一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法技术

本发明专利技术公开了一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法，其特征在于：考虑三相不平衡对网损的影响、单相负荷对网损的影响以及线损对不平衡度的影响，提出综合最小损耗以及最优换相操作进行三相不平衡调节衡。本发明专利技术还提出实现方法时设置换相开关模块和中央控制区模块，在配电网中各条负载支路上分别设置换相开关模块，所有换相开关模块集中连接到中央控制区模块；换相开关模块的三相电流输入端与三相线路相连接，换相开关模块的三相电流输出端与用户相连接。本发明专利技术用于在电力系统运行时支持自动检测，节约大量的人力物力，提高设备安全性以及供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法
本专利技术属于电力系统
，涉及一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法。
技术介绍
电力系统运行时，低压配电网三相负荷不平衡是长期客观存在的问题。低压配电网通常采用三相四线制供电模式，用户多为单相负荷或单相与三相混和负荷。无论是城市配网的居民小区、写字楼，还是农网的照明、水泵、电机等负荷，都呈现出较大的用电时空特性离散性。低压配电网的三相负荷不平衡将导致线损增大和末端出现“低电压”。而且随着分布式新能源的大规模接入，尤其是220V单相新能源的接入，配电网负荷不平衡问题将会更加突出。目前普遍应用技术是在用户端与线路中增加无功补偿装置。无功补偿以无功补偿装置为主体，就传统技术而言，可分为以下六大类：同步调相机、固定补偿电容器、饱和电抗器(SR)、机械投切电容器(MSC)、静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(SVG)。随着近几年IGBT的出现以及大量应用，脉宽调制技术与相控技术等的出现，使得无功补偿技术快速发展。电力无源滤波器，电力有源滤波器和单位功率因数变流器等应运而生。但因价格昂贵，易出现谐波等缺点，应用受到很大限制。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术提供一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法。本专利技术技术方案提出一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法，考虑三相不平衡对网损的影响、单相负荷对网损的影响以及线损对不平衡度的影响，提出综合最小损耗以及最优换相操作进行三相不平衡调节，实现方式如下，当负荷采用三相接入时，进行三相不平衡调节时的换相模型相应目标函数建立如下，设有Nt条负荷支路，基因矩阵为一个开关相序状态矩阵K，表示如下，其中，bi代表第i条负荷支路接入情况，开关投切到A相为[100]T,投切到B相为[010]T,投切到C相为[001]T；(1)设开关相序未变化之前，流过所有负荷支路A、B、C三相各相电流之和为IOA、IOB、IOC，平均电流Iave＝(IOA+IOB+IOC)÷3，则调整后的电流不平衡值为((IA—Iave)、(IB—Iave)、(IC—Iave))使三相电流不平衡度最小的目标函数表示为，e1＝Min{max[(IA—Iave)、(IB—Iave)、(IC—Iave)]}(2)设开关相序未变化之前，初始的开关相序状态矩阵记为K0，其中，b0i代表第i条负荷支路初始的接入情况；定义mi为第i个负荷支路的开关变化因子，若b0i等于bi，则mi＝0；b0i不等于bi，则mi＝1；使换相过程开关调整次数最少的目标函数表示为，(3)使三相负荷数量相等的目标函数表示为，e3＝Min{max(amountA,amountB,amountC)}其中，amountA为K矩阵中第一行所有元素的加和，amountB为K矩阵中第二行所有元素的加和，amountC为K矩阵中第三行所有元素的加和；当负荷采用单相接入时，进行三相不平衡调节时的换相模型相应目标函数包括在满足三相不平衡度基本相等的前提下使得三相线路总损耗最小，求得IA:IB:IC，按照比例关系进行换相开关的调节，其中，IA、IB、IC分别为A相上的总电流、B相上的总电流、C相上的总电流。