基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及电能质量优化，尤其涉及基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着分布式光伏和电动汽车充电桩等新型源荷的大量接入，传统的低压交流配电网正转向低压交直流混合配电网。也由此带来部分电能质量问题，现有的治理手段主要集中在规划配置、实时控制以及硬件治理三个层面。在规划配置方面，通常采用层次分析法结合熵权法建立评估体系，并利用启发式算法对无功补偿装置和有源滤波器的安装位置与容量进行静态优化。在实时控制方面，则倾向于引入深度强化学习算法对运行中的电压越限和三相不平衡等问题进行实时调度，通过动态控制柔性互联装置和无功补偿设备来调整电网潮流。此外，部分薄弱电网也通过将静态电容器与动态无功补偿设备相结合的硬件手段，用以降低网损并提升系统功率因数。

2、然而，上述技术在面对新型交直流混合配电网时存在不足。设备配置与实时控制之间存在脱节现象，规划阶段通常仅基于典型场景进行静态优化而忽略了高频波动源荷带来的动态响应需求，控制阶段又往往局限于固定已知的设备布局而缺乏对布局合理性的整体考量。同时，现有研究普遍存在治理目标单一或评价过于主观的问题，部分方法仅关注某一个特定的电能质量指标，或者在多目标评价中单纯依赖主观赋权而缺乏客观性。随着源荷渗透率的不断提高，电压越限、谐波畸变与三相不平衡往往并发出现，传统的闭环规划加开环运行模式难以灵活应对这种并发性的复杂问题。此外，系统对于交直流协同治理的利用率较低，未能充分发掘电压源换流器在交直流两侧功率互济中的主动治理潜力，导致其在电能质量治理中的主动执行能力没有得到有效释放。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法及系统，解决目前新型低压交直流混合配电网中，因高比例新能源接入导致的电压越限、三相不平衡及谐波畸变并发的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法，包括：

5、获取配电网数据，构建低压交直流混合配电网拓扑模型；

6、结合主客观赋权法确定各项电能质量指标的综合权重系数，并根据综合权重系数对所述拓扑模型进行电能质量综合评分；

7、利用改进萤火虫算法求解以设备投资成本及所述电能质量综合评分构建的双目标优化函数，以确定电力设备的安装位置与容量，得到离线规划层配置方案；

8、基于所述离线规划层配置方案下的网络环境，构建马尔可夫决策过程模型；

9、在线运行时，利用深度q网络对所述马尔可夫决策过程模型进行求解，将实时物理运行数据转换成的状态向量输入所述深度q网络中，以预测动作空间中各项电能质量治理动作对应的预期治理收益，并选择目标控制动作解码为物理设备控制参数，将所述物理设备控制参数发送至对应设备进行治理。

10、作为本发明所述的基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法的一种优选方案，其中：所述结合主客观赋权法确定各项电能质量指标的综合权重系数，包括：

11、采用层次分析法计算各项电能质量指标的主观权重，采用熵权法计算各项电能质量指标的客观权重；

12、利用最小二乘法将所述主观权重与所述客观权重进行融合，得到最终的各项电能质量指标的综合权重系数；

13、所述电能质量综合评分由各项综合权重系数，与经过归一化处理后的电压偏差指标、谐波电流含有率指标及三相不平衡度指标加权求和得到。

14、作为本发明所述的基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法的一种优选方案，其中：利用改进萤火虫算法求解以设备投资成本及所述电能质量综合评分构建的双目标优化函数，以确定电力设备的安装位置与容量，得到离线规划层配置方案，包括：

15、所述低压交直流混合配电网拓扑模型中治理设备采用动静结合配置策略；其中，治理设备包括静态无功补偿装置以及动态无功补偿装置；

16、所述双目标优化函数中的设备投资成本，包含静态无功补偿装置与动态无功补偿装置的容量成本函数；

17、通过所述改进萤火虫算法的位置与吸引度更新公式进行寻优，使计算得到的电能质量综合评分对应的电能质量综合评估指数最小。

18、作为本发明所述的基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法的一种优选方案，其中：基于所述离线规划层配置方案下的网络环境，构建马尔可夫决策过程模型，包括：

19、所述马尔可夫决策过程模型中包括状态空间、动作空间及奖励函数；

20、所述奖励函数中包括：电能质量相关越限惩罚项，所述电能质量相关越限惩罚项具体包括交流侧电压越限惩罚项、直流侧电压越限惩罚项以及交流侧三相不平衡度越限惩罚项；

21、所述奖励函数还包括：光伏弃光惩罚项以及储能频繁动作惩罚项；

22、各惩罚项在奖励函数中均对应设置权重系数，所述权重系数根据不同电能质量问题的治理优先级预先设定。

23、作为本发明所述的基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法的一种优选方案，其中：利用深度q网络对所述马尔可夫决策过程模型进行求解，包括：

