一种新型的基于改进量子进化方法的城市配电网中移动应急电源的容量优化配置方法，包括如下步骤：1)输入初始参数；2)典型日分析；3)设置量子进化算法初始参数；4)内层优化方法得出优化参数；5)计算粒子适应值；6)更新局部最优向量和全局最优向量；7)利用生物进化规则更新粒子位置值；8)局部搜索；9)收敛性检验；10)输出结果。本发明专利技术结合改进量子进化方法，提出一种新型的基于双层优化的移动应急电源容量配置方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于改进量子进化算法的移动应急电源容量配置方法，特别是针 对一种含移动应急电源的供电所中各个不同类型应急电源的容量最优配置。
技术介绍
随着配电网建设的加强和微电网技术的日趋成熟，分布式发电（distributed gen erati〇n，DG)在电网中的渗透率不断提高。随着城市配电网的不断发展，网络结构变的 越发庞大，一旦遭遇大面积的停电，如果不及时采取相应的紧急措施，将会给城市负荷用户 带来巨大的经济损失。移动应急电源的出现，可以直接回复配电网中所连接馈线的供电，分 散的解决重要用户的供电。但是由于移动应急电源的成本较高，如何在灾变发生前合理的 配置各个供电所内移动应急电源的容量，使其在保证配置成本较为经济的基础上，灾难发 生时又能够最大限度的恢复重要负荷的供电，是一个急需要解决的迫切且十分有意义的问 题。
技术实现思路
本专利技术要克服现有技术的上述缺点，提供优化的结果更加贴近实际、求解速度快 的一种。 本专利技术方法将改进量子进化算法引入到城市配电网中移动应急电源的容量最优 配置，通过采用内外分层的两层规划模型，将外层的各个供电所不同类型的移动应急电源 的容量配置和内层的配电网移动应急电源最优接入点选择结合，两层优化交替进行，获得 最终的移动应急电源最优容量配置。整个专利技术方法的详细流程如下所示。 1)输入网络参数、负荷参数和移动应急电源参数：输入配电网络的原始结构，各 条支路的线路参数，各个节点的负荷有功和无功功率，配电网中供电所的总个数N sub、移动 应急电源的总的类型个数Nnip和各种类型应急电源的成本参数，各个节点负荷的可控有功 功率和不可控有功功率，各个线路传输功率限值，各个供电所到各个节点的移动时间。 2)典型日分析：为简化移动应急电源的容量配置流程，根据配电网一年中的负荷 参数和风速光照参数，选取能够表征不同季节特征的春季最大负荷时段、春季最小负荷时 段、夏季最大负荷时段、夏季最小负荷时段、秋季最大负荷时段、秋季最小负荷时段、冬季最 大负荷时段、冬季最小负荷时段共八个时段，记为D s，s = 1，2,…，8 ;并计算出相应典型日 Ds所代表的时段，记为N Ds。 3)设置量子进化算法的维度M、粒子的个数N、迭代次数Iterniax，以及初始旋转角 和量子比特位集合。同时设置初始的局部最优向量xp和全局最优向量xg为空集。 设定粒子的旋转角集合和量子比特位集合，如公式（1)-(4)所示。 Θk= ( Θ , Θ 2k ... Θ , Θ Nk) (I) 其中，?k为第k次迭代时所有粒子的旋转角集合，0丨'为第i个粒子在第k次迭 代时旋转角集合；N subXNnip= M，记j Mod Nsub的商为1，余数为m，,Jy表示第i个粒子在第 k次迭代时第j维度的旋转角值，对应第1个供电所第m种类型的移动应急电源；Qk为第k 次迭代时所有粒子的量子比特位集合，g为第i个粒子在第k次迭代时量子比特位集合； f|表示第i个粒子在第k次迭代时第j位的量子比特位值，对应于第1个供电所第m种类 型的移动应急电源的个数。 4)外层规划模型开始 更新粒子的位置值。根据旋转角集合，按公式（5)-(7)分别确定各个粒子的位置 值。 其中，i = 1，2，···，Ν，j = 表示第1个供电中第m种移动应急电源 的最大配置个数。Xk为粒子在第k次迭代时的位置值集合，名为粒子i在第k次迭代时的 位置值。 5)内层含移动应急电源的配电网孤岛划分方法开始 通过以下步骤，分别计算每个粒子i的在内层算法下的配电网最大恢复量，得出 一年中处于孤岛状态下配电网的总最小失电量紀％输出至外层规划模型。整个计算过程 直至每个粒子计算完毕。 