【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及配电网优化领域，尤其是涉及一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法。
技术介绍
1、配电网网架是电力系统中负责将电能从变电站传输至用户端的网络结构，网架结构中的线路直接连接发电站和终端用户。配电网网架的设计和结构不仅影响电力输送的效率与稳定性，还关系到电网的供电质量和用户的体验。配电网网架通常由配电线路、变电设备、分支节点、保护装置等组成，覆盖范围包括城市、郊区甚至偏远地区。因此，确保配电网络安全、稳定和经济的运行具有重要意义。
2、目前求解配电网网架优化问题的方法主要可以分为以下两种：
3、(1)数学优化方法
4、求解配电网网架优化的经典数学优化算法有：线性规划(lp)、整数规划(ip)、动态规划(dp)等。这些方法通过建立数学模型，将配电网网架优化问题转化为一个可以求解的优化问题，以得到最优的网架结构方案。线性规划方法求解速度快，但对于大规模的复杂优化问题，可能需要大量的计算资源，适用性有限；整数规划方法适合离散型变量，不能保证找到全局最优解；动态规划方法可以找到全局最优，但受到状态空间维度的限制，对于大规模的复杂场景，计算复杂度急剧增加，难以应用。
5、(2)启发式优化方法
6、目前，常见的启发式优化算法包括模拟退火算法、遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等。模拟退火算法实现简单，具有较强的跳出局部最优的能力，但收敛速度慢；遗传算法适应性强，但需要多代进化，计算复杂度高，耗时长；蚁群算法具有良好的全局搜索性能，但依赖合适的参数设计和启发函数设计；粒子群算
7、综上所述，目前无论是数学优化方法还是启发式优化算法，在处理优化类问题时虽然已经十分成熟且能够展现出一定的优势，但在实际求解过程中仍然有收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷。
8、因此，提供一种能够加快求解过程和提高寻找全局最优解的准确率的方法是需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供基于量子退火算法的配电网网架优化方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，该方法包括：
4、基于实际配电网数据构建配电网网架优化的目标函数并设定约束；
5、基于所述的目标函数和约束获取量子哈密顿函数；
6、基于所述的量子哈密顿函数获取配电网网架优化的二次无约束二元优化目标函数；
7、基于所述的量子哈密顿函数或二次无约束二元优化目标函数求解配电网网架优化最优解；
8、基于最优解生成配电网网架优化策略。
9、作为优选的技术方案，所述的目标函数由线路投资和折旧成本和线路电能损耗成本决定，其表达式为：
10、
11、其中，f(x)表示目标函数；i表示支路；n表示支路总数；γi表示支路i的资本回收率；表示第i支路的年设备维修率；xi表示第i条支路的决策变量，即当xi＝1时表示支路i已建设，当xi＝0时表示支路i未建设；ai表示支路i每千米投资建设需要的成本；li表示支路i的建设长度；n表示支路总数；c0表示线路的单价；τmax表示配电系统最大负荷的时间；δpi表示支路i的电能损耗；δi表示所有支路电流超限的总数值；c1是支路电流超限惩罚系数；δu是所有负荷点电压超限的总数值；c2是负荷点电压超限惩罚系数。
12、作为优选的技术方案，所述的约束包括支路电流约束、负荷点电流约束、网架辐射约束和网架连通性约束，其中，所述的支路电流约束为支路流通的电流不超过支路允许通过的最大电流；所述的负荷点电流约束为大于负荷点电压下限和小于负荷点电压下限；所述的网架辐射约束为电源点到任意负荷点的路径是唯一的且无环路；所述的网架连通性约束为电源点到任意负荷点都连通。
13、作为优选的技术方案，所述的获取量子哈密顿函数的方法为根据所述的网架辐射约束和网架连通性约束改写所述的目标函数得到量子哈密顿函数，所述的量子哈密顿函数的表达式为：
14、
15、其中，f(x)表示量子哈密顿函数；i表示支路；n表示支路总数；γi表示支路i的资本回收率；表示第i支路的年设备维修率；xi表示第i条支路的决策变量，即当xi＝1时表示支路i已建设，当xi＝0时表示支路i未建设；ai表示支路i每千米投资建设需要的成本；li表示支路i的建设长度；n表示支路总数；c0表示线路的单价；τmax表示配电系统最大负荷的时间；δpi表示支路i的电能损耗；δi表示所有支路电流超限的总数值；c1是支路电流超限惩罚系数；δu是所有负荷点电压超限的总数值；c2是负荷点电压超限惩罚系数；c3表示网架辐射约束的惩罚系数；c4表示网架连通性约束的惩罚系数；c5表示无环路惩罚系数；l3表示表示网架辐射约束的惩罚函数；l4表示表示网架连通性约束的惩罚函数；l5表示表示无环路惩罚函数；γ(t)表示磁场强度；表示哈密顿函数势能项。
16、作为优选的技术方案，所述的获取配电网网架优化的二次无约束二元优化目标函数的方法为基于所述的量子哈密顿函数提取所述的线路电能损耗成本计算项即支路电流约束计算项即c1|δi|和负荷点电流约束计算项即c2|δu作为潮流约束，基于量子哈密顿函数中的线路投资和折旧成本计算项即网架辐射约束计算项即c3l3+c4l4以及网架连通性约束计算项即c5l5生成二次无约束二元优化目标函数，所述的二次无约束二元优化目标函数的表达式为：
