本發(fā)明屬于控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙鏈量子遺傳算法的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

目前，分區(qū)電網(wǎng)與大電網(wǎng)間發(fā)生聯(lián)絡(luò)故障解列而使分區(qū)電網(wǎng)進(jìn)入孤島運(yùn)行的系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性較差，各種有孤島運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的小電網(wǎng)或者有發(fā)生故障進(jìn)入暫態(tài)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)中，導(dǎo)致系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性差，機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)弄能力差。機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)是指電廠的安全自動(dòng)裝置、機(jī)組保護(hù)定值、調(diào)速系統(tǒng)、一次調(diào)頻、勵(lì)磁系統(tǒng)、PSS的控制參數(shù)等涉及電網(wǎng)安全的設(shè)備和參數(shù)能適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，從而導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性不能得到保障。

發(fā)電機(jī)組的涉網(wǎng)參數(shù)一般被分為勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、AGC和AVC等四類。對(duì)于發(fā)電機(jī)各種參數(shù)的研究目前已經(jīng)趨于成熟，但是對(duì)機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)的研究，尤其是對(duì)參數(shù)優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)并提高電網(wǎng)系統(tǒng)性能的研究尚未推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種基于雙鏈量子遺傳算法的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化方法，本基于雙鏈量子遺傳算法的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化方法通過(guò)優(yōu)化發(fā)電機(jī)組的涉網(wǎng)參數(shù)，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種基于雙鏈量子遺傳算法的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟1：選取電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)；

步驟2：計(jì)算發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)的約束條件；

步驟3：計(jì)算電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)；

步驟4：根據(jù)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)確定發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)的適應(yīng)度函數(shù)；

步驟5：初始化雙鏈量子種群：種群數(shù)、染色體量子位數(shù)、最大迭代次數(shù)和變異概率，首先設(shè)置迭代次數(shù)為零；

步驟6：利用變異概率判斷當(dāng)前染色體是否變異，如果沒(méi)有變異，直接執(zhí)行步驟7，如果變異則進(jìn)行量子位非門變異；

步驟7：將當(dāng)前染色體的每個(gè)量子位的概率幅向解空間轉(zhuǎn)換，從二進(jìn)制轉(zhuǎn)入實(shí)數(shù)，并將轉(zhuǎn)換得到的值代入暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算程序確定暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)值，并進(jìn)行適應(yīng)度評(píng)價(jià)從而確定個(gè)體適應(yīng)度，存儲(chǔ)全局最優(yōu)解；

步驟8：計(jì)算量子旋轉(zhuǎn)角前進(jìn)步長(zhǎng)并更新量子門，得到下一代染色體；

步驟9：判斷當(dāng)前迭代次數(shù)是否小于最大迭代次數(shù)，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟6執(zhí)行，否則，輸出全局最優(yōu)解，結(jié)束本方法。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)體系中需要進(jìn)行優(yōu)化的參數(shù)包括勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)增益KV和調(diào)速器轉(zhuǎn)速偏差放大倍數(shù)KJ。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟2，計(jì)算發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)體系中需要進(jìn)行優(yōu)化的參數(shù)的約束條件，約束條件為:

其中P_gen、Q_gen為發(fā)電機(jī)組發(fā)出有功與發(fā)出無(wú)功，P_min、P_max分別為發(fā)電機(jī)組有功出力的上下限，Q_min、Q_max分別為發(fā)電機(jī)組無(wú)功出力的上下限；KV為勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器增益，KV_min、KV_max分別為勵(lì)磁調(diào)節(jié)增益的上下限，KV_max＝2KV_norm，KV_min＝0.5KV_norm；KJ為調(diào)速器調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速偏差放大倍數(shù)，KJ_min、KJ_max分別為調(diào)速器轉(zhuǎn)速偏差放大倍數(shù)的上下限，KJ_max＝2KJ_norm，KJ_min＝0.5KJ_no_rm，KV_norm為額定的勵(lì)磁調(diào)節(jié)增益，KJ_norm為額定的調(diào)速器轉(zhuǎn)速偏差放大倍數(shù)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟3包括以下步驟：

