基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法技术

基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法，低压配电台区换相开关系统包括一台主控箱，进行三相电压、电流测量和不平衡度计算，多台换相箱进行负载相序的不断电切换，换相箱输入端接A、B、C三相电网，输出端接单相负载；当多台换相箱组网运行时，各个换相箱采集各自所接负载的电流值并通过433MHz无线通信传回到主控开关箱，主控开关箱计算三相不平衡度，并决策出哪一个开关箱需要投切，具体投切到哪一相，选择最优的开关组合；本发明专利技术提高了三相不平衡度计算的准确性；该方法为了降低开关器件的损耗，保障换相箱长期运行安全平稳，提高了换相开关系统的安全性和供电的可靠性。

Three-phase unbalanced load switching method based on commutation switch network

【技术实现步骤摘要】
基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法
本专利技术属于电力系统三相不平衡
，具体涉及一种换相开关组网的三相不平衡负载切换方法。
技术介绍
随着国民经济的蓬勃发展，我国各行各业和人民生活对电能的需求越来越大，不仅提出了量的要求，对电能质量标准的要求也逐步提高。良好的电能质量不仅可保证整个电网和电力设备安全稳定运行，对提高工业生产和产品质量和人们日常生活的安定有序也有十分重要的意义。而三相不平衡就属于电能质量的重要指标之一。三相不平衡具体是值：在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致，且幅值差超过超过规定范围。目前，我国的低压配电网大多是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络，由于负荷种类不同、负荷功率分布不均、用户用电的不同时性、大功率单相负载的接入、单相用户的不可控增容等因素，使得低压配电网的三相不平衡问题越来越突出。尤其是农村地区和居民小区等，此类情况尤为严重。当发生三相不平衡现象时，短期可以带电运行一段时间，但是电网长期运行在不平衡状态就有可能烧毁配变，产生极大危害。为了解决三相不平衡问题，需要从源头上对症下药，直接对用户负荷进行操作，基于这样的思路，利用换相开关装置解决三相不平衡问题成为一种实用可行的方案。当多个换相开关箱组网运行时，传统的组网决策方法仅仅调整三相不平衡度使其小于15％，这种方法有明显的缺点，它会导致换相开关箱频繁动作，加速器件衰老，缩短装置使用寿命。另一类方法采用调度优化算法，例如：模拟跃迁算法、粒子群算法等，虽然能够从理论上解决问题，但是配电网三相不平衡问题是一个实际工程问题，最终的决策方法要求简便实用，能够在微控制器中使用，切实解决实际问题，所以研究一种实用的换相开关组网的三相不平衡负载切换方法显得尤为重要。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法，以解决现有方法的局限性，实用性不好的问题，从而提高多换相开关组网决策的实用性和可靠性。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，主控箱分别通过TA1、TA2、TA3与低压配电网的相线A相、相线B相、相线C相相连；第1组负载1通过第1组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第2组负载2通过第2组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第3组负载3通过第3组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第4组负载4通过第4组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第n组负载n通过第n组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；主控箱通过RS485转433MHz射频的方式与第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱进行无线通信；主控箱根据负载波动情况，每隔T小时向各个换相箱发送一次电流值召唤命令；步骤2，第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱接收到主控箱的电流值召唤命令，先按照全波傅里叶算法采集电流值，然后按照设定的时间窗N处理方法处理并上传电流值；步骤3，主控箱根据第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱上传的电流值I＝[Is1,Is2,Is3,…,Isn]的大小和各电流值所连接的相线，计算各相总电流IA，IB，IC值，据此计算三相电流不平衡度σ，如果σ≤15％，转向步骤9，如果σ＞15％，转向步骤4，三相不平衡度目标函数表示为：式(2)中，σ表示三相电流不平衡度，max{IA,IB,IC}表示A相、B相、C相三相电流的最大值，min{IA,IB,IC}表示A相、B相、C相三相电流的最小值；步骤4，确定负载转移方向，ε1＝max{IA,IB,IC}为重载相，ε2＝min{IA,IB,IC}为轻载相，转移方向为重载相向轻载相转移，如果ε1＝IA，ε2＝IB,则负载转移方向为从A相向B相转移；步骤5，确定待转移负载大小，三相电流的平均值为Iav＝(IA+IB+IC)/3，待转载量为：Δ＝Iav-ε2；步骤6，确定待动作的换相箱号，筛选出ε1中任意一个负载电流值或者任意两个负载电流值的相加值等于或者接近Δ，使用逐项做差的方法来确定，选择与Δ差值最小的个体或者组合所代表的箱号作为待动作的换相箱号；步骤7，预测转移后三相不平衡度σ1，如果σ1≤15％，转向步骤8；如果15％＜σ1≤σ，记录下当前待转移换相箱号，以预测转移后的三相电流值作为当前三相电流值，转向步骤4；步骤8，主控箱向各个需要进行负载切换的换相箱发送换相命令，换相箱进行负载投切；步骤9，换相成功，本轮负载投切结束。步骤2所述的时间窗N处理方法为：在第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱中设定一个时间窗N，N为自然数，N个采样点根据均方根加权平均算法计算一次该换相箱出口端的电流值，作为电流实测值Is进行上送，采样时间窗N可以根据负荷特性，设定为定时2mins、10mins、20mins，与此相对应台区内各个开关也只进行1次换相操作，电流实测值Is按照下式实施，式(1)中，Is表示一个换相箱出口端的电流实测值，N表示N个采样点，In表示每一个时刻的电流值。步骤2所述的全波傅里叶算法，其采样频率为1600HZ，在一个周期内采样32个点进行计算。本专利技术的有益效果是：本专利技术的切换方法通过设定的时间窗计算待上传的电流值，而不是仅仅只取某一时刻的一个断面电流值作为依据，提高了三相不平衡度计算的准确性；其次，该方法为了降低开关器件的损耗，保障换相箱长期运行安全平稳，所以实施中考虑三相不平衡度小于15％的要求上，尽可能使更少的换相开关箱动作。提高了换相开关系统的安全性和供电的可靠性。本专利技术提出的基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法，采用了全波傅里叶算法计算电流值，并采用了设定时间窗的办法处理电流值。以三相不平衡小于15％作为优化目标，确定出了负载转移方向和待转移的负载大小，每一轮调节只选择一个或者2个换相箱切换，避免了换相箱频繁动作，且三相不平衡度也能满足要求。该方法切实可行，提高了换相开关系统的实用性和可靠性。附图说明图1为本专利技术换相开关系统总体原理图。图2为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细阐述，但本专利技术并不限于这些实施方式。本专利技术的基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法，如图2所示，具体按照以下步骤实施：步骤1，主控箱9分别通过TA1、TA2、TA3与低压配电网的相线A相、B相、C相相连；负载一1通过换相箱一5分别与相线A相、B相、C相相连；负载二2通过换相箱二6分别与相线A相、B相、C相相连；负载三3通过换相箱三7分别与相线A相、B相、C相相连；负载四4通过换相箱四8分别与相线A相、B相、C相相连；主控箱通过RS485转433MHz射频的方式与换相箱一5、换相箱二6、换相箱三7、换相箱四8无线通信；主控箱9根据负载波动情况，每隔T小时向各个换相箱发送一次电流值召唤命令；步骤2，换相箱一、换相箱二、换相箱三、换相箱四接收到主控箱的电流值召唤命令，先按照全波傅里叶算法采集电流值，然后按照设定的时间窗N处理方法处理并上传电流值；步骤3，主控箱根据换相箱一、换相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，主控箱分别通过TA1、TA2、TA3与低压配电网的相线A相、相线B相、相线C相相连；第1组负载1通过第1组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第2组负载2通过第2组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第3组负载3通过第3组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第4组负载4通过第4组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第n组负载n通过第n组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；主控箱通过RS485转433MHz射频的方式与第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱进行无线通信；主控箱根据负载波动情况，每隔T小时向各个换相箱发送一次电流值召唤命令；步骤2，第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱接收到主控箱的电流值召唤命令，先按照全波傅里叶算法采集电流值，然后按照设定的时间窗N处理方法处理并上传电流值；步骤3，主控箱根据第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱上传的电流值I＝[Is1,Is2,Is3,…,Isn]的大小和各电流值所连接的相线，计算各相总电流IA，IB，IC值，据此计算三相电流不平衡度σ，如果σ≤15％，转向步骤9，如果σ＞15％，转向步骤4，三相不平衡度目标函数表示为：...

