一種基于遺傳算法的電壓確定方法及裝置與流程

本發明涉及電力
技術領域：
，特別是涉及一種基于遺傳算法的電壓確定方法及裝置。
背景技術：
：隨著電力工業的發展，人們對電能質量問題越來越重視。配電網作為直接面向用戶的電力系統終端，對電能質量，尤其是電壓質量的管理也越發嚴格。一些配電臺區規劃不合理，供電半徑過大，末端電壓跌落嚴重。另外，一些供電線路的線徑選擇偏小，隨著用電負荷的增大，線路截面已經不能滿足載流量的要求，導致實際接于用戶的電壓偏低，且這部分節點電壓由于戶數眾多及監測手段的限制，難以劃入全覆蓋監測的范圍內，對低壓治理造成困難。由于這些電壓是直接面向用戶用電，若發生低電壓會嚴重影響用電設備正常工作，從而引發用戶頻繁投訴。為了對配電臺區低電壓狀況提出有針對性的治理措施，減少用戶投訴，必須首先掌握用戶低壓分布情況。掌握用戶低電壓狀況的最好方法是直接采集用戶端電壓。現有的智能電表除日常抄表功能外，已經具備了遠程召測用戶電壓的功能。然而，受采集系統性能限制，每天能采集的用戶數量有限，遠遠不能實現用戶端電壓監測的全覆蓋。同時，在各種潮流計算方法中，雖然可以計算出每個用戶節點的電壓值，但是其前提是需要獲取首末端節點的電壓、每個用戶節點的有功功率和無功功率分布(或者是每個用戶節點的有功功率和功率因數)、線路參數。很顯然，在復雜的電網運行中，無法準確獲取每個用戶節點的有功功率和無功功率，也無法獲取每個用戶節點的功率因素，因此潮流計算方法無法使用，導致每個用戶節點的電壓值無法獲取。技術實現要素：本發明的目的是提供一種基于遺傳算法的電壓確定方法，只需要獲取待計算線路的首端有功功率、線損率、線路長度參數、各個節點的歷史用電量這幾個參數和末端電壓，再結合遺傳算法和潮流計算就可以得到各個節點的電壓值，從而掌握線路上電壓分布狀況。為解決上述技術問題，本發明提供一種基于遺傳算法的電壓確定方法，包括：根據待計算線路的首端有功功率、線損率和線路長度參數獲取所述待計算線路的總負荷有功功率；其中，所述線路長度參數包括線路總長度和各個節點之間的長度；在所述總負荷有功功率的基礎上以各個節點的歷史用電量作為權值計算各個節點的有功功率；隨機生成遺傳算法的初始值；選取適應度函數，利用遺傳算法得到所述待計算線路上各個節點的功率因數；將各個節點的有功功率、線路長度參數、各個節點的功率因數帶入潮流計算模型中以得到每個節點的電壓值。優選地，所述適應度函數為所述待計算線路的末端電壓值的偏差與所述待計算線路的首端無功功率的偏差之和。優選地，所述總負荷有功功率計算方式如下：P總＝P首-L×N其中，P總為所述總負荷有功功率，P首為首端有功功率，N為線損率，L為線路總長度。優選地，所述各個節點的有功功率計算方式如下：其中，Pi為第i個節點的有功功率，wiP首為第i個節點的歷史用電量，w總為各個節點的歷史用電量的總和，P總為所述總負荷有功功率。為解決上述技術問題，本發明還提供一種基于遺傳算法的電壓確定裝置，包括：總負荷有功功率計算單元，用于根據待計算線路的首端有功功率、線損率和線路長度參數獲取所述待計算線路的總負荷有功功率；其中，所述線路長度參數包括線路總長度和各個節點之間的長度；有功功率計算單元，用于在所述總負荷有功功率的基礎上以各個節點的歷史用電量作為權值計算各個節點的有功功率；功率因數計算單元，用于隨機生成遺傳算法的初始值，并選取適應度函數，利用遺傳算法得到所述待計算線路上各個節點的功率因數；電壓值計算單元，用于將各個節點的有功功率、線路長度參數、各個節點的功率因數帶入潮流計算模型中以得到每個節點的電壓值。優選地，所述功率因數計算單元中的所述適應度函數為所述待計算線路的末端電壓值的偏差與所述待計算線路的首端無功功率的偏差之和。