技术领域
[0001] 本
发明涉及电能质量治理技术领域，尤其涉及一种配电网中电能质量治理模型的获得方法及装置。
背景技术
[0002] 随着电网输配电技术的提高，分布式电源与非线性电
力设备(设备阻抗会随外施
电压或
电流的变化而变化)在电网中得到大规模的应用，有效提高了电网输配电的灵活性和经济性。同时，分布式电源与非线性电力设备的大规模应用也带来了日趋严重的电能质量污染问题，尤其是电网的谐波污染和电压偏差。
[0003] 为对电网的谐波污染和电压偏差进行治理，
现有技术在电网中设置谐波治理设备和无功补偿装置。
[0004] 但是，现有技术在电网中设置谐波治理设备和无功补偿装置时，未能有效考虑两者的协同配置效果，导致设备利用率低，经济性差。
发明内容
[0005] 鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的配电网中电能质量治理模型的获得方法及装置，技术方案如下：
[0006] 一种配电网中电能质量治理模型的获得方法，包括：
[0007] 确定与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，所述运行参数包括有功功率、
无功功率、电流、电压、
电阻和电抗，所述第一约束关系式组包括至少一个约束关系式；
[0008] 确定与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的
费用约束关系式；
[0009] 以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，确定可使用粒子群
算法求解的目标函数；
[0010] 使用粒子群算法求解所述目标函数，以获得满足所述第一约束关系式组中各约束关系式、所述费用约束关系式及所述优化目标的电能质量治理模型，所述电能质量治理模型包括各电能质量治理设备的安装
位置和各所述电能质量治理设备的设备参数。
[0011] 可选的，所述电能质量治理设备包括：多功能有源
滤波器和静止无功补偿发生器。
[0012] 可选的，所述确定与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，包括：
[0013] 根据功率平衡的约束条件，将与目标配电网中各
节点处的有功功率和无功功率相关的第一约束关系式确定为：
[0014]
[0015] ，式中：Pzi为节点i向其它节点输出的有功功率；Qzi为节点i向其它节点输出的无功功率；Pzi-1为节点i-1向其它节点输出的有功功率；Qzi-1为节点i-1向其它节点输出的无功功率；PLi为节点i处的有功功率；QLi为节点i处的无功功率；QMFAPFi为多功能有源滤波器输出的无功功率；QSVGi为静止无功补偿发生器输出的无功功率；R为节点i与节点i-1间支路的电阻；X为节点i与节点i-1间支路的电抗；Ui-1为节点i-1处的电压；λi、γi均为二进制决策变量，若λi或γi为1时，则标识节点i处安装相应的电能质量治理设备，否则，γi或γi为0，且节点i处未安装有电能质量治理设备；
[0016] 根据所述目标配电网中谐波电流与谐波电压之间的关系，将与所述目标配电网中谐波电流和谐波电压相关的第二约束关系式确定为：
[0017]
[0018] 式中：Vh、Yh、Ih分别为所述目标配电网的h次谐波电压、h次导纳矩阵及h次电流；表示导纳矩阵的逆矩阵；
[0019] 根据所述目标配电网中各节点处基波电压污染
水平的预设约束条件，将与所述目标配电网中各节点处基波电压相关的第三约束关系式确定为：
[0020] Vi,min≤Vi≤Vi,max
[0021] 式中：Vi、Vi,min、Vi,max分别表示节点i处的电压、最小允许电压值及最大允许电压值；
[0022] 根据所述目标配电网中各节点处谐波的预设约束条件，将与所述目标配电网中各节点处谐波相关的第四约束关系式确定为：
[0023]
[0024] 式中：THDVi为节点i处的总谐波电压畸变率，Vh,i为节点i处的h次谐波电压，THDVi,max为节点i处的总谐波畸变率最大允许值；HRVh,i为节点i处的h次谐波电压含有率，Vi节点i处的电压，HRVh,i,max为节点i处的h次谐波电压含有率最大允许值；
[0025] 根据所述目标配电网中各节点处多功能有源滤波器设备安装容量的约束条件，将与所述目标配电网中各所述多功能有源滤波器的安装容量相关的第五约束关系式确定为：
[0026]
[0027] ，式中：IMFAPF,i为安装在节点i处的多功能有源滤波器的容量值，IMFAPF,q为安装在节点i处的多功能有源滤波器的基波补偿电流，Ih为安装在节点i处的多功能有源滤波器的h次谐波补偿电流，IMFAPF,i,max为节点i处允许安装的多功能有源滤波器的最大容量值；
[0028] 根据所述目标配电网中各节点处静止无功补偿发生器安装容量的约束条件，将与所述目标配电网中各所述静止无功补偿发生器的安装容量相关的第六约束关系式确定为：
[0029] 0≤QSVG,i≤QSVG,i,max
[0030] 式中：QSVG,i为安装在节点i处的静止无功补偿发生器的容量值；
[0031] QSVG,i,max为节点i处允许安装静止无功补偿发生器的最大容量值。
[0032] 可选的，所述确定与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式，包括：
[0033] 将与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式确定为：
[0034]
[0035] 式中，Cmax为预设最大允许费用值；x为电能质量治理设备的类型，当x＝1时，电能质量治理设备为多功能有源滤波器；当x＝2时，电能质量治理设备为静止无功补偿发生器；Nx为第x种类型电能质量治理设备的个数；Cx为第x种类型电能质量治理设备的价格；Sx为电能质量治理设备容量；μx为单位容量价格；r为折旧率；Lx为电能质量治理设备的使用寿命。
[0036] 可选的，所述以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，确定可使用粒子群算法求解的目标函数，包括：
