は、コントロール部２１を介して、配電監視制御システム１１から配電系統の設備データおよびその特性や電圧、潮流、負荷等の実績値および負荷予測データを取り込んで、データベース９に格納する。
【００３３】
データ読込部２３は、コントロール部２１を介して、データベース９に保持されているデータを読み込み、コントロール部２１を介して計算条件設定部２４、初期解作成部２５、評価関数計算部２６、次世代個体生成部２８または結果出力部２９に送信する。なお、本実施形態では、特に説明しない限り、データベース９からのデータの読み込みは、このデータ読込部２３を介して行われる。
【００３４】
計算条件設定部２４は、コントロール部２１を介して、既にデータベース９および／または読取装置１０の記憶媒体に保持されている系統構成作成に使用する配電系統のデータ、設備特性を参照するとともに、処理プログラム等を取得する。それとともに、計算条件設定部２４は、計算条件を表示装置７に表示し、入力装置６を介して設定された計算条件データを受け付け、さらに受け付けた計算条件データをデータベース９に格納する手段である。また、計算条件設定部２４は、受け付けた条件の変更を設定し、新規の条件を作成するとともに、コントロール部２１を介して、新規に作成した条件をデータベース９に格納する。なお、計算条件設定部２４の詳細については、後記する。
【００３５】
初期解作成部２５は、コントロール部２１を介して、データベース９から読み込んだデータ、データ読込部２３および計算条件設定部２４から引き渡されたデータをもとに初期個体（初期解）を生成する。生成された初期個体はコントロール部２１を介して、データベース９に格納されるとともに、評価関数計算部２６および次世代個体生成部２８に引き渡される。
【００３６】
評価関数計算部２６は、コントロール部２１を介して、データベース９から読み込んだデータ、データ読込部２３、計算条件設定部２４、初期解作成部２５および次世代個体生成部２８から引き渡されたデータをもとに作成された個体の評価関数値を計算する。計算した各個体の評価関数値はコントロール部２１を介して、データベース９に格納されるとともに、終了条件判定部２７および次世代個体生成部２８に引き渡される。
【００３７】
終了条件判定部２７は、コントロール部２１を介して、データベース９から読み込んだデータ、計算条件設定部２４および評価関数計算部２６から引き渡されたデータをもとに終了条件を満たすかどうかを判定する。終了条件判定部２７は、終了条件を満たすときには、結果出力部２９に終了したことをコントロール部２１を介して通知する。
【００３８】
次世代個体生成部２８は、コントロール部２１を介して、データベース９から読み込んだデータとともに、データ読込部２３、計算条件設定部２４、初期解作成部２５および評価関数計算部２６から引き渡されたデータをもとに次世代の個体を生成する手段である。生成した次世代個体はデータベース９に格納されるとともに、評価関数計算部２６に引き渡される。なお、次世代個体生成部２８の詳細については、後記する。
【００３９】
結果出力部２９は、作成した放射状系統や、評価関数の推移、入力装置６からのデータ入力の支援のための情報等を、表示装置７に表示させる。なお、本実施形態では、特に説明しない限り、表示装置７への出力は、この結果出力部２９を介して行われる。
【００４０】
ここで、計算条件設定部２４の機能の詳細について図７を用いて説明する。図７は、計算条件設定部の機能の詳細を示す図である。
計算条件設定部２４は、計算条件設定制御部２４０、個体数設定部２４１、終了条件設定部２４２、非放射状系統修正設定部２４３、評価関数設定部２４４、ペナルティ係数設定部２４５、ＰＳＯ変数設定部２４６、ランダム修正条件設定部２４７、相対ブランチ番号変換条件設定部２４８、回転方向条件設定部２４９、回転角条件設定部２５０、およびループ設定部２３９を含む。
【００４１】
計算条件設定制御部２４０は、既にデータベース９および／または読取装置１０の記憶媒体に保持されている系統構成作成に使用する配電系統のデータ、設備特性、目的関数等の条件や、処理プログラム等を読み込むとともに、計算条件を表示装置７に表示し、入力装置６を介して設定されたデータを受け付ける。さらに、計算条件設定制御部２４０は、受け付けたデータをデータベース９に格納するために設定部２４１から２５０までを制御する。
【００４２】
個体数設定部２４１は、ＰＳＯで使用するための個体数を設定する。
終了条件設定部２４２は、ＰＳＯの処理を終了する条件を設定する。
非放射状系統修正条件設定部２４３は、放射状系統とならなかった個体に対して、放射状系統とするための修正条件を設定する。
評価関数設定部２４４は、各個体の評価関数を設定する。
【００４３】
ペナルティ係数設定部２４５は、放射状系統になっているための条件以外に、配電系統の運用制約が満足されていない場合、運用制約条件ごとに違反度あるいは違反数に応じて、評価関数にペナルティとして加算する場合のペナルティ係数を設定する。
ＰＳＯ変数設定部２４６は、ＰＳＯで使用する変数を設定する。
【００４４】
ランダム修正条件設定部２４７は、ランダム修正条件を設定しそのデータを格納する。
相対ブランチ番号変換条件設定部２４８は、回転角から相対ブランチ番号に変換し、また絶対ブランチ番号からループを構成する相対ブランチ番号に変換する。ここで絶対ブランチ番号とは、放射状系統を作成しようとするブランチに対して、固有の番号をつけたものである。相対ブランチ番号はあるループを構成するブランチ内での番号で、例えばそのループを構成するブランチ数がｋ個ある場合は、相対ブランチ番号が１からｋまで設定されることになる。ループ番号と相対ブランチ番号とから１つの絶対ブランチ番号が決定される。この相対ブランチ番号変換条件設定部２４８における変換処理の詳細については後記する。
【００４５】
相対ブランチ番号変換条件設定部２４８は、ループ番号とそのループを構成するブランチ番号とを決定する。
回転方向条件設定部２４９は、個体の回転速度方向および回転速度の範囲を決定する条件を設定する。
回転角条件設定部２５０は、個体の回転角および回転角の範囲を決定する条件を設定する。
ループ設定部２３９は、各ループを構成するブランチに対して回転角の範囲を設定する。このループ設定部２３９における処理の詳細については後記する。
【００４６】
次に、次世代個体生成部２８の機能の詳細について、図８を用いて説明する。図８は、次世代個体生成部の機能の詳細を示す図である。
次世代個体生成部２８は、次世代個体生成制御部２８０、ＰＳＯ変数計算部２８１、Δgbest・Δpbest計算部２８２、Δgbest・Δpbest修正部２８３、角速度計算部２８４、ランダム修正部２８６、回転角計算部２８７、放射状系統チェック部２８８および非放射状系統修正部２８９からなる。
【００４７】
図８に示すように、次世代個体生成制御部２８０は、既にデータベース９および／または読取装置１０の記憶媒体に保持されている系統構成作成に使用する配電系統のデータ、設備特性、目的関数等の条件や、処理プログラム等を読み込むとともに計算条件を表示装置７に表示し、入力装置６から設定したデータを受け付け、さらに設定したデータをデータベース９に格納するために各部（２８１〜２８９）を制御する。
【００４８】
ＰＳＯ変数計算部２８１は、世代に応じて変化するＰＳＯで使用する変数を計算する手段である。
Δgbest・Δpbest計算部２８２は、群れ全体の暫定最適解gbestベクトルと個体の現在解θベクトルとの差を表す偏差ベクトルΔgbest、および個体の暫定最適解pbestベクトルと該個体の現在解θベクトルとの差を表す偏差ベクトルΔpbestを計算する。
Δgbest・Δpbest修正部２８３は、Δgbest・Δpbest計算部２８２で計算した偏差ベクトルΔgbest、偏差ベクトルΔpbestのそれぞれを制限範囲内に収めるための演算を行う。
【００４９】
角速度計算部２８４は、次世代の個体の解の計算に使用する角速度を式（２）に従って計算する。