優選地，所述總負荷有功功率計算單元中的總負荷有功功率計算方式如下：P總＝P首-L×N其中，P總為所述總負荷有功功率，P首為首端有功功率，N為線損率，L為線路總長度。優選地，所述有功功率計算單元中的各個節點的有功功率計算方式如下：其中，Pi為第i個節點的有功功率，wiP首為第i個節點的歷史用電量，w總為各個節點的歷史用電量的總和，P總為所述總負荷有功功率。本發明所提供的基于遺傳算法的電壓確定方法，包括：根據待計算線路的首端有功功率、線損率和線路長度參數獲取待計算線路的總負荷有功功率；在總負荷有功功率的基礎上以各個節點的歷史用電量作為權值計算各個節點的有功功率；隨機生成遺傳算法的初始值，并選取適應度函數，利用遺傳算法得到待計算線路上各個節點的功率因數；將各個節點的有功功率、線路長度參數、各個節點的功率因數帶入潮流計算模型中以得到每個節點的電壓值。由此可見，本方法中只需要獲取待計算線路的首端有功功率、線損率、線路長度參數、各個節點的歷史用電量和末端電壓這幾個參數，再結合遺傳算法和潮流計算就可以得到各個節點的電壓值，從而掌握線路上電壓分布狀況。此外，本發明還提供一種基于遺傳算法的電壓確定裝置，效果如上所述。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的一種基于遺傳算法的電壓確定方法的流程圖；圖2為本發明實施例提供的一種基于遺傳算法的電壓確定裝置的結構圖。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下，所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護范圍。本發明的核心是提供一種基于遺傳算法的電壓確定方法及裝置。為了使本
技術領域：
的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。圖1為本發明實施例提供的一種基于遺傳算法的電壓確定方法的流程圖。如圖1所示，基于遺傳算法的電壓確定方法包括：S10：根據待計算線路的首端有功功率、線損率和線路長度參數獲取待計算線路的總負荷有功功率。在具體實施中，由于配電網是極其復雜的網絡，如果想要計算一個區域內的各個用戶的電壓值，則需要將當前區域的線路進行簡化，這里的簡化就是將線路處理為單電源供電的簡單電路，各分支線路的負荷等效為主干線節點的集中負荷，從而將一個復雜的線路簡化為一個主干線，即本發明中提到的待計算線路。后續如果計算出待計算線路中各個節點的電壓值，則相當于對應的分支線路的首端電壓就得到了，然后將其余的分支線路按照上述簡化方式做同樣的簡化，從而得到上述區域內各個用戶的電壓值。其中，線路長度參數包括線路總長度和各個節點之間的長度。作為優選地實施方式，總負荷有功功率計算方式如下：P總＝P首-L×N其中，P總為總負荷有功功率，P首為首端有功功率，N為線損率，L為線路總長度。由于首端有功功率、線損率和線路長度參數都是已知量，因此總負荷有功功率可以通過上述計算方式得到。可以理解的是，上述公式只是給出一種總負荷有功功率的計算方式，并不代表只有這一種方式。S11：在總負荷有功功率的基礎上以各個節點的歷史用電量作為權值計算各個節點的有功功率。對于一個線路，如果知道了線路的總負荷有功功率，而各個節點的歷史用電量是已知的，因此，以各個節點的歷史用電量作為權值計算出各個節點的有功功率。作為優選地實施方式，各個節點的有功功率計算方式如下：其中，Pi為第i個節點的有功功率，wiP首為第i個節點的歷史用電量，w總為各個節點的歷史用電量的總和，P總為總負荷有功功率。可以理解的是，上述公式只是給出一種總負荷有功功率的計算方式，并不代表只有這一種方式。不同的計算方式可能會給結果造成不同程度的誤差。