[0037] 以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，将可使用粒子群算法求解的目标函数确定为：
[0038]
[0039] ，式中：E(THDV)表示所述目标配电网在安装各电能治理设备后的谐波改善率，THDVi为节点i处的总谐波电压畸变率，THDVi,orig和THDVi分别表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后节点i处的总谐波畸变率，max(|ΔTHDV|)为所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后的总谐波电压畸变率的最大差值；E(AVD)表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备后的电压偏差改善率，AVDi,orig和AVDi分别表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后节点i处的电压偏差绝对值，max(|ΔAVD|)为所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后的电压偏差的最大差值；r为所述目标配电网的电能质量综合改善率。
[0040] 一种配电网中电能质量治理模型的获得装置，包括：第一确定单元、第二确定单元、目标函数确定单元和治理模型获得单元，其中：
[0041] 所述第一确定单元，用于确定与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，所述运行参数包括有功功率、无功功率、电流、电压、电阻和电抗，所述第一约束关系式组包括至少一个约束关系式；
[0042] 所述第二确定单元，用于确定与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式；
[0043] 所述目标函数确定单元，用于以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，确定可使用粒子群算法求解的目标函数；
[0044] 所述治理模型获得单元，用于使用粒子群算法求解所述目标函数，以获得满足所述第一约束关系式组中各约束关系式、所述费用约束关系式及所述优化目标的电能质量治理模型，所述电能质量治理模型包括各电能质量治理设备的安装位置和各所述电能质量治理设备的设备参数。
[0045] 可选的，所述电能质量治理设备包括：多功能有源滤波器和静止无功补偿发生器。
[0046] 可选的，所述第一确定单元，具体包括：第一关系式确定单元、第二关系式确定单元、第三关系式确定单元、第四关系式确定单元、第五关系式确定单元及第六关系式确定单元，其中：
[0047] 所述第一关系式确定单元，用于根据功率平衡的约束条件，将与目标配电网中各节点处的有功功率和无功功率相关的第一约束关系式确定为：
[0048]
[0049] ，式中：Pzi为节点i向其它节点输出的有功功率；Qzi为节点i向其它节点输出的无功功率；Pzi-1为节点i-1向其它节点输出的有功功率；Qzi-1为节点i-1向其它节点输出的无功功率；PLi为节点i处的有功功率；QLi为节点i处的无功功率；QMFAPFi为多功能有源滤波器输出的无功功率；QSVGi为静止无功补偿发生器输出的无功功率；R为节点i与节点i-1间支路的电阻；X为节点i与节点i-1间支路的电抗；Ui-1为节点i-1处的电压；λi、γi均为二进制决策变量，若λi或γi为1时，则标识节点i处安装相应的电能质量治理设备，否则，γi或γi为0，且节点i处未安装有电能质量治理设备；
[0050] 所述第二关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中谐波电流与谐波电压之间的关系，将与所述目标配电网中谐波电流和谐波电压相关的第二约束关系式确定为：
[0051]
[0052] 式中：Vh、Yh、Ih分别为所述目标配电网的h次谐波电压、h次导纳矩阵及h次电流；表示导纳矩阵的逆矩阵；
[0053] 所述第三关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中各节点处基波电压污染水平的预设约束条件，将与所述目标配电网中各节点处基波电压相关的第三约束关系式确定为：
[0054] Vi,min≤Vi≤Vi,max
[0055] 式中：Vi、Vi,min、Vi,max分别表示节点i处的电压、最小允许电压值及最大允许电压值；
[0056] 所述第四关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中各节点处谐波的预设约束条件，将与所述目标配电网中各节点处谐波相关的第四约束关系式确定为：
[0057]
[0058] 式中：THDVi为节点i处的总谐波电压畸变率，Vh,i为节点i处的h次谐波电压，THDVi,max为节点i处的总谐波畸变率最大允许值；HRVh,i为节点i处的h次谐波电压含有率，Vi节点i处的电压，HRVh,i,max为节点i处的h次谐波电压含有率最大允许值；
[0059] 所述第五关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中各节点处多功能有源滤波器设备安装容量的约束条件，将与所述目标配电网中各所述多功能有源滤波器的安装容量相关的第五约束关系式确定为：
[0060]
[0061] ，式中：IMFAPF,i为安装在节点i处的多功能有源滤波器的容量值，IMFAPF,q为安装在节点i处的多功能有源滤波器的基波补偿电流，Ih为安装在节点i处的多功能有源滤波器的h次谐波补偿电流，IMFAPF,i,max为节点i处允许安装的多功能有源滤波器的最大容量值；
[0062] 所述第六关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中各节点处静止无功补偿发生器安装容量的约束条件，将与所述目标配电网中各所述静止无功补偿发生器的安装容量相关的第六约束关系式确定为：
[0063] 0≤QSVG,i≤QSVG,i,max
[0064] 式中：QSVG,i为安装在节点i处的静止无功补偿发生器的容量值；QSVG,i,max为节点i处允许安装静止无功补偿发生器的最大容量值。