(1)分別計(jì)算電網(wǎng)系統(tǒng)中低頻暫態(tài)穩(wěn)定的目標(biāo)函數(shù)、高頻暫態(tài)穩(wěn)定的目標(biāo)函數(shù)和暫態(tài)失穩(wěn)的目標(biāo)函數(shù)，具體公式如下：

F₁＝max(f_min+V_min-t_st)

F₂＝min(f_max+V_max+t_st)

F₃＝max(t_unst)

其中F₁為低頻暫態(tài)穩(wěn)定的目標(biāo)函數(shù)值，F(xiàn)₂為高頻暫態(tài)穩(wěn)定的目標(biāo)函數(shù)值，F(xiàn)₃為暫態(tài)失穩(wěn)的目標(biāo)函數(shù)值，f_min為暫態(tài)過(guò)程中的頻率最低點(diǎn)，V_min為暫態(tài)過(guò)程中的電壓最低點(diǎn)，f_max為暫態(tài)過(guò)程中的頻率最高點(diǎn)，V_max為暫態(tài)過(guò)程中的電壓最高點(diǎn)，其中f_min、V_min、f_max和V_max均取標(biāo)幺值；t_st為暫態(tài)波動(dòng)時(shí)間，t_unst為失穩(wěn)時(shí)間；

(2)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)分為低頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)和高頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)；

其中低頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)，具體公式如下：

F₄＝aF₁+bF₃

其中高頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)，具體公式如下：

F₅＝aF₂+bF₃

其中F₄為低頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)，F(xiàn)₅為高頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)，a+b＝1，a與b分別為穩(wěn)定因子與失穩(wěn)因子。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)的適應(yīng)度函數(shù)與暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)一致。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟6包括：

(1)計(jì)算每次迭代后形成的新規(guī)模種群的平均適應(yīng)度為其中f_i為適應(yīng)度函數(shù)值，m為每次迭代后形成的新規(guī)模種群數(shù)，m＝1、2、3…m；

(2)將適應(yīng)度函數(shù)值大于f_avg的適應(yīng)度值求平均得到f_avg'，并定義△f＝|f_avg-f_avg'|，根據(jù)△f的值判斷變異概率從而判斷當(dāng)前染色體是否變異；

(3)當(dāng)發(fā)生變異時(shí)，隨機(jī)選擇若干量子位施加量子非門變換，互換參與變換的量子位兩個(gè)概率幅。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟7中的將當(dāng)前染色體的每個(gè)量子位的概率幅向解空間轉(zhuǎn)換包括：

(1)采用量子比特的概率幅作為編碼，進(jìn)行種群初始化，編碼方式為：

其中p_i表示染色體的種群個(gè)體，t_ij＝2π×rnd，rnd為(0,1)間的隨機(jī)數(shù)，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n。m為種群數(shù)；n為染色體的量子位數(shù)，表示發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)的個(gè)數(shù)，其中每條染色體包含兩條并列的基因鏈，每一條基因鏈代表一組發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化解；

(2)將當(dāng)前染色體的每個(gè)量子位的概率幅向解空間轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式為：

記種群中第i代染色體p_i上第j個(gè)量子位表示為x_i為發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)在約束條件下的最小取值，y_i為發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)在約束條件下的最大取值，為由量子態(tài)|0>的概率幅轉(zhuǎn)換為參數(shù)約束條件內(nèi)的解，為由量子態(tài)|1>的概率幅轉(zhuǎn)換為參數(shù)約束條件內(nèi)的解。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟8中的計(jì)算量子旋轉(zhuǎn)角前進(jìn)步長(zhǎng)并更新量子門包括：

(1)獲取量子旋轉(zhuǎn)門轉(zhuǎn)角步長(zhǎng)：

其中：θ_ij為第i代染色體中的第j個(gè)量子位的旋轉(zhuǎn)角，sgn函數(shù)為取符號(hào)函數(shù)，θ₀與θ₁分別表示目前為止搜索到的全局最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的量子位概率幅幅角與當(dāng)前解的量子位概率幅幅角，為總目標(biāo)函數(shù)值在點(diǎn)處的梯度；其中和分別為