S12：隨機生成遺傳算法的初始值，并選取適應度函數，利用遺傳算法得到待計算線路上各個節點的功率因數。由于無法得知潮流計算所使用的各個節點的功率因數，因此，本發明中引入遺傳算法，遺傳算法的初始值是各個節點的功率因數，只不過是在一定的范圍內隨機生成的。適應度函數的選取對于遺傳算法的結果有著重要的影響，可以根據實際情況選取。如果適應度函數不滿足要求，則得到的結果的誤差較大，只有不斷的進行遺傳、變異進行進化，最終得到一組適應度較高的各個節點的功率因數。由于遺傳算法為本領域技術人員所熟知，因此，本實施例不再對遺傳算法贅述。通過遺傳算法就可以得到潮流計算模型所需要的各個節點的功率因數。S13：將各個節點的有功功率、線路長度參數、各個節點的功率因數帶入潮流計算模型中以得到每個節點的電壓值。由于潮流計算為本領域技術人員所熟知，因此，本實施例不再贅述。通過上述步驟，各個節點的有功功率、線路長度參數、各個節點的功率因數都是已知的，滿足潮流計算模型所需要的輸入量，因此，通過將上述參數帶入潮流計算模型，就可以得到各個節點的電壓值。需要說明的是，在潮流計算中，忽略線路阻抗產生的功率損耗，從始端出發，依次向后推算各節點的電壓數值，直至末端電壓值，推算過程中忽略電壓橫分量。為了驗證本方法的有效性，表1為線路數據的實測值。表2為利用基于遺傳算法的電壓確定方法得到的計算值與實測值的比較。共有8個節點，每個節點的實測值與計算值參見表1和表2。通過表1和表2可以看出，每個節點的計算值與實測值都很接近，以此說明本方法的有效性。表112345678有功功率(W)12791114836.4874.312171101923.3932.1無功功率(Var)401.7524.9175.2244.1322346395.6244功率因數0.954050.904610.978760.963170.966730.9540.919180.9674節點電壓(V)374.8368.9361.9356.7351.8347.8346.7345.7表212345678節點電壓計算值(V)374.8369.0361.8356.4351.2347.5346.1345.6節點電壓實測值(V)374.8368.9361.9356.7351.8347.8346.7345.7本實施例提供的基于遺傳算法的電壓確定方法，包括：根據待計算線路的首端有功功率、線損率和線路長度參數獲取待計算線路的總負荷有功功率；在總負荷有功功率的基礎上以各個節點的歷史用電量作為權值計算各個節點的有功功率；隨機生成遺傳算法的初始值；選取適應度函數，利用遺傳算法得到待計算線路上各個節點的功率因數；將各個節點的有功功率、線路長度參數、各個節點的功率因數帶入潮流計算模型中以得到每個節點的電壓值。由此可見，本方法中只需要獲取待計算線路的首端有功功率、線損率、線路長度參數、各個節點的歷史用電量和末端電壓這幾個參數，再結合遺傳算法和潮流計算就可以得到各個節點的電壓值，從而掌握線路上電壓分布狀況，為采取相應的治理措施提供依據。在計算過程中所用數據較少，便于計算。在上述實施例的基礎上，作為優選地實施方式，適應度函數為待計算線路的末端電壓值的偏差與待計算線路的首端無功功率的偏差之和。可以理解的是，適應度函數的選取有多種方式，本實施例只是一種具體的實施方式，并不代表只有這一種方式。需要說明的是，本發明中上述方法本身針對的是單相供電亦或三相平衡的三相供電，當配電網發生三相不平衡時，由于電網對配電臺區混亂的接線沒有統計，無法得到每一相的用戶信息，方法失效。圖2為本發明實施例提供的一種基于遺傳算法的電壓確定裝置的結構圖。如圖2所示，基于遺傳算法的電壓確定裝置包括：總負荷有功功率計算單元10，用于根據待計算線路的首端有功功率、線損率和線路長度參數獲取待計算線路的總負荷有功功率；其中，線路長度參數包括線路總長度和各個節點之間的長度。