【技术特征摘要】
1.基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，主控箱分别通过TA1、TA2、TA3与低压配电网的相线A相、相线B相、相线C相相连；第1组负载1通过第1组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第2组负载2通过第2组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第3组负载3通过第3组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第4组负载4通过第4组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；第n组负载n通过第n组换相箱分别与相线A相、相线B相、相线C相相连；主控箱通过RS485转433MHz射频的方式与第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱进行无线通信；主控箱根据负载波动情况，每隔T小时向各个换相箱发送一次电流值召唤命令；步骤2，第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱接收到主控箱的电流值召唤命令，先按照全波傅里叶算法采集电流值，然后按照设定的时间窗N处理方法处理并上传电流值；步骤3，主控箱根据第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱上传的电流值I＝[Is1,Is2,Is3,…,Isn]的大小和各电流值所连接的相线，计算各相总电流IA，IB，IC值，据此计算三相电流不平衡度σ，如果σ≤15％，转向步骤9，如果σ＞15％，转向步骤4，三相不平衡度目标函数表示为：式(2)中，σ表示三相电流不平衡度，max{IA,IB,IC}表示A相、B相、C相三相电流的最大值，min{IA,IB,IC}表示A相、B相、C相三相电流的最小值；步骤4，确定负载转移方向，ε1＝max{IA,IB,IC}为重载相，ε2＝min{IA,IB,IC}为轻载相，转移方向为重载相向轻载相转移，如果ε1＝IA，ε2＝IB,则负载转移方向为从A相向B相转移；步骤5，确定待转移负载大小，三相电流的平均值为Iav＝(IA+IB+IC)/3，待转载量为：Δ＝Iav-ε2；步骤6，确定待动作的换相箱号，筛选出ε1中任意一个负载电流值或者任意两个负载电流值的相加值等于或者接近Δ，使用逐项做差的方法来确定，选择与Δ差值最小的个体或者组合所代表的箱号作为待动作的换相箱号；步骤7，预测转移后三相不平衡度σ1，如果σ1≤15％，转向步骤8；如果15％＜σ1≤σ，记录下当前待转移换相箱号，以预测转移后的三相电流值作为当前三相电流值，转向步骤4；步骤8，主控箱向各个需要进行负载切换的换相箱发送换相命令，换相箱进行负载投切；步骤9，换相成功，本轮负载投切结束。2.根据权利1要求的基于换相开关组网的三相不平衡负载切换方法，其特征在于，步骤2所述的时间窗N处理方法为：在第1组换相箱、第2组换相箱、第3组换相箱、第4组换相箱……第n组换相箱中设定一个时间窗N，N为自然数，N个采样点根据均方根加权平均算法计算一次该换相箱出口端的电流值，作为电流实测值Is进行上送，采样时间窗N可以根据负荷特性，设定为定时2mins、10mins、20mins，与此相对应台区内各个开关也只进行1次换相操作，电流实测值Is按照下式实施，式...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦尚彬，付斌，张青，苑家玮，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61