表示第i代染色體中的第j個(gè)量子位，當(dāng)為i+1代時(shí)即為第i代染色體的父代染色體，第i代染色體為其子代染色體。

(2)進(jìn)行量子門旋轉(zhuǎn)，公式為：

其中與分別為染色體第i代和第i+1代的第j個(gè)量子位，為迭代差一代的父子代；量子旋轉(zhuǎn)門R表示為：

(3)利用量子門旋轉(zhuǎn)對(duì)染色體中的每個(gè)量子位完成變換，按照轉(zhuǎn)角函數(shù)確定轉(zhuǎn)角大小和方向，生成新的染色體。

本發(fā)明提高分區(qū)電網(wǎng)與大電網(wǎng)間發(fā)生聯(lián)絡(luò)故障解列而使分區(qū)電網(wǎng)進(jìn)入孤島運(yùn)行的系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，由此也可以引申應(yīng)用于各種有孤島運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的小電網(wǎng)或者有發(fā)生故障進(jìn)入暫態(tài)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)中，通過(guò)優(yōu)化發(fā)電機(jī)組的涉網(wǎng)參數(shù)，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)；雙鏈量子遺傳算法是一種高效且有記憶功能的優(yōu)化算法，利用量子概率幅編碼構(gòu)造約束解空間內(nèi)的隨機(jī)值；利用量子旋轉(zhuǎn)門更新概率幅相位使染色體產(chǎn)生代際優(yōu)化，在種群規(guī)模內(nèi)尋找最優(yōu)解；利用量子位非門變異模擬種群的基因變異，增加種群多樣性以防止其早熟。在尋優(yōu)過(guò)程中，每條染色體上均含有兩條基因鏈，可以分別獨(dú)立尋找最優(yōu)解，提高了傳統(tǒng)遺傳算法的速度與效率，能夠快速有效地對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解。本發(fā)明提出了評(píng)估電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的函數(shù)，并建立了針對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的優(yōu)化模型，能夠高效快速地對(duì)發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高電力系統(tǒng)故障后的暫態(tài)穩(wěn)定性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)的目標(biāo)。

附圖說(shuō)明

圖1是分區(qū)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定頻率變化情況仿真圖。

圖2是分區(qū)電網(wǎng)暫態(tài)失穩(wěn)頻率變化情況仿真圖。

圖3是暫態(tài)過(guò)程中發(fā)電機(jī)組最優(yōu)參數(shù)與初始參數(shù)的頻率變化情況對(duì)比示意圖。

圖4是基于DCQGA算法的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化流程圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)圖1至圖4對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作出進(jìn)一步說(shuō)明：

本發(fā)明針對(duì)背景技術(shù)的缺陷，在雙鏈量子遺傳算法的基礎(chǔ)上提出了一種基于雙鏈量子遺傳算法的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化方法，下面對(duì)其做出具體說(shuō)明,包括以下步驟：

步驟1：選取電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)；

首先，對(duì)不同的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行比較與選擇，建立影響機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)的發(fā)電機(jī)組可調(diào)涉網(wǎng)參數(shù)體系，分為勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、AGC、AVC四類參數(shù)，從中選擇需要進(jìn)行優(yōu)化的參數(shù)，本實(shí)施例主要選取勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)增益KV和調(diào)速器轉(zhuǎn)速偏差放大倍數(shù)KJ作為優(yōu)化參數(shù)，即為模型中的自變量。

步驟2：計(jì)算發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)的約束條件；

(1)勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器增益約束

KV_min≤KV≤KV_max

其中KV為勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器增益，KV_min、KV_max分別為勵(lì)磁調(diào)節(jié)增益的上下限，KV_max＝2KV_norm，KV_min＝0.5KV_norm；KV_norm為額定的勵(lì)磁調(diào)節(jié)增益；

(2)調(diào)速器調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速偏差放大倍數(shù)約束

KJ_min≤KJ≤KJ_max

其中KJ為調(diào)速器調(diào)節(jié)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速偏差放大倍數(shù)，KJ_min、KJ_max分別為調(diào)速器轉(zhuǎn)速偏差放大倍數(shù)的上下限，KJ_max＝2KJ_norm，KJ_min＝0.5KJ_norm，KJ_norm為額定的調(diào)速器轉(zhuǎn)速偏差放大倍數(shù)；