ランダム修正部２８６は、ランダム修正条件を満たす個体に対して解をランダムに修正する。
【００５０】
回転角計算部２８７は、次世代の個体の回転角を決定し、その決定した回転角から開放する相対ブランチ番号および開放する絶対ブランチ番号を計算する。
放射状系統チェック部２８８は、次世代の個体の開放ブランチ番号をもとに、該個体が放射状系統になるかどうかをチェックする。
非放射状系統修正部２８９は、次世代の個体が放射状系統とならなかった場合に、該個体の開放ブランチ番号をもとに、放射状系統となるように開放ブランチ番号を修正する。
【００５１】
（３）データベース９のデータ構造
データベース９の詳細について、図９を用いて説明する。図９は、データベースの詳細を示す図である。
図９に示すように、設備データ記憶部１４１と、負荷・電源データ記憶部１４２と、ネットワーク構造記憶部１４３と、計算条件記憶部１４４と、計算結果記憶部１４６とを備える。これらの領域のデータは、データ処理部２０の各部２２〜２９からの要求でコントロール部２１を介して読み出されたり格納されたりする。
【００５２】
設備データ記憶部１４１は、登録番号に対応付けて設備データを保持する。設備データ記憶部１４１に保持される設備データは、系統構成作成の対象となる設備に関する系統設備データおよび配電系統データであり、登録番号ごとに登録されている。この設備データに含まれる系統設備の情報は、発送変配電設備の名称、特性データ、設備間の接続情報および開閉器のオンオフ情報である。なお、特性データは、電力潮流の制約値（または運用目標値）、目標電圧等や、各配電系統に接続される電源および負荷の特性情報である。電源設備には、火力発電所等の大型発電所以外に、太陽光発電設備、風力発電設備、充放電可能な電池等の小規模発電設備も含まれている。
【００５３】
負荷・電源データ記憶部１４２は、設備データと関連して、登録番号に対応付けられ、また時間毎の負荷需要実績、電源の発電実績および負荷需要予測値、電源発電予測値を保持する。
ネットワーク構造記憶部１４３は、図１０を用いて、その詳細について説明する。図１０は、ネットワーク構造記憶部の詳細を示す図である。
図１０に示すように、処理対象配電系統のノードブランチモデルの接続関係を記憶するノード・ブランチの接続関係記憶部１４３１、処理対象配電系統の全ノード数記憶部１４３２、処理対象配電系統の全ブランチ数記憶部１４３３、放射状系統とするために必要な開放ブランチ数記憶部１４３４、および開放ブランチ数記憶部１４３４に記憶されている数値と同じ数のループ数に対してそのループ番号とそのループを構成するブランチ番号とを関連付けるループ番号・ブランチ対応関係記憶部１４３５を備える。
【００５４】
計算条件記憶部１４４（図９参照）は、図１１を用いて、その詳細について説明する。図１１は、計算条件記憶部の詳細を示す図である。
図１１に示すように系統作成部２０によるＰＳＯを用いた配電系統の放射状系統作成処理の処理条件を保持するための記憶部であり、個体数記憶部１４４０、終了条件記憶部１４４１、非放射状系統修正条件記憶部１４４２、評価関数記憶部１４４３、ペナルティ係数記憶部１４４４、 ＰＳＯ変数記憶部１４４５、ランダム修正条件記憶部１４４６、回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７、回転方向条件記憶部１４４８および回転角条件記憶部１４４９を含む。
【００５５】
個体数記憶部１４４０は、ＰＳＯで使用する個体の数を記憶する。
終了条件記憶部１４４１は、ＰＳＯによる最適化処理を終了させるための条件であり、終了世代数あるいは暫定最適解が連続して更新されない世代数等を記憶する。
非放射状系統修正条件記憶部１４４２は、ＰＳＯで作成した系統が放射状系統とならなかった場合に乱数を用いて再度回転角を決定する方法を採用するのか、あるいは回転角速度方向に回転角を増加させたときに現時点で開放ブランチとなっているブランチの隣のブランチを開放させる方法を採用するかを設定した条件を記憶する。
【００５６】
評価関数記憶部１４４３は、ＰＳＯを用いて放射状系統を作成するときに設定する目的関数とペナルティ関数とを組み合わせた評価関数を記憶する。目的関数は、例えば、配電ロスを最小化、設備負荷率を平準化、または設備負荷率最大設備の負荷率を最小化する関数等である。ペナルティ関数は、例えば、運用制約の違反量（潮流制約違反量、電圧違反量等）の度合に応じて増加する関数である。
ペナルティ係数記憶部１４４４は、運用制約違反量に対するペナルティ係数を記憶する。
【００５７】
ＰＳＯ変数記憶部１４４５は、ＰＳＯで使用する群れの暫定最適解と現在解との偏差角度に対する係数ｃ１と、個体自身の暫定最適解と現在解との偏差角度に対する係数ｃ２と、角速度の慣性係数であるｗの初期値および最大世代数における値とを記憶する。
ランダム修正条件記憶部１４４６は、開放ブランチを変更する確率Ｒｍと設定したランダムに修正する対象（個体の回転角、回転速度あるいは開放ブランチ）を記憶する。
回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７は、ループごとの回転角とループを構成する相対ブランチ番号との対応関係およびループ番号の相対ブランチ番号と絶対ブランチ番号との対応関係を記憶する。
【００５８】
回転方向条件記憶部１４４８は、ＰＳＯで使用する群れの暫定最適解と現在解との偏差角度を−１８０度〜＋１８０度という下限値と上限値の範囲、個体自身の暫定最適解と現在解との偏差角度を−１８０度〜＋１８０度という下限値と上限値の範囲を記憶する。これらの上限値、下限値は、各偏差角度が３６０度の整数倍を加算あるいは減算することにより無数に存在することを防止するためのものである。さらに、回転方向条件記憶部１４４８は、偏差角度に対して時計回りまたは反時計回りの回転方向を決める条件も記憶する。
【００５９】
回転角条件記憶部１４４９は、次世代の個体の回転角を決定するときに、角度を３６０度の範囲に収めるために、０度〜３６０度あるいは−１８０度〜＋１８０度という下限値と上限値を記憶する。さらに、回転角条件記憶部１４４９は、回転角に対して時計回りまたは反時計回りの回転方向を決める条件も記憶する。
【００６０】
計算結果記憶部１４６（図９参照）については、図１２を用いて、その詳細を説明する。図１２は、計算結果記憶部の詳細を示す図である。
図１２に示すように、計算結果記憶部１４６は、個体情報記憶部１４６１、個体の暫定最適解記憶部１４６２および群れの暫定最適解記憶部１４６３を含む。
個体情報記憶部１４６１は、各世代の各個体に対して、世代番号、個体番号、回転角、相対開放ブランチ番号、絶対開放ブランチ番号、評価関数、目的関数値、ペナルティ値、制約違反項目および制約違反量、潮流値、電圧値等を記憶する。
【００６１】
個体の暫定最適解記憶部１４６２は、現在の世代までに得られた各個体の暫定最適解となるその個体番号、世代番号および評価関数を記憶する。
群れの暫定最適解記憶部１４６３は、群れ全体の現在の世代までに得られた群れの暫定最適解となる個体番号と世代番号を記憶する。
【００６２】
《処理の流れ》
本実施形態の放射状系統作成装置１（図６参照）は、配電系統の構成を作成するための、各種データを設定・編集する機能と、設定・編集されたデータを用いて配電系統の放射状系統を自動作成する機能と、配電系統の放射状系統を作成した結果を出力する機能とを備える。
ここで、本実施形態の放射状系統作成装置における処理の流れについて、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態の放射状系統作成装置における処理の流れを示す図である。
【００６３】
ステップＳ１０１では、データ取込部２２は、コントロール部２１を介して、配電監視制御システム１１から配電系統の設備データおよびその特性や電圧、潮流、負荷等の実績値および負荷予測データ等を取り込む。また、データ取込部２２は、取り込んだデータをデータベース９の設備データ記憶部１４１および負荷・電源データ記憶部１４２に格納する。
