配电网混合量测终端优化配置方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及主动配电网优化配置技术，尤其涉及一种配电网混合量测终端优化配置方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、随着能源转型和新能源不断涌入电力系统，配电网的规模和复杂度不断增加，配电网运行管理的精细化需求日渐增高，配电网量测优化配置方法将得到更广泛的研究和关注。其中谐波增损分析、线损精细诊断等方面对量测终端配置的需求收到了越来越多的关注。

2、量测装置的配置问题本质上协调的是配置经济性和线损诊断可靠性之间的矛盾，在已满足可靠性的场景下，考虑量测装置的配置数量，以实现量测装置配置的经济性。目前配电网量测优化配置的研究主要集中于两个方面：一是基于经验的启发式方法；而是基于数学模型和算法的优化配置方法。

3、基于经验的启发式方法目前最常用的方法主要包括剖面分析法、协同测量法、遥测分析法、拓扑分析法等。这些方法都是在考虑测量终端总数、精度和控制平衡性的前提下，确定最优的量测终端配置方案。这些方法广泛应用于各个领域，已经成为量测终端优化配置方面的基本方法之一。但是，在实际应用过程中量测终端的优化配置不应仅考虑配电系统的状态评估精度，还应考虑经济约束和其他需求。

4、基于数学模型和算法的优化配置方法主要包括动态规划算法、遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法、多目标优化算法等。相比于基于实际经验的启发式方法，这些方法考虑了量测终端与状态向量估计之间的关系，并利用误差灵敏度进行优化配置。这种方法具有更高的准确性和可行性，能够更好的满足实际需求，但是利用不同的数学模型和算法，以及输入的需求不同则会造成不同的优化配置方案，由于配电网的不断发展，对于量测终端的需求也在不断增加，给优化配置带来了困难。

5、综上所述，如何满足配电网谐波增损分析与线损精细诊断等多元需求以及支撑以上新业务的混合量测终端优化配置方法需要进行深入系统的研究。

6、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种配电网混合量测终端优化配置方法、装置、设备及介质，从而有效解决背景技术中的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种配电网混合量测终端优化配置方法，包括如下步骤：