[0065] 可选的，所述第二确定单元，具体用于：
[0066] 将与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式确定为：
[0067]
[0068] 式中，Cmax为预设最大允许费用值；x为电能质量治理设备的类型，当x＝1时，电能质量治理设备为多功能有源滤波器；当x＝2时，电能质量治理设备为静止无功补偿发生器；Nx为第x种类型电能质量治理设备的个数；Cx为第x种类型电能质量治理设备的价格；Sx为电能质量治理设备容量；μx为单位容量价格；r为折旧率；Lx为电能质量治理设备的使用寿命。
[0069] 可选的，其特征在于，所述目标函数确定单元，具体用于：
[0070] 以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，将可使用粒子群算法求解的目标函数确定为：
[0071]
[0072] ，式中：E(THDV)表示所述目标配电网在安装各电能治理设备后的谐波改善率，THDVi为节点i处的总谐波电压畸变率，THDVi,orig和THDVi分别表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后节点i处的总谐波畸变率，max(|ΔTHDV|)为所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后的总谐波电压畸变率的最大差值；E(AVD)表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备后的电压偏差改善率，AVDi,orig和AVDi分别表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后节点i处的电压偏差绝对值，max(|ΔAVD|)为所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后的电压偏差的最大差值；r为所述目标配电网的电能质量综合改善率。
[0073] 本发明提供的配电网中电能质量治理模型的获得方法及装置，通过确定与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，所述运行参数包括有功功率、无功功率、电流、电压、电阻和电抗，所述第一约束关系式组包括至少一个约束关系式，确定与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式，以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，确定可使用粒子群算法求解的目标函数，所述电能质量综合改善率与谐波治理效果及电压偏差治理效果相关，使用粒子群算法求解所述目标函数，以获得满足所述第一约束关系式组中各约束关系式、所述费用约束关系式及所述优化目标的电能质量治理模型，所述电能质量治理模型包括各电能质量治理设备的安装位置和各所述电能质量治理设备的设备参数，使获得的电能质量治理模型可以在满足预设费用约束条件的同时，还可以协同优化各类型电能质量治理设备的配置效果，进而提高设备利用率，提高经济性。
[0074] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照
说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
[0075] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0076] 图1示出了一种配电网中电能质量治理模型的获得方法
流程图；
[0077] 图2示出了一种配电网中电能质量治理模型的获得装置的结构示意图。
具体实施方式
[0078] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性
实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0079] 如图1所示，本实施例提出了一种配电网电能质量模型的获得方法，所述方法可以包括如下步骤：
[0080] S10、确定与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，所述运行参数包括有功功率、无功功率、电流、电压、电阻和电抗，所述第一约束关系式组包括至少一个约束关系式；
[0081] 可选的，本发明可以通过与
电路或电力参数相关的物理定律，针对目标配电网中各节点处或相邻节点间支路的运行参数建立约束关系式，如某节点处的功率输入值与功率输出值相等；本发明也可以通过预设的
阈值范围建立约束关系式，以对运行参数的大小进行限定，如制定最大电流值和最小电流值对配电网中各节点的电流进行限定。
[0082] 其中，各约束关系式可以单独涉及一种类型的运行参数，也可以同时涉及多种类型的运行参数。例如，本发明可以根据任一点处有功功率的输入值与输出值相等，针对某个节点建立单独涉及有功功率的约束关系式；本发明也可以根据欧姆定律，针对某条支路建立涉及电压、电阻和电流的约束关系式。
[0083] 具体的，本发明可以根据各节点处的功率(包括有功功率和无功功率)输入值与输出值相等的关系建立功率约束关系式，可以根据目标配电网中谐波电流与谐波电压的关系式建立关于谐波电流与谐波电压的约束关系式，可以根据各节点处基波电压污染水平的约束条件建立关于基波电压污染水平的约束关系式，可以根据各节点处谐波约束条件建立关于总谐波电压畸变率的约束关系式，可以根据各节点处电能质量治理设备安装容量的约束条件建立关于电能质量治理设备安装容量的约束关系式。
[0084] S20、确定与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式；
[0085] 其中，电能质量治理设备可以对目标配电网中的电能质量问题进行治理，例如，电能质量治理设备可以通过谐波抑制对目标配电网中的谐波污染进行治理，可以通过无功补偿对目标配电网中的电压偏差进行治理。
[0086] 需要说明的是，本发明可以通过费用约束关系式限定目标配电网对于电能质量治理设备的安装成本，使得目标配电网可以在满足可控成本的前提下获得最优的电能质量治理效果。
