基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理方法技术

一种基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理方法。首先，从用电信息采集系统提取台区变压器及其所属用户智能电表电压序列数据、电流序列数据；接着，计算每个用户与台区变压器A、B、C三相电压序列数据之间相关系数，识别每个用户的相序；然后，基于遗传算法搜寻一种最优的台区用户相序组合以使该台区变压器三相不平衡度最小。配电运维检修人员可以根据上述最优的台区用户相序组合精准地调整用户相序以降低台区变压器三相不平衡度，有效解决了单依靠人工经验调整用户相序效果差、工作效率低、成本高问题。

Three phase imbalance treatment method for transformer in transformer substation based on large data analysis of smart meters

A three-phase unbalanced control method for transformer in transformer station based on large data analysis of smart meters. Firstly, the voltage sequence data and current sequence data of the transformer and its user intelligent ammeter are extracted from the power information acquisition system. Then, the correlation coefficients between each user and the three-phase voltage sequence data of transformer A, B and C in the region are calculated to identify the phase sequence of each user. Then, a genetic algorithm is used to search for one. The optimal phase sequence of users in the stage is combined to minimize the three-phase imbalance of the transformer in the transformer station. Distribution operation and maintenance personnel can precisely adjust the user phase sequence according to the above optimal combination of user phase sequence in order to reduce the three-phase unbalance of transformer in the station area, effectively solving the problems of poor effect, low work efficiency and high cost of adjusting user phase sequence only by manual experience.

【技术实现步骤摘要】
基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理方法
本专利技术属于配电自动化
，涉及台区变压器三相不平衡治理领域，尤其涉及一种基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理方法。技术背景我国低压配电网普遍采用三相四线制接线方式,由于用户侧几乎都是单相负载，而且用电具有很强随机性，配电变压器极易出现三相不平衡。三相不平衡不仅会引起变压器可用容量减小、资产寿命缩短、线路损耗增加，而且会带来电能质量问题,降低用户满意度。目前针对三相不平衡问题，通常有几种解决方案：1)在变压器低压侧安装无功补偿装置对三相不对称负荷进行调补以降低不平衡度，但是设备投入成本大、维护成本高；2)在低压线路配置适量的低压负荷在线换相开关，自动调整用电负荷相序以实现三相负荷平均分配，但是如何根据线路拓扑结构在线路合理位置配置适量换相开关比较困难；3)依靠人工经验采用试错法离线调整用电负荷接入相序，尽量使三相负荷达到平衡状态，通常情况下效果较差。随着智能电表及用电信息采集系统推广普及，电网公司积累了海量台区变压器监测数据和用户用电数据，基于智能电表大数据分析开展台区变压器三相不平衡治理是切实可行的。