【００６４】
ステップＳ１０２では、データ読込部２３は、データベース９の設備データ記憶部１４１に格納されている発送変配電設備の名称、特性データ、設備間の接続情報、設備間の開閉器のオンオフ情報、および負荷・電源データ記憶部１４２に格納されている時間ごとの負荷需要実績、電源の発電実績、負荷需要予測値、電源発電予測値を読み込む。
【００６５】
ステップＳ１０３では、計算条件設定部２４は、設備データ記憶部１４１に格納されている設備の特性データ、設備間の接続情報等や負荷・電源データ記憶部１４２に格納されている負荷予測データ、電源発電予測値等を読み込む。次に、計算条件設定部２４は、これらのデータからノード数、ブランチ数および放射状系統とするために必要な開放ブランチ数を計算し、この計算結果をそれぞれ記憶部１４３１〜１４３４（図１０参照）に格納する。そして、計算条件設定部２４は、対象の配電系統をノードとブランチとによって表現したモデルを表示装置７に表示し、入力装置６を用いてループ番号及びそれを構成するブランチを設定し、このループを構成する絶対ブランチ番号をループ番号・ブランチ対応関係記憶部１４３５に格納する。また、計算条件設定部２４は、ＰＳＯによる放射状系統を作成するための計算条件を表示装置７に表示する。
【００６６】
ここで、開放するブランチ番号の決定方法の詳細について、説明する。
相対ブランチ番号変換条件設定部２４８は、ループ番号とそのループを構成するブランチ番号とを決定し、ネットワーク構造記憶部１４３（図９参照）に格納する。
図１に示したノードブランチモデルにおいて、ループ番号とそのループを構成する絶対ブランチ番号との関係を図１４に示す。図１４は、ループ番号と絶対ブランチ番号との関係を示す図である。
【００６７】
図１４に示すように、ループ番号＃１は絶対ブランチ番号Ｂ１，Ｂ３，Ｂ５，Ｂ６，Ｂ４，およびＢ２からなることを示している。ループ番号＃２は絶対ブランチ番号Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１１およびＢ９からなることを示している。ループ番号＃３は絶対ブランチ番号Ｂ５，Ｂ７，Ｂ１０およびＢ８からなることを示している。各ループで１つの開放ブランチを決めるときには、ループを構成するブランチから選ぶ。このとき、相対ブランチ番号を使って、絶対ブランチ番号を求めることができる。
【００６８】
例えば、ループ番号＃１の相対ブランチ番号ＲＢ３の絶対ブランチ番号はＢ５である。ループを構成する相対ブランチ番号を決定するときには、物理的な接続状態を維持して並べる。例えば、ループ番号＃１で相対ブランチ番号ＲＢ１が決まれば、そのブランチに直接接続するブランチの時計回りあるいは反時計回りの順に絶対ブランチ番号を並べる。物理的な遠近を相対ブランチ番号の近さで表現するためである。ただし、周回しているので、相対ブランチ番号ＲＢ１と最終番号は隣接していると考える。ループを作成する上で、全ての放射状系統を表現できるように、各ブランチは少なくとも１回はいずれかのループの構成要素となるものとする。
【００６９】
ループ設定部２３９は、各ループを構成するブランチに対して回転角の範囲を設定する。回転角に対して１つのブランチが対応するように設定するものとする。例えば、ブランチに対して均等に割り当てる場合は、３６０度をブランチ数で割った値を相対ブランチ番号順に割り当てていくことになる。
【００７０】
図１のループ番号＃１の例では、ブランチ数が６であるので、各ブランチには６０度分を割り当てることになり、各ブランチに対応する回転角は、ブランチＢ１は０度〜６０度未満、ブランチＢ３は６０度〜１２０度未満、ブランチＢ５は１２０度〜１８０度未満、ブランチＢ６は１８０度〜２４０度未満、ブランチＢ４は２４０度〜３００度未満、ブランチＢ２は３００度〜３６０度未満となる。それぞれの回転角に３６０度の整数倍を加減算しても同じブランチに対応するものとする。
回転角は、発生させた乱数（０〜１の範囲）に３６０度を掛けて算出される。そして、この回転角に対応するブランチ番号がループ番号＃１の開放ブランチとなる。回転角が２１０度となったときは、図２（ａ）に示すように、開放ブランチ番号はＢ６となる。この処理を各ループ番号に対して実施することにより、放射状系統となるために必要な数の開放ブランチを決定するができる。
【００７１】
次に、放射状系統チェック部２８８は、データベース９のノード・ブランチの接続関係記憶部１４３１に格納されているノードとブランチとの接続関係を読み込んで、乱数を用いて決定した開放ブランチ番号のブランチを開放したときに放射状系統となるかどうかをチェックする。チェックの結果、放射状系統とならないことが判明した場合、放射状系統チェック部２８８は、再度乱数を用いて各ループ番号の開放ブランチを求めることを繰り返すことによって、最終的に放射状系統を求める。そして、放射状系統チェック部２８８は、この処理を繰り返すことにより、放射状系統を個体数Ｎmaxとなるまで作成する。
【００７２】
ステップＳ１０４において、初期解作成部２５は、初期解を作成する。すなわち、初期解作成部２５は、個体数記憶部１４４０からＰＳＯで使用する個体数Ｎmaxを、開放ブランチ数記憶部１４３４から開放ブランチ数を、ループ番号・ブランチ対応関係記憶部１４３５からループ番号およびそのループを構成するブランチ番号を、回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７から回転角と相対ブランチ番号および絶対ブランチ番号に対応する回転角の範囲とを、読み込む。そして、初期解作成部２５は、乱数を用いて各ループで開放するブランチ番号を決定する。
【００７３】
次に、ステップＳ１０５において、評価関数計算部２６は、評価関数を計算する。評価関数計算部２６ではデータベース９の設備データ記憶部１４１から設備の特性データおよび運用制約等を，負荷・電源データ記憶部１４２から負荷量および電源発電電力の予測値を読み込む。これらの読み込んだデータと各個体とで表される放射状系統ごとに潮流計算を実施することにより、各ブランチの潮流およびノードの電圧を計算する。評価関数記憶部１４４３から目的関数およびペナルティ関数およびペナルティ係数を読み込み、前記計算結果を代入して、個体ごとの評価関数を計算する。計算した評価関数は、個体ごとに、世代番号ゼロ、個体番号、回転角、角速度（初期解ではゼロ）、相対開放ブランチ番号、絶対開放ブランチ番号、評価関数、目的関数値、ペナルティ値、制約違反項目および制約違反量、潮流値、電圧値等として、個体情報記憶領１４６１に格納される。また、初期解の個体番号、世代番号ゼロ、および評価関数は、各個体の最初の暫定最適解として、個体の暫定最適解記憶部１４６２に無条件で格納される。初期解の中で最も評価関数が小さい個体の個体番号および世代番号ゼロを、群れの暫定最適解記憶部１４６３に格納する。
【００７４】
次に、ステップＳ１０６において、終了条件判定部２７は終了判定を実行する。終了条件判定部２７は、終了条件記憶部１４４１の終了条件を読み込む。
そして、終了条件に最大世代数Ｋmaxが設定されている場合において、世代数Ｋが最大世代数Ｋmaxを超えたとき（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、処理はステップＳ１０８に進む。また、世代数Ｋが最大世代数Ｋmax以下のとき（ステップＳ１０６でＮｏ）、処理はステップＳ１０７に進む。
【００７５】
次に、ステップＳ１０７において、次世代個体生成部２８は次世代個体を生成する。
まず、次世代個体生成部２８では、ＰＳＯ変数計算部２８１においてＰＳＯ変数を計算する。ＰＳＯ変数計算部２８１は、個体数記憶部１４４０から個体数Ｎmaxを、開放ブランチ数記憶部１４３４から開放ブランチ数を、ループ番号・ブランチ対応関係記憶部１４３５からループ番号とそのループを構成するブランチ番号とを、回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７から回転角と相対ブランチ番号および絶対ブランチ番号に対応する回転角の範囲とを、ＰＳＯ変数記憶部１４４５からパラメータｃ１０，ｃ１１，ｃ２０，ｃ２１，ｗ０，およびｗ１を読み込む。また、ＰＳＯ変数計算部２８１は、終了条件記憶部１４４１から最大世代数Ｋmaxを読み込む。
