一種電力系統諧波檢測器部署方法與流程
2023-08-11 13:30:31 1
本發明涉及電力系統領域，確切地說是指一種基於二元人工蜂群優化機理的電力系統諧波檢測器部署方法。
背景技術：
近年來，由於新能源併入大電網以及非線性負載的出現，使得電力系統與自然界的環境一樣也會受到「汙染」，即諧波幹擾，諧波不僅會影響電力系統的正常工作，還會引起電力系統故障的產生。為了保證電力系統有效穩定運行，顯而易見需要抑制諧波對電力系統的影響，目前採用的諧波抑制方法均須以諧波源為先知信息，但影響電力系統正常工作的諧波源極少是顯性的，更多的諧波來源是未知的。
技術實現要素：
針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在於提供一種電力系統諧波檢測器部署方法，方法簡單，不僅可以使部署檢測器的數量最少，而且還可以使可檢測的冗餘度最多。
為了解決以上的技術問題，本發明提供的一種電力系統諧波檢測器部署方法，包括如下三大步驟：
步驟1：初始化；
步驟2：優化尋優；
步驟3：選出f(l)最小的θ(l)，如果θ(l)中的元素為1，則相應的母線部署諧波檢測器；如果θ(l)中的元素為0，則相應的母線不部署；其中：
步驟1分為如下步驟完成：
步驟1.1：給定部署諧波檢測器的期望冗餘值r；
步驟1.2：初始化迭代次數k＝1，最大迭代次數kmax，klimit，沒有得到更優的解的記錄kcount(l)，蜂群的規模ns和待優化解的維數n；隨機產生二元優化解θ(l,d)的初始值，l＝1,2,…,ns；d＝1,2,…,n。θ(l)＝[θ(l,1),θ(l,2),…,θ(l,n)]；
步驟1.3：判斷θ(l)元素中1的個數是否超過n個，如果超過，則重新隨機產生θ(l)；
步驟1.4：根據θ(l)的元素判斷各條母線是否有部署諧波檢測器，在此基礎上再根據母線的諧波檢測器能否檢測到其它母線的諧波信息，構造矩陣x；然後由式(1)計算每個θ(l)的代價函數f(l)；
f(l)＝ω1j1+ω2j2(1)
式(1)中，ω1和ω2為權值係數；j1＝ata，j2＝(r-xa)t(r-xa)。j1越小表示部署的諧波檢測器數量越少，j2越小表示部署的諧波檢測器所能獲得信息冗餘度越接近期望值r；
其中，步驟2分為如下步驟完成：
步驟2.1：工蜂尋優階段，分為以下具體步驟：
步驟2.1.1：將l設置為1；
步驟2.1.2：如果l≤ns,將執行步驟2.1.3，否則跳至步驟2.2；
步驟2.1.3：
隨機產生l相鄰的序號i和j，i≠j≠l；
選出f(l)最小的θ(l)，記為θbest；
產生一個n維的零列向量，記為zero；
對θ(l)、θ(i)、θ(j)、θbest和zero兩兩進行隨機配對；
對配對後的θ(l)、θ(i)、θ(j)、θbest和zero兩兩互換它們的部分元素；
由式(1)計算θ(l)、θ(i)、θ(j)、θbest和zero的代價函數，並從中選出代價函數最小的，作為θeb(l)及相應地賦值予feb(l)；
如果feb(l)<f(l)，則將feb(l)賦值予f(l)，θeb(l)賦值予θ(l)；否則，kcount(l)＝kcount(l)+1；跳至步驟2.1.2；
步驟2.2：根據式(2)計算每個θ(l)相應代價函數的概率；
步驟2.3：工蜂尋優階段，分為以下具體步驟：
步驟2.3.1：將l設置為1；
步驟2.3.2：如果l≤ns,將執行步驟2.3.3，否則跳至步驟2.4；
步驟2.3.3：如果p(l)<rand[01],則執行步驟2.3.4，否則跳至步驟2.4；