5. 1)设置移动应急电源最优接入点划分的优化变量 i)按公式（8)设置各个节点的得电状态变量： 其中，4表示每个典型日每小时内的单位时间，以一分钟为间隔，th= 1，2,…，60， h表示每个典型日内的小时集合，即h e Ds，h = 1，2,…，24, DsS典型日集合，s = 1，2,…，8 ; x-(th)为节点状态变量集合，X-，J (th)为节点j在4时的得电状态，O为失电，1为得电， Nnci^城市配电网中节点的总数。 ii)按公式（9)设置配电网中各条线路的开关状态变量： 其中，th表示每个典型日每小时内的单位时间，t h= 1，2,…，60, h e D s，h = 1，2,…，24, s = 1，2,…，8 ;xline (th)为线路的开关状态变量集合，xline,p (th)为线路p在t 时的开关状态，〇为打开，1为闭合，Nlira为配电网中线路的总数。 iii)按公式（10)设置各个节点上的移动应急电源的状态量： 其中，j = 1，2, 表示在时间th时节点j上来自第1个供电所第m 种类型的移动应急电源的状态量，〇表示没有，1表示有。 iv)按公式（11)-(15)配置各个节点上可用有功功率和无功功率。 其中，th表示每个典型日每小时内的单位时间，t h= 1，2,…，60, h e D s，h = 1，2,…，24，s = 1，2,…，8 ;Pgen(th)和Qgen(th)表示在t h时可输出的有功和无功功率集合； PgenJth)和分别表示节点j在th时可输出的有功功率和含有的微源有功功率； Qgen, j(th)和Qdg, j(th)分别表示节点j在4时可输出的无功功率和含有的微源的无功功率； PnipiH1表示每个第m种移动应急电源的有功容量。t i为移动应急电源的移动时间，即第 1个供电所中第m种移动应急电源移动至负荷j所需要的时间；f (j，m，1，th)是一个关于节 点j和时间th的函数，其表示的含义为：在每个小时的计算周期内，当孤岛时间运行时间th 小于变电站j中类型为m的应急电源到负荷j的移动时间时，该节点不可能有移动应急电 源存在，因此取值为0,当时间超过之后，取值为1，即允许移动应急电源存在。 V)按公式（16)-(19)设置配电网中各个节点的负荷可控比例和负荷功率： PL, j (th) = κ j (th) PLc> j+xnodi j (th) Plucj j (17) Ql, j (th) = κ j (th) Qlcj j+xnodi j (th) Qlucj j (19) 其中，th表示每个典型日每小时内的单位时间，t h= 1，2,…，60, h e D s，h = 1，2,…，24, s = 1，2,…，8 ;Pjth)表示负荷在th时的有功功率集合；P u j (th)和Qu j (th)分 别表示节点j上负荷在th时的有功功率和无功功率；κ j (th)表示节点j上在4时刻可控 负荷部分的可控比例，取值为 Tkj和Puj分别为节点j上负荷可控有功功率和无功 功率；jp Q j分别为节点j上负荷不可控有功功率和无功功率；公式（17)和（19)表 示每个节点上负荷的功率值为其可控容量和不可控容量的总和。 vi)按公式设置配电网中各个线路的输送有功功率和无功功率： 其中，th表示每个典型日每小时内的单位时间，t h= 1，2,…，60, h e D s，h = 1，2,…，24, s =本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于改进量子进化算法的移动应急电源容量最优配置方法，包括如下步骤：1)输入网络参数、负荷参数和移动应急电源参数：输入配电网络的原始结构，各条支路的线路参数，各个节点的负荷有功和无功功率，配电网中供电所的总个数Nsub、移动应急电源的总的类型个数Nmp和各种类型应急电源的成本参数，各个节点负荷的可控有功功率和不可控有功功率，各个线路传输功率限值，各个供电所到各个节点的移动时间；2)典型日分析：为简化移动应急电源的容量配置流程，根据配电网一年中的负荷参数和风速光照参数，选取能够表征不同季节特征的春季最大负荷时段、春季最小负荷时段、夏季最大负荷时段、夏季最小负荷时段、秋季最大负荷时段、秋季最小负荷时段、冬季最大负荷时段、冬季最小负荷时段共八个时段，记为Ds，s＝1,2,…,8；并计算出相应典型日Ds所代表的时段，记为NDs；3)设置量子进化算法的维度M、粒子的个数N、迭代次数Itermax，以及初始旋转角和量子比特位集合；同时设置初始的局部最优向量xp和全局最优向量xg为空集；设定粒子的旋转角集合和量子比特位集合，如公式(1)‑(4)所示；Θk=Θ1kΘ2k...