(3)另外在電網(wǎng)系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)組中還存在著許多變量約束條件，主要以優(yōu)化采用的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)變化所影響的變量作為變量約束考慮范圍，以發(fā)電機(jī)組輸出有功和無(wú)功為例：

其中P_gen、Q_gen為發(fā)電機(jī)組發(fā)出有功與發(fā)出無(wú)功，P_min、P_max分別為發(fā)電機(jī)組有功出力的上下限，Q_min、Q_max分別為發(fā)電機(jī)組無(wú)功出力的上下限。

步驟3：計(jì)算電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)；

一般情況下，當(dāng)發(fā)生故障后，電網(wǎng)即進(jìn)入暫態(tài)過(guò)程，瞬間必將面臨功率不平衡的問(wèn)題，需要通過(guò)后續(xù)的發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)動(dòng)作進(jìn)行功率再平衡。如果電網(wǎng)內(nèi)功率缺額在發(fā)電機(jī)組發(fā)電容量裕度的范圍之內(nèi)(△W<mrg(W_gen))且發(fā)電機(jī)組能夠做出正確而迅速的調(diào)節(jié)動(dòng)作，則其能夠保持暫態(tài)穩(wěn)定；反之，如果電網(wǎng)功率缺額超過(guò)了發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量裕度范圍(△W>mrg(W_gen))，那么其必將失去暫態(tài)穩(wěn)定。因此分別對(duì)兩種暫態(tài)情況選取暫態(tài)穩(wěn)定性判斷因素；

(1)暫態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)：

當(dāng)故障后電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生低頻問(wèn)題時(shí)，發(fā)電機(jī)組需要進(jìn)行增發(fā)調(diào)節(jié)。選擇暫態(tài)過(guò)程中的頻率最低點(diǎn)f_min、電壓最低點(diǎn)V_min與暫態(tài)波動(dòng)時(shí)間t_st作為判斷因素，低頻暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)值為：

F₁＝max(f_min+V_min-t_st)

其中該優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的意義為要求暫態(tài)過(guò)程中的頻率最低值f_min、電壓最低值V_min最大，即頻率與電壓的下降程度最小(其中f_min與V_min均取標(biāo)幺值)；要求重新達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間t_st最短，即發(fā)生暫態(tài)波動(dòng)的時(shí)間最短；

當(dāng)故障后電網(wǎng)產(chǎn)生高頻問(wèn)題，則發(fā)電機(jī)組需要進(jìn)行減發(fā)調(diào)節(jié)。選擇暫態(tài)過(guò)程中的頻率最高點(diǎn)f_max、電壓最高點(diǎn)V_max和暫態(tài)波動(dòng)時(shí)間t_st作為判斷因素，高頻暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)值為：

F₂＝min(f_max+V_max+t_st)

其中該優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的意義為要求暫態(tài)過(guò)程中的頻率最高值f_min、電壓最高值V_min最小，即頻率與電壓的上升程度最小(其中f_min與V_min均取標(biāo)幺值)；要求重新達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間t_st最短，即發(fā)生暫態(tài)波動(dòng)的時(shí)間最短；

(2)暫態(tài)失穩(wěn)狀態(tài)

根據(jù)暫態(tài)失穩(wěn)定義，在發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn)時(shí)將無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組出力使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，最終發(fā)電機(jī)組將失步并使整個(gè)系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)。選取電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)以該系統(tǒng)內(nèi)另一臺(tái)發(fā)電機(jī)為參考機(jī)的功角差△δ作為觀察對(duì)象，△δ>180°的時(shí)刻作為失穩(wěn)時(shí)間t_unst的取值，則暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)制定為：

F₃＝max(t_unst)

其中該優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的意義為要求失穩(wěn)時(shí)間t_unst盡量大，為電網(wǎng)系統(tǒng)的安控措施動(dòng)作與人工干預(yù)爭(zhēng)取時(shí)間。