【００７６】
パラメータｃ１，ｃ２およびｗはそれぞれ式（14）、式（15）、および式（16）によって算出した値を使用する。ｃ１０とｃ１１が同じ値の時には、世代数Ｋによらずｃ１は一定である。
ｃ１＝ｃ１０＋（ｃ１１−ｃ１０）×（Ｋmax−Ｋ）／Ｋmax ・・式（14）
ｃ２＝ｃ２０＋（ｃ２１−ｃ２０）×（Ｋmax−Ｋ）／Ｋmax ・・式（15）
ｗ＝ｗ０＋（ｗ１−ｗ０）×（Ｋmax−Ｋ）／Ｋmax ・・式（16）
【００７７】
次に、Δgbest・Δpbest計算部２８２でΔgbestおよびΔpbestを計算する。
Δgbest・Δpbest計算部２８２は、個体情報記憶部１４６１から世代数Ｋの個体番号、回転角等を、個体の暫定最適解記憶部１４６２から各個体の個体番号と世代数Ｋとを、個体情報記憶部１４６１から世代数Ｋの個体番号の回転角および回転速度を、読み込む。また、Δgbest・Δpbest計算部２８２は、群れの暫定最適解記憶部１４６３から個体番号、世代番号を読み込み、この世代番号の個体番号の回転角および回転速度を個体情報記憶部１４６１から読み込む。
【００７８】
次に、Δgbest・Δpbest修正部２８３は、回転方向条件記憶部１４４８から回転方向の下限値Ｄ１および上限値Ｄ２を読み込み、ΔgbestおよびΔpbestを修正する。ここでは、回転方向を考慮するために、下限値Ｄ１が−１８０度、上限値Ｄ２が＋１８０度に設定してあるものとする。具体的には、式（２）の第２項目の個体の暫定最適解と現在解との偏差Δpbestがこの上下限以内に入るように、３６０度の整数倍を加算あるいは減算する。同様に、式（２）の第３項目の群れの暫定最適解と現在解との偏差Δgbestがこの上下限以内に入るように、３６０度の整数倍を加算あるいは減算する。そして、角速度計算部２８４は、読み込んだデータを式（２）に適用して、速度ｖ（角速度ω）を計算する。なお、式（２）の速度ｖは、本実施形態における角速度ωに対応するものとする。また、世代数Ｋのカウンタがゼロのときの角速度ωはゼロとする。
【００７９】
次に、ランダム修正部２８６は、ランダム修正条件記憶部１４４６からパラメータＲｍと修正対象の条件を読み込み、乱数の値とこのパラメータＲｍとを比較して、乱数の値のほうが小さいときには、その個体のループ番号の角速度ωを修正する。修正される角速度ωの範囲は、回転方向条件記憶部１４４８から読み込んだ下限値Ｄ１および上限値Ｄ２に制限される。下限値Ｄ１が−１８０度、上限値Ｄ２が＋１８０度の場合には、式（17）により修正される。
角速度ω＝３６０−rand×１８０ ・・式（17）
ただし、randは０から１の乱数である。
ここでは，ランダム修正部２８６は速度を式（１７）によって修正することにより，式（３）で得られる角度ｘをランダムに修正している。開放するブランチをランダムに修正するために，対応するループ内の開放するブランチ番号をランダムに決定するあるいは式（３）に式（１７）の右辺を加算して，ランダムに開放するブランチを修正することにより同様の効果を実現することができる。
【００８０】
次に、回転角計算部２８７は式（３）により回転角θを計算する。
回転角計算部２８７は、回転角条件記憶部１４４９から回転角θの下限値Ｒ１および上限値Ｒ２を読み込む。ここでは、下限値Ｒ１がゼロ、上限値Ｒ２が３６０度と設定してあるものとする。回転角θがこの上下限範囲に入るように、３６０度の整数倍を加算あるいは減算することにより、次世代個体の回転角θを算出する。そして、回転角計算部２８７は、回転角・ブランチ番号対応関係記憶部１４４７から回転角と開放ブランチ番号との対応関係を読み込む。回転角計算部２８７は、この読み込んだデータを参照して、回転角θに対応する開放ブランチを決定する。
【００８１】
次に、放射状系統チェック部２８８は、データベース９のノード・ブランチの接続関係記憶部１４３１に格納されているノードとブランチとの接続関係を読み込んで、この決定した開放ブランチ番号のブランチを開放したときに放射状系統となるかどうかをチェックする。
【００８２】
次に、非放射状系統修正部２８９は、非放射状系統修正条件記憶部１４４２から非放射状系統を修正する方法を読み込む。そして、非放射状系統修正部２８９は、乱数を用いて開放ブランチを修正する方法が設定してある場合は、初期解作成部２５と同様の方法を用いて放射状系統に修正する。また、非放射状系統修正部２８９は、回転方向近傍選択が設定してある場合は、ループ内で現在の開放ブランチに対して、角速度ωがゼロ以上のときに時計回りで隣のブランチを開放ブランチに修正し、そうでないときには反時計回りで隣のブランチを開放ブランチに修正する。非放射状系統修正部２８９は、このようにして修正した開放ブランチを使用して、放射状系統かどうかをチェックする。そして、非放射状系統修正部２８９は、放射状系統となるまで、更に回転方向の隣のブランチを開放ブランチとすることを繰り返す。
【００８３】
以上により次世代の１つの個体を生成することがきる。これを個体数分だけ繰り返すことにより、全ての個体の次世代個体を生成することができる。最後に世代数Ｋのカウンタが１つ増加される。以上で、ステップＳ１０７における１世代についての処理が終了する。
【００８４】
ステップＳ１０７が終了すると、再度ステップＳ１０５に処理が戻る。
そして，ステップＳ１０５において、再度、評価関数計算部２６において評価関数計算を実行する。この処理は、初期解の評価関数計算処理と基本的には同じであるが、相違点のみについて説明する。
【００８５】
評価関数計算部２６は、各個体の評価関数を計算した後，この評価関数値と個体の暫定最適解記憶部１４６２に格納されている個体の暫定最適値と比較して，前者のほうが小さければこの個体の暫定最適解を更新する。すなわち，この個体番号の評価関数値，世代番号等を更新する。更に，群れの暫定最適解記憶部１４６３の暫定最適値と比較して，その個体の評価関数値が小さければ，群れの暫定最適解記憶部１４６３にその個体番号，世代番号および評価関数を更新して，記憶する。
【００８６】
以上、前記したステップＳ１０５およびステップＳ１０７が、ステップＳ１０６の終了条件を満たすまで繰り返される。
そして、ステップＳ１０６において、終了条件が満足されると（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、ステップＳ１０８へ処理は進む。
なお、ステップＳ１０８の時点では、個体の暫定最適解記憶部１４６２に格納されているデータは各個体の最適解となり、群れの暫定最適解記憶部１４６３に格納されているデータは群れの最適解となっている。
【００８７】
ステップＳ１０８において、結果出力部２９は計算結果を出力する。
結果出力部２９は、設備データ記憶部１４１、負荷・電源データ記憶部１４２、ネットワーク構造記憶部１４３、計算条件記憶部１４４および計算結果記憶部１４６のデータセットに名称をつけて、データベース９の新たな記憶部にデータをコピーする。データセット名称は入力装置６を用いて入力する。計算結果出力部２９は表示装置７の画面にデータベース９に格納されているデータセット名称を表示し、指定したデータセットのデータを読み込んでそのデータセットで得られた最適な放射状系統を表示装置７に表示する。最適な放射状系統のほかに、各ブランチの潮流値や各ブランチの制約値、ノードの電圧値やノードの負荷、発電電力、開放ブランチ番号、目的関数値、制約違反項目およびその違反量を表示する。
【００８８】
その結果出力の表示画面の例を図１５に示す。図１５は、結果出力の表示例を示す図である。
図１５では各ノードの負荷（正の値）と発電電力（負の値）、各ブランチの潮流（ブランチ上の数値）およびループ番号と開放ブランチおよび目的関数の配電ロス量、電圧違反量、潮流違反量を表示している。
