[發(fā)明專利]一種配電網(wǎng)負(fù)荷建模中感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011118558.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN111931427B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒展;諶艷紅;丁貴立;陳波;段志遠(yuǎn);康兵;程思萌;陶翔;汪碩承;閔澤鶯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)江西省電力有限公司;南昌工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N3/00;H02J3/00;G06F113/04
• 代理公司: 南昌賢達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

1.一種配電網(wǎng)負(fù)荷建模中感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，針對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷建模中感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)計(jì)算構(gòu)建狀態(tài)方程；所述狀態(tài)方程為：

式中：e'_x、e'_y分別為感應(yīng)電機(jī)暫態(tài)電勢(shì)對(duì)應(yīng)的x實(shí)軸、y虛軸分量；I_x、I_y分別為感應(yīng)電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電流對(duì)應(yīng)的x實(shí)軸、y虛軸分量；X為感應(yīng)電機(jī)定子電抗和勵(lì)磁電抗串聯(lián)的電抗、X'為感應(yīng)電機(jī)勵(lì)磁電抗并聯(lián)感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電抗之后再與感應(yīng)電機(jī)定子電抗串聯(lián)的電抗、T'₀為轉(zhuǎn)子回路的時(shí)間常數(shù)、t為時(shí)間、s為感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)差率；u_x、u_y分別為感應(yīng)電機(jī)定子側(cè)x實(shí)軸和y虛軸上的電壓分量；T_m為感應(yīng)電機(jī)機(jī)械負(fù)荷功率；T_e為感應(yīng)電機(jī)電磁功率；T₀為感應(yīng)電機(jī)的初始負(fù)載轉(zhuǎn)矩；H為慣性常數(shù)；R_s、X_s分別為感應(yīng)電機(jī)定子電阻和電抗；R_r、X_r分別為感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻和電抗；X_m為感應(yīng)電機(jī)勵(lì)磁電抗；ω₀為同步轉(zhuǎn)速；f₀為工頻頻率；A、B、C為自定義常數(shù)，ω_r為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；

步驟2，針對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷建模中感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)計(jì)算構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；其中，所述目標(biāo)函數(shù)為：

式中，F(xiàn)為不同實(shí)測(cè)電壓下的感應(yīng)電機(jī)機(jī)端有功功率和無功功率與實(shí)際有功功率和無功功率的誤差百分比；N₀為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；P_t⁽ⁱ⁾、分別為實(shí)測(cè)有功功率、無功功率；分別為負(fù)荷響應(yīng)有功功率、無功功率；

步驟3，通過自適應(yīng)人工魚群算法對(duì)狀態(tài)方程和目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，確定感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)；具體包括：

步驟3.1，初始化自適應(yīng)人工魚群算法中人工魚個(gè)體的位置；初始化人工魚個(gè)體的位置狀態(tài)為向量X＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅)；具體包括：

向量x₁,x₂,x₃,x₄,x₅分別為狀態(tài)方程中對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)R_s、X_s、R_r、X_r、X_m，人工魚當(dāng)前所在位置的食物濃度為Y＝f(x)，對(duì)應(yīng)于目標(biāo)函數(shù)中的誤差百分比，誤差百分比越低的位置食物濃度越高；設(shè)置算法的初始參數(shù)人工魚條數(shù)N、人工魚視野Visual、人工魚移動(dòng)步長(zhǎng)Step、人工魚覓食行為最大嘗試次數(shù)為try_number、擁擠度因子σ；隨機(jī)生成各人工魚個(gè)體，形成初始魚群，魚群中每條人工魚代表一組感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)；

步驟3.2，計(jì)算最優(yōu)個(gè)體并將對(duì)應(yīng)的食物濃度函數(shù)值記入公告板；具體包括：

選取感應(yīng)電機(jī)不同的實(shí)測(cè)電壓和其對(duì)應(yīng)的有功響應(yīng)，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)計(jì)算出誤差百分比，計(jì)算出食物濃度函數(shù)值，并比較各條人工魚對(duì)應(yīng)的食物濃度函數(shù)值，取最優(yōu)個(gè)體，最優(yōu)個(gè)體為誤差百分比最小，即食物濃度最高，并將其對(duì)應(yīng)的食物濃度函數(shù)值記入公告板；

步驟3.3，自適應(yīng)修正人工魚視野步長(zhǎng)并分別執(zhí)行人工魚覓食行為、追尾行為；具體包括：

設(shè)計(jì)人工魚步長(zhǎng)視野調(diào)節(jié)機(jī)制，f_V(i)、f_S(i)分別為人工魚視野和步長(zhǎng)的高斯分段自適應(yīng)函數(shù)，i為迭代次數(shù)；