(3)總目標(biāo)函數(shù)的確定

在實(shí)際的電網(wǎng)系統(tǒng)中，發(fā)生故障之后能否保持暫態(tài)穩(wěn)定不是一成不變的，在不同的運(yùn)行場(chǎng)景中都將有可能發(fā)生改變。將暫態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)失穩(wěn)兩種情況合并考慮，得到總目標(biāo)函數(shù)：

其中低頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)，具體公式如下：

其中高頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)，具體公式如下：

頻率與電壓值均取標(biāo)幺值，時(shí)間單位為秒,F₄為低頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)，F(xiàn)₅為高頻時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)，a+b＝1，a與b分別為穩(wěn)定因子與失穩(wěn)因子。

考慮不同負(fù)荷場(chǎng)景下電網(wǎng)暫態(tài)過(guò)程的不同表現(xiàn)，可以得到a與b的值，之后再選取較為典型的暫態(tài)穩(wěn)定與暫態(tài)失穩(wěn)對(duì)應(yīng)實(shí)例對(duì)F₁與F₂進(jìn)行計(jì)算，最終可以計(jì)算出暫態(tài)穩(wěn)定最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)F。一般來(lái)說(shuō)，如果在電網(wǎng)的各種運(yùn)行場(chǎng)景中分區(qū)孤網(wǎng)都能夠保證暫態(tài)穩(wěn)定，那么a取1，b取0；如果在電網(wǎng)的各種運(yùn)行場(chǎng)景中分區(qū)孤網(wǎng)都發(fā)生了暫態(tài)失穩(wěn)，那么a取0，b取1；出于對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的保守考慮，可以取b為較大值，在考慮過(guò)程中更加傾向于可能發(fā)生的暫態(tài)失穩(wěn)優(yōu)化。

取分區(qū)電網(wǎng)的例子，其與大電網(wǎng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線相連，但存在極小概率發(fā)生各聯(lián)絡(luò)線因故障斷開使分區(qū)電網(wǎng)進(jìn)入孤島運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)調(diào)查與仿真，發(fā)現(xiàn)在不同的負(fù)荷運(yùn)行場(chǎng)景下分區(qū)電網(wǎng)的負(fù)荷功率與發(fā)電機(jī)組發(fā)出有功之間始終存在正功率缺額，故障發(fā)生后分區(qū)孤網(wǎng)系統(tǒng)均將出現(xiàn)瞬間低頻現(xiàn)象。其中負(fù)荷較高的幾種運(yùn)行場(chǎng)景中，發(fā)生故障后分區(qū)孤網(wǎng)系統(tǒng)不能維持暫態(tài)穩(wěn)定，某場(chǎng)景中頻率變化情況見(jiàn)圖2；而負(fù)荷較低的幾種運(yùn)行場(chǎng)景中，發(fā)生故障后分區(qū)孤網(wǎng)系統(tǒng)能夠保持暫態(tài)穩(wěn)定，某場(chǎng)景中頻率變化情況見(jiàn)圖1。在調(diào)查的場(chǎng)景中，暫態(tài)穩(wěn)定情況與暫態(tài)失穩(wěn)情況各占一半，所以在形成目標(biāo)函數(shù)時(shí)選擇a＝b＝0.5,取a＝b＝0.5即可形成具體的目標(biāo)函數(shù)，也形成了完整的優(yōu)化模型。

步驟4：根據(jù)暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)確定發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)的適應(yīng)度函數(shù)；將暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)作為發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)的適應(yīng)度函數(shù)。

步驟5：初始化雙鏈量子種群：種群數(shù)、染色體量子位數(shù)、最大迭代次數(shù)和變異概率，首先設(shè)置迭代次數(shù)為零。

步驟6：利用變異概率判斷當(dāng)前染色體是否變異，如果沒(méi)有變異，直接執(zhí)行步驟7，如果變異則進(jìn)行量子位非門變異；具體包括以下步驟：

(1)計(jì)算每次迭代后形成的新規(guī)模種群的平均適應(yīng)度為其中f_i為適應(yīng)度函數(shù)值，m為每次迭代后形成的新規(guī)模種群數(shù)，m＝1、2、3…m；

