本申请涉及一种配电网自适应协同决策方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。方法包括:根据目标配电网中分布式电源的接入位置和参数,划分分布式电源集群,基于划分的分布式电源集群,获取目标配电网的电网历史运行数据;进行模型构建处理,得到配电网自适应协同决策模型和训练集;基于拆分学习对模型进行拆分处理,得到边缘侧轻量化模型和云侧大体量模型;通过训练集进行模型训练处理,在模型训练过程中基于联邦学习进行参数融合更新,并基于自适应奖励机制进行损失函数权重调整,得到训练完成后的模型;最后进行目标配电网的协同决策处理,得到协同决策结果。本申请可以有效地保证协同决策过程的电压控制效果。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及配电网,特别是涉及一种配电网自适应协同决策方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
技术介绍
1、随着配电网技术的发展,分布式电源(distributed generator,dg)也开始大规模不均匀接入配电网,使得配电网的运行与控制面临巨大的挑战。分布式电源出力具有不确定性强的特点,容易使配电网出现电压越线和电压波动大的问题,传统的配电网电压调节设备主要有有载调压变压器(on load tap changer,oltc)和电容器(capacitor bank,cb)等,其调节速度慢,往往难以适应配电网分布式电源出力波动快的场景;储能系统可利用自身容量储备使得电压控制达到削峰填谷的效果,但经济性较差;而分布式电源能利用其剩余容量为系统提供电压支撑,调节速度快,是一种高效灵活配电网电压调节手段。
2、传统集中式分布式电源电压控制方法需要集中整合配电网的所有数据,进而基于全局数据对配电网进行控制决策,然而传统集中式方法忽略了配电网数据归属的问题,无法满足配电网多利益主体间隐私保护的需求。目前可以通过联邦学习的框架来解决配电网中多利益主体的隐私保护问题。然而由于配电网边缘计算装置算力资源有限,其很难满足深度学习模型训练的资源需求,导致基于联邦学习框架的协同决策方法电压控制效果较差。
技术实现思路
1、基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够有效提升电压控制效果的配电网自适应协同决策方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。</p>2、第一方面,本申请提供了一种配电网自适应协同决策方法,包括:
3、根据目标配电网中分布式电源的接入位置和参数,划分分布式电源集群,基于划分的分布式电源集群,获取所述目标配电网的电网历史运行数据;
4、基于预设模型参数、所述配电网历史运行数据和所述目标配电网的拓扑连接关系进行模型构建处理,得到基于图卷积神经网络的配电网自适应协同决策模型和训练集;
5、基于拆分学习对所述配电网自适应协同决策模型进行拆分处理,得到边缘侧轻量化模型和云侧大体量模型;
6、通过所述训练集对所述边缘侧轻量化模型和所述云侧大体量模型进行模型训练处理,在所述模型训练过程中基于联邦学习对所述云侧大体量模型进行参数融合更新,并基于自适应奖励机制对所述云侧大体量模型进行损失函数权重调整,得到训练完成后的目标边缘模型和目标云侧模型;
7、基于所述目标边缘模型和所述目标云侧模型进行所述目标配电网的协同决策处理,得到协同决策结果。
8、在其中一个实施例中,所述训练集包括每个训练样本的节点隐私数据矩阵和标签矩阵;
9、所述节点隐私数据矩阵基于所述配电网历史运行数据中的节点有功功率数据和节点无功功率数据构建,所述节点隐私数据矩阵表示为:
10、
11、上式中,xn,g表示集群n在h时刻的节点隐私数据矩阵,和分别表示集群n在h时刻的i节点的有功功率数据与节点无功功率数据,i表示节点序号,i表示配电网的节点总数;
12、所述标签矩阵基于所述配电网历史运行数据中的分布式电源无功出力数据构建,标签矩阵表示为:
13、
14、上式中,yn,h表示集群n在h时刻的标签矩阵,表示集群n在h时刻第r个分布式电源的无功出力数据,r表示分布式电源序号,r表示配电网的分布式电源总数。
15、在其中一个实施例中,所述通过所述训练集对所述边缘侧轻量化模型和所述云侧大体量模型进行模型训练处理包括:
16、将所述训练集中训练样本的节点隐私数据矩阵和标签矩阵输入至对应的边缘侧轻量化模型,通过所述边缘侧轻量化模型进行正向传播处理,得到切割层数据;
17、将所述切割层数据发送至所述云侧大体量模型,通过所述云侧大体量模型对所述切割层数据进行正向传播处理,得到输出层损失和输出层梯度,并更新所述云侧大体量模型的网络参数;
18、通过所述云侧大体量模型将所述输出层损失反向传播至切割层生成切割层梯度,将所述切割层梯度发送至所述边缘侧轻量化模型;
19、通过所述边缘侧轻量化模型对所述切割层梯度进行反向传播处理,以更新所述边缘侧轻量化模型的模型参数。
