一种谐波源定位量测装置的配置优化方法与流程

1.本发明涉及电能质量测量技术领域，涉及一种谐波源定位量测装置的配置优化方法。


背景技术：

2.从工业革命开始，电能便成为工业发展的推动剂，即使在科技如此发达的现代，电能作为基础能源，也是各种科技发展的基础。所以，电力系统的安全是保证社会经济建设持续、稳定和协调发展的基本条件。
3.随着我国经济的快速发展，电力系统的规模不断扩大，电网运行的程度也越来越复杂，对系统的量测要求也越来越高。近些年来，国内外学者对系统量测提出了许多优化方法，主要分为两大类别，一种是数值优化算法和启发式优化算法。数值优化算法一般对小系统有效，且全局搜索能力不强，在应用中具有一定的局限性；启发式优化算法则是全局搜索能力强，运行效率高，对系统的适应性强，解决谐波源定位量测装置的配置问题具有巨大优势。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，以解决上述问题。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，包括以下步骤：
7.步骤s1:获取量测装置的初始配置方案，并且计算系统母线不可观数目e'；
8.步骤s2：进行初始化，定义初始温度t0、温度的降低速度t＝kt0、搜索空间m和每个t的迭代次数l；
9.步骤s3：迭代生成量测装数数目与预设值v_test相等配置方案，并且计算该方案的系统母线不可观数目e”；
10.步骤s4：采用metropolis准则，对新的量测装置配置方案进行判断，判断搜索空间m是否完全搜索完毕，如果是，则执行s5；否则，返回执行s3；
11.步骤s5:判断是否满足了终止条件，若满足，则结束运算，输出最优配置方案；否则，按预设比例降低温度t，返回执行步骤s3。
12.进一步的，所述步骤s1具体为:采用最小生成数算法的输出方案x＝[x1,x2,...,x
i
,...,x
n
]
t
，为n维列向量，其中i是系统母线节点编号，若母线节点装有量测装置，则x
i
＝1；反之，则x
i
＝0。
[0013]
进一步的，所述可观性判断如下，基于欧姆定律和基尔霍夫电压电流定律：若某个母线节点装有量测装置，则该节点的电压和与该节点相连的支路电流都可直接量测，那么该节点和节点的邻接节点都是可观的；若某一母线节点是零注入节点，其邻接节点数为k，则根据欧姆定律和基尔霍夫定律，这k 1个节点若k个可观，则剩下的节点也是可观的。
[0014]
进一步的，所述步骤s2具体为：根据系统拓扑结构，定义初始温度t0、温度的降低速度t＝kt0、搜索空间m和每个t的迭代次数l；
[0015]
其中，初始温度t0要大于预设值；k用于控制温度的退火深度的常数；搜索空间m，由系统母线数目和参数v_test决定；迭代次数l，应当满足在衰减因子k确定的情况下，使解能趋于预设准平衡分布，即一个局部收敛解位置。
[0016]
进一步的，所述
[0017][0018]
v_test向下取整，ub为当前量测装置配置数目是上限，lb则为零，因为量测装置数目最小为零。
[0019]
进一步的，所述步骤s4具体为：判断两次配置方案的母线节点之差是否满足e＝e'
‑
e”≤0,若满足则接受新的配置方案并进入下一步骤，否则以概率接受新的配置方案并进入下一步；新解的接受准则表示如下：
[0020][0021]
若e”≥e'，首先在[0,1]区间生成一个随机数ω，如果ω＜p，则接受该方案并进入下一步；否则拒绝该方案，进入下一步。
[0022]
进一步的，所述s5中：
[0023]
m的取值公式为：
[0024][0025]
式中，n为母线节点数目，k为v_test。
[0026]
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
[0027]
本发明可以对电能质量监测装置的布局进行优化，在保证系统完全可观的前提下，得到最优量测装置位置配置。
附图说明
[0028]
图1为本发明的流程示意图。
[0029]
图2为本发明一实施例中ieee30节点系统拓扑图。
具体实施方式
[0030]
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0031]
请参照图1，本发明提供一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，包括以下步骤：
[0032]
s1：随机生成量测装置的初始配置方案，并且计算该方案的系统母线不可观数目e'。
[0033]
为了减少算法的循环次数，本实施例的初始配置方案，用最小生成数算法的输出方案：
[0034]
x＝[1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0]
t
，
[0035]
上式中，可以看出初始的量测装置配置数目为10，配置位置分别是1、5、6、10、11、12、18、24、26和27号母线节点；
[0036]
s2：进行初始化参数设置。根据ieee30拓扑结构，设置初始温度t0＝15，温度的降低速度为t＝0.879t0，每个t的迭代次数l＝40，
[0037]
每次迭代搜索空间m＝60091；
[0038]
s3：每个t的迭代时，在搜索空间m内，迭代生成量测装数数目与v_test相等配置方案，并且计算该方案的系统母线不可观数目e”；
[0039]
s4：判断两次配置方案的母线节点之差是否满足e＝e'
‑
e”≤0,若满足则接受新的配置方案并进入下一步骤，否则以概率接受新的配置方案并进入下一步。新解的接受准则表示如下：
[0040][0041]
若e”≥e'，首先在[0,1]区间生成一个随机数ω，如果ω＜p，则接受该方案并进入下一步；否则拒绝该方案，进入下一步；
[0042]
s5：判断搜索空间m是否完全搜索完毕，如果是，则执行s6；否则，返回执行s3；
[0043]
s6：判断是否满足了终止条件t＜0.1，若满足，则结束运算，输出最优配置方案；否则，以t＝0.879t0的速度，返回执行s3。
[0044]
本发明提出的方法和最小生成树算法，在ieee30节点上保证系统完全可观时量测装置的最优配置方案如表1所示：
[0045]
表1 ieee30节点的最优配置方案
[0046][0047]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。