(2)將適應(yīng)度函數(shù)值大于f_avg的適應(yīng)度值求平均得到f_avg'，并定義△f＝|f_avg-f_avg'|，根據(jù)△f的值判斷變異概率從而判斷當(dāng)前染色體是否變異，如果△f<0.01則說(shuō)明種群趨于早熟，多樣性遭到了破壞。所以在進(jìn)行遺傳迭代尋優(yōu)時(shí)需要考慮增加種群的多樣性，引入量子位非門變異，在運(yùn)行算法的時(shí)候，對(duì)于每一代染色體均施以一定的變異概率；

(3)當(dāng)發(fā)生變異時(shí)，隨機(jī)選擇若干量子位施加量子非門變換，使參與變換的量子位兩個(gè)概率幅互換，這樣可以使兩條基因鏈同時(shí)得到變異。這種變異實(shí)際上是對(duì)量子位概率幅幅角的正向旋轉(zhuǎn)，其模擬了基因變異的現(xiàn)象，能夠有效降低種群早熟的風(fēng)險(xiǎn)；

步驟7：將當(dāng)前染色體的每個(gè)量子位的概率幅向解空間轉(zhuǎn)換，從二進(jìn)制轉(zhuǎn)入實(shí)數(shù)，并將轉(zhuǎn)換得到的值代入暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算程序確定暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)值，并進(jìn)行適應(yīng)度評(píng)價(jià)從而確定個(gè)體適應(yīng)度，存儲(chǔ)全局最優(yōu)解；具體包括以下步驟：

(1)采用量子比特的概率幅作為編碼，進(jìn)行種群初始化，編碼方式為：

其中p_i表示染色體的種群個(gè)體，t_ij＝2π×rnd，rnd為(0,1)間的隨機(jī)數(shù)，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,n。m為種群數(shù)；n為染色體的量子位數(shù)，表示發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)的個(gè)數(shù)，其中每條染色體包含兩條并列的基因鏈，每一條基因鏈代表一組發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化解；

(2)將當(dāng)前染色體的每個(gè)量子位的概率幅向解空間轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式為：

記種群中第i代染色體p_i上第j個(gè)量子位表示為x_i為發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)在約束條件下的最小取值，y_i為發(fā)電機(jī)組需要優(yōu)化的涉網(wǎng)參數(shù)在約束條件下的最大取值，為由量子態(tài)|0>的概率幅轉(zhuǎn)換為參數(shù)約束條件內(nèi)的解，為由量子態(tài)|1>的概率幅轉(zhuǎn)換為參數(shù)約束條件內(nèi)的解。在尋優(yōu)過(guò)程中，每條染色體上均含有兩條基因鏈，可以分別獨(dú)立尋找最優(yōu)解，提高了傳統(tǒng)遺傳算法的速度與效率，能夠快速有效地對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解。

(3)將上述轉(zhuǎn)換得到的值代入暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算程序確定與其相對(duì)應(yīng)的頻率、電壓和時(shí)間，并將其進(jìn)行計(jì)算獲得暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)的總目標(biāo)函數(shù)值，并進(jìn)行適應(yīng)度評(píng)價(jià)從而確定個(gè)體適應(yīng)度，存儲(chǔ)全局最優(yōu)解；

步驟8：計(jì)算量子旋轉(zhuǎn)角前進(jìn)步長(zhǎng)并更新量子門，得到下一代染色體；具體包括以下步驟：

(1)獲取量子旋轉(zhuǎn)門轉(zhuǎn)角步長(zhǎng)：

其中：θ_ij為第i代染色體中的第j個(gè)量子位的旋轉(zhuǎn)角，sgn函數(shù)為取符號(hào)函數(shù)，θ₀與θ₁分別表示目前為止搜索到的全局最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的量子位概率幅幅角與當(dāng)前解的量子位概率幅幅角，為總目標(biāo)函數(shù)值在點(diǎn)處的梯度；其中和分別為