而且，设置换相开关模块和中央控制区模块，在配电网中各条负载支路上分别设置换相开关模块，所有换相开关模块集中连接到中央控制区模块；换相开关模块的三相电流输入端与三相线路相连接，换相开关模块的三相电流输出端与用户相连接；所述中央控制区模块包含控制模块和载波模块，控制模块和载波模块连接；所述换相开关模块包含电力电子开关单元和选相开关控制器单元，电力电子开关单元连接选相开关控制器单元；所述电力电子开关单元包括A相的换相开关、B相的换相开关和C相的换相开关，各相的换相开关采用可控硅整流器和二极管实现。而且，三相负荷不平衡自动调节实现过程如下，步骤一，设定三相电流不平衡度指标、监测时间间隔T、三相电流不平衡超限指标以及三相电流不平衡度单位统计时间t0；步骤二，设置三相电流不平衡度监测计时器t1为0，设置三相不平衡度超限次数t2为0；启动三相电流不平衡度监测计时器t1；步骤三，采集三相电流数据到中央控制区模块，并计算不平衡度；步骤四，判断三相电流的不平衡度是否超过三相电流不平衡超限指标；若没有超过，转向步骤五；若超过，令t2＝t2+1并转向步骤六；步骤五，判断三相电流不平衡度检测计数器t1的值是否大于t0，若大于，转向步骤二，若小于或等于，转向步骤三；步骤六，判断三相电流的不平衡度超限次数t2是否超过三相电流不平衡超限指标；若没有超过，转向步骤五；若超过，执行步骤七；步骤七，采集各负荷支路的电流和相序数据到中央控制区模块，设置迭代次数变量A为0；步骤八，开始遗传算法，首先依据每条负荷支路对应三相开关投切状态的依赖互斥关系，用向量基因方式进行编码，开关投切到A相为[100]T，投切到B相为[010]T，投切到C相为[001]T，随机产生初始种群，包括多个基因矩阵；基因矩阵每一列为一个负荷支路的开关投切情况；设置相应变异率；步骤九，根据换相模型相应目标函数对基因矩阵进行运算和判断，选择满足条件的基因矩阵，对当前的基因矩阵进行交叉、复制以及变异运算，形成新一代种群；再进行判断迭代次数是否达到设置的迭代次数，若是，得到最优换相控制指令，再进行步骤十；若否，则令迭代次数变量A＝A+1，且再次迭代执行步骤九；步骤十，将最优换相命令经载波模块传递至各条负载支路上换相开关模块的选相开关控制器单元，控制电力电子开关单元完成换相操作；当中央控制区模块收到选相开关控制器单元返回的完成信息后，等待时间T，再返回步骤二，继续进行下一次不平衡监测调整。而且，中央控制区模块的控制模块在远程设置，载波模块设置在负载端附近，各换相开关模块中的选相开关控制器分别连接到载波模块；所述选相开关控制器与载波模块通过RS485或射频相连接，载波模块通过载波通讯与控制模块建立通信连接。而且，当负荷采用单相接入时，设配电网中存在N个负荷，三相线路导线长度阻值均为R，假设A,B,C三相负荷个数分别为l,m,n个，且满足N＝l+m+n，对于A相，取各支路上的负荷电流分别为IA1，IA2...IAl，则A相上的总电流假设各支路到配电网电源端的距离分别为r1,r2...rl，关于A相的电流的平方值，得一电流平方矩阵关于A相各支路到配电网电源端的距离，得一距离矩阵r＝[r1,r2,...,rl]T；关于B相的电流的平方值，得一电流平方矩阵B相上的总电流关于B相各支路到配电网电源端的距离，得一距离矩阵s＝[s1,s2,...，sm]T；关于C相的电流的平方值，得一电流平方矩阵C相上的总电流关于C相各支路到配电网电源端的距离，得一距离矩阵t＝[t1,t2,...,tn]T；在这种情况下，A相线损B相线损C相线损三相线路总损耗中线上电流取参数x＝max{r1,r2,...rl,s1,s2,...sm,t1,t2,...tn}，则中线上的线路损耗此时总损耗ΔP＝ΔPφ+ΔPN。