步驟2.3.4：
隨機產生l相鄰的序號i和j，i≠j≠l；
由式(3)計算θob(l)；
θob(l)＝θ(l)+rand[01][θ(i)-θ(j)](3)
如果θob(l)中的元素等於或大於0.5，則把它置為1；否則，置為0；
對θ(i)和θ(j)隨機地互換它們的部分元素；
由式(1)計算θob(l)、θ(i)和θ(j)的代價函數，並從中選出代價函數最小的，更新θob(l)及其fob(l)；
如果fob(l)<f(l)，則將fob(l)賦值予f(l)，θob(l)賦值予θ(l)；否則，kcount(l)＝kcount(l)+1；跳至步驟2.3.2；
步驟2.4：偵察蜂尋優階段，分為以下具體步驟：
步驟2.4.1：將l設置為1；
步驟2.4.2：如果l≤ns,將執行步驟2.4.3，否則跳至步驟2.5；
步驟2.4.3：如果kcount(l)≥klimit,則執行步驟2.4.4，否則跳至步驟2.5；
步驟2.4.4：
隨機產生一個二元的n維列向量，記為θsb；如果θsb元素中1的個數超過n個，則重新隨機產生；
由式(1)計算θsb的代價函數，記為fsb；
如果fsb<f(l)，則將fsb賦值予f(l)，θsb賦值予θ(l)，kcount(l)＝0；跳至步驟2.5；
步驟2.5：k＝k+1；
步驟2.6：如果k大於kmax，則跳至步驟3；否則，跳至步驟2.1.3。
在本發明中，a為n維的列向量，n為母線數量，本發明將a設定為二元人工蜂群待優化解θ；當a的第i元素為1時，表示第i條母線上部署有諧波檢測器，如果為0時，表示它有部署諧波檢測器；a元素中1的個數不能超過n個，n為可用諧波檢測器的個數。x為n階的矩陣，即x＝[xij]n×n，xij表示母線i的諧波檢測器是否能檢測到母線j的諧波信息，1表示可以，0表示不可以。
準確辨識船舶電力系統中的未知諧波源，需要融合來源於諧波檢測器的實測數據。合理的諧波檢測器部署方法將為諧波源的準確辨識提供良好的前提條件。與現有技術相比，本發明的電力系統諧波檢測器部署方法，方法簡單，不僅可以使部署檢測器的數量最少，而且還可以使可檢測的冗餘度最多。
具體實施方式
為了本領域的技術人員能夠更好地理解本發明所提供的技術方案，下面結合具體實施例進行闡述。
本發明實施例提供的電力系統諧波檢測器部署方法，包括如下三大步驟：
步驟1：初始化；
步驟2：優化尋優；
步驟3：選出f(l)最小的θ(l)，如果θ(l)中的元素為1，則相應的母線部署諧波檢測器；如果θ(l)中的元素為0，則相應的母線不部署；其中：
步驟1分為如下步驟完成：
步驟1.1：給定部署諧波檢測器的期望冗餘值r；
步驟1.2：初始化迭代次數k＝1，最大迭代次數kmax，klimit，沒有得到更優的解的記錄kcount(l)，蜂群的規模ns和待優化解的維數n；隨機產生二元優化解θ(l,d)的初始值，l＝1,2,…,ns；d＝1,2,…,n。θ(l)＝[θ(l,1),θ(l,2),…,θ(l,n)]；
步驟1.3：判斷θ(l)元素中1的個數是否超過n個，如果超過，則重新隨機產生θ(l)；
步驟1.4：根據θ(l)的元素判斷各條母線是否有部署諧波檢測器，在此基礎上再根據母線的諧波檢測器能否檢測到其它母線的諧波信息，構造矩陣x；然後由式(1)計算每個θ(l)的代價函數f(l)；
f(l)＝ω1j1+ω2j2(1)
式(1)中，ω1和ω2為權值係數；j1＝ata，j2＝(r-xa)t(r-xa)。j1越小表示部署的諧波檢測器數量越少，j2越小表示部署的諧波檢測器所能獲得信息冗餘度越接近期望值r；
