基于改進蟻群算法的電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度方法研究

劉勝強，杜家兵

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東佛山 528000）

隨著電網(wǎng)和變電設(shè)備規(guī)模的不斷增大，電力設(shè)備的規(guī)模和集成度需求不斷提升，需優(yōu)化電力設(shè)備的自適應(yīng)調(diào)度，結(jié)合對電力設(shè)備的參數(shù)分析和輸出穩(wěn)態(tài)特征分析，構(gòu)建電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的控制目標(biāo)對象模型，通過參數(shù)模擬和線性規(guī)劃設(shè)計，實現(xiàn)對電力設(shè)備的自適應(yīng)調(diào)度，提高電力設(shè)備的應(yīng)用可靠性和輸出穩(wěn)定性，研究電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度方法[1]，對電力設(shè)備的優(yōu)化管理和信息化控制具有重要意義，相關(guān)的電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度方法研究受到人們的極大關(guān)注。

電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度方法研究建立在電力設(shè)備的輸出參數(shù)特征分析基礎(chǔ)上，采用空間參數(shù)特征融合和分布式檢測識別方法，構(gòu)建電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的參數(shù)識別和自相關(guān)信息參數(shù)融合模型，結(jié)合模糊度檢測和優(yōu)化的尋優(yōu)控制算法，實現(xiàn)對電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度。傳統(tǒng)方法中，對電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的方法主要有基于同步電機輸出穩(wěn)態(tài)特征分析的電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度方法[2]、基于聯(lián)合自相關(guān)特征匹配的電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度方法[3]、基于慣性波動特征解析和發(fā)電單元隨機性分析的電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度方法[4]等。傳統(tǒng)方法中通過構(gòu)建電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的控制策略，結(jié)合儲能裝置特征分析，實現(xiàn)電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度，但進行電力設(shè)備調(diào)度的自適應(yīng)性不好，輸出穩(wěn)定性不強。

針對上述問題，該文提出基于改進蟻群算法的電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度方法研究。利用所設(shè)計的仿真實驗驗證了所提方法能夠明顯提高電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度能力。

1 參數(shù)解析模型

1.1 電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的小信號分析

為實現(xiàn)基于改進蟻群算法的電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度，構(gòu)建電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的小信號檢測識別模型[5]。結(jié)合電力設(shè)備的輸出功率參數(shù)同步融合控制方法，進行電力設(shè)備各模塊輸入輸出量之間的關(guān)系特征分析[6]，結(jié)合多芯片并聯(lián)壓接式控制方法，得到電力設(shè)備的器件內(nèi)部電流分布信號參數(shù)為：

其中，IA為器件內(nèi)部總電流，IB為器件輸入電流，IC為器件輸出電流，根據(jù)器件內(nèi)部電流的規(guī)律性分布，結(jié)合器件的導(dǎo)通電阻參數(shù)識別方法，得到電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的電子遷移特征分析模型，電子的遷移傳遞函數(shù)為Fij(A)=0。當(dāng)i?I、j∈I時，可知電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的模糊搜索過程滿足：

根據(jù)上述分析，完成電力設(shè)備內(nèi)部調(diào)度過程的小信號分析。

1.2 電力設(shè)備的參數(shù)解析及自適應(yīng)調(diào)度對象模型

結(jié)合電力設(shè)備的輸出功率參數(shù)同步融合控制方法，進行電力設(shè)備各模塊輸入輸出量之間的關(guān)系特征分析，通過控制器參數(shù)融合特征分析方法[7]，構(gòu)建電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度控制對象模型，得到電力設(shè)備的參數(shù)解析內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征分布概率為：

考慮功率器件工作差異性，在不同加載應(yīng)力和溫度差異下，得到電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的聯(lián)合特征參數(shù)分布為：

采用約束參數(shù)重組的方法，得到電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的電流分布規(guī)律性模板函數(shù)為：

則有：

由此構(gòu)建了電力設(shè)備的參數(shù)解析及自適應(yīng)調(diào)度對象模型[8]，根據(jù)圖1 所示的蟻群控制算法，進行電力設(shè)備調(diào)度的自適應(yīng)尋優(yōu)。

圖1 蟻群控制算法

2 電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度優(yōu)化

2.1 改進蟻群優(yōu)化算法

采用改進的蟻群優(yōu)化算法，構(gòu)建電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的終端對應(yīng)用戶類型解析模型[9]，得到蟻群尋優(yōu)的代價函數(shù)收斂極限式為：