而且，考虑到改善后接入点距离变压器较远时损耗较大，接入点距变压器较近时损耗小，在距离不同的接入点处接入负荷大小不同的负载，减少损耗。本专利技术的特点是考虑了网损，考虑了三相不平衡对网损的影响、单相负荷对网损的影响以及线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法，其特征在于：考虑三相不平衡对网损的影响、单相负荷对网损的影响以及线损对不平衡度的影响，提出综合最小损耗以及最优换相操作进行三相不平衡调节，实现方式如下，当负荷采用三相接入时，进行三相不平衡调节时的换相模型相应目标函数建立如下，设有N

【技术特征摘要】
1.一种降低网络损耗的三相不平衡调节方法，其特征在于：考虑三相不平衡对网损的影响、单相负荷对网损的影响以及线损对不平衡度的影响，提出综合最小损耗以及最优换相操作进行三相不平衡调节，实现方式如下，当负荷采用三相接入时，进行三相不平衡调节时的换相模型相应目标函数建立如下，设有Nt条负荷支路，基因矩阵为一个开关相序状态矩阵K，表示如下，其中，bi代表第i条负荷支路接入情况，开关投切到A相为[100]T,投切到B相为[010]T,投切到C相为[001]T；(1)设开关相序未变化之前，流过所有负荷支路A、B、C三相各相电流之和为IOA、IOB、IOC，平均电流Iave＝(IOA+IOB+IOC)÷3，则调整后的电流不平衡值为((IA—Iave)、(IB—Iave)、(IC—Iave))使三相电流不平衡度最小的目标函数表示为，e1＝Min{max[(IA—Iave)、(IB—Iave)、(IC—Iave)]}(2)设开关相序未变化之前，初始的开关相序状态矩阵记为K0，其中，b0i代表第i条负荷支路初始的接入情况；定义mi为第i个负荷支路的开关变化因子，若b0i等于bi，则mi＝0；b0i不等于bi，则mi＝1；使换相过程开关调整次数最少的目标函数表示为，(3)使三相负荷数量相等的目标函数表示为，e3＝Min{max(amountA,amountB,amountC)}其中，amountA为K矩阵中第一行所有元素的加和，amountB为K矩阵中第二行所有元素的加和，amountC为K矩阵中第三行所有元素的加和；当负荷采用单相接入时，进行三相不平衡调节时的换相模型相应目标函数包括在满足三相不平衡度基本相等的前提下使得三相线路总损耗最小，求得IA:IB:IC，按照比例关系进行换相开关的调节，其中，IA、IB、IC分别为A相上的总电流、B相上的总电流、C相上的总电流。2.根据权利要求1所述降低网络损耗的三相不平衡调节方法，其特征在于：设置换相开关模块和中央控制区模块，在配电网中各条负载支路上分别设置换相开关模块，所有换相开关模块集中连接到中央控制区模块；换相开关模块的三相电流输入端与三相线路相连接，换相开关模块的三相电流输出端与用户相连接；所述中央控制区模块包含控制模块和载波模块，控制模块和载波模块连接；所述换相开关模块包含电力电子开关单元和选相开关控制器单元，电力电子开关单元连接选相开关控制器单元；所述电力电子开关单元包括A相的换相开关、B相的换相开关和C相的换相开关，各相的换相开关采用可控硅整流器和二极管实现。3.根据权利要求2所述降低网络损耗的三相不平衡调节方法，其特征在于：三相负荷不平衡自动调节实现过程如下，步骤一，设定三相电流不平衡度指标、监测时间间隔T、三相电流不平衡超限指标以及三相电流不平衡度单位统计时间t0；步骤二，设置三相电流不平衡度监测计时器t1为0，设置三相不平衡度超限次数t2为0；启动三相电流不平衡度监测计时器t1；步骤三，采集三相电流数据到中央控制区模块，并计算不平衡度；步骤四，判断三相电流的不平衡度是否超过三相电流不平衡超限指标；若没有超过，转向步骤五；若超过，令t2＝t2+1并转向步骤六；步骤五，判断三相电流不...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋紫薇，袁佳歆，倪周，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42