17、
18、其中，f'(x)表示二次无约束二元优化目标函数；i表示支路；n表示支路总数；γi表示支路i的资本回收率；表示第i支路的年设备维修率；xi表示第i条支路的决策变量，即当xi＝1时表示支路i已建设，当xi＝0时表示支路i未建设；ai表示支路i每千米投资建设需要的成本；li表示支路i的建设长度；n表示支路总数；c3表示网架辐射约束的惩罚系数；c4表示网架连通性约束的惩罚系数；c5表示无环路惩罚系数；l3表示表示网架辐射约束的惩罚函数；l4表示表示网架连通性约束的惩罚函数；l5表示表示无环路惩罚函数。
19、作为优选的技术方案，基于所述的量子哈密顿函数求解配电网网架优化最优解的方法为：
20、初始化量子哈密顿函数中的磁场强度和算法的初始温度、内循环迭代次数和外循环退温系数；
21、计算初始解并潮流计算初始解对应的目标函数值，将初始解对应的目标函数值作为初始全局最优解，计算初始全局最优解对应的初始哈密顿函数值和初始势能项值；
22、生成随机扰动，计算该扰动下的扰动解并计算扰动解对应的目标函数值，基于扰动解对应的目标函数值计算扰动哈密顿函数值和扰动势能项值；
23、计算初始哈密顿函数值和扰动哈密顿函数值的哈密顿差，计算初始势能项值和扰动势能项值的势能差；
24、若所述的哈密顿差本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的目标函数由线路投资和折旧成本和线路电能损耗成本决定，其表达式为：
3.根据权利要求2所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的约束包括支路电流约束、负荷点电流约束、网架辐射约束和网架连通性约束，其中，所述的支路电流约束为支路流通的电流不超过支路允许通过的最大电流；所述的负荷点电流约束为大于负荷点电压下限和小于负荷点电压下限；所述的网架辐射约束为电源点到任意负荷点的路径是唯一的且无环路；所述的网架连通性约束为电源点到任意负荷点都连通。
4.根据权利要求3所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的获取量子哈密顿函数的方法为根据所述的网架辐射约束和网架连通性约束改写所述的目标函数得到量子哈密顿函数，所述的量子哈密顿函数的表达式为：
5.根据权利要求4所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的获取配电网网架优化的二次
6.根据权利要求4所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，基于所述的量子哈密顿函数求解配电网网架优化最优解的方法为：
7.根据权利要求6所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的预设值为0。
8.根据权利要求6所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的终止条件包括：内循环次数达到最大迭代次数和外循环中磁场强度小于预设磁场强度。
9.根据权利要求5所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，基于所述的二次无约束二元优化目标函数求解配电网网架优化最优解的方法为：
10.根据权利要求6或权利要求9所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，获取所述的初始解的方法为计算同时满足所述的网架辐射约束和网架连通性约束的解，该解即为初始解。
...【技术特征摘要】
1.一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的目标函数由线路投资和折旧成本和线路电能损耗成本决定，其表达式为：
3.根据权利要求2所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的约束包括支路电流约束、负荷点电流约束、网架辐射约束和网架连通性约束，其中，所述的支路电流约束为支路流通的电流不超过支路允许通过的最大电流；所述的负荷点电流约束为大于负荷点电压下限和小于负荷点电压下限；所述的网架辐射约束为电源点到任意负荷点的路径是唯一的且无环路；所述的网架连通性约束为电源点到任意负荷点都连通。
4.根据权利要求3所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的获取量子哈密顿函数的方法为根据所述的网架辐射约束和网架连通性约束改写所述的目标函数得到量子哈密顿函数，所述的量子哈密顿函数的表达式为：
5.根据权利要求4所述的一种基于量子退火算法的配电网网架优化方法，其特征在于，所述的获取配电网网架优化的二次无约束二元优化目标函数的方法为基于所述的量子哈密顿函数提取所述的线路电能损耗成本计算...
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