根據(jù)需求響應(yīng)控制終端類型分布，結(jié)合參與需求響應(yīng)調(diào)控起止時間分布[10]，得到電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的蟻群尋優(yōu)個體滿足：

將電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的終端均衡調(diào)度問題描述為蟻群尋優(yōu)問題，即：

其中，α為可調(diào)負(fù)荷參數(shù)，電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的輸出最小均方誤差估計值為：

其中，an為所對應(yīng)的實時負(fù)荷量偏移量，bn為電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的調(diào)制分量，用戶對應(yīng)S(t)=a0t時間的負(fù)荷總量調(diào)度帶寬為Δ，由此可得蟻群尋優(yōu)控制的融合度函數(shù)為：

加入多徑分量，采用自適應(yīng)權(quán)重參數(shù)學(xué)習(xí)的方法，構(gòu)建電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的優(yōu)化尋優(yōu)控制模型[11]。

2.2 電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度輸出

根據(jù)需求響應(yīng)控制終端類型分布，結(jié)合參與需求響應(yīng)調(diào)控起止時間分布，構(gòu)建可調(diào)負(fù)荷總量均衡控制模型[12]，進行電力設(shè)備的慣性參數(shù)融合，t時刻下模糊調(diào)控參數(shù)模型為：

將電力設(shè)備慣性參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)度集x的值減1，結(jié)合延遲參數(shù)模擬和線性擬合方法，得到電力設(shè)備慣性參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)度的輸出迭代式為：

其中，λ為電力設(shè)備慣性系數(shù)，根據(jù)給出的負(fù)荷調(diào)度任務(wù)分配方式，得到電力設(shè)備慣性參數(shù)數(shù)據(jù)調(diào)度的期望負(fù)荷量：

令M=，基于需求響應(yīng)終端執(zhí)行負(fù)荷控制，得到聯(lián)合調(diào)度的偏差為：

其中，τ為需求響應(yīng)終端變量，實際調(diào)整負(fù)荷量為：

預(yù)期需調(diào)整的負(fù)荷量為：

根據(jù)所期望調(diào)整的負(fù)荷比例分布[13-15]，結(jié)合蟻群尋優(yōu)結(jié)果，實現(xiàn)電力設(shè)備的自適應(yīng)調(diào)度。電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度系統(tǒng)的實現(xiàn)流程如圖2 所示。

圖2 電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度系統(tǒng)的實現(xiàn)流程

3 仿真測試

為驗證該文方法實現(xiàn)電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的應(yīng)用性能，進行仿真測試分析，設(shè)定電力設(shè)備的輸出功率增益為120 dB，功耗為24 kW，穩(wěn)態(tài)電壓220 V，蟻群的個體個數(shù)為1 200，尋優(yōu)迭代次數(shù)為400，個體差異性系數(shù)為0.26，根據(jù)上述參數(shù)設(shè)定，得到電力設(shè)備的輸出零序基波分量如圖3 所示[16]。

圖3 電力設(shè)備的輸出零序基波分量

根據(jù)圖3所示的電力設(shè)備的輸出零序基波分量得知，該文方法的仿真與理論計算曲線趨勢基本一致。

測試不同方法進行電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的穩(wěn)定性，將文獻[2]方法、文獻[3]方法和文獻[4]方法作為對比對象，得到對比結(jié)果如圖4 所示。

圖4 電流輸出穩(wěn)定性測試

分析圖4 得知，相比文獻[2]方法、文獻[3]方法和文獻[4]方法，該文方法隨著迭代次數(shù)的增加，器件輸出電流幅度較小，表明該文方法進行電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的穩(wěn)定性較好。測試均衡參數(shù)，得到對比結(jié)果如表1 所示。

表1 電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度均衡性測試

分析表1 得知，該文方法進行電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的輸出均衡性較好。

4 結(jié)束語

為優(yōu)化電力設(shè)備的自適應(yīng)調(diào)度能力，提出基于改進蟻群算法的電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度方法。構(gòu)建電力設(shè)備的交互傳輸協(xié)議，結(jié)合系統(tǒng)參數(shù)識別和網(wǎng)絡(luò)模塊化設(shè)計，自適應(yīng)調(diào)度電力設(shè)備。并采用改進蟻群控制算法，進行電力設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)分析。采用自適應(yīng)權(quán)重參數(shù)學(xué)習(xí)的方法，構(gòu)建電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的優(yōu)化尋優(yōu)控制模型。研究得知，該文方法進行電力設(shè)備自適應(yīng)調(diào)度的穩(wěn)定性和均衡性較好。