[0087] 具体的，本发明中费用约束关系式中可以包含影响电能质量治理设备在目标配电网中安装成本的各个参数，例如，电能质量治理设备的类型、个数、单位容量价格、折旧率及使用寿命等，这样可以使得费用约束关系式能够准确的限定电能质量治理设备的安装成本，减小安装电能质量治理设备的造价误差。
[0088] 还需要说明的是，费用约束关系式可以由技术人员根据电能质量治理设备的设备参数、使用年限及实际市场价格进行制定，本发明对此不做限定。
[0089] S30、以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，确定可使用粒子群算法求解的目标函数；
[0090] 其中，本发明所设置的目标函数中的参数，可以同时涉及安装在目标配电网中的各类型电能质量治理设备对于相应电能质量问题的改善率，这样，本发明在以提高电能质量综合改善率为优化目标求解目标函数时，会协同优化各类型电能质量治理设备的配置效果，提高设备利用率，提高经济性。
[0091] 需要说明的是，粒子群算法没有交叉和变异运算，可以依靠粒子速度完成搜索，也可以在
迭代进化中仅将最优的粒子信息传递至其它粒子(具有记忆性)，搜索速度快；粒子群算法中需调整的参数较少，结构简单。本发明使用粒子群算法求解目标配电网的电能质量治理模型，可以提高求解速度和提高求解效率。
[0092] 其中，本发明可以将目标配电网在安装电能质量治理设备前后的各类电能质量问题的改善率的和作为电能质量治理改善率。例如，当目标配电网中安装的电能质量治理设备为谐波污染治理设备和电压偏差治理设备时，本发明可以将目标配电网在安装电能质量治理设备前后的总谐波电压畸变率与电压偏差绝对值的和作为电能质量治理改善率的值。
[0093] S40、使用粒子群算法求解所述目标函数，以获得满足所述第一约束关系式组中各约束关系式、所述费用约束关系式及所述优化目标的电能质量治理模型，所述电能质量治理模型包括各电能质量治理设备的安装位置和各所述电能质量治理设备的设备参数。
[0094] 其中，本发明对于电能质量治理设备的类型、数量及设备参数均不做限定。
[0095] 具体的，本发明使用粒子群算法计算目标函数所获得的解，可以在满足目标配电网中各约束关系式的条件下最大限度的提高电能质量综合改善率。
[0096] 具体的，在粒子群算法运算前，本发明可以先由技术人员基于目标函数的特征，确定第一粒子群算法中的第一参数，第一参数包括粒子数目、维数、迭代次数等。
[0097] 其中，粒子的维数表示各粒子中变量的个数。
[0098] 其中，粒子群算法在首次确定粒子群中各粒子的速度和位置后，各粒子的速度为初始速度，各粒子的位置为初始位置。
[0099] 其中，迭代次数为粒子群算法在进行计算过程中总的优化次数，该迭代次数可以由技术人员根据实际情况制定，本发明对此不做限定。
[0100] 具体的，在粒子群算法开始运行时，可以先基于目标函数随机确定初始速度和粒子的初始位置。
[0101] 需要说明的是，每一时刻的粒子群中各粒子的位置均可以是目标函数的一个解。粒子群算法可以通过不断的迭代计算来更新各粒子的位置，以使得各粒子在由目标函数的解构成的空间中不断搜索，直至粒子群计算结果符合设定条件，获得最优解，即全局最优位置。
[0102] 具体的，粒子群算法在迭代计算的过程中，均可以基于各粒子在前一时刻的速度、局部最优位置(个体粒子最优解)和全局最优位置计算出各粒子在本时刻的速度和位置。其中，本发明可以使用下述公式(1)来对第一粒子的速度和位置进行更新：
[0103]
[0104] ，式中：Vid2为第一粒子在本时刻的速度，Vid1为第一粒子在前一时刻的速度，Xid2为第一粒子在本时刻的位置，Xid1为第一粒子在前一时刻的位置；ω为惯性权重，random(0,1)为区间(0,1)中的随机值；C1、C2分别为自我学习因子和社会学习因子，可以均取固定值为2；Pid为第一粒子的局部最优位置，Pgd为全局最优位置。
[0105] 具体的，本发明在获得各粒子在本时刻的位置后，可以根据各粒子的位置分别确定各粒子的适应度，并根据各粒子的适应度确定各粒子本时刻的局部最优位置和全局最优位置。
[0106] 其中，粒子的适应度可以由技术人员制定的适应度函数通过计算获得，例如，可以将某粒子中各变量的平方的和作为粒子的适应度。
[0107] 具体的，本发明在确定每个粒子的局部最优位置时，对于每个粒子：可以将该粒子在本时刻的适应度与其经历过的最优位置(即本时刻前的局部最优位置)的适应度进行比较，之后将较好适应度所对应的位置作为该粒子本时刻的局部最优位置。
[0108] 具体的，本发明在确定全局最优位置时，可以在各粒子在本时刻的适应度与各粒子全局经历过的位置(即全局最优位置)的适应度间进行比较，之后将较好适应度所对应的粒子的位置作为全部粒子在本时刻的全局最优位置。
[0109] 其中，本发明可以先进行局部比较，之后进行全局比较，以节省运算时间。
[0110] 具体的，当第一粒子群算法的迭代次数或收敛条件满足相应的预设条件时终止计算，本发明可以将与各粒子在当前的全局最优位置所对应的电能质量治理模型确定为最优电能质量治理模型。
[0111] 还需要说明的是，由于目标函数中的参数同时涉及安装在目标配电网中的各类型电能质量治理设备对于相应电能质量问题的改善率，因此，本发明在使用粒子群算法且以提高电能质量综合改善率为优化目标求解目标函数时，获得的电能质量治理模型可以在满足预设费用约束条件的同时，协同优化各类型电能质量治理设备的配置效果，提高设备利用率，提高经济性。
[0112] 在实际应用中，当本发明使用谐波污染治理设备和电压偏差治理设备作为目标配电网中的电能质量治理设备时，可以获得具有协同优化两者(谐波污染治理设备和电压偏差治理设备)配置效果的电能质量治理模型，提高谐波污染治理设备和电压偏差治理设备的设备利用率，提高经济性。