【００８９】
また、複数のデータセットの計算結果を比較する場合は、データセット名称を選択し、変数を選択する。変数としては、パラメータＲｍ，ｃ10，ｃ11，ｃ20，ｃ21，ｗ1，ｗ2，Ｋmax，Ｎmaxに対する評価関数値である（式（１４）〜式（１６）参照）。
複数のデータセットの計算結果を比較する表示する画面の例を図１６に示す。図１６は、複数のデータセットの計算結果を比較する表示例を示す図である。
図１６では、横軸は、データセットを表し、縦軸は、評価関数の値を表している。図１６より、どのデータセットが、最も小さい評価関数の値となるか等の傾向を知ることが可能である。また、データセットを、世代順に並べて表示すると、評価関数の値の変遷が分かり、収束の進み具合を知ることが可能である。
【００９０】
《メニュー画面》
ここで、図１３に示す処理の流れを実行させるために、表示装置７に表示するメニュー画面の一例を、図１７、図１８および図１９を用いて説明する。図１７は、初期メニュー画面の一例を示す図である。図１８および図１９は、計算条件の設定画面の一例を示す図である。
【００９１】
まず、本実施形態の配電系統の放射状系統作成装置１は、表示装置７に、図１７に示す初期メニュー画面Ｇ１０１を表示する。
初期メニュー画面Ｇ１０１には、データ取り込みＣ１０１、データ読み込みＣ１０２、計算条件設定Ｃ１０３、放射状系統作成Ｃ１０４、および計算結果出力Ｃ１０５を実行させる各メニュー項目が表示される。これらのメニュー項目を、入力装置６を介して、選択することにより、処理が実行される。以下に、各メニュー項目について説明する（適宜図６参照）。
【００９２】
（１）データ取り込み（Ｃ１０１）
入力装置６を介してメニュー項目１の「データ取り込み」が選択されると、図１３のデータ取り込み（ステップＳ１０１）が実行される。データ取り込み処理が終了すると、コントロール部２１は、表示装置７の表示を初期メニュー画面Ｇ１０１へ戻す。
【００９３】
（２）データ読み込み （Ｃ１０２）
入力装置６を介してメニュー項目２の「データ読み込み」が選択されると、図１３のデータ読み込み（ステップＳ１０２）が実行される。データ読み込み処理が終了すると、コントロール部２１は、表示装置７の表示を初期メニュー画面Ｇ１０１へ戻す。
【００９４】
（３）計算条件設定 （Ｃ１０３）
入力装置６を介してメニュー項目３の「計算条件設定」が選択されると、図１３の計算条件設定（ステップＳ１０３）が実行される。計算条件設定処理が終了すると、コントロール部２１は、表示装置７の表示を初期メニュー画面Ｇ１０１へ戻す。なお、ステップＳ１０３における画面表示については、後記する。
【００９５】
（４）放射状系統作成（Ｃ１０４）
入力装置６を介して、メニュー項目４の「放射状系統作成」が選択されると、図６の初期解作成部２５、評価関数計算部２６、終了条件判定部２７および次世代個体生成部２８が、前記したようにしてデータベース９に設定された各種データ・条件に基づいて、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０７を実行し、最適な配電系統の放射状系統を作成する。
【００９６】
（５）計算結果出力（Ｃ１０５）
入力装置６を介してメニュー項目５「計算結果出力」が選択されると、図１３の計算結果出力（ステップＳ１０８）が実行される。
【００９７】
《画面表示》
なお、ステップＳ１０３（図１３参照）では、放射状系統を作成する計算条件を設定する画面Ｇ２０１（図１８参照）および画面Ｇ３０１（図１９参照）が表示される。以下に、画面Ｇ２０１および画面Ｇ３０１について説明する。
これらの画面では、選択項目のラジオボタン選択および数値入力は入力装置６によって行われる。また、画面Ｇ３０１のＣ３０５ボタンを押すことにより、設定した項目はデータベース９に格納される。
【００９８】
画面Ｇ２０１の入力項目Ｃ２０１は、ＰＳＯの個体数Ｎmaxを設定するものである。入力項目Ｃ２０１の個体数Ｎmaxを設定する表示およびデータを格納する処理は個体数設定部２４１により実行される。ここで設定された値の格納先は個体数記憶部１４４０である。
【００９９】
入力項目Ｃ２０２は最大世代数Ｋmaxを設定するものである。また、入力項目Ｃ２０７は最適化計算の終了条件を選択するものである。入力項目Ｃ２０２の最大世代数Ｋmax、入力項目Ｃ２０７の終了条件を設定する表示およびデータを格納する処理は終了条件設定部２４２により実行される。ここで設定された値の格納先は終了条件記憶部１４４１である。なお、入力項目Ｃ２０７において最大世代数Ｋmaxが選択されたときは、設定世代数Ｌmaxの数値は格納されず、群れの暫定最適解の連続して未更新世代数を選択したときにのみ格納される。これらの終了条件あるいは設定値の格納先は終了条件記憶部１４４１である。
【０１００】
入力項目Ｃ２０３はパラメータｃ１の初期値ｃ１０と最大世代到達時のｃ１１を設定するものである。入力項目Ｃ２０４はパラメータｃ２の初期値ｃ２０と最大世代到達時のｃ２１を設定するものである。入力項目Ｃ２０５はパラメータｗの初期値ｗ０と最大世代到達時のｗ１を設定するものである。
入力項目Ｃ２０３のパラメータｃ１、入力項目Ｃ２０４のパラメータｃ２、および入力項目Ｃ２０５のパラメータｗを設定する表示およびデータを格納する処理はＰＳＯ変数設定部２４６により実行される。ここで設定された値の格納先はＰＳＯ変数記憶部１４４５である。
【０１０１】
入力項目Ｃ２０６は、ＰＳＯで作成した個体により表現される配電系統が放射状系統とならなかったときの対策方法をトルグスイッチで選択するものである。入力項目Ｃ２０６の非放射状系統修正方法を設定する表示およびデータを格納する処理は非放射状系統修正条件設定部２４３により実行される。ここで設定された条件の格納先は非放射状系統修正条件記憶部１４４２である。
【０１０２】
入力項目Ｃ２０８はランダム修正条件を設定するものである。入力項目Ｃ２０８のランダム修正条件を設定する表示およびデータを格納する処理はランダム修正条件設定部２４７により実行される。パラメータＲｍはランダム条件が選択される確率を設定するもので、０から１の乱数と比較して、大きい場合に修正対象に対してランダム修正が実行される。修正対象は、全ての個体、現世代で群れの暫定最適解に到達している個体、あるいは群れの暫定最適解に到達したことのある個体のいずれかである。これらのパラメータＲｍおよびランダム修正条件の格納先はランダム修正条件記憶部１４４６である。
【０１０３】
入力項目Ｃ２０９は回転方向条件の下限値Ｄ１と上限値Ｄ２とを設定するものである。入力項目Ｃ２０９の回転方向条件を設定する表示およびデータを格納する処理は回転方向条件設定部２４９により実行される。ここで設定された値の格納先は回転方向条件記憶部１４４８である。
入力項目Ｃ２１０は回転角条件の下限値Ｒ１と上限値Ｒ２とを設定するものである。入力項目Ｃ２１０の回転角条件を設定する表示およびデータを格納する処理は回転角条件設定部２５０により実行される。ここで設定された値の格納先は回転角条件記憶部１４４９である。
【０１０４】
これらの値あるいは条件を選択または入力が終了したとき、ボタンＣ２１１の「次の設定へ」をクリックする。ボタンＣ２１１がクリックされると図１９の画面Ｇ３０１が表示される。
【０１０５】
次に、画面Ｇ３０１の入力項目Ｃ３０１は目的関数を選択するものである。入力項目Ｃ３０１の目的関数を設定する表示およびデータを格納する処理は評価関数設定部２４４により実行される。
目的関数は、配電ロス最小化、負荷率平準化および負荷率最大設備の最小化の中から選択される。選択された目的関数の格納先は評価関数記憶部１４４３である。画面Ｇ３０１には表示されていないが，目的関数として，潮流制約違反の設備数あるいは電圧制約違反の設備数を設定することもできる。
【０１０６】
入力項目Ｃ３０２はペナルティ関数を選択するものである。入力項目Ｃ３０２のペナルティ関数を設定する表示およびデータを格納する処理はペナルティ係数設定部２４５により実行される。