3、分析多主体配电网的运行特征，获取谐波增损分析及线损精细诊断对配电网量测数据的需求，输出谐波综合敏感因子与线损误差度两个评价指标；

4、以系统完全可观为约束条件，以最少的同步相量装置数量为目标，建立目标函数，得到优化配置模型；

5、使用改进的二进制粒子群算法对所述优化配置模型进行求解，筛选若干组量测终端的初步配置方案；

6、所述初步配置方案中同步相量装置数量已确定且相同，以谐波综合敏感因子和线损误差度加权值最优为目标，对若干组初步配置方案进行综合评价，并得到最优配置方案。

7、进一步地，所述以系统完全可观性为约束条件，包括：

8、当配电网中某节点配置有同步相量装置，则该节点的电压和与该节点相邻接的所有支路的电流可被量测；

9、当支路一侧的节点电压和支路电流已知时，可计算另一侧节点的电压；

10、当支路两侧的节点电压都已知，可计算出该支路的电流；

11、当节点的关联支路中电流只有一个未知量时，可计算未知支路的电流；

12、通过在配电网的若干节点配置同步相量装置，使配电网中所有节点的电压和支路电流可被量测或计算，则系统完全可观。

13、进一步地，所述改进的二进制粒子群算法包括：

14、初始化系统邻接矩阵a；

15、设定初始化期间同步相量装置总数约束条件；

16、当粒子含1的数目超过约束条件时，则重新初始化该粒子，同时删除关联矩阵a中出线数少于3的节点对应的矩阵所在行，形成a*，进行若干次迭代；

17、当粒子迭代过程中满足则该粒子会重新初始化，其中为第i个粒子在第k次迭代时第d维的位置。

18、进一步地，所述谐波综合敏感因子中，包括：

19、根据节点法，节点谐波电压与谐波注入电流的关系表示为：

20、uh＝yh-1ih＝zhih；

21、式中：i为节点注入谐波电流；u为节点谐波电压；y为谐波导纳矩阵；z为谐波阻抗矩阵；下标h为谐波次数；

22、仅考虑单次谐波源作用时，j节点上注入h次谐波电流与i节点的h次谐波电压的关系为：

23、

24、谐波注入电流变化对节点谐波电压的敏感因子λij为：

25、

26、各节点的谐波综合敏感因子δi为：

27、

28、式中：h为谐波总次数；σh为h次谐波对应的权重系数。

29、进一步地，通过优序图法确定谐波权重系数，谐波频率越低权重系数越大。

30、进一步地，所述线损误差度包括：

31、直接测量节点误差度为零，计算次数为零；

32、间接测量节点的误差度为相邻同步相量装置总数和的倒数；

33、计算节点的计算次数为计算过程中所有节点的最大计算次数；

34、其中直接测量节点为同步相量装置的安装节点，间接测量节点为同步相量装置相邻的节点。

35、进一步地，所述线损误差度为：

36、

37、式中：ei为第i个节点的线损误差度；为全网的最大线损误差度。

38、进一步地，所述对若干组初步配置方案进行综合评价，并得到最优配置方案中，包括：

39、初步配置方案：

40、

41、式中：x(i)＝1表示节点i处安装同步相量装置，x(i)＝0表示不安装；aij为关联矩阵a的元素，当节点i与节点j相连接或为同一点时，aij＝1，否则，aij＝0；b为n×1的单位矩阵；

42、综合评价：

43、初步配置得到多组pmu装置数量相同且满足全网可观测的配置方案，因此在此基础上进行优化配置不需要考虑经济性的影响。这一阶段以谐波综合敏感因子最高和全网误差度最低为目标函数，挑选出最优的配电网量测终端优化配置方案。为了消除不同目标之间在量纲上的差异，将每个目标与其本身的极大值之比作为一个新的无量纲等级的目标函数。这样可以统一不同目标的量纲，使其更容易进行比较和优化。

44、

45、式中：m＝1，2，…，l，其中l为初步量测方案总数；ω1，ω2为加权系数，δi为谐波综合敏感因子，ei为第i个节点的线损误差度；为全网的最大线损误差度；本发明默认谐波综合敏感因子与全网误差度同样重要，令ω1＝0.5，ω2＝0.5。

46、本发明还包括一种配电网混合量测终端优化配置装置，使用如上述的方法，包括：

47、获取单元，所述获取单元用于分析多主体配电网的运行特征，获取谐波增损分析及线损精细诊断对配电网量测数据的需求，输出谐波综合敏感因子与线损误差度两个评价指标；

48、建模单元，所述建模单元以系统完全可观为约束条件，以最少的同步相量装置数量为目标，建立目标函数，得到优化配置模型；

49、算法单元，所述算法单元使用改进的二进制粒子群算法对所述优化配置模型进行求解，筛选若干组量测终端的初步配置方案；

50、评价单元，所述评价单元所述初步配置方案中同步相量装置数量已确定且相同，以支路通道量测成本最小、谐波综合敏感因子最高和线损误差度加权和最低为多目标，对若干组初步配置方案进行综合评价，并得到最优配置方案。

51、本发明还包括一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。

52、本发明还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。

53、本发明的有益效果为：本发明在保证电力系统可观性和状态估计精度的基础上，充分挖掘主动配电网线损精细诊断以及谐波增损分析需求，解决了多主体接入配网后，配网结构及运行方式变复杂，支路潮流又单向变为双向等导致的配网线损复杂、难以监测等问题，同时提出满足上述新需求的配电网量测终端优化配置方法，提高了配电网运行的可靠性和经济性，优化电能供电质量，减少电能的损耗和浪费。