[發(fā)明專利]基于差分進(jìn)化算法的傳播矩陣模量的優(yōu)化擬合方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010104407.4
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111259329B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛青宇;焦重慶
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06N3/12
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發(fā)明涉及一種基于差分進(jìn)化算法的傳播矩陣模量優(yōu)化擬合方法及系統(tǒng)，包括：確定目標(biāo)擬合精度tol及擬合頻率范圍；確定極點數(shù)目范圍；確定延時τ的范圍；基于延時τ的范圍確定延時編碼向量最大值；基于極點數(shù)目的范圍確定極點數(shù)目編碼向量最大值；確定解的數(shù)目為N；初始化迭代過程中的相關(guān)參數(shù)；基于所述相關(guān)參數(shù)執(zhí)行迭代計算；讀取群體中的擁有最小δ的解x^*，得到其包含的極點數(shù)目與延時，并執(zhí)行上述步驟，得到新的極點；根據(jù)上述步驟得到的極點數(shù)目、延時以及新的極點，使用矢量擬合技術(shù)，對傳播函數(shù)矩陣的模量進(jìn)行擬合，計算擬合誤差，并輸出擬合結(jié)果與擬合誤差。本發(fā)明中的上述方法引入了差分進(jìn)化算法，能夠?qū)Υ朔蔷€性優(yōu)化問題很好地求解，且提高了效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力傳輸領(lǐng)域，特別是涉及一種基于差分進(jìn)化算法的傳播矩陣模量的優(yōu)化擬合方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電力傳輸線是重要的電力傳輸設(shè)備。在電力系統(tǒng)中除了用電設(shè)備和發(fā)電廠，其余都是由輸電線路構(gòu)成的電力網(wǎng)，所以輸電線路在電力系統(tǒng)中有著不可替代的作用。因電力設(shè)備故障、雷擊或操作不當(dāng)而引起的過電壓，其頻率范圍比系統(tǒng)正常運行的頻率范圍大很多，含有大量高頻成分。因此在暫態(tài)計算當(dāng)中，對電力傳輸線建立行波模型。行波模型將電力傳輸線上電壓電流的變化視作波過程，入射波從電力傳輸線一端經(jīng)時間τ傳播到另一端，經(jīng)反射又反向傳播，而后在電力傳輸線兩端不停反射，造成了電力傳輸線上各點電壓電流的變化，如圖2所示。行波模型用方程可簡單表示為：i_k(t)＝Y(jié)_c(t)*v_k(t)-2i_ki(t)i_ki(t)＝H(t)*i_mr(t)。其中，t表示某一時刻，i_k表示端口k的電流，v_k表示端口k的電壓，i_ki表示端口k的入射電流波，i_mr表示端口m的反射電流波，Y_c表示電力傳輸線的特征導(dǎo)納矩陣，H表示電力傳輸線的傳播函數(shù)矩陣。兩參數(shù)在頻域中求得，具體表達(dá)式為：

其中，Z表示電力傳輸線單位長度的阻抗參數(shù)矩陣，Y表示電力傳輸線單位長度的導(dǎo)納參數(shù)矩陣。l表示電力傳輸線兩端之間的距離，即電力傳輸線的長度。實際建模過程中為了方便時域中的卷積，通常采用矢量擬合方法對Y_c、H兩參數(shù)的頻域響應(yīng)進(jìn)行擬合，得到相應(yīng)的有理分式，進(jìn)而通過迭代卷積技術(shù)轉(zhuǎn)換到時域進(jìn)行仿真。

電力傳輸線的傳播函數(shù)矩陣是一個n×n的方陣，通過相模變換與矢量擬合方法，矩陣中的每一個元素可表示為一些函數(shù)的和，其中H_ij表示傳播函數(shù)矩陣的第i行第j列個元素，H_mk表示傳播矩陣的第k個模量H_m，由相模變換過程得到，一共有G個模量。

進(jìn)一步的，第k個模量可表示為有理分式和

其中，s表示復(fù)頻率，τ_k表示第k個模量對應(yīng)的傳播延時；p_k,m表示第k個模量的第m個極點，一共有N_k個極點，需要通過矢量擬合方法得到。且不同模量的極點相互獨立,分別求取；r_k,m表示第k個模量的第m個極點對應(yīng)的留數(shù)。

傳統(tǒng)擬合流程為：已知傳播矩陣H的數(shù)值結(jié)果，給定建模的頻率范圍(如0-1MHz)，給定擬合模型的極點數(shù)目上限(如50)，給定目標(biāo)擬合精度(如0.01)，通過相模變換得到多個模量H_m，之后對于每一個模量，求取傳播延時τ,從極點數(shù)目為1開始，嘗試對H_m進(jìn)行擬合，之后不停增加極點數(shù)目，同時對延時τ進(jìn)行調(diào)整，直到達(dá)到目標(biāo)擬合精度或達(dá)到極點數(shù)目上限。在此過程中，一個H_m擬合模型的最終效果可由兩個參數(shù)決定，分別為極點數(shù)目與延時大小。