24、利用部署在配电网关键节点的量测设备，实时采集包括交流侧及直流侧节点的电压幅值、支路潮流功率，以及可控柔性设备的实时状态数据；

25、对采集得到的各项数据进行归一化处理，并按照所述马尔可夫决策过程模型中定义的状态空间格式拼接成长向量形式的当前时刻状态向量；

26、将所述当前时刻状态向量输入至所述深度q网络的输入层。

27、作为本发明所述的基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法的一种优选方案，其中：将实时物理运行数据转换成的状态向量输入所述深度q网络中，以预测动作空间中各项电能质量治理动作对应的预期治理收益，并选择目标控制动作解码为物理设备控制参数，包括：

28、利用所述深度q网络预测并输出动作空间中所有控制动作对应的预期治理收益；

29、采用贪婪策略平衡探索与利用的关系，以第一预设概率在动作空间中随机选择动作进行探索，以第二预设概率选择所述预期治理收益最大的控制动作作为目标控制动作；

30、所述目标控制动作经指令解码后形成的所述物理设备控制参数包括：电压源换流器的有功及无功传输功率设定值、静止无功发生器的无功电流参考值以及静态电容器组的离散投切信号。

31、作为本发明所述的基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法的一种优选方案，其中：将所述物理设备控制参数发送至对应设备进行治理，包括：

32、响应于实时监测到交流侧电压越限，控制电压源换流器进行交直流两侧的有功功率倒送，并控制静止无功发生器输出容性无功电流，协同将节点电压调节至合格范围；

33、响应于实时监测到三相不平衡度超标或谐波畸变，控制静止无功发生器或电压源换流器输出不对称补偿电流以实现相间负荷均衡，并发出反向谐波电流以抵消非线性负载产生的谐波；

34、在各个设备执行完对应的物理设备控制参数后，获取下一时刻的配电网环境状态并更新奖励函数，将由当前时刻状态、目标控制动作、计算得到的奖励值以及下一时刻状态组成的样本存入经验回放池中，定期抽取批量样本利用梯度下降法对深度q网络的权重参数进行在线迭代更新。

35、第二方面，本发明提供了基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置系统，包括：

36、第一构建模块，用于获取配电网数据，构建低压交直流混合配电网拓扑模型；

37、评分模块，用于结合主客观赋权法确定各项电能质量指标的综合权重系数，并根据综合权重系数对所述拓扑模型进行电能质量综合评分；

38、寻优模块，用于利用改进萤火虫算法求解以设备投资成本及所述电能质量综合评分构建的双目标优化函数，以确定电力设备的安装位置与容量，得到离线规划层配置方案；

39、第二构建模块，用于基于所述离线规划层配置方案下的网络环境，构建马尔可夫决策过程模型；

40、求解模块，用于在线运行时，利用深度q网络对所述马尔可夫决策过程模型进行求解，将实时物理运行数据转换成的状态向量输入所述深度q网络中，以预测动作空间中各项电能质量治理动作对应的预期治理收益，并选择目标控制动作解码为物理设备控制参数，将所述物理设备控制参数发送至对应设备进行治理。

41、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：

42、存储器和处理器；

43、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法的步骤。

44、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述基于改进智能算法的低压交直流混合配电网电能质量协同治理与优化配置方法的步骤。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过主客观融合赋权建立归一化指标体系，提供更为全面客观的电能质量综合评价基础；并利用改进萤火虫算法对离线双目标优化函数进行求解，实现治理设备安装位置与容量的动静结合寻优，从而在规划阶段能够有效提升设备配置的经济性与布局合理性；在线运行层面，通过将离线配置方案构建的网络环境转化为马尔可夫决策过程模型并采用深度q网络进行求解，能够克服传统开环运行模式的局限，实现面向高频随机源荷波动下的电压越限、三相不平衡以及谐波畸变等多维电能质量问题的实时、自适应且闭环的并发治理；结合奖励机制中协同计入交直流有功支撑、新能源消纳惩罚以及设备动作频率惩罚，挖掘柔性换流器在交直流两侧功率双向互济中的主动治理潜力，并能够有效抑制储能等设备的频繁动作以延长其使用寿命，从而在整体上实现离线规划配置与在线运行控制的协同，增强配电网在高动态波动场景下的自适应调节能力与运行稳定性。