配电网三相负荷不平衡自动调节方法技术

本发明专利技术提供一种配电网三相负荷不平衡自动调节方法，设置换相开关模块和中央控制区模块，所述中央控制区模块包含控制模块和载波模块，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；三相负荷不平衡自动调节实现过程包括采集三相电流数据到中央控制区模块，并计算不平衡度，超限时采用遗传算法，对每条负荷支路对应三相开关投切状态用向量基因方式进行编码，根据换相模型相应目标函数得到最优换相控制指令，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。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。

Automatic balancing method for three-phase load unbalance in distribution network

The invention provides a distribution network three-phase unbalanced load automatic adjustment method, setting commutation switch module and central control module, the central control module comprises a control module and a carrier module, the commutation switch module comprises a power electronic switch unit and a phase switch controller; three-phase unbalanced load can be adjusted automatically the process includes collecting three-phase current data to the central control module, and the calculation of unbalance, ultra limited by genetic algorithm, for each load corresponding to the three-phase switching state vector with gene codes, according to the phase change model corresponding objective function to get the optimal commutation control instruction, the optimal commutation command via the carrier module transfer to the load branch commutation switch module phase selection switch controller unit, power electronic switch control unit completes the commutation. For. The invention is used for supporting automatic detection in the operation of the power system, saving a great deal of manpower and material resources, improving the safety of the equipment and the reliability of the power supply.

【技术实现步骤摘要】
配电网三相负荷不平衡自动调节方法
本专利技术属于电力系统
，涉及一种治理配电网动态负荷不平衡的三相负荷不平衡自动调节方法。
技术介绍
随着工业的发展，不平衡非线性负荷，单相用户用电同样与日俱增。然而这种用电方式极大程度的会导致三相负荷的不平衡，增加线路损耗，影响电能质量，降低用户端电压。故国内外对于三相负荷不平衡的调整研究早已开展。目前，对于三相电流不平衡处理措施主要有：(1)采用人工调控的方法。运行维护人员定时监测，随时调控。一旦发现三相负荷不平衡的现象，针对负载手动换相。但此种方法需要大量的人力物力，并且换相时延长，可靠性低。(2)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基于换相开关调整三相负荷不平衡的调节方案。本专利技术技术方案包括一种配电网三相负荷不平衡自动调节方法，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，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，所述电力电子开关单元包括接触器K1、K2、K3，二极管V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12，可控硅整流器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6，可控硅整流器KA1的阳极与一个二极管V1阴极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA1的阴极与一个二极管V1阳极都连接二极管V7的阳极，构成一个电路拓扑结构；另一个可控硅整流器KA2的阴极与一个二极管V2阳极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA2的阳极与一个二极管V2阴极都连接二极管V8的阴极，构成另一个电路拓扑结构；两个电路拓扑结构和接触器K1并联，共同构成一相的换相开关；可控硅整流器KA3的阳极与一个二极管V3阴极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA3的阴极与一个二极管V3阳极都连接二极管V9的阳极，构成一个电路拓扑结构；另一个可控硅整流器KA4的阴极与一个二极管V4阳极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA4的阳极与一个二极管V4阴极都连接二极管V10的阴极，构成另一个电路拓扑结构；两个电路拓扑结构和接触器K2并联，共同构成一相的换相开关；可控硅整流器KA5的阳极与一个二极管V5阴极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA5的阴极与一个二极管V5阳极都连接二极管V11的阳极，构成一个电路拓扑结构；另一个可控硅整流器KA6的阴极与一个二极管V6阳极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA6的阳极与一个二极管V6阴极都连接二极管V12的阴极，构成另一个电路拓扑结构；两个电路拓扑结构和接触器K3并联，共同构成一相的换相开关。而且，电力电子开关单元完成换相操作的实现方式如下，设从M相换相到N相，换相前M相接触器导通，M相晶闸管和二极管组合拓扑电路断开，N相接触器和N相晶闸管、二极管组合拓扑电路断开；进行换相时，首先给M相的两个晶闸管触发信号使其导通，并断开M相接触器，此时电压与电流的正负均能够通过M相的两个方向相反的晶闸管和二极管拓扑结构，保证用电的连续性；再触发N相两个晶闸管使其导通，并不对M相两个晶闸管提供触发脉冲使其关断，此时实现将负荷换相到N相中，且电流由N相的两个方向相反的晶闸管和二极管拓扑结构流通；导通N相的接触器，且不再给N相的晶闸管发触发信号，至此，完成换相任务。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，所述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K本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网三相负荷不平衡自动调节方法，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，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t

【技术特征摘要】
1.一种配电网三相负荷不平衡自动调节方法，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，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。2.根据权利要求1所述配电网三相负荷不平衡自动调节方法，其特征在于：所述电力电子开关单元包括接触器K1、K2、K3，二极管V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12，可控硅整流器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6，可控硅整流器KA1的阳极与一个二极管V1阴极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA1的阴极与一个二极管V1阳极都连接二极管V7的阳极，构成一个电路拓扑结构；另一个可控硅整流器KA2的阴极与一个二极管V2阳极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA2的阳极与一个二极管V2阴极都连接二极管V8的阴极，构成另一个电路拓扑结构；两个电路拓扑结构和接触器K1并联，共同构成一相的换相开关；可控硅整流器KA3的阳极与一个二极管V3阴极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA3的阴极与一个二极管V3阳极都连接二极管V9的阳极，构成一个电路拓扑结构；另一个可控硅整流器KA4的阴极与一个二极管V4阳极都连接换相开关模块的三相电流输入端，可控硅整流器KA4的阳极...

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