本发明涉及电力系统概率潮流计算和量子计算，尤其是基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法。
背景技术：
1、随着量子计算技术的不断发展，量子计算凭借其天然并行叠加和纠缠的物理特性，可以快速处理指数增长的数据，有学者将量子算法和多潮流计算结合，构建了基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法。量子并行计算是一种基于量子力学原理的计算方法，利用量子的纠缠和叠加特性来执行并行计算。这种技术与传统的基于二进制的计算机系统截然不同，有着潜在的大幅提高计算速度和处理复杂问题的能力。
2、电网规模的日益扩大，使得电力系统规划和运行中存在越来越多的不确定性因素。概率潮流通过调整潮流方程中负荷，分布式电源，发电机等输入量的输入情况，以分析系统的不确定性对节点电压，线路载荷等参数的影响。其在电力系统的规划、设计和运行当中有着无可替代的作用。
3、概率潮流的计算方法大致可被分为解析法和模拟法。模拟法需要进行大量的仿真计算，易处理输入变量之间的相关性，因此被广泛应用并作为标准用来验证其他概率潮流方法的精度。但是，模拟法依赖于传统计算机进行重复单次的潮流计算，需要大量的计算资源。传统计算机的并行处理能力有限，不能有效地利用并行处理来加速概率潮流计算，这使得在有限的时间内处理大规模问题变得更为困难。在这种情况下，考虑到多潮流集成并行量子计算的原理和概率潮流的计算的需求，需要提出一种方法将两者结合。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中潮流算法不能并行处理，计算速度慢的缺陷，本发明提出了一种基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，结合了并行量子计算和概率潮流计算，大大提高了潮流计算速度和精度。
2、本发明提出的一种基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，包括：
3、s1、确定电力系统的拓扑网络结构和电力系统中设备的功率累积分布函数模型，构建电力系统的节点导纳矩阵；
4、s2、通过电网功率量子采样构建电力系统中设备的功率采样矩阵a={xkn|1≤k≤k,1≤n≤n}；xkn表示第k个被采样设备的第n个采样值，k表示电力系统的被采样设备总数量，n表示单个被采样设备的采样值数量；
5、s3、基于多潮流集成计算方法，确定多潮流计算数目b，并对矩阵a进行转换，得到
6、a=[[γ1]b×k，[γ2]b×k，…，[γm]b×k，…，[γm]b×k]t；其中，[γm]b×k表示顺次读取矩阵a时第m次的读取结果，单次读取a矩阵中的b行k列元素；m为矩阵a的读取次数，1≤m≤m，m=n/b；
7、s4、结合pq分解法构建修正方程式以获取雅克比矩阵，结合雅克比矩阵和[γm]b×k建立多潮流集成计算的潮流计算方程，m初始值为1；
8、s5、对潮流计算方程进行迭代求解，直至计算结果达到设定的收敛精度；
9、s6、判断所有采样情况是否全部计算完毕；若否，则令m更新为m+1，然后返回s4，若是，则完成当前计算。
10、优选的，s3中：
11、[γm]b×k={(p1k,q1k)，(p2k,q2k)，…，(pbk,qbk)，…，(pbk,qbk)}m
12、其中，pbk表示任一次读取结果中第b个潮流计算中各被采样设备的有功功率向量，qbk表示任一次读取结果中第b个潮流计算中各被采样设备的无功功率向量；
13、s4中，潮流计算方程为：
14、；
15、；
16、其中，b表示多潮流集成的潮流计算数目，1≤b≤b；h和l为pq分解法获得的修正方程式中的雅克比分块矩阵；δpi1、δpi2、δpib、δpib分别表示第i次迭代的第1、2、b、b个潮流中各节点的有功功率变化量向量；δδi1、δδi2、δδib、δδib分别表示第i次迭代的第1、2、b、b个潮流中各节点的电压相角的变化量向量；δqi1、δqi2、δqib、δqib分别表示第i次迭代的第1、2、b、b个潮流中各节点的无功功率变化量向量；δui1、δui2、δuib、δuib分别表示第i次迭代的第1、2、b、b个潮流中各节点的电压幅值的变化量向量；ui表示第i次迭代中节点的电压幅值向量。
17、优选的，s5包括分步骤：
18、s51、在第i次迭代中，采用vqls算法对潮流计算方程进行求解，i的初始值为0；
19、s52、判断vqls算法的寻优参数更新次数是否达到设定值 ；是，则选取最小的vqls计算结果作为潮流方程求解结果，并执行步骤s53；否，则使用跳盆算法更新vqls算法的寻优参数，然后返回步骤s51；
20、s53、判断潮流方程的计算结果是否达到设定的收敛精度；是，则结束计算，并输出各个节点的电压幅值和相角；否，则i更新为i+1，返回步骤s51。
21、优选的，s53中输出的各个节点的电压幅值和相角记作{δi+1b,ui+1b|1≤b≤b }；其中，δi+1b表示第i+1次迭代后计算的第b个潮流中节点的相角向量，ui+1b表示第i+1次迭代后计算的第b个潮流中节点的电压幅值向量；
22、s51中求解潮流计算方程得到δδib和δuib；然后计算δi+1b=δib+δδib，ui+1b=uib+δuib；δib表示第i次迭代后计算的第b个潮流中节点的相角向量，uib表示第i次迭代后计算的第b个潮流中节点的电压幅值向量。