ペナルティ関数の項目は潮流制約と電圧制約であり、その制約違反をペナルティとして考慮するときの関数が選択される。関数の選択肢は、「考慮しない」、違反量の絶対値あるいは違反量の二乗である。選択されたペナルティ関数の格納先は評価関数記憶部１４４３である。
【０１０７】
入力項目Ｃ３０３はペナルティ係数を設定するものである。入力項目Ｃ３０３のペナルティ係数を設定する表示およびデータを格納する処理はペナルティ係数設定部２４５により実行される。潮流制約違反に対するペナルティｖ１および電圧制約の違反に対するペナルティｖ２を設定する。設定したペナルティ係数の格納先は評価関数記憶部１４４３である。これらの目的関数とペナルティ項を加算したものが評価関数となる。
以上により、計算条件設定処部２４によるステップＳ１０３における処理が終了する。
【０１０８】
《評価関数》
ここで、評価関数について説明する。評価関数は目的関数と、ペナルティ関数にペナルティ係数を掛けたペナルティ項の総和となる。
目的関数として配電ロスＺlossを選択したときは、配電ロスは潮流計算によって算出される。すなわち、電圧を一定として、配電ロスを送電線のインピーダンスと対象送電線の電流により、式（４）を用いて計算する。
Ｚloss＝Σ｛Ｉi×Ｉi＋ａi×Ｉi×Ｊi×Ｉi＋ｂi×Ｊi×Ｊi｝ ・・式（４）
ただし、Ｉiは配電線ｉの通過電流、Ｊiは配電線ｉに接続されている負荷、ａは負荷の分布状態に応じて定められる係数（負荷が平均的に分布しているときは例えば１と設定）、ｂは負荷の分布状態に応じて定められる係数（負荷が平均的に分布しているときは例えば１／３と設定）である。なお、式（４）以外にも、開閉器の通過電流により配電ロスを計算する方法もある。
【０１０９】
次に、目的関数として負荷率平準化を選択したときには、式（５）となる。
Ｚave＝Σ(Ｆj／Ｒj) ・・式（５）
ただし、ｊは設備（配電線またはトランス）の番号、Ｆjは設備ｊの潮流値、Ｒjは設備ｊの潮流制約値である。
【０１１０】
目的関数として負荷率最大設備の最小化を選択したときには、式（６）となる。
Ｚmax＝min(Ｆj／Ｒj) ・・式（６）
ただし、ｊは設備（配電線またはトランス）の番号、Ｆjは設備ｊの潮流値、Ｒjは設備ｊの潮流制約値である。
【０１１１】
次に、ペナルティ関数として潮流制約を選択したときについて以下に説明する。例えば、配電線に流れる電力潮流を制約値以内に抑制することを目的とする場合、このペナルティが小さいほど良い系統であることになる。この場合、ペナルティ項Ｚpfはペナルティ関数として選択した潮流制約違反に潮流制約違反のペナルティ係数ｖ１を掛けた式（７）となる。
Ｚpf＝ｖ１×Σｆj(Ｆj，Ｒj) ・・式（７）
ただし、ｊは設備（配電線またはトランス）の番号、Ｆjは設備ｊの潮流値、Ｒjは設備ｊの潮流制約値であり、ｆj(Ｆj，Ｒj)は潮流制約違反が発生していない設備ではゼロである。
【０１１２】
次に、潮流制約違反が発生しているときで絶対違反量を選択しているときは式（８）、違反量の二乗を選択しているときは式（９）となる。
ｆj(Ｆj，Ｒj)＝｜Ｆj−Ｒj｜ ・・式（８）
ｆj(Ｆj，Ｒj)＝（Ｆj−Ｒj）×（Ｆj−Ｒj） ・・式（９）
【０１１３】
次に、ペナルティ関数として電圧制約を選択したときについて以下に説明する。例えば、ノードの電圧を制約値以内に抑制することを目的とする場合、このペナルティが小さいほど良い系統であることになる。この場合、ペナルティ項Ｚvolは電圧ペナルティ関数に電圧制約違反のペナルティ係数ｖ２を掛けた式（10）となる。
Ｚvol＝ｖ２×Σｇj(Ｖj，Ｑj) ・・式（10）
ただし、ｊはノード設備の番号、Ｖjはノード設備ｊの電圧、Ｑjはノード設備ｊの電圧制約値、ｇj(Ｖj，Ｑj)は電圧制約違反が発生していない設備ではゼロである。
【０１１４】
電圧制約違反が発生しているときで絶対違反量を選択しているときは式（11）、違反量の二乗を選択しているときは式（12）となる。
ｇj(Ｖj，Ｑj)＝｜Ｖj−Ｑj｜ ・・式（11）
ｇj(Ｖj，Ｑj)＝（Ｖj−Ｑj）×（Ｖj−Ｑj） ・・式（12）
【０１１５】
また、電圧は、送電線ｋに供給する変圧器から送電線ｋまでにある設備ｊの電流Ｉjとその設備のインピーダンスｒjの積の合算として、式（１３）となる。
Ｖk＝ΣＩjk×ｒjk ・・式（13）
【０１１６】
画面Ｇ３０１には表示していないが、ペナルティ関数として、潮流制約違反の設備数、電圧制約違反の設備数を考慮してもよい。また、事故による停電電力に着目し、これについての評価をペナルティ関数に追加してもよい。さらに、時間とともに供給力、負荷が変化した場合、作成した系統構成に潮流制約違反および電圧制約違反がない系統として、何時間保持できるかを目的関数としてもよく、また、継続した時間の配電ロスの和を目的関数としてもよい。このようにすれば、作成した系統構成が単一時間のみの最適化だけでなく、連続した時間帯で評価関数を考慮することが可能となるため、連続した時間での最適化を実現することができる。
【０１１７】
以上、本実施形態の放射状系統作成装置１によれば、配電系統をノードとブランチで表現した配電系統モデルにおいて、ＰＳＯを適用して、ループごとに開放ブランチを１つ決定する。その際、ループを円と見做したときに円の中心からブランチを見込む角度の範囲によって開放ブランチの位置を関連付けている。そのため、乱数によって次世代の位置を更新する場合に、その位置を表す数値が、常に円１周分の見込み角３６０度の中に制限されることによって、収束性を早めることができる。
【０１１８】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。
【０１１９】
例えば、図２では、ループを円と見做していたが、見込み角の代わりに、ブランチの番号が循環する数列に対応させてもよい。
また、図２では、見込み角をブランチごとに均等にしたが、これに限られることは無く、重み付けして、見込み角を異ならせてもよい。
【０１２０】
また、本実施形態において、放射状系統作成装置１（図６参照）の各部の処理について説明したが、これらの処理は、放射状系統作成装置１をコンピュータで実現したときに搭載されるプログラムによって実現されてもよい。このプログラムは、通信回線を介して提供することもできるし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】配電系統をノードとブランチで表現したモデルを示す図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃１における回転角とブランチとの対応関係を示す図であり、（ｂ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃２における回転角とブランチとの対応関係を示す図であり、（ｃ）は、図１に示す配電系統モデルのループ＃３における回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
【図３】現在解ｘにおける回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
【図４】暫定最適解pbestにおける回転角とブランチとの対応関係を示す図である。
【図５】本実施形態の配電系統の放射状系統作成装置の構成について示す図である。
【図６】本実施形態の放射状系統作成装置の機能構成を示す図である。
【図７】計算条件設定部の機能の詳細を示す図である。
【図８】次世代個体生成部の機能の詳細を示す図である。
【図９】データベースの詳細を示す図である。
【図１０】ネットワーク構造記憶部の詳細を示す図である。
【図１１】計算条件記憶部の詳細を示す図である。
【図１２】計算結果記憶部の詳細を示す図である。
【図１３】本実施形態の放射状系統作成装置における処理の流れを示す図である。
【図１４】計算条件を設定する画面の例である。
【図１５】結果出力の表示例を示す図である。