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理方法，可有效降低台区变压器三相不平衡度，有效解决了依靠人工经验调整用户相序效果差、工作效率低、成本高问题。本专利技术采用了以下技术方案：一种基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：从配电网运行监测系统选取三相不平衡度大于不平衡阈值的台区变压器；从用电信息采集系统提取台区变压器A、B、C三相及其所属用户某段时间电压序列数据、电流序列数据；步骤2：计算每个用户与所属台区变压器A、B、C三相电压序列之间相关系数，每个用户相序是该用户与所属台区变压器A、B、C三相中相关系数最大的相序。步骤3：根据步骤2得到的所述台区变压器的所有用户相序即台区用户相序组合，基于用户电流序列数据计算所述台区变压器A、B、C三相电流序列数据，进而计算台区变压器三相平均不平衡度；步骤4：搜索最优的台区用户相序组合以使台区变压器三相平均不平衡度最小；步骤5：配电运维检修人员根据上述最优的台区用户相序组合调整用户相序，以降低台区变压器三相不平衡度。本专利技术进一步包括以下优选方案：在所述步骤1中，不平衡阈值取值为30％。在所述步骤3中，根据台区用户相序组合，基于用户电流序列数据计算台区变压器A、B、C三相电流序列数据，进而计算台区变压器三相平均不平衡度，包括：步骤31：假设A相用户集合UA＝{u1,u2,...,ui,...,ul}，其中用户ui电流序列为Ii＝{ii1,ii2,...,iij,...,iim}，通过A相所有用户电流序列求和得出A相电流序列为：其中，l为A相用户数量，i为用户序号，1≤i≤l，m为该段时间包含时间点数量；步骤32：参照步骤31计算B相电流序列IB＝{iB1,iB2,...,iBj,...,iBm}、C相电流序列IC＝{iC1,iC2,...,iCj,...,iCm}；步骤33：按照下式计算所述台区变压器每个时间点的三相不平衡度：其中1≤j≤m；步骤34：计算该台区变压器该段时间平均三相不平衡度为：在所述步骤4中，优选采用遗传算法搜索一种最优的台区用户相序组合以使台区变压器三相平均不平衡度最小，具体包括：步骤41：染色体采用A、B、C字符串编码方式，假设某台区用户集合U＝{u1,u2,...,ui,...,un}，对于该台区用户相序任意一种组合，它的染色体Xi为：Xi＝(xi1,xi2,...,xii,...,xin)＝(A,C,...,B,...,C)(4)其中n为台区用户数量，第i个用户的相序为第i个字符(A、B、C三种之一)；步骤42：设置初始化种群规模NP、最大进化代数Generation、交叉概率pc、变异概率pm；构造适应度函数Eval(Xi)＝1-UB均(Xi)，其中，UB均(Xi)为某种台区用户相序组合的台区变压器三相平均不平衡度；步骤43：采用随机数方法，随机生成一个数量为NP的初始化种群，设置当前进化代数G＝0；步骤44：按照适应度函数计算初始化种群中每个染色体的适应度值，保存适应度值最大的染色体Best；步骤45：选择操作，采用轮盘赌选择算法选择适应度值大的染色体进入下一代群体；步骤46：交叉操作，对于每个染色体生成一个(0,1)的随机数p，如果p小于交叉概率pc该染色体进行交叉；每两个进行交叉的父代染色体，交换部分基因产生两个新的子代染色体，取代父代染色体进入新种群；没有进行交叉的染色体直接复制进入新种群；步骤47：变异操作，对于交叉后的新种群中每个染色体每位基因，生成一个(0,1)的随机数p，如果p小于变异概率pm该染色体该位基因进行变异；发生变异的基因值发生改变，变异后染色体取代原有染色体进入新种群，未发生变异的染色体直接进入新种群；步骤48：变异后的新种群取代原有种群，根据适应度函数重新计算种群中各个染色体的适应度值，如果种群中最大适应度值大于Best的适应度值，则以该适应度值对应的染色体替代Best；步骤49：当前进化代数G加1，如果G超过规定的最大进化代数Generation，算法结束；否则，返回步骤44。初始化种群规模NP优选的取值范围(50,100)、最大进化代数Generation优选的取值范围(50,100)、交叉概率pc优选的取值范围(0.6,08)、变异概率pm优选的取值范围(0.05,0.1)。在所述步骤5中，配电运维检修人员根据步骤4得到的最优的台区用户相序组合调整用户相序，降低台区变压三相不平衡度，如果原台区用户相序组合为X＝(A，C,...,B,C)，基于遗传算法得出最优的台区用户相序组合为X＝(A,C,...,C,B)，对比每一个用户相序是否改变，如果某个用户相序改变，按照最优的台区用户相序组合中相序调整原来的相序。