[0113] 本实施例提出的配电网中电能质量治理模型的获得方法，通过确定与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，所述运行参数包括有功功率、无功功率、电流、电压、电阻和电抗，所述第一约束关系式组包括至少一个约束关系式，确定与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式，以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，确定可使用粒子群算法求解的目标函数，所述电能质量综合改善率与谐波治理效果及电压偏差治理效果相关，使用粒子群算法求解所述目标函数，以获得满足所述第一约束关系式组中各约束关系式、所述费用约束关系式及所述优化目标的电能质量治理模型，所述电能质量治理模型包括各电能质量治理设备的安装位置和各所述电能质量治理设备的设备参数，使获得的电能质量治理模型可以在满足预设费用约束条件的同时，还可以协同优化各类型电能质量治理设备的配置效果，进而提高设备利用率，提高经济性。
[0114] 基于图1所示，本实施例提出了另一种配电网电能质量模型的获得方法，所述电能质量治理设备可以包括：多功能有源滤波器和静止无功补偿发生器。
[0115] 其中，多功能有源滤波器可以在目标配电网中同时进行动态无功补偿和动态抑制谐波的电能质量治理，静止无功补偿发生器可以在目标配电网中进行动态无功补偿的电能质量治理。
[0116] 具体的，目标配电网中多功能有源滤波器与静止无功补偿发生器的数量均可以是一个，也可以是多个，本发明对多功能有源滤波器和静止无功补偿发生器的数量不做限定。
[0117] 可选的，步骤S10具体可以包括：
[0118] 根据功率平衡的约束条件，将与目标配电网中各节点处的有功功率和无功功率相关的第一约束关系式确定为：
[0119]
[0120] ，式中：Pzi为节点i向其它节点输出的有功功率；Qzi为节点i向其它节点输出的无功功率；Pzi-1为节点i-1向其它节点输出的有功功率；Qzi-1为节点i-1向其它节点输出的无功功率；PLi为节点i处的有功功率；QLi为节点i处的无功功率；QMFAPFi为多功能有源滤波器输出的无功功率；QSVGi为静止无功补偿发生器输出的无功功率；R为节点i与节点i-1间支路的电阻；X为节点i与节点i-1间支路的电抗；Ui-1为节点i-1处的电压；λi、γi均为二进制决策变量，若λi或γi为1时，则标识节点i处安装相应的电能质量治理设备，否则，γi或γi为0，且节点i处未安装有电能质量治理设备；
[0121] 根据所述目标配电网中谐波电流与谐波电压之间的关系，将与所述目标配电网中谐波电流和谐波电压相关的第二约束关系式确定为：
[0122]
[0123] 式中：Vh、Yh、Ih分别为所述目标配电网的h次谐波电压、h次导纳矩阵及h次电流；表示导纳矩阵的逆矩阵；
[0124] 根据所述目标配电网中各节点处基波电压污染水平的预设约束条件，将与所述目标配电网中各节点处基波电压相关的第三约束关系式确定为：
[0125] Vi,min≤Vi≤Vi,max
[0126] 式中：Vi、Vi,min、Vi,max分别表示节点i处的电压、最小允许电压值及最大允许电压值；
[0127] 根据所述目标配电网中各节点处谐波的预设约束条件，将与所述目标配电网中各节点处谐波相关的第四约束关系式确定为：
[0128]
[0129] 式中：THDVi为节点i处的总谐波电压畸变率，Vh,i为节点i处的h次谐波电压，THDVi,max为节点i处的总谐波畸变率最大允许值；HRVh,i为节点i处的h次谐波电压含有率，Vi节点i处的电压，HRVh,i,max为节点i处的h次谐波电压含有率最大允许值；
[0130] 根据所述目标配电网中各节点处多功能有源滤波器设备安装容量的约束条件，将与所述目标配电网中各所述多功能有源滤波器的安装容量相关的第五约束关系式确定为：
[0131]
[0132] ，式中：IMFAPF,i为安装在节点i处的多功能有源滤波器的容量值，IMFAPF,q为安装在节点i处的多功能有源滤波器的基波补偿电流，Ih为安装在节点i处的多功能有源滤波器的h次谐波补偿电流，IMFAPF,i,max为节点i处允许安装的多功能有源滤波器的最大容量值；
[0133] 根据所述目标配电网中各节点处静止无功补偿发生器安装容量的约束条件，将与所述目标配电网中各所述静止无功补偿发生器的安装容量相关的第六约束关系式确定为：
[0134] 0≤QSVG,i≤QSVG,i,max
[0135] 式中：QSVG,i为安装在节点i处的静止无功补偿发生器的容量值；QSVG,i,max为节点i处允许安装静止无功补偿发生器的最大容量值。
[0136] 可选的，步骤S20可以具体为：
[0137] 将与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式确定为：
[0138]
[0139] 式中，Cmax为预设最大允许费用值；x为电能质量治理设备的类型，当x＝1时，电能质量治理设备为多功能有源滤波器；当x＝2时，电能质量治理设备为静止无功补偿发生器；Nx为第x种类型电能质量治理设备的个数；Cx为第x种类型电能质量治理设备的价格；Sx为电能质量治理设备容量；μx为单位容量价格；r为折旧率；Lx为电能质量治理设备的使用寿命。
[0140] 可选的，步骤S30可以具体为：
[0141] 以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，将可使用粒子群算法求解的目标函数确定为：
[0142]
[0143] ，式中：E(THDV)表示所述目标配电网在安装各电能治理设备后的谐波改善率，THDVi为节点i处的总谐波电压畸变率，THDVi,orig和THDVi分别表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后节点i处的总谐波畸变率，max(|ΔTHDV|)为所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后的总谐波电压畸变率的最大差值；E(AVD)表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备后的电压偏差改善率，AVDi,orig和AVDi分别表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后节点i处的电压偏差绝对值，max(|ΔAVD|)为所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后的电压偏差的最大差值；r为所述目标配电网的电能质量综合改善率。
