[發(fā)明專利]一種改變電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及選擇并聯(lián)補(bǔ)償裝置的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510072840.3
• 申請(qǐng)日: 2015-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN104700205B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋旭東;余南華;徐衍會(huì);周克林;陳輝;張曉平;陳小軍;李傳健;鄭文杰;唐秀朝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司44104
• 代理人: 周克佑

1.一種改變電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及選擇并聯(lián)補(bǔ)償裝置的方法，其特征是包括以下步驟：

S1，對(duì)輸入向量的各個(gè)元素劃分等級(jí)；

對(duì)配電網(wǎng)的月負(fù)荷消耗量、月小水電發(fā)電量按負(fù)荷消耗量或小水電發(fā)電量占峰值的百分?jǐn)?shù)劃分為p＝7個(gè)水平，若配電網(wǎng)中小水電和負(fù)荷的總數(shù)有n個(gè)，則配電網(wǎng)的運(yùn)行方式有pⁿ個(gè)；

負(fù)荷消耗量或小水電發(fā)電量占峰值的百分?jǐn)?shù)小于或等于40％的為1級(jí)；

負(fù)荷消耗量或小水電發(fā)電量占峰值的百分?jǐn)?shù)在(40％，50％]的為2級(jí)；

負(fù)荷消耗量或小水電發(fā)電量占峰值的百分?jǐn)?shù)在(50％，60％]的為3級(jí)；

負(fù)荷消耗量或小水電發(fā)電量占峰值的百分?jǐn)?shù)在(60％，70％]的為4級(jí)；

負(fù)荷消耗量或小水電發(fā)電量占峰值的百分?jǐn)?shù)在(70％，80％]的為5級(jí)；

負(fù)荷消耗量或小水電發(fā)電量占峰值的百分?jǐn)?shù)在(81％，89％)的為6級(jí)；

負(fù)荷消耗量或小水電發(fā)電量占峰值的百分?jǐn)?shù)大于或等于90％的為7級(jí)；

所述輸入向量即為極限學(xué)習(xí)機(jī)的輸入向量，即：

X＝[x₁ x₂ … x_n]^T；

輸出向量即為配電網(wǎng)中的開關(guān)狀態(tài)，即：

Y＝[y₁ y₂ … y_m]^T；

其中n為所要進(jìn)行電壓控制的網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷與小水電的總數(shù)，m為配電網(wǎng)中的開關(guān)數(shù)量，Y中的元素y₁，y₂，...，y_m用一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示，0表示開關(guān)打開，1表示開關(guān)閉合；

S2，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)、負(fù)荷及小水電數(shù)據(jù)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行建模仿真，找出配電網(wǎng)不同運(yùn)行方式下對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及補(bǔ)償方式，得出極限學(xué)習(xí)機(jī)的多組訓(xùn)練集(X，Y)與測(cè)試集(X＇，Y＇)；

其中X、X＇表示配電網(wǎng)的負(fù)荷水平和小水電發(fā)電量，Y、Y＇為與之對(duì)應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)；

S3，選擇ELM的隱藏層節(jié)點(diǎn)數(shù)組合L_s，結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化規(guī)則項(xiàng)常數(shù)集合γ_s；

極限學(xué)習(xí)機(jī)的數(shù)學(xué)模型為：

其中，i和j分別為隱含層數(shù)量和樣本數(shù)量的下標(biāo)；L為單隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)，β_i為輸出權(quán)重，g(X_j)＝g(w_i·X_j+b_i)為激勵(lì)函數(shù)，w_i為輸入權(quán)重，b_i為第i個(gè)隱層單元的偏置，

γ為規(guī)則項(xiàng)常數(shù)；激勵(lì)函數(shù)選擇RBF函數(shù)，其形式為：

G(w_i,b_i,x)＝g(b_i||x-w_i||)(13)；

S4，訓(xùn)練ELM，并用測(cè)試集進(jìn)行測(cè)試，得出單隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)L和規(guī)則項(xiàng)常數(shù)γ，得到ELM最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)模型；

S5，保存最優(yōu)ELM網(wǎng)絡(luò)模型，在不改變配電網(wǎng)的情況下，根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷模式，快速地輸出網(wǎng)損最小時(shí)的開關(guān)組合狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改變電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及選擇并聯(lián)補(bǔ)償裝置的方法，其特征是：所述的ELM算法如下：

