一种基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法，包括如下步骤：获取目标函数：根据配电台区的容量配备换相开关，每条换相开关表示一条负荷支路，将由换相开关降低线损的效果和换相开关动作次数造成的损耗均衡量为经济指标，作为目标函数；获取约束函数：采用三相电流不平衡度和中性线电流作为约束函数；执行遗传算法：换相时采取遗传算法对目标函数进行求解，得出最优换相开关组合；本方案将换相开关的降损成本与开关损耗统一到经济标准来衡量换相开关的收益，将之作为遗传算法的目标函数，同时使用约束函数来使三相电流不平衡与中性线电流控制在规程标准之内，不仅使三相电流不平衡度减小到规程内，而且可以使经济效益最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法
本专利技术涉及低压配电台区三相不平衡治理的
，尤其涉及一种基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法。
技术介绍
由于低压台区单相负荷的时空分布不平衡和持续的不可控增容，造成三相电流或电压幅值或相位不一致，且不一致程度超过规定范围的情况，使得线路常处于三相不平衡的状态。三相不平衡带来许多问题：增加发电机转子损耗和附加转矩；降低感应电动机转矩和过载能力，增加损耗，引起电动机的振动；降低变压器出力，绕组过热而加速老化，缩短寿命；继电保护和自动装置的误启动；变流器的非特征谐波增大；电噪声干扰影响计算机系统正常工作；输电线路损耗的增加。目前对于三相不平衡的治理，通常采用无功补偿装置和静止无功发生器(SVG)，这两种设备投入高，而且安装在配变出口侧，对于台区下的三相不平衡改善，作用不大，无法从根本上解决负荷分布不均的问题。人工换相也是一种方法，即定期采集数据，然后停电重新调节负荷分配。但这种方法费时费力，而且每一次都造成换相区域内的电压暂降，只能短期平衡，经济性不好。使用换相开关可以从根本上解决三相负荷分布不均的问题，但换相开关的应用还有待推广，其面临的一个大问题就是经济性。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述现有治理方法存在的投入高、只能短期平衡，经济性不好的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术目的是提供一种基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法，并辅以用国标计算的不平衡度的约束函数，在低压台区的主要支线上中，对部分负荷支路上的换相开关，执行遗传算法，获取综合经济效益最佳的开关组合，减轻三相不平衡的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括如下步骤：获取目标函数：根据配电台区的容量配备换相开关，配电台区的主要分支线路为三相供电方式，以主要分支线路为单位配置换相开关，每台换相开关表示一条负荷支路，换相开关通过无线通讯模块将其所在负荷支路的电流、负荷相别上传给换相终端，换相终端通过外接的电流互感器实时检测主要分支线路的首端三相电流，并通过约束函数判断三相电流不平衡度是否超标，超标即执行遗传算法，得到最优换相开关组合，并发送至换相开关执行换相，将由换相开关降低线损的效果和换相开关动作次数造成的成本均衡量为经济指标，作为目标函数；获取约束函数：计算三相电流不平衡度和中性线电流作为约束函数；获取遗传算法：运用向量基因编码作为遗传算法，换相时采取遗传算法对目标函数进行求解，得出最优换相开关组合。作为本专利技术所述基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：换相开关安装的负荷占配电台区总容量的30％。作为本专利技术所述基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：求解换相开关降低线损的效果方法如下：求解主要分支线路的等值电阻，等值电阻计算公式如下：上式中,n2为线路分段数；Rj为第j段线路电阻；m1为线路电能表总数；Ij为第j段线路上的电流，Ii为该第i个负荷点上的电流，Aj为第j段线路用户电能表电量之和，沿该段导线往后所有的终端电量相加得到，Pj、Qj分别为第j段线路上的有功功率和无功功率；Ai为低压配电网中各负荷点电能表抄见电量，Pi、Qi分别为第i个负荷点上的有功功率和无功功率；N为线路首端结构系数、Nj为线路第j段结构系数；接下来求解换相前后的电流，设一个配电台区内某条主要分支线路上配置的换相开关数量为n台，第i台换相开关流过的以A相电压为参考相位的电流相量为则配置了换相开关用户构成的电流矩阵为：每个换相开关的投切相位状态可以用一个如下的三维矩阵来表示：则换相前的n台换相开关初始状态矩阵K0表示为：装有换相开关的各相换相前的电流可表示为：则在换相前，该条主要分支线路的首端总电流为：上式中，为没有配置换相开关的用户其三相电流之和，则换相前的线路损耗电量W1为：上式中，IA1、IB1、IC1、IN1分别为该条主要分支线路换相前的A相、B相、C相电流以及中性线电流的均方根值，并且取中性线电阻等于相线电阻，T为换相周期；装有换相开关用户的换相后的电流可表示为：上式中，K表示初始状态矩阵K0经过遗传算法后生成的开关状态矩阵，与K0同样规模，即同行同列；则在换相后，该条主要分支线路的首端总电流为：经过换相开关优化后，则换相后的线路损耗电量W2为：上式中，IA2、IB2、IC2、IN2分别为该条主要分支线路换相后的支路上的A相、B相、C相电流以及中性线电流的均方根值；对其前后作差，可得依靠换相开关降损的效果M为：M＝ΔW×d＝(W1-W2)×d上式中，ΔW为通过换相开关节约的电量，d为电价，d采取多费率电价。作为本专利技术所述基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：求解换相开关动作次数造成的损耗的方法如下：定义m为负荷支路开关变化因子，对比K0和K中的每个负荷支路对应的开关相序状态列向量确定m的值，m的值的确定具体按如下方法：那么该条主要分支线路在此次换相中，换相开关总共动作次数M(K)为：作为本专利技术所述基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：量化由每次换相开关动作带来的经济损失，设一台换相开关的电气寿命是N次，价值是S元，维修率为c，则将每次换相的成本均分为S/N，故由换相开关带来的总收益F表示为：F＝M-M(K)*S/N-cS。作为本专利技术所述基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法的一种优选方案，其中：获取三相电流不平衡度的约束函数的方法如下：配电变压器出口处的负荷电流不平衡度应小于10％，中性线电流不应超过低压侧额定电流的25％，低压主干线及主要分支线的首端电流不平衡度应小于20％；获悉主要分支线路上的三相电流后，再根据对称分量法可求解得到三组三相对称的相量：正序、负序和零序分量求解方法如下式：上式中，a是一个旋转因子，a＝ej120°表示相量按正方向旋转120°，对其进行如下计算：a3＝1,1+a+a2＝0根据正序、负序和零序分量再计算负序电流不平衡度β2与零序电流不平衡度β0，即：上式中，I1、I2、I0分别为正序、负序和零序分量的均方根值，定义综合三相电流不平衡度β：β＝λ2β2+λ0β0上式中的λ2、λ0分别为负序分量、零序分量的占比权重，低压主干线及主要分支线的首端电流不平衡度应小于20％，增加约束项：β≤15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法，其特征在于：包括如下步骤：/n获取目标函数：根据配电台区的容量配备换相开关，配电台区的主要分支线路为三相供电方式，以主要分支线路为单位配置换相开关，每台换相开关表示一条负荷支路，换相开关通过无线通讯模块将其所在负荷支路的电流、负荷相别上传给换相终端，换相终端通过外接的电流互感器实时检测主要分支线路的首端三相电流，并通过约束函数判断三相电流不平衡度是否超标，超标即执行遗传算法，得到最优换相开关组合，并发送至换相开关执行换相，将由换相开关降低线损的效果和换相开关动作次数造成的成本均衡量为经济指标，作为目标函数；/n获取约束函数：计算三相电流不平衡度和中性线电流作为约束函数；/n获取遗传算法：运用向量基因编码作为遗传算法，换相时采取遗传算法对目标函数进行求解，得出最优换相开关组合。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法，其特征在于：包括如下步骤：
获取目标函数：根据配电台区的容量配备换相开关，配电台区的主要分支线路为三相供电方式，以主要分支线路为单位配置换相开关，每台换相开关表示一条负荷支路，换相开关通过无线通讯模块将其所在负荷支路的电流、负荷相别上传给换相终端，换相终端通过外接的电流互感器实时检测主要分支线路的首端三相电流，并通过约束函数判断三相电流不平衡度是否超标，超标即执行遗传算法，得到最优换相开关组合，并发送至换相开关执行换相，将由换相开关降低线损的效果和换相开关动作次数造成的成本均衡量为经济指标，作为目标函数；
获取约束函数：计算三相电流不平衡度和中性线电流作为约束函数；
获取遗传算法：运用向量基因编码作为遗传算法，换相时采取遗传算法对目标函数进行求解，得出最优换相开关组合。