23、优选的，功率采样矩阵a的构建包括以下步骤：
24、s21、构建量子随机数发生电路；
25、s22、对被采样设备的功率累积分布函数进行采样，针对各被采样设备得到n个采样值；令第k个被采样设备的第n个采样值记作xkn，1≤n≤n；
26、xkn=fk-1(ykn)
27、ykn=(n-1)/n+[x/2δ]⊙[1/n]
28、其中，fk-1表示第k个被采样设备的功率累积分布函数的反函数，ykn表示第k个被采样设备的功率累积分布函数的随机抽样值；δ为量子随机数发生电路的比特数；x表示由量子随机数发生电路产生的从0-2δ-1中的任意二进制数；⊙表示点乘；
29、s23、构建电力系统中设备的功率采样矩阵a；
30、a={xkn|1≤k≤k,1≤n≤n}
31、其中，k表示电力系统的被采样设备总数量。
32、优选的，结合pq分解法构建的修正方程式为：
33、；
34、式中：h、n、j和l均为雅可比矩阵的分块矩阵；δδ为节点电压相角的修正向量，δu为节点电压幅值的修正向量；u为节点电压幅值的列向量；δp为有功功率的不平衡向量，δq为无功功率的不平衡向量；雅可比矩阵的各分块矩阵、δp、δq和u为已知量，δδ和δu为未知量。
35、优选的，收敛精度在区间[10-5，10-6]上取值，多潮流计算数目b在区间[5,20]上取值。
36、优选的，多潮流计算数目b=8。
37、本发明提出的一种基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算系统，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器连接存储器，处理器用于执行所述计算机程序，以实现所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法。
38、本发明提出的一种可读介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法。
39、本发明的优点在于：
40、（1）本发明提出的一种基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，通过将量子计算技术和概率潮流计算结合，将传统概率潮流重复单次的确定性潮流方程在量子计算机中进行并行求解，在确保计算精度的同时，形成量子概率潮流计算模型，通过量子计算的特性实现了概率潮流的并行计算在量子时代的可能性。且该方法在保证计算精度的同时，提高了概率潮流计算的性能。
41、（2）本发明通过量子计算机将量子随机数和随机抽样相结合，可以提升抽样的质量，有助于降低样本间的相关性。
42、（3）本发明提出的改进的vqls算法有效结合传统的随机搜索方法与量子算法的高效计算能力，从而在避免贫瘠盆地的同时，加速全局最优解的搜索过程。
43、（4）实验证明，在采样数目相同的情况下，本方法相较于蒙特卡洛随机抽样可以更好的覆盖数据空间，有着更低的误差；在整个计算过程中，本方法可以更快的收敛到所需的精度。
1.一种基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，其特征在于，s3中：
3.如权利要求2所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，其特征在于，s5包括分步骤：
4.如权利要求3所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，其特征在于，s53中输出的各个节点的电压幅值和相角记作{δi+1b,ui+1b|1≤b≤b }；其中，δi+1b表示第i+1次迭代后计算的第b个潮流中节点的相角向量，ui+1b表示第i+1次迭代后计算的第b个潮流中节点的电压幅值向量；
5.如权利要求1所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，其特征在于，功率采样矩阵a的构建包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，其特征在于，结合pq分解法构建的修正方程式为：
7.如权利要求1所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，其特征在于，收敛精度在区间[10-5，10-6]上取值，多潮流计算数目b在区间[5,20]上取值。
8.如权利要求7所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法，其特征在于，多潮流计算数目b=8。
9.一种基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算系统，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器连接存储器，处理器用于执行所述计算机程序，以实现如权利要求1-8任一项所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法。
10.一种可读介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现如权利要求1-8任一项所述的基于量子采样与多潮流集成的量子概率潮流计算方法。