20、在其中一个实施例中,所述在所述模型训练过程中基于联邦学习对所述云侧大体量模型进行参数融合更新包括:
21、在模型训练过程中的每轮训练结束后,基于联邦平均算法整合所有集群的云侧大体量模型的网络参数,获取全局参数;
22、根据所述全局参数更新所述云侧大体量模型的网络参数。
23、在其中一个实施例中,所述基于自适应奖励机制对所述云侧大体量模型进行损失函数调整包括:
24、获取所述训练集中训练样本在各个时刻的平均电压偏差指标;
25、基于所述平均电压偏差指标,确定各个时刻的损失函数加权值;
26、基于所述各个时刻的损失函数加权值对所述云侧大体量模型进行损失函数调整处理,得到损失函数调整后的云侧大体量模型。
27、在其中一个实施例中,所述基于所述目标边缘模型和所述目标云侧模型进行所述目标配电网的协同决策处理,得到协同决策结果包括:
28、基于所述目标边缘模型和所述目标云侧模型进行所述目标配电网的协同决策处理,得到分布式电源决策数据;
29、对所述分布式电源决策数据进行掩模处理,得到协同决策结果。
30、第二方面,本申请还提供了一种配电网自适应协同决策装置,包括:
31、数据获取模块,用于根据目标配电网中分布式电源的接入位置和参数,划分分布式电源集群,基于划分的分布式电源集群,获取所述目标配电网的电网历史运行数据;
32、模型构建模块,用于基于预设模型参数、所述配电网历史运行数据和所述目标配电网的拓扑连接关系进行模型构建处理,得到基于图卷积神经网络的配电网自适应协同决策模型和训练集;
33、模型拆分模块,用于基于拆分学习对所述配电网自适应协同决策模型进行拆分处理,得到边缘侧轻量化模型和云侧大体量模型;
34、模型训练模块,用于通过所述训练集对所述边缘侧轻量化模型和所述云侧大体量模型进行模型训练处理,在所述模型训练过程中基于联邦学习对所述云侧大体量模型进行参数融合更新,并基于自适应奖励机制对所述云侧大体量模型进行损失函数权重调整,得到训练完成后的目标边缘模型和目标云侧模型;
35、协同决策模块,用于基于所述目标边缘模型和所述目标云侧模型进行所述目标配电网的协同决策处理,得到协同决策结果。
36、第三方面,本申请还提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:
37、根据目标配电网中分布式电源的接入位置和参数,划分分布式电源集群,基于划分的分布式电源集群,获取所述目标配电网的电网历史运行数据;
...
【技术保护点】
1.一种配电网自适应协同决策方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述训练集包括每个训练样本的节点隐私数据矩阵和标签矩阵;
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述通过所述训练集对所述边缘侧轻量化模型和所述云侧大体量模型进行模型训练处理包括:
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述在所述模型训练过程中基于联邦学习对所述云侧大体量模型进行参数融合更新包括:
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于自适应奖励机制对所述云侧大体量模型进行损失函数调整包括:
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述目标边缘模型和所述目标云侧模型进行所述目标配电网的协同决策处理,得到协同决策结果包括:
7.一种配电网自适应协同决策装置,其特征在于,所述装置包括:
8.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
...
【技术特征摘要】
1.一种配电网自适应协同决策方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述训练集包括每个训练样本的节点隐私数据矩阵和标签矩阵;
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述通过所述训练集对所述边缘侧轻量化模型和所述云侧大体量模型进行模型训练处理包括:
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述在所述模型训练过程中基于联邦学习对所述云侧大体量模型进行参数融合更新包括:
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于自适应奖励机制对所述云侧大体量模型进行损失函数调整包括:
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:李鹏,崔婧琪,喻磊,刘胤良,冀浩然,原吕泽芮,于浩,段舒尹,林心昊,宋关羽,刘通,阳浩,雷一勇,郭琦,赵金利,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:
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