本专利技术的有益效果是：近年来，随着智能电表和用电信息采集系统的全面推广应用，积累了海量的用户用电数据，利用这些数据开展台区变压器三相不平衡治理具有重要现实意义。本专利技术提出基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理方法，配电运维检修人员可以精准调整用户相序以降低台区变压器三相不平衡度，有效解决了单依靠人工经验调整用户相序效果差、工作效率低、成本高问题。附图说明图1为某台区变压器及其用户电压曲线相似性分布图；图2为本专利技术一实施例的流程图；图3为某台区变压器某天96点A、B、C三相电流曲线；图4为某台区变压器某天96点A、B、C三相及其所属用户电压曲线；图5为台区变压器用户相序调整后96点A、B、C三相电流曲线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在台区变压器三相不平衡治理过程中，首先需要识别每个用户的A、B、C三相的相序，然后根据台区变压器每相负载变化规律和每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：从配电网运行监测系统选取三相不平衡度大于不平衡阈值的台区变压器；从用电信息采集系统提取台区变压器A、B、C三相及其所属用户某段时间电压序列数据、电流序列数据；步骤2：计算每个用户与所属台区变压器A、B、C三相电压序列之间相关系数，每个用户相序是该用户与所属台区变压器A、B、C三相中相关系数最大的相序；步骤3：根据步骤2得到的所述台区变压器的所有用户相序即台区用户相序组合，基于用户电流序列数据计算所述台区变压器A、B、C三相电流序列数据，进而计算台区变压器三相平均不平衡度；步骤4：搜索最优的台区用户相序组合以使台区变压器三相平均不平衡度最小；步骤5：配电运维检修人员根据上述最优的台区用户相序组合调整用户相序，以降低台区变压器三相不平衡度。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能电表大数据分析的台区变压器三相不平衡治理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：从配电网运行监测系统选取三相不平衡度大于不平衡阈值的台区变压器；从用电信息采集系统提取台区变压器A、B、C三相及其所属用户某段时间电压序列数据、电流序列数据；步骤2：计算每个用户与所属台区变压器A、B、C三相电压序列之间相关系数，每个用户相序是该用户与所属台区变压器A、B、C三相中相关系数最大的相序；步骤3：根据步骤2得到的所述台区变压器的所有用户相序即台区用户相序组合，基于用户电流序列数据计算所述台区变压器A、B、C三相电流序列数据，进而计算台区变压器三相平均不平衡度；步骤4：搜索最优的台区用户相序组合以使台区变压器三相平均不平衡度最小；步骤5：配电运维检修人员根据上述最优的台区用户相序组合调整用户相序，以降低台区变压器三相不平衡度。2.根据权利要求1所述的台区变压器三相不平衡治理方法，其特征在于：在所述步骤1中，不平衡阈值取值为30％。3.根据权利要求1所述的台区变压器三相不平衡治理方法，其特征在于：在所述步骤3中，根据台区用户相序组合，基于用户电流序列数据计算台区变压器A、B、C三相电流序列数据，进而计算台区变压器三相平均不平衡度，包括：步骤31：假设A相用户集合UA＝{u1,u2,...,ui,...,ul}，其中用户ui电流序列为Ii＝{ii1,ii2,...,iij,...,iim}，通过A相所有用户电流序列求和得出A相电流序列为：其中，l为A相用户数量，i为用户序号，1≤i≤l，m为该段时间包含时间点数量；步骤32：参照步骤31计算B相电流序列IB＝{iB1,iB2,...,iBj,...,iBm}、C相电流序列IC＝{iC1,iC2,...,iCj,...,iCm}；步骤33：按照下式计算所述台区变压器每个时间点的三相不平衡度：其中1≤j≤m；步骤34：计算该台区变压器该段时间平均三相不平衡度为：4.根据权利要求1所述的台区变压器三相不平衡治理方法，其特征在于：在所述步骤4中，优选采用遗传算法搜索一种最优的台区用户相序组合以使台区变压器三相平均不平衡度最小，具体包括：步骤41：染色体采用A、B、C字符串编码方式，假设某台区用户集合U＝{u1,u2,...,ui,...,un}，对于该台区用户相序任意一种组合，它的染色体Xi为：Xi＝(xi1,xi2,...,xii,...,xin)＝(A,C,...,B,...,C)(4)其中n为台区用户数...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿俊成，李文启，文耀宽，马文栋，郭志民，张小斐，袁少光，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41