技术特征：
1.一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1:获取量测装置的初始配置方案，并且计算系统母线不可观数目e'；步骤s2：进行初始化，定义初始温度t0、温度的降低速度t＝kt0、搜索空间m和每个t的迭代次数l；步骤s3：迭代生成量测装数数目与预设值v_test相等配置方案，并且计算该方案的系统母线不可观数目e”；步骤s4：采用metropolis准则，对新的量测装置配置方案进行判断，判断搜索空间m是否完全搜索完毕，如果是，则执行s5；否则，返回执行s3；步骤s5:判断是否满足了终止条件，若满足，则结束运算，输出最优配置方案；否则，按预设比例降低温度t，返回执行步骤s3。2.根据权利要求1所述的一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，其特征在于，所述步骤s1具体为:采用最小生成数算法的输出方案x＝[x1,x2,...,x
i
,...,x
n
]
t
，为n维列向量，其中i是系统母线节点编号，若母线节点装有量测装置，则x
i
＝1；反之，则x
i
＝0。3.根据权利要求1所述的一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，其特征在于，所述可观性判断如下，基于欧姆定律和基尔霍夫电压电流定律：若某个母线节点装有量测装置，则该节点的电压和与该节点相连的支路电流都可直接量测，那么该节点和节点的邻接节点都是可观的；若某一母线节点是零注入节点，其邻接节点数为k，则根据欧姆定律和基尔霍夫定律，这k 1个节点若k个可观，则剩下的节点也是可观的。4.根据权利要求1所述的一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：根据系统拓扑结构，定义初始温度t0、温度的降低速度t＝kt0、搜索空间m和每个t的迭代次数l；其中，初始温度t0要大于预设值；k用于控制温度的退火深度的常数；搜索空间m，由系统母线数目和参数v_test决定；迭代次数l，应当满足在衰减因子k确定的情况下，使解能趋于预设准平衡分布，即一个局部收敛解位置。5.根据权利要求1所述的一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，其特征在于，所述v_test向下取整，ub为当前量测装置配置数目是上限，lb则为零，因为量测装置数目最小为零。6.根据权利要求1所述的一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，其特征在于，所述步骤s4具体为：判断两次配置方案的母线节点之差是否满足e＝e'
‑
e”≤0,若满足则接受新的配置方案并进入下一步骤，否则以概率接受新的配置方案并进入下一步；新解的接受准则表示如下：若e”≥e'，首先在[0,1]区间生成一个随机数ω，如果ω＜p，则接受该方案并进入下一
步；否则拒绝该方案，进入下一步。7.根据权利要求1所述的一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，其特征在于，所述s5中：m的取值公式为：式中，n为母线节点数目，k为v_test。

技术总结
本发明涉及一种谐波源定位量测装置的配置优化方法，包括以下步骤：步骤S1:获取量测装置的初始配置方案，并且计算系统母线不可观数目；步骤S2：进行初始化，定义初始温度、温度的降低速度、搜索空间和每个温度的迭代次数；步骤S3：迭代生成量测装数数目与预设值相等配置方案，并且计算该方案的系统母线不可观数目；步骤S4：采用准则，对新的量测装置配置方案进行判断，判断搜索空间是否完全搜索完毕，如果是，则`执行S5；否则，返回执行S3；步骤S5:判断是否满足了终止条件，若满足，则结束运算，输出最优配置方案；否则，按预设比例降低温度T，返回执行步骤S3。本发明可以对电能质量监测装置的布局进行优化。监测装置的布局进行优化。监测装置的布局进行优化。


技术研发人员：林焱 方晓玲 马晓阳 林芳 陈玫珊 黄雁 黄霆 张慧瑜 黄道姗 吴丹岳 陈晓强
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司电力科学研究院 四川大学
技术研发日：2021.08.30
技术公布日：2021/12/14