抗噪声的量子快速解耦潮流计算方法技术

本发明专利技术涉及电力系统潮流计算和量子计算技术领域，尤其是一种抗噪声的量子快速解耦潮流计算方法

【技术实现步骤摘要】
抗噪声的量子快速解耦潮流计算方法、系统和存储介质


[0001]本专利技术涉及电力系统潮流计算和量子计算
，尤其是一种抗噪声的量子快速解耦潮流计算方法
、
系统和存储介质
。

技术介绍

[0002]快速解耦潮流计算由于其较快的计算速度，在大规模电力系统潮流计算中得到广泛应用
。
然而，现阶段电网处于能源转型的关键时期，其网络结构愈发复杂，且内部包含的电力设备种类繁多且数量较为庞大，致使快速解耦潮流计算的数据存储量日益扩增，进而一定程度上延长了总计算时间
。
为解决上述问题，在量子计算机和量子算法的理论基础上，量子快速解耦潮流计算方法被提出用以保证其计算的实时性
。
[0003]量子计算是一种崭新的计算模式，相对于传统计算方法和传统计算机，在数据处理和数据存储方面展现出天然的优势
。
现阶段量子计算在电力系统中的应用仍处于起步阶段，其主要原因在于现阶段发展尚未成熟的量子硬件，量子算法的数量较少等
。
[0004]鉴于上述量子计算的缺陷，现阶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种抗噪声的量子快速解耦潮流计算方法，其特征在于，首先结合
HHL
算法解析电力系统潮流计算的修正方程，以获取
PQ
节点的电压幅值修正量
Δ
V(2)
和非平衡节点的电压相角修正量
Δδ
；并结合
Δ
V(2)、
Δδ
和设定的收敛条件，求解
PV
节点的电压相角以及
PQ
节点的电压幅值和相角；结合
HHL
算法解析电力系统潮流计算的修正方程包括以下步骤
S1
‑
S6
；
S1、
令电力系统包含1个平衡节点
、N1
个
PQ
节点和
N2
个
PV
节点；根据电力系统拓扑网络和电力系统中的设备运行状况，构建节点导纳矩阵
Y
；统计电力系统中各节点注入的有功功率和注入的无功功率；设置各节点的电压初始值，电压初始值包括电压幅值初始值和电压相角初始值；
S2、
构建电力系统拓扑网络结构的量子快速解耦潮流计算方程，量子快速解耦潮流计算方程包括不平衡量方程组和修正方程；修正方程为：
Ax
＝
b
；
b
为不平衡量；
A
为电纳矩阵，
x
为待求解量；
x
＝
[
Δδ
，
Δ
V(2)]
T
；
Δ
V(2)
为
PQ
节点的电压幅值修正量；
Δδ
为非平衡节点的电压相角修正量；
S3、
将不平衡量
b
由经典态转换为量子态；依据
HHL
算法构建用于求解修正方程
Ax
＝
b
的酉算子
U
H
，所求结果为
|
ψ
>
；
|
ψ
>
包含2(m+n+1)
个量子态
|w>
，依据量子态
|w>
中辅助比特的状态，将
|
ψ
>
分割为好子空间
|
ψ1>
和坏子空间
|
ψ0>
，
|
ψ
>
＝
|
ψ0>+|
ψ1>
；
S4、
针对酉算子
U
H
采用振幅放大算法构建酉算子
U
Q
；
U
Q
＝
‑
U
H
S0U
H
‑1S
χχ
U
H
S0U
H
‑1表示量子态
|
ψ
>
的翻转态势在
|
ψ
>
上的投影
U
ψ
；
U
H
‑1为
U
H
的逆操作；
S
χ
和
S0均为设定的函数；
S5、
设置量子线路中施加酉算子
U
Q
的次数；
S6、
在量子线路中对
R1施加量子局部测量，获得辅助量子比特的状态为
|1>
时的量子态
QS(1)
，对量子态
QS(1)
进行逆编码，将编码后的值输入到传统计算机中解析待求解量
x
，从而获得修正量
Δδ
和
Δ
V(2)。2.
如权利要求1所述的抗噪声的量子快速解耦潮流计算方法，其特征在于，
b
＝
[
Δ
P/[V(1)]2，
Δ
Q/V(2)]
T
；
Δ
P
为非平衡节点的有功功率误差列向量，
V(1)
为非平衡节点的电压幅值向量，
Δ
Q
为
PQ
节点的无功功率误差列向量，
V(2)
为
PQ
节点的电压幅值向量
。3.
如权利要求2所述的抗噪声的量子快速解耦潮流计算方法，其特征在于：
B'
为非平衡节点的电纳矩阵，
B”为
PQ
节点的电纳矩阵；
B'
＝
{B(ik)|i∈{PQ+PV},k∈{PQ+PV}}
B”＝
{B(ik)|i∈{PQ},k∈{PQ}}B(ik)
为节点
i
和节点
k
之间的电纳
。4.
如权利要求3所述的抗噪声的量子快速解耦潮流计算方法，其特征在于，
S3
具体为：将不平衡量
b
由经典态转换为量子态；生成辅助量子比特
R1、
用于存储矩阵
A
特征值的寄存器
R2和存储向量
b
的寄存器
R3；令
R2的量子比特的数量为
n
，
R3的量子比特的数量为
m
；可见本步骤使用的量子比特数量为
m+n+1
，
R1使用一个量子比特；采用上述的
m+n+1
个量子比特，依据
HHL
算法构建用于求解修正方程
Ax
＝
b
的酉算子
U
H
，所求结果为
|
ψ
>
；对于
|
ψ
>
所包含的共2(m+n+1)
个量子态，依据辅助比特的状态分割为好子空间
|
ψ1>
和坏子空间
|
ψ0>
，
|
ψ
>
＝
|
ψ0>+|
ψ1>
；处于好子空间
|
ψ1>
的量子态，辅助比特的状态为
|1>
；处于坏子空间
|
ψ0>
的量子态，辅助比特的状态为
|0>
；

【专利技术属性】
技术研发人员：张大波，徐震，杨贺钧，马英浩，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：