在具體實施中，由于配電網是及其復雜的網絡，如果想要計算一個區域內的各個用戶的電壓值，則需要將當前區域的線路進行簡化，這里的簡化就是將線路處理為單電源供電的簡單電路，各分支線路的負荷等效為主干線節點的集中負荷，從而將一個復雜的線路簡化為一個主干線，即本發明中提到的待計算線路。后續如果計算出待計算線路中各個節點的電壓值，則相當于對應的分支線路的首端電壓就得到了，然后將其余的分支線路按照上述簡化方式做同樣的簡化，從而得到上述區域內各個用戶的電壓值。有功功率計算單元11，用于在總負荷有功功率的基礎上以各個節點的歷史用電量作為權值計算各個節點的有功功率。對于一個線路，如果知道了線路的總負荷有功功率，而各個節點的歷史用電量是已知的，因此，以各個節點的歷史用電量作為權值計算出各個節點的有功功率。功率因數計算單元12，用于隨機生成遺傳算法的初始值，并選取適應度函數，利用遺傳算法得到待計算線路上各個節點的功率因數。由于無法得知潮流計算所使用的各個節點的功率因數，因此，本發明中引入遺傳算法，遺傳算法的初始值是各個節點的功率因數，只不過是隨機生成的。適應度函數的選取對于遺傳算法的結果有著重要的影響，可以根據實際情況選取。由于遺傳算法為本領域技術人員所熟知，因此，本實施例不再對遺傳算法贅述。通過遺傳算法就可以得到潮流計算模型所需要的各個節點的功率因數。電壓值計算單元13，用于將各個節點的有功功率、線路長度參數、各個節點的功率因數帶入潮流計算模型中以得到每個節點的電壓值。由于潮流計算為本領域技術人員所熟知，因此，本實施例不再贅述。通過上述計算，各個節點的有功功率、線路長度參數、各個節點的功率因數都是已知的，滿足潮流計算模型所需要的輸入量，因此，通過將上述參數帶入潮流計算模型，就可以得到各個節點的電壓值。需要說明的是，在潮流計算中，忽略線路阻抗產生的功率損耗，從始端出發，依次向后推算各節點的電壓數值，直至末端電壓值，推算過程中忽略電壓橫分量。本實施例提供的基于遺傳算法的電壓確定裝置，只需要獲取待計算線路的首端有功功率、線損率、線路長度參數、各個節點的歷史用電量這幾個參數，再結合遺傳算法和潮流計算就可以得到各個節點的電壓值，從而掌握線路上電壓分布狀況。在計算過程中所用數據較少，便于計算。作為優選地實施方式，功率因數計算單元中的適應度函數為待計算線路的末端電壓值的偏差與待計算線路的首端無功功率的偏差之和。作為優選地實施方式，總負荷有功功率計算單元中的總負荷有功功率計算方式如下：P總＝P首-L×N其中，P總為總負荷有功功率，P首為首端有功功率，N為線損率，L為線路總長度。作為優選地實施方式，有功功率計算單元中的各個節點的有功功率計算方式如下：其中，Pi為第i個節點的有功功率，wiP首為第i個節點的歷史用電量，w總為各個節點的歷史用電量的總和，P總為總負荷有功功率。由于裝置部分的實施例與方法部分的實施例相互對應，因此裝置部分的實施例請參見方法部分的實施例的描述，這里暫不贅述。以上對本發明所提供的基于遺傳算法的電壓確定方法及裝置進行了詳細介紹。說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。專業人員還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的范圍。結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執行的軟件模塊，或者二者的結合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或
技術領域：
內所公知的任意其它形式的存儲介質中。當前第1頁1 2 3