設(shè)Step_max為人工魚移動(dòng)步長(zhǎng)的最大值，Step_min是人工魚移動(dòng)步長(zhǎng)的最小值；利用高斯衰減函數(shù)，使得步長(zhǎng)在迭代次數(shù)內(nèi)由最大值衰減到最小值；利用高斯衰減函數(shù)右側(cè)快速衰減的特性，避開函數(shù)峰處平緩的趨勢(shì)，通過控制標(biāo)準(zhǔn)方差來調(diào)整高斯函數(shù)的衰減速率；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方差計(jì)算出迭代次數(shù)i為：

式中，b為高斯函數(shù)尖峰中心坐標(biāo)，c為標(biāo)準(zhǔn)方差；

則人工魚視野為：

式中，Visual為人工魚群視野；

則人工魚步長(zhǎng)為：

各人工魚模擬覓食行為，假設(shè)當(dāng)前人工魚個(gè)體所處的狀態(tài)為x_i，當(dāng)前人工魚x_i和下一個(gè)選擇狀態(tài)x_j之間的距離d_ij≤Visual時(shí)，即在當(dāng)前人工魚個(gè)體所處的狀態(tài)x_i處的視野范圍內(nèi)，隨機(jī)選擇人工魚個(gè)體的某個(gè)狀態(tài)x_j，若狀態(tài)x_j處的食物濃度值高于狀態(tài)x_i處的食物濃度值，則朝著x_j處的方向前進(jìn)一步；否則，再重新隨機(jī)選擇狀態(tài)x_j，并判斷人工魚個(gè)體朝著狀態(tài)x_j處前進(jìn)的條件是否滿足；如此不斷地嘗試，最多嘗試try_number次，try_number為人工魚覓食行為最大嘗試次數(shù)，如果經(jīng)過try_number次后仍然不滿足朝狀態(tài)x_j處前進(jìn)的條件，則隨機(jī)朝任何一個(gè)方向前進(jìn)一步；

各人工魚模擬追尾行為，假設(shè)當(dāng)前人工魚個(gè)體所處的狀態(tài)為x_i，而人工魚個(gè)體在該狀態(tài)處的視野范圍內(nèi)可見的所有伙伴中食物濃度值最大者的伙伴為x_max，并且在伙伴x_max處的視野范圍內(nèi)可見的所有伙伴數(shù)目為N_max；此時(shí)，若能夠同時(shí)滿足條件：和Y_i＜Y_max，則表明伙伴x_max處的食物濃度值較高，朝著x_max處的方向前進(jìn)一步；否則執(zhí)行覓食行為；其中，N_c為視野范圍內(nèi)可見的所有伙伴數(shù)目，Y_i為當(dāng)前區(qū)域食物濃度，Y_max為食物濃度最大區(qū)域；

當(dāng)各人工魚分別模擬覓食行為、追尾行為后，選擇食物濃度高的行為作為實(shí)際執(zhí)行，以修正人工魚視野步長(zhǎng)；

步驟3.4，各人工魚執(zhí)行一次覓食行為、追尾行為后，檢驗(yàn)自身狀態(tài)和食物濃度，并與公告板記錄的值進(jìn)行比較，如果優(yōu)于公告板記錄的值，則更新公告板，記錄該次檢驗(yàn)的值；

步驟3.5，對(duì)人工魚執(zhí)行交叉變異操作；

步驟3.6：判斷是否達(dá)到最大迭代次數(shù)，若達(dá)到則輸出結(jié)果，獲得一組滿足要求的狀態(tài)向量X＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅)，該狀態(tài)向量表征滿足配電網(wǎng)負(fù)荷建模要求的感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種配電網(wǎng)負(fù)荷建模中感應(yīng)電機(jī)模型參數(shù)確定方法，其特征在于，所述步驟3.5具體包括：

選擇多條最優(yōu)人工魚個(gè)體，直接復(fù)制到下一代；在剩余的人工魚個(gè)體中隨機(jī)選取部分個(gè)體,以最優(yōu)個(gè)體為父本執(zhí)行交叉操作，計(jì)算新產(chǎn)生的各個(gè)體的食物濃度，與公告板中的值進(jìn)行比較，如果比公告板中的值小，則取代之，同時(shí)將新個(gè)體取代舊個(gè)體；再從剩余的人工魚個(gè)體中隨機(jī)選取少量個(gè)體執(zhí)行變異操作，然后計(jì)算出各新形成人工魚的食物濃度，并與公告板中的值進(jìn)行比較，如果優(yōu)于公告板中的值，則以自身值取代之；變異操作后剩余的人工魚個(gè)體直接進(jìn)入下一代。