給定N個(gè)學(xué)習(xí)樣本矩陣(X_j，Y_j)，ELM對(duì)應(yīng)連續(xù)的目標(biāo)函數(shù)f(X_j)，向量X_j＝[x_j1，x_j2，…，x_jn]^T∈Rⁿ，向量Y_j＝[y_j1，y_j2，…，y_jm]^T∈R^m，j＝1，2，…N，且給定所構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)的L個(gè)單隱含層節(jié)點(diǎn)和隱含層節(jié)點(diǎn)激勵(lì)函數(shù)g(X_j)；

則存在β_i、w_i和b_i，使SLFNs能以0誤差逼近這N個(gè)樣本，ELM模型由數(shù)學(xué)表示為：

f(Xj)=Σi=1Lβig(Xj)=Σi=1Lβig(wi·Xj+bi)=tj---(1);]]>

應(yīng)用于二分類的ELM數(shù)學(xué)模型為：

f(Xj)=sign(Σi=1Lβig(Xj))=sign(Σi=1Lβig(wi·Xj+bi))=tj---(2);]]>

其中，j＝1，2，…，N；網(wǎng)絡(luò)輸入權(quán)重向量w_i＝[w_i1，w_i2，…，w_in]^T，表示輸入節(jié)點(diǎn)與第i個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)連接權(quán)重；b_i表示第i個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)的偏差；w_i·x_j表示向量w_i和x_j的內(nèi)積，隱含層節(jié)點(diǎn)參數(shù)w_i和b_i隨機(jī)在[-1，1]之間產(chǎn)生；網(wǎng)絡(luò)輸出權(quán)重向量β_i＝[β_i1，β_i2，…，β_im]^T，表示第i個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)連接權(quán)重；i＝1，2，…，L，其中L為單隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)；

由矩陣來表示N個(gè)式(1)為：

Hβ＝T(3)；

H(w1,...,wL,b1,...,bL,x1,...,xN)=g(w1·x1+b1)...g(wL·x1+bL).........g(w1·xN+b1)...g(wL·xN+bL)N×L]]>

β=β1T...βLTL×m,T=t1T...tNTN×m---(4);]]>

定義H為網(wǎng)絡(luò)隱含層輸出矩陣；由于L＜＜N，H為非方陣，當(dāng)任意給定w_i和b_i時(shí)，由Penrose-Moore廣義逆定理，求得唯一解H^-1，則β為：

β＝H^-1T(5)；

由線性最小二范數(shù)與式(4)，獲得矩陣H為：

H=minH||HH-1T-Y||---(6);]]>

其中，Y＝[y₁，y₂，…，y_N]；

由矩陣H及式(5)得到解β，從而確定ELM網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，完成ELM網(wǎng)絡(luò)；

ELM網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)L、激勵(lì)函數(shù)g(x)和任意w_i、b_i，x泛指任意輸入；

同時(shí)考慮經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和置信范圍最小，從而使實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)最小，用數(shù)學(xué)約束優(yōu)化模型表示則為：

min J=12||β||2+12γ||ϵ||2---(7);]]>

s.t.Σi=1Lβi·g(wi·Xj+bi)-yj=ϵj,j=1,2...N---(8);]]>

其中，表示結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化中由邊緣距離最大化原則得到，γ是規(guī)則項(xiàng)常數(shù)，誤差的平方和‖ε‖²代表擬合的精度；

將式(7)、(8)條件極值問題轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)agrange函數(shù)求解：

l(β,ϵ,α)=12||β||2+12γ||ϵ||2-Σj=1Nαj[βig(wi·xj+bi)-yj-ϵj]---(9);]]>

即：

其中α＝[α₁，α₂，...，α_N]代表Lagrange乘子；

求該函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)并使其等于0，得最小化條件：

∂l∂β=βT-αH=0∂l∂ϵ=γϵT+α=0∂l∂α=Hβ-Y-ϵ=0---(11);]]>

由(11)得：

α=-γ(Hβ-Y)Tβ=(Iγ+HTH)-1HTY---(12);]]>

其中，I為單位陣；

使用極限學(xué)習(xí)機(jī)對(duì)含小水電配電網(wǎng)進(jìn)行電壓控制時(shí)，首先要確定輸入向量和輸出向量；在此，輸入向量為負(fù)荷用電量和小水電發(fā)電量，即：

X＝[x₁ x₂ … x_n]^T；

輸出向量為配電網(wǎng)中的開關(guān)狀態(tài)，即：

Y＝[y₁ y₂ … y_m]^T；

其中n為所要進(jìn)行電壓控制的網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷與小水電的總數(shù)，m為配電網(wǎng)中的開關(guān)數(shù)量，Y中的元素y₁，y₂，...，y_m用一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示，0表示開關(guān)打開，1表示開關(guān)閉合。