[0144] 需要说明的是，本发明根据与电路或电力参数相关的物理定律建立的关于目标配电网中各节点处或相邻节点间支路的运行参数的具体约束关系式，可使得本发明最终获得的电能质量治理模型具有有效的电能质量治理效果。
[0145] 本发明建立的具体费用约束关系式与谐波污染治理设备和电压偏差治理设备相关，可使得本发明能够在关于谐波污染治理设备及电压偏差治理设备的一定安装成本下，获得具有有效电能质量治理效果的电能质量治理模型。
[0146] 还需要说明的是，本发明将目标函数设置为与谐波污染治理效果和电压偏差治理效果相关，且将目标配电网在安装电能质量治理设备前后的总谐波电压畸变率与电压偏差绝对值的和作为电能质量治理改善率的值，可以使得本发明使用粒子群求解目标函数所获得的电能质量治理模型具有良好的谐波污染治理效果和电压偏差治理效果。
[0147] 本实施例提供的配电网中电能质量治理模型的获得方法，通过建立具体的与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，建立具体的与谐波污染治理设备和电压偏差治理设备相关的费用约束关系式，建立与谐波污染治理效果和电压偏差治理效果相关的目标函数，可以获得具有协同优化两者(谐波污染治理设备和电压偏差治理设备)配置效果的电能质量治理模型，提高谐波污染治理设备和电压偏差治理设备的设备利用率，提高经济性。
[0148] 与图1所示方法相对应，本实施例提出了一种配电网中电能质量治理模型的获得装置，如图2所示，可以包括：第一确定单元100、第二确定单元200、目标函数确定单元300和治理模型获得单元400，其中：
[0149] 所述第一确定单元100，用于确定与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，所述运行参数包括有功功率、无功功率、电流、电压、电阻和电抗，所述第一约束关系式组包括至少一个约束关系式；
[0150] 可选的，本发明可以通过与电路或电力参数相关的物理定律，针对目标配电网中各节点处或相邻节点间支路的运行参数建立约束关系式，如某节点处的功率输入值与功率输出值相等；本发明也可以通过预设的阈值范围建立约束关系式，以对运行参数的大小进行限定，如制定最大电流值和最小电流值对配电网中各节点的电流进行限定。
[0151] 其中，各约束关系式可以单独涉及一种类型的运行参数，也可以同时涉及多种类型的运行参数。例如，本发明可以根据任一点处有功功率的输入值与输出值相等，针对某个节点建立单独涉及有功功率的约束关系式；本发明也可以根据欧姆定律，针对某条支路建立涉及电压、电阻和电流的约束关系式。
[0152] 具体的，本发明可以根据各节点处的功率(包括有功功率和无功功率)输入值与输出值相等的关系建立功率约束关系式，可以根据目标配电网中谐波电流与谐波电压的关系式建立关于谐波电流与谐波电压的约束关系式，可以根据各节点处基波电压污染水平的约束条件建立关于基波电压污染水平的约束关系式，可以根据各节点处谐波约束条件建立关于总谐波电压畸变率的约束关系式，可以根据各节点处电能质量治理设备安装容量的约束条件建立关于电能质量治理设备安装容量的约束关系式。
[0153] 所述第二确定单元200，用于确定与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式；
[0154] 其中，电能质量治理设备可以对目标配电网中的电能质量问题进行治理，例如，电能质量治理设备可以通过谐波抑制对目标配电网中的谐波污染进行治理，可以通过无功补偿对目标配电网中的电压偏差进行治理。
[0155] 需要说明的是，本发明可以通过费用约束关系式限定目标配电网对于电能质量治理设备的安装成本，使得目标配电网可以在满足可控成本的前提下获得最优的电能质量治理效果。
[0156] 具体的，本发明中费用约束关系式中可以包含影响电能质量治理设备在目标配电网中安装成本的各个参数，例如，电能质量治理设备的类型、个数、单位容量价格、折旧率及使用寿命等，这样可以使得费用约束关系式能够准确的限定电能质量治理设备的安装成本，减小安装电能质量治理设备的造价误差。
[0157] 还需要说明的是，费用约束关系式可以由技术人员根据电能质量治理设备的设备参数、使用年限及实际市场价格进行制定，本发明对此不做限定。
[0158] 所述目标函数确定单元300，用于以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，确定可使用粒子群算法求解的目标函数；
[0159] 其中，本发明所设置的目标函数中的参数，可以同时涉及安装在目标配电网中的各类型电能质量治理设备对于相应电能质量问题的改善率，这样，本发明在以提高电能质量综合改善率为优化目标求解目标函数时，会协同优化各类型电能质量治理设备的配置效果，提高设备利用率，提高经济性。
[0160] 需要说明的是，粒子群算法没有交叉和变异运算，可以依靠粒子速度完成搜索，也可以在迭代进化中仅将最优的粒子信息传递至其它粒子(具有记忆性)，搜索速度快；粒子群算法中需调整的参数较少，结构简单。本发明使用粒子群算法求解目标配电网的电能质量治理模型，可以提高求解速度和提高求解效率。
[0161] 其中，本发明可以将目标配电网在安装电能质量治理设备前后的各类电能质量问题的改善率的和作为电能质量治理改善率。例如，当目标配电网中安装的电能质量治理设备为谐波污染治理设备和电压偏差治理设备时，本发明可以将目标配电网在安装电能质量治理设备前后的总谐波电压畸变率与电压偏差绝对值的和作为电能质量治理改善率的值。
[0162] 所述治理模型获得单元400，用于使用粒子群算法求解所述目标函数，以获得满足所述第一约束关系式组中各约束关系式、所述费用约束关系式及所述优化目标的电能质量治理模型，所述电能质量治理模型包括各电能质量治理设备的安装位置和各所述电能质量治理设备的设备参数。
[0163] 其中，本发明对于电能质量治理设备的类型、数量及设备参数均不做限定。
[0164] 具体的，本发明使用粒子群算法计算目标函数所获得的解，可以在满足目标配电网中各约束关系式的条件下最大限度的提高电能质量综合改善率。
