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专利号: 2023114154466
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种采用优化算法的智能补偿装置,其特征在于,包括通过有线线路连接的功率监测模块(1)、杂波滤波模块(2)、智能投切模块(3)、成本核算模块(4)及中央控制模块(5);

所述功率监测模块(1)通过有线线路与杂波滤波模块(2)的一端相互连接,所述杂波滤波模块(2)的另一端通过有线线路与智能投切模块(3)的一端相互连接,所述智能投切模块(3)的另一端通过有线线路与中央控制模块(5)的一端相互连接,所述成本核算模块(4)的一端通过有线线路与中央控制模块(5)的另一端相互连接;

所述中央控制模块(5)的第三端通过有线线路与功率监测模块(1)的另一端相互连接、且所述杂波滤波模块(2)与智能投切模块(3)的第三端均通过有线线路与所述功率监测模块(1)与中央控制模块(5)之间的有线线路相连接;

通过对功率监测模块(1)、杂波滤波模块(2)及智能投切模块(3)进行有线连接,运行采集有功功率及无功功率的准确数据;

采用功率最优化算法对有功与无功功率进行算法迭代,从而获得大数据平台所采取的每一个时间段的最优功率比值;

所述功率最优化算法的操作步骤如下:

(1):建立如下目标函数:

通过智能电网功率监测算法,输入的有功功率和无功功率为输入量,输出的有功功率和无功功率为输出量,建立如下目标函数,并利用预测‑迭代模型对目标函数进行优化控制,最终输出转化效率最高的控制方案,所述目标函数为:K∈(t1,t2......tn)

2 2 2

S=P+Q

式中,minθ(t)为无功功率与有功功率的比值,R1为输入与输出的有功功率,R2为输入与输出的无功功率,η1为输入与输出的有功功率效率,η2为输入与输出的无功功率的效率,P和Q为有功功率与无功功率,K为通过大数据平台所获取的功率时间段,S,P,Q为视在功率,有功功率,无功功率;

(2):全局搜索阶段:

将随机生成的位置带入目标函数进行评估,使其每个都生成一组对应的运行功率,并将其进行排序:f(t)=[θ(t1),θ(t2)......θ(tn)]式中,f(t)为适应度值矩阵,θ(ti)表达目标函数,t、N‑iter分别为当前迭代代数和最大迭代次数;w(t)为自适应权重,α∈[0,1],适应度值排名最优的对应的运行功率值作为最优值,适应度值排名次优的运行功率值作为次优值,通过更新最优值和次优值的位置来更新位置;

(3):全局搜索阶段的位置更新公式:

2 *

θ(ti+1)=w(t)×[θ(ti)+(r×g‑θ(ti))×fi]θ(ti),θ(ti+1)分别表示第i段时间的功率在第t次、第t+1时间段次迭代中的解向量;r是*[0,1]的随机数;g为当前迭代中的最优解;fi为第i段时间的功率;

(4):局部搜索阶段:

最优功率值更新公式为:

θ(ti+1)=Δθ(t)‑EJθbest(t)‑θ(t)|Δθ(t)=θbest(t)‑θ(t)

式中,Δθ(t)表示局部阶段的功率转化效率和最优值的位置之差,θbest(t)表示当前全局最优位置,J=2(1‑r5)表示局部阶段的功率波动变化,r5是区间(0,1)上的随机数;

(5):根据莱维飞行的机制,使用以下规制:

Y=θbest(t)‑EJθbest‑θ(t)

Z=Y+S×LF(D)

式中,D是问题的维度,S是大小为1*D的随机向量,LF是莱维飞行函数;

式中,μ,υ为(0,1)内是随机数,β是设置为1.4的默认常量;

(6):局部搜索阶段的位置更新公式:

2

θ(ti+1)=w(t)×[θ(ti)+(r×θ(ti)‑θ(ti))×fi]θ(ti),θ(ti+1)分别表示第i段时间的功率在第t次、第t+1时间段次迭代中的解向量;r是[0,1]的随机数;fi为第i段时间的功率;

(7):根据新解重新计算适应度并更新全局最优位置;

(8):利用自适应权重策略提高功率最优化算法的寻优能力,变异后新位置优于原先位置则使用新位置,否则,使用原位置;

自适应权重策略公式如下:

θ(ti)=ωθ(ti+1)

式中,T是最大迭代次数,t是当前迭代次数,ω是自适应权重因子;

(9):判断是否满足终止条件,如果满足则输出最优解,否则重复步骤(2)到步骤(8);

(10):将得到最优供能解传输给控制模块下达调节指令。

2.根据权利要求1所述的一种采用优化算法的智能补偿装置,其特征在于,所述功率监测模块(1)包括通过有线线路相互连接的B2M bridge(11)、远程服务器(12)和无线网络(13),所述远程服务器(12)通过有线线路分别连接有监控电脑(14)及移动手机(15),所述无线网络(13)通过有线线路连接有监控中心(16);

所述B2M bridge(11)的输出端分别连接在远程服务器(12)和无线网络(13)的输入端上,所述远程服务器(12)一侧的输出端通过有线线路连接在监控电脑(14)的输入端上,其另一侧的输出端通过有线线路连接在移动手机(15)上;

所述无线网络(13)的输出端通过有线线路连接在监控中心(16)的输入端上。

3.根据权利要求2所述的一种采用优化算法的智能补偿装置,其特征在于,所述B2M bridge(11)结合大数据平台将采集小微企业电网的有功功率无功功率数据,形成根据时间段进行排布的多组功率数据,由远程服务器(12)和无线网络(13)进行数据传输,传输数据到监控电脑(14)和移动手机(15)上显示并进行监测;

所述无线网络(13)连接到监控中心(16)上;将功率产生的杂波进行过滤。

4.根据权利要求1所述的一种采用优化算法的智能补偿装置,其特征在于,所述杂波滤波模块(2)包括通过有线线路连接的电流互感器(21)、控制器(22)、功率执行器件(23)及显示器(24)。

5.根据权利要求4所述的一种采用优化算法的智能补偿装置,其特征在于,所述杂波滤波模块(2)通过采用电流互感器(21)采集杂波,经由控制器(22)计算出各个杂波的流速和含量,再通过功率执行器件(23)产生与杂波幅值相反的补偿电流且通过显示器(24)显示,从而抵消产生的杂波,避免杂波影响数据采集和监测;最后通过杂波过滤后进行智能投切。

6.根据权利要求1所述的一种采用优化算法的智能补偿装置,其特征在于,所述智能投切模块(3)包括通过有线线路连接的多组电容器(31)、真空投切开关(32)及电流电压保护装置(33)。

7.根据权利要求6所述的一种采用优化算法的智能补偿装置,其特征在于,所述智能投切模块(3)根据功率监测模块(1)的数据,通过功率监测模块(1)中的大数据平台对小微企业电网有功功率无功功率数据进行采集,通过多组电容器(31)产生多组功率数据,采用功率最优化算法进行迭代,获得最优的功率比,运用真空投切开关(32)及电流电压保护装置(33)设定投切所需的多组电容器(31)的数量,进行无功功率的及时补偿。

8.根据权利要求1所述的一种采用优化算法的智能补偿装置,其特征在于,所述成本核算模块(4)根据企业初始成本来与采用了无功功率补偿的企业的成本进行对比;通过上述模块协同作用对各成本的控制与对比,将初始成本和优化成本的实时数据显示在中央控制模块(5)中。