Θik...ΘNk---(1)]]>Θik=θi,1kθi,2k...θi,jk...θi,Mk---(2)]]>Qk=Q1kQ2k...Qik...QNk---(3)]]>Qik=qi,1kqi,2k...qi,jk...qi,Mk---(4)]]>其中，Θk为第k次迭代时所有粒子的旋转角集合，为第i个粒子在第k次迭代时旋转角集合；Nsub×Nmp＝M，记j Mod Nsub的商为l，余数为m，表示第i个粒子在第k次迭代时第j维度的旋转角值，对应第l个供电所第m种类型的移动应急电源；Qk为第k次迭代时所有粒子的量子比特位集合，为第i个粒子在第k次迭代时量子比特位集合；表示第i个粒子在第k次迭代时第j位的量子比特位值，对应于第l个供电所第m种类型的移动应急电源的个数；4)外层规划模型开始更新粒子的位置值；根据旋转角集合，按公式(5)‑(7)分别确定各个粒子的位置值；Xk=X1kX2k...Xik...XNk---(5)]]>Xik=θi,1kθi,2k...θi,jk...θi,Mk---(6)]]>qi,jk=0(cosθi,jk)2*rand(0,1)≤1Nl,m+111Nl,m+1<(cosθi,jk)2*rand(0,1)≤2Nl,m+122Nl,m+1<(cosθi,jk)2*rand(0,1)≤3NW,l+1......Nl,mNl,mNl,m+1<(cosθi,jk)2*rand(0,1)≤1---(7)]]>其中，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M；Nl,m表示第l个供电中第m种移动应急电源的最大配置个数；Xk为粒子在第k次迭代时的位置值集合，为粒子i在第k次迭代时的位置值。5)内层含移动应急电源的配电网孤岛划分方法开始通过以下步骤，分别计算每个粒子i的在内层算法下的配电网最大恢复量，得出一年中处于孤岛状态下配电网的总最小失电量输出至外层规划模型；整个计算过程直至每个粒子计算完毕；5.1)设置移动应急电源最优接入点划分的优化变量i)按公式(8)设置各个节点的得电状态变量：xnod(th)=xnod,1(th)xnod,2(th)...xnod,j(th)...xnod,Nnod(th)---(8)]]>其中，th表示每个典型日每小时内的单位时间，以一分钟为间隔，th＝1,2,…,60，h表示每个典型日内的小时集合，即h∈Ds，h＝1,2,…,24，Ds为典型日集合，s＝1,2,…,8；xnod(th)为节点状态变量集合，xnod,j(th)为节点j在th时的得电状态，0为失电，1为得电，Nnod为城市配电网中节点的总数；ii)按公式(9)设置配电网中各条线路的开关状态变量：xline(th)=xline,1(th)xline,2(th)...xline,p(th)...xline,Nline(th)---(9)]]>其中，th表示每个典型日每小时内的单位时间，th＝1,2,…,60，h∈Ds，h＝1,2,…,24，s＝1,2,…,8；xline(th)为线路的开关状态变量集合，xline,p(th)为线路p在t时的开关状态，0为打开，1为闭合，Nline为配电网中线路的总数；iii)按公式(10)设置各个节点上的移动应急电源的状态量：其中，j＝1,2,…,Nnod；xj,l,m(t)表示在时间th...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王晶，陈骏宇，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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