[0165] 具体的，在粒子群算法运算前，本发明可以先由技术人员基于目标函数的特征，确定第一粒子群算法中的第一参数，第一参数包括粒子数目、维数、迭代次数等。
[0166] 其中，粒子的维数表示各粒子中变量的个数。
[0167] 其中，粒子群算法在首次确定粒子群中各粒子的速度和位置后，各粒子的速度为初始速度，各粒子的位置为初始位置。
[0168] 其中，迭代次数为粒子群算法在进行计算过程中总的优化次数，该迭代次数可以由技术人员根据实际情况制定，本发明对此不做限定。
[0169] 具体的，在粒子群算法开始运行时，可以先基于目标函数随机确定初始速度和粒子的初始位置。
[0170] 需要说明的是，每一时刻的粒子群中各粒子的位置均可以是目标函数的一个解。粒子群算法可以通过不断的迭代计算来更新各粒子的位置，以使得各粒子在由目标函数的解构成的空间中不断搜索，直至粒子群计算结果符合设定条件，获得最优解，即全局最优位置。
[0171] 具体的，粒子群算法在迭代计算的过程中，均可以基于各粒子在前一时刻的速度、局部最优位置(个体粒子最优解)和全局最优位置计算出各粒子在本时刻的速度和位置。其中，本发明可以使用下述公式(1)来对第一粒子的速度和位置进行更新：
[0172]
[0173] ，式中：Vid2为第一粒子在本时刻的速度，Vid1为第一粒子在前一时刻的速度，Xid2为第一粒子在本时刻的位置，Xid1为第一粒子在前一时刻的位置；ω为惯性权重，random(0,1)为区间(0,1)中的随机值；C1、C2分别为自我学习因子和社会学习因子，可以均取固定值为2；Pid为第一粒子的局部最优位置，Pgd为全局最优位置。
[0174] 具体的，本发明在获得各粒子在本时刻的位置后，可以根据各粒子的位置分别确定各粒子的适应度，并根据各粒子的适应度确定各粒子本时刻的局部最优位置和全局最优位置。
[0175] 其中，粒子的适应度可以由技术人员制定的适应度函数通过计算获得，例如，可以将某粒子中各变量的平方的和作为粒子的适应度。
[0176] 具体的，本发明在确定每个粒子的局部最优位置时，对于每个粒子：可以将该粒子在本时刻的适应度与其经历过的最优位置(即本时刻前的局部最优位置)的适应度进行比较，之后将较好适应度所对应的位置作为该粒子本时刻的局部最优位置。
[0177] 具体的，本发明在确定全局最优位置时，可以在各粒子在本时刻的适应度与各粒子全局经历过的位置(即全局最优位置)的适应度间进行比较，之后将较好适应度所对应的粒子的位置作为全部粒子在本时刻的全局最优位置。
[0178] 其中，本发明可以先进行局部比较，之后进行全局比较，以节省运算时间。
[0179] 具体的，当第一粒子群算法的迭代次数或收敛条件满足相应的预设条件时终止计算，本发明可以将与各粒子在当前的全局最优位置所对应的电能质量治理模型确定为最优电能质量治理模型。
[0180] 还需要说明的是，由于目标函数中的参数同时涉及安装在目标配电网中的各类型电能质量治理设备对于相应电能质量问题的改善率，因此，本发明在使用粒子群算法且以提高电能质量综合改善率为优化目标求解目标函数时，获得的电能质量治理模型可以在满足预设费用约束条件的同时，协同优化各类型电能质量治理设备的配置效果，提高设备利用率，提高经济性。
[0181] 在实际应用中，当本发明使用谐波污染治理设备和电压偏差治理设备作为目标配电网中的电能质量治理设备时，可以获得具有协同优化两者(谐波污染治理设备和电压偏差治理设备)配置效果的电能质量治理模型，提高谐波污染治理设备和电压偏差治理设备的设备利用率，提高经济性。
[0182] 本实施例提出的配电网中电能质量治理模型的获得装置，通过确定与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，所述运行参数包括有功功率、无功功率、电流、电压、电阻和电抗，所述第一约束关系式组包括至少一个约束关系式，确定与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式，以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，确定可使用粒子群算法求解的目标函数，所述电能质量综合改善率与谐波治理效果及电压偏差治理效果相关，使用粒子群算法求解所述目标函数，以获得满足所述第一约束关系式组中各约束关系式、所述费用约束关系式及所述优化目标的电能质量治理模型，所述电能质量治理模型包括各电能质量治理设备的安装位置和各所述电能质量治理设备的设备参数，使获得的电能质量治理模型可以在满足预设费用约束条件的同时，还可以协同优化各类型电能质量治理设备的配置效果，进而提高设备利用率，提高经济性。
[0183] 基于图2所示，本实施例提出了另一种配电网电能质量模型的获得装置，所述电能质量治理设备可以包括：多功能有源滤波器和静止无功补偿发生器。
[0184] 其中，多功能有源滤波器可以在目标配电网中同时进行动态无功补偿和动态抑制谐波的电能质量治理，静止无功补偿发生器可以在目标配电网中进行动态无功补偿的电能质量治理。
[0185] 具体的，目标配电网中多功能有源滤波器与静止无功补偿发生器的数量均可以是一个，也可以是多个，本发明对多功能有源滤波器和静止无功补偿发生器的数量不做限定。
[0186] 可选的，所述第一确定单元100，可以具体包括：第一关系式确定单元、第二关系式确定单元、第三关系式确定单元、第四关系式确定单元、第五关系式确定单元及第六关系式确定单元，其中：
[0187] 所述第一关系式确定单元，用于根据功率平衡的约束条件，将与目标配电网中各节点处的有功功率和无功功率相关的第一约束关系式确定为：
[0188]
[0189] ，式中：Pzi为节点i向其它节点输出的有功功率；Qzi为节点i向其它节点输出的无功功率；Pzi-1为节点i-1向其它节点输出的有功功率；Qzi-1为节点i-1向其它节点输出的无功功率；PLi为节点i处的有功功率；QLi为节点i处的无功功率；QMFAPFi为多功能有源滤波器输出的无功功率；QSVGi为静止无功补偿发生器输出的无功功率；R为节点i与节点i-1间支路的电阻；X为节点i与节点i-1间支路的电抗；Ui-1为节点i-1处的电压；λi、γi均为二进制决策变量，若λi或γi为1时，则标识节点i处安装相应的电能质量治理设备，否则，γi或γi为0，且节点i处未安装有电能质量治理设备；