【図１６】複数のデータセットの計算結果を比較する表示例を示す図である。
【図１７】初期メニュー画面の一例を示す図である。
【図１８】計算条件の設定画面の一例を示す図である。
【図１９】計算条件の設定画面の一例を示す図である。
【図２０】ＰＳＯを適用した最適化処理の概要を示す図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１ 配電系統の放射状系統作成装置
６ 入力装置
７ 表示装置
８ 印字装置
９ データベース
１０ 読取装置
１１ 配電監視制御システム
１２ 配電系統
２０ データ処理部
２１ コントロール部
２２ データ取込部
２３ データ読込部
２４ 計算条件設定部
２５ 初期解作成部
２６ 評価関数計算部
２８ 次世代個体生成部
１４１ 設備データ記憶部
１４２ 負荷・電源データ記憶部
１４３ ネットワーク構造記憶部
１４４ 計算条件記憶部
１４６ 計算結果記憶部
２６０１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ）
２６０２ 主記憶装置
２６０３ 入出力装置
２６０４ 外部記憶装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷および電源設備をノードとして表現し、２つの該ノード間の、開または閉いずれかの接続状態をブランチとして表現して、３つ以上のノードの接続状態を示す配電系統の放射状系統を発見的最適化手法であるＰＳＯ（Particle Swarm Optimization）を用いて作成する放射状系統作成装置であって、
前記ノードを頂点とし、前記ブランチを辺とする、多角形からなるループを定め、前記ループごとに、そのループを構成するブランチの中のいずれか一つを前記接続状態が開である開放ブランチとして定め、前記ループごとの前記開放ブランチに対応する数値からなる開放ブランチ情報を生成し、前記開放ブランチ情報を記憶部に記憶する計算条件設定部、
ランダム修正を決定する乱数を用いて決められる数値を更新情報として、前記記憶部に記憶された開放ブランチ情報と前記更新情報とに基づいて、新たな開放ブランチ情報を生成し、前記新たに生成された開放ブランチ情報を前記記憶部に記憶する次世代個体生成部、
前記次世代個体生成部における新たな開放ブランチ情報を生成する処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返して得られた開放ブランチ情報群から、予め定められた評価関数に基づく解を探索し、該解に基づいて放射状系統を作成する制御部、
を備えることを特徴とする放射状系統作成装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記開放ブランチ情報における前記開放ブランチに対応する数値を含む所定の数値範囲とブランチとを、ループごとに全てのブランチについて一対一に対応付けて記憶し、
前記計算条件設定部は、
前記数値を取得したときに、その数値がどの数値範囲にあるかを判定することによって、開放ブランチを決定すること
を特徴とする請求項１に記載の放射状系統作成装置。
【請求項３】
前記開放ブランチに対応する数値を含む所定の数値範囲とブランチとの一対一の対応関係は、前記ループを円とし、前記ループを構成するブランチを円弧と定め、
前記所定の数値範囲は、円の中心から前記円弧を見たときの見込み角によって表され、
前記数値は、角度の大きさによって表現されること
を特徴とする請求項２に記載の放射状系統作成装置。
【請求項４】
前記次世代個体生成部によって生成される前記更新情報であるランダム修正を決定する乱数を用いて決められる数値が角度の大きさで表現されるときに、前記次世代個体生成部は、その角度の大きさが−１８０度から１８０度に納まるように３６０度の倍数を加算または減算すること
を特徴とする請求項３に記載の放射状系統作成装置。
【請求項５】
前記評価関数は、配電ロス、負荷率平準化、負荷率最大設備の負荷率、潮流制約違反の設備数、電圧制約違反の設備数、潮流制約違反量ペナルティ、および電圧違反量ペナルティのうちの少なくとも１つを含む関数であること
を特徴とする請求項１に記載の放射状系統作成装置。
【請求項６】
表示部を備え、
前記次世代個体生成部は、前記開放ブランチ情報群および各開放ブランチ情報について算出された前記評価関数の値を、前記表示部に表示すること
を特徴とする請求項１または請求項５に記載の放射状系統作成装置。
【請求項７】
負荷および電源設備をノードとして表現し、２つの該ノード間の、開または閉いずれかの接続状態をブランチとして表現して、３つ以上のノードの接続状態を示す配電系統の放射状系統を発見的最適化手法であるＰＳＯ（Particle Swarm Optimization）を用いて作成する放射状系統作成装置に用いられる放射状系統作成方法であって、
前記放射状系統作成装置は、記憶部、計算条件設定部、次世代個体生成部、および制御部を備え、
前記計算条件設定部は、前記ノードを頂点とし、前記ブランチを辺とする、多角形からなるループを定め、前記ループごとに、そのループを構成するブランチの中のいずれか一つを前記接続状態が開である開放ブランチとして定め、前記ループごとの前記開放ブランチに対応する数値からなる開放ブランチ情報を生成し、前記開放ブランチ情報を記憶部に記憶する計算条件設定ステップ、
前記次世代個体生成部は、乱数を用いて決められる数値を更新情報として、前記記憶部に記憶された開放ブランチ情報と前記更新情報とに基づいて、新たな開放ブランチ情報を生成し、前記新たに生成された開放ブランチ情報を前記記憶部に記憶する次世代個体生成ステップ、
前記制御部は、前記次世代個体生成部における新たな開放ブランチ情報を生成する処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返して得られた開放ブランチ情報群から、予め定められた評価関数に基づく解を探索し、該解に基づいて放射状系統を作成する制御ステップ、
を実行することを特徴とする放射状系統作成方法。
【請求項８】
前記記憶部は、前記開放ブランチ情報における前記開放ブランチに対応する数値を含む所定の数値範囲とブランチとを、ループごとに全てのブランチについて一対一に対応付けて記憶し、
前記計算条件設定部は、
前記数値を取得したときに、その数値がどの数値範囲にあるかを判定することによって、開放ブランチを決定すること
を特徴とする請求項７に記載の放射状系統作成方法。
【請求項９】
前記開放ブランチに対応する数値を含む所定の数値範囲とブランチとの一対一の対応関係は、前記ループを円とし、前記ループを構成するブランチを円弧と定め、
前記所定の数値範囲は、円の中心から前記円弧を見たときの見込み角によって表され、
前記数値は、角度の大きさによって表現されること
を特徴とする請求項８に記載の放射状系統作成方法。
【請求項１０】
前記次世代個体生成部によって生成される前記更新情報であるランダム修正を決定する乱数を用いて決められる数値が角度の大きさで表現されるときに、前記次世代個体生成部は、その角度の大きさが−１８０度から１８０度に納まるように３６０度の倍数を加算または減算すること
を特徴とする請求項９に記載の放射状系統作成方法。
【請求項１１】
前記評価関数は、配電ロス、負荷率平準化、負荷率最大設備の負荷率、潮流制約違反の設備数、電圧制約違反の設備数、潮流制約違反量ペナルティ、および電圧違反量ペナルティのうちの少なくとも１つを含む関数であること
を特徴とする請求項７に記載の放射状系統作成方法。
【請求項１２】
前記放射状系統作成装置は、表示部を備え、
前記次世代個体生成部は、前記開放ブランチ情報群および各開放ブランチ情報について算出された前記評価関数の値を、前記表示部に表示すること
を特徴とする請求項７または請求項１１に記載の放射状系統作成方法。
【請求項１３】