其中，步驟2分為如下步驟完成：
步驟2.1：工蜂尋優階段，分為以下具體步驟：
步驟2.1.1：將l設置為1；
步驟2.1.2：如果l≤ns,將執行步驟2.1.3，否則跳至步驟2.2；
步驟2.1.3：
隨機產生l相鄰的序號i和j，i≠j≠l；
選出f(l)最小的θ(l)，記為θbest；
產生一個n維的零列向量，記為zero；
對θ(l)、θ(i)、θ(j)、θbest和zero兩兩進行隨機配對；
對配對後的θ(l)、θ(i)、θ(j)、θbest和zero兩兩互換它們的部分元素；
由式(1)計算θ(l)、θ(i)、θ(j)、θbest和zero的代價函數，並從中選出代價函數最小的，作為θeb(l)及相應地賦值予feb(l)；
如果feb(l)<f(l)，則將feb(l)賦值予f(l)，θeb(l)賦值予θ(l)；否則，kcount(l)＝kcount(l)+1；跳至步驟2.1.2；
步驟2.2：根據式(2)計算每個θ(l)相應代價函數的概率；
步驟2.3：工蜂尋優階段，分為以下具體步驟：
步驟2.3.1：將l設置為1；
步驟2.3.2：如果l≤ns,將執行步驟2.3.3，否則跳至步驟2.4；
步驟2.3.3：如果p(l)<rand[01],則執行步驟2.3.4，否則跳至步驟2.4；
步驟2.3.4：
隨機產生l相鄰的序號i和j，i≠j≠l；
由式(3)計算θob(l)；
θob(l)＝θ(l)+rand[01][θ(i)-θ(j)](3)
如果θob(l)中的元素等於或大於0.5，則把它置為1；否則，置為0；
對θ(i)和θ(j)隨機地互換它們的部分元素；
由式(1)計算θob(l)、θ(i)和θ(j)的代價函數，並從中選出代價函數最小的，更新θob(l)及其fob(l)；
如果fob(l)<f(l)，則將fob(l)賦值予f(l)，θob(l)賦值予θ(l)；否則，kcount(l)＝kcount(l)+1；跳至步驟2.3.2；
步驟2.4：偵察蜂尋優階段，分為以下具體步驟：
步驟2.4.1：將l設置為1；
步驟2.4.2：如果l≤ns,將執行步驟2.4.3，否則跳至步驟2.5；
步驟2.4.3：如果kcount(l)≥klimit,則執行步驟2.4.4，否則跳至步驟2.5；
步驟2.4.4：
隨機產生一個二元的n維列向量，記為θsb；如果θsb元素中1的個數超過n個，則重新隨機產生；
由式(1)計算θsb的代價函數，記為fsb；
如果fsb<f(l)，則將fsb賦值予f(l)，θsb賦值予θ(l)，kcount(l)＝0；跳至步驟2.5；
步驟2.5：k＝k+1；
步驟2.6：如果k大於kmax，則跳至步驟3；否則，跳至步驟2.1.3。
在本發明中，a為n維的列向量，n為母線數量，本發明將a設定為二元人工蜂群待優化解θ；當a的第i元素為1時，表示第i條母線上部署有諧波檢測器，如果為0時，表示它有部署諧波檢測器；a元素中1的個數不能超過n個，n為可用諧波檢測器的個數。x為n階的矩陣，即x＝[xij]n×n，xij表示母線i的諧波檢測器是否能檢測到母線j的諧波信息，1表示可以，0表示不可以。
準確辨識船舶電力系統中的未知諧波源，需要融合來源於諧波檢測器的實測數據。合理的諧波檢測器部署方法將為諧波源的準確辨識提供良好的前提條件。與現有技術相比，本發明的電力系統諧波檢測器部署方法，方法簡單，不僅可以使部署檢測器的數量最少，而且還可以使可檢測的冗餘度最多。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。