[0190] 所述第二关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中谐波电流与谐波电压之间的关系，将与所述目标配电网中谐波电流和谐波电压相关的第二约束关系式确定为：
[0191]
[0192] 式中：Vh、Yh、Ih分别为所述目标配电网的h次谐波电压、h次导纳矩阵及h次电流；表示导纳矩阵的逆矩阵；
[0193] 所述第三关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中各节点处基波电压污染水平的预设约束条件，将与所述目标配电网中各节点处基波电压相关的第三约束关系式确定为：
[0194] Vi,min≤Vi≤Vi,max
[0195] 式中：Vi、Vi,min、Vi,max分别表示节点i处的电压、最小允许电压值及最大允许电压值；
[0196] 所述第四关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中各节点处谐波的预设约束条件，将与所述目标配电网中各节点处谐波相关的第四约束关系式确定为：
[0197]
[0198] 式中：THDVi为节点i处的总谐波电压畸变率，Vh,i为节点i处的h次谐波电压，THDVi,max为节点i处的总谐波畸变率最大允许值；HRVh,i为节点i处的h次谐波电压含有率，Vi节点i处的电压，HRVh,i,max为节点i处的h次谐波电压含有率最大允许值；
[0199] 所述第五关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中各节点处多功能有源滤波器设备安装容量的约束条件，将与所述目标配电网中各所述多功能有源滤波器的安装容量相关的第五约束关系式确定为：
[0200]
[0201] ，式中：IMFAPF,i为安装在节点i处的多功能有源滤波器的容量值，IMFAPF,q为安装在节点i处的多功能有源滤波器的基波补偿电流，Ih为安装在节点i处的多功能有源滤波器的h次谐波补偿电流，IMFAPF,i,max为节点i处允许安装的多功能有源滤波器的最大容量值；
[0202] 所述第六关系式确定单元，用于根据所述目标配电网中各节点处静止无功补偿发生器安装容量的约束条件，将与所述目标配电网中各所述静止无功补偿发生器的安装容量相关的第六约束关系式确定为：
[0203] 0≤QSVG,i≤QSVG,i,max
[0204] 式中：QSVG,i为安装在节点i处的静止无功补偿发生器的容量值；QSVG,i,max为节点i处允许安装静止无功补偿发生器的最大容量值。
[0205] 可选的，所述第二确定单元200，可以具体用于：
[0206] 将与所述目标配电网中电能质量治理设备相关的费用约束关系式确定为：
[0207]
[0208] 式中，Cmax为预设最大允许费用值；x为电能质量治理设备的类型，当x＝1时，电能质量治理设备为多功能有源滤波器；当x＝2时，电能质量治理设备为静止无功补偿发生器；Nx为第x种类型电能质量治理设备的个数；Cx为第x种类型电能质量治理设备的价格；Sx为电能质量治理设备容量；μx为单位容量价格；r为折旧率；Lx为电能质量治理设备的使用寿命。
[0209] 可选的，所述目标函数确定单元300，可以具体用于：
[0210] 以提高所述目标配电网的电能质量综合改善率为优化目标，将可使用粒子群算法求解的目标函数确定为：
[0211]
[0212] ，式中：E(THDV)表示所述目标配电网在安装各电能治理设备后的谐波改善率，THDVi为节点i处的总谐波电压畸变率，THDVi,orig和THDVi分别表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后节点i处的总谐波畸变率，max(|ΔTHDV|)为所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后的总谐波电压畸变率的最大差值；E(AVD)表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备后的电压偏差改善率，AVDi,orig和AVDi分别表示所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后节点i处的电压偏差绝对值，max(|ΔAVD|)为所述目标配电网在安装各所述电能治理设备前后的电压偏差的最大差值；r为所述目标配电网的电能质量综合改善率。
[0213] 需要说明的是，本发明根据与电路或电力参数相关的物理定律建立的关于目标配电网中各节点处或相邻节点间支路的运行参数的具体约束关系式，可使得本发明最终获得的电能质量治理模型具有有效的电能质量治理效果。
[0214] 本发明建立的具体费用约束关系式与谐波污染治理设备和电压偏差治理设备相关，可使得本发明能够在关于谐波污染治理设备及电压偏差治理设备的一定安装成本下，获得具有有效电能质量治理效果的电能质量治理模型。
[0215] 还需要说明的是，本发明将目标函数设置为与谐波污染治理效果和电压偏差治理效果相关，且将目标配电网在安装电能质量治理设备前后的总谐波电压畸变率与电压偏差绝对值的和作为电能质量治理改善率的值，可以使得本发明使用粒子群求解目标函数所获得的电能质量治理模型具有良好的谐波污染治理效果和电压偏差治理效果。
[0216] 本实施例提供的配电网中电能质量治理模型的获得装置，通过建立具体的与目标配电网中运行参数相关的第一约束关系式组，建立具体的与谐波污染治理设备和电压偏差治理设备相关的费用约束关系式，建立与谐波污染治理效果和电压偏差治理效果相关的目标函数，可以获得具有协同优化两者(谐波污染治理设备和电压偏差治理设备)配置效果的电能质量治理模型，提高谐波污染治理设备和电压偏差治理设备的设备利用率，提高经济性。
[0217] 还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0218] 以上仅为本
申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的
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