請求項７ないし請求項１２のいずれか一項に記載の放射状系統作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とする放射状系統作成プログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の放射状系統作成プログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体 。
【請求項１】
負荷および電源設備をノードとして表現し、２つの該ノード間の、開または閉いずれかの接続状態をブランチとして表現して、３つ以上のノードの接続状態を示す配電系統の放射状系統を発見的最適化手法であるＰＳＯ（Particle Swarm Optimization）を用いて作成する放射状系統作成装置であって、
前記ノードを頂点とし、前記ブランチを辺とする、多角形からなるループを定め、前記ループごとに、そのループを構成するブランチの中のいずれか一つを前記接続状態が開である開放ブランチとして定め、前記ループごとの前記開放ブランチに対応する数値からなる開放ブランチ情報を生成し、前記開放ブランチ情報を記憶部に記憶する計算条件設定部、
ランダム修正を決定する乱数を用いて決められる数値を更新情報として、前記記憶部に記憶された開放ブランチ情報と前記更新情報とに基づいて、新たな開放ブランチ情報を生成し、前記新たに生成された開放ブランチ情報を前記記憶部に記憶する次世代個体生成部、
前記次世代個体生成部における新たな開放ブランチ情報を生成する処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返して得られた開放ブランチ情報群から、予め定められた評価関数に基づく解を探索し、該解に基づいて放射状系統を作成する制御部、
を備えることを特徴とする放射状系統作成装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記開放ブランチ情報における前記開放ブランチに対応する数値を含む所定の数値範囲とブランチとを、ループごとに全てのブランチについて一対一に対応付けて記憶し、
前記計算条件設定部は、
前記数値を取得したときに、その数値がどの数値範囲にあるかを判定することによって、開放ブランチを決定すること
を特徴とする請求項１に記載の放射状系統作成装置。
【請求項３】
前記開放ブランチに対応する数値を含む所定の数値範囲とブランチとの一対一の対応関係は、前記ループを円とし、前記ループを構成するブランチを円弧と定め、
前記所定の数値範囲は、円の中心から前記円弧を見たときの見込み角によって表され、
前記数値は、角度の大きさによって表現されること
を特徴とする請求項２に記載の放射状系統作成装置。
【請求項４】
前記次世代個体生成部によって生成される前記更新情報であるランダム修正を決定する乱数を用いて決められる数値が角度の大きさで表現されるときに、前記次世代個体生成部は、その角度の大きさが−１８０度から１８０度に納まるように３６０度の倍数を加算または減算すること
を特徴とする請求項３に記載の放射状系統作成装置。
【請求項５】
前記評価関数は、配電ロス、負荷率平準化、負荷率最大設備の負荷率、潮流制約違反の設備数、電圧制約違反の設備数、潮流制約違反量ペナルティ、および電圧違反量ペナルティのうちの少なくとも１つを含む関数であること
を特徴とする請求項１に記載の放射状系統作成装置。
【請求項６】
表示部を備え、
前記次世代個体生成部は、前記開放ブランチ情報群および各開放ブランチ情報について算出された前記評価関数の値を、前記表示部に表示すること
を特徴とする請求項１または請求項５に記載の放射状系統作成装置。
【請求項７】
負荷および電源設備をノードとして表現し、２つの該ノード間の、開または閉いずれかの接続状態をブランチとして表現して、３つ以上のノードの接続状態を示す配電系統の放射状系統を発見的最適化手法であるＰＳＯ（Particle Swarm Optimization）を用いて作成する放射状系統作成装置に用いられる放射状系統作成方法であって、
前記放射状系統作成装置は、記憶部、計算条件設定部、次世代個体生成部、および制御部を備え、
前記計算条件設定部は、前記ノードを頂点とし、前記ブランチを辺とする、多角形からなるループを定め、前記ループごとに、そのループを構成するブランチの中のいずれか一つを前記接続状態が開である開放ブランチとして定め、前記ループごとの前記開放ブランチに対応する数値からなる開放ブランチ情報を生成し、前記開放ブランチ情報を記憶部に記憶する計算条件設定ステップ、
前記次世代個体生成部は、乱数を用いて決められる数値を更新情報として、前記記憶部に記憶された開放ブランチ情報と前記更新情報とに基づいて、新たな開放ブランチ情報を生成し、前記新たに生成された開放ブランチ情報を前記記憶部に記憶する次世代個体生成ステップ、
前記制御部は、前記次世代個体生成部における新たな開放ブランチ情報を生成する処理を、所定の条件が満たされるまで繰り返して得られた開放ブランチ情報群から、予め定められた評価関数に基づく解を探索し、該解に基づいて放射状系統を作成する制御ステップ、
を実行することを特徴とする放射状系統作成方法。
【請求項８】
前記記憶部は、前記開放ブランチ情報における前記開放ブランチに対応する数値を含む所定の数値範囲とブランチとを、ループごとに全てのブランチについて一対一に対応付けて記憶し、
前記計算条件設定部は、
前記数値を取得したときに、その数値がどの数値範囲にあるかを判定することによって、開放ブランチを決定すること
を特徴とする請求項７に記載の放射状系統作成方法。
【請求項９】
前記開放ブランチに対応する数値を含む所定の数値範囲とブランチとの一対一の対応関係は、前記ループを円とし、前記ループを構成するブランチを円弧と定め、
前記所定の数値範囲は、円の中心から前記円弧を見たときの見込み角によって表され、
前記数値は、角度の大きさによって表現されること
を特徴とする請求項８に記載の放射状系統作成方法。
【請求項１０】
前記次世代個体生成部によって生成される前記更新情報であるランダム修正を決定する乱数を用いて決められる数値が角度の大きさで表現されるときに、前記次世代個体生成部は、その角度の大きさが−１８０度から１８０度に納まるように３６０度の倍数を加算または減算すること
を特徴とする請求項９に記載の放射状系統作成方法。
【請求項１１】
前記評価関数は、配電ロス、負荷率平準化、負荷率最大設備の負荷率、潮流制約違反の設備数、電圧制約違反の設備数、潮流制約違反量ペナルティ、および電圧違反量ペナルティのうちの少なくとも１つを含む関数であること
を特徴とする請求項７に記載の放射状系統作成方法。
【請求項１２】
前記放射状系統作成装置は、表示部を備え、
前記次世代個体生成部は、前記開放ブランチ情報群および各開放ブランチ情報について算出された前記評価関数の値を、前記表示部に表示すること
を特徴とする請求項７または請求項１１に記載の放射状系統作成方法。
【請求項１３】
請求項７ないし請求項１２のいずれか一項に記載の放射状系統作成方法をコンピュータに実行させることを特徴とする放射状系統作成プログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の放射状系統作成プログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体 。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−９２３９０（Ｐ２０１０−９２３９０Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６３５２２（Ｐ２００８−２６３５２２）
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１０日（２００８．１０．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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