表示第i代染色體中的第j個(gè)量子位，當(dāng)為i+1代時(shí)即為第i代染色體的父代染色體，第i代染色體為其子代染色體；

通過(guò)轉(zhuǎn)角步長(zhǎng)函數(shù)將能夠確定轉(zhuǎn)角的大小與方向。利用這樣的方法，能夠?qū)⒛繕?biāo)函數(shù)在搜索點(diǎn)處的變化趨勢(shì)加入轉(zhuǎn)角步長(zhǎng)的計(jì)算中，當(dāng)變化率較大時(shí)則減小轉(zhuǎn)角步長(zhǎng)，變化率較小時(shí)增大轉(zhuǎn)角步長(zhǎng)，相對(duì)智能且高效地靈活改變步長(zhǎng)，使搜索速度加快的同時(shí)也不會(huì)錯(cuò)過(guò)最優(yōu)解；

(2)進(jìn)行量子門旋轉(zhuǎn)，公式為：

其中與分別為染色體第i代和第i+1代的第j個(gè)量子位，為迭代差一代的父子代；量子旋轉(zhuǎn)門R表示為：

(3)利用量子門旋轉(zhuǎn)對(duì)染色體中的每個(gè)量子位完成變換，按照轉(zhuǎn)角函數(shù)確定轉(zhuǎn)角大小和方向，生成新的染色體。

步驟9：判斷當(dāng)前迭代次數(shù)是否小于最大迭代次數(shù)，若是，跳轉(zhuǎn)到步驟6執(zhí)行，否則，輸出全局最優(yōu)解，結(jié)束本方法。

將全局最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)與原發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)在某相同負(fù)荷運(yùn)行場(chǎng)景中仿真，得到二者的頻率變化比對(duì)曲線見(jiàn)圖3，可以明顯發(fā)現(xiàn)低頻現(xiàn)象中電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率最低點(diǎn)有所抬升、暫態(tài)波動(dòng)時(shí)間有明顯減小，優(yōu)化之后系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性得到了提高，也驗(yàn)證了這一發(fā)明的正確性與可行性。

一種基于雙鏈量子遺傳算法對(duì)發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)的優(yōu)化方法流程如圖4所示：

(1)獲取線路、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和發(fā)電機(jī)組具體信息，輸入系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)；

(2)初始化種群，設(shè)置迭代次數(shù)為零；

(3)對(duì)目前的染色體施加一定的變異概率，如果需要變異則進(jìn)行量子位非門變異；

(4)將目前染色體中的個(gè)體數(shù)據(jù)向解空間解碼，從二進(jìn)制轉(zhuǎn)入實(shí)數(shù)，并判斷各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否滿足函數(shù)的各約束條件，如果滿足則將各參數(shù)代入暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算程序，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算；

(5)對(duì)上一步計(jì)算得到的暫態(tài)穩(wěn)定性最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行適應(yīng)度評(píng)價(jià)，并記錄當(dāng)前的最佳值；

(6)計(jì)算量子旋轉(zhuǎn)角前進(jìn)步長(zhǎng)并更新量子門，得到下一代染色體；

(7)判斷迭代結(jié)束條件，如果迭代次數(shù)已達(dá)到預(yù)設(shè)的種群規(guī)模，則輸出迭代過(guò)程中記錄的最優(yōu)結(jié)果，否則迭代次數(shù)加1，并返回步驟(3)繼續(xù)迭代。

本發(fā)明利用量子概率幅編碼構(gòu)造約束解空間內(nèi)的隨機(jī)值；利用量子旋轉(zhuǎn)門更新概率幅相位使染色體產(chǎn)生代際優(yōu)化，在種群規(guī)模內(nèi)尋找最優(yōu)解；利用量子位非門變異模擬種群的基因變異，增加種群多樣性以防止其早熟。在尋優(yōu)過(guò)程中，每條染色體上均含有兩條基因鏈，可以分別獨(dú)立尋找最優(yōu)解，提高了傳統(tǒng)遺傳算法的速度與效率，能夠快速有效地對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解。本發(fā)明提出了評(píng)估電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的函數(shù)，并建立了針對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的優(yōu)化模型，能夠高效快速地對(duì)發(fā)電機(jī)組涉網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高電力系統(tǒng)故障后的暫態(tài)穩(wěn)定性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)的目標(biāo)。

本發(fā)明的保護(hù)范圍包括但不限于以上實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)，任何對(duì)本技術(shù)做出的本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到的替換、變形、改進(jìn)均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。