2.如权利要求1所述的基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法，其特征在于：换相开关安装的负荷占配电台区总容量的30％。


3.如权利要求2所述的基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法，其特征在于：求解换相开关降低线损的效果方法如下：
求解主要分支线路的等值电阻，等值电阻计算公式如下：



上式中,n2为线路分段数；Rj为第j段线路电阻；m1为线路电能表总数；Ij为第j段线路上的电流，Ii为该第i个负荷点上的电流，Aj为第j段线路用户电能表电量之和，沿该段导线往后所有的终端电量相加得到，Pj、Qj分别为第j段线路上的有功功率和无功功率；Ai为低压配电网中各负荷点电能表抄见电量，Pi、Qi分别为第i个负荷点上的有功功率和无功功率；N为线路首端结构系数、Nj为线路第j段结构系数；
接下来求解换相前后的电流，设一个配电台区内某条主要分支线路上配置的换相开关数量为n台，第i台换相开关流过的以A相电压为参考相位的电流相量为则配置了换相开关用户构成的电流矩阵为：



每个换相开关的投切相位状态可以用一个如下的三维矩阵来表示：



则换相前的n台换相开关初始状态矩阵K0表示为：



装有换相开关的各相换相前的电流可表示为：



则在换相前，该条主要分支线路的首端总电流为：



上式中，为没有配置换相开关的用户其三相电流之和，
则换相前的线路损耗电量W1为：



上式中，IA1、IB1、IC1、IN1分别为该条主要分支线路换相前的A相、B相、C相电流以及中性线电流的均方根值，并且取中性线电阻等于相线电阻，T为换相周期；
装有换相开关用户的换相后的电流可表示为：



上式中，K表示初始状态矩阵K0经过遗传算法后生成的开关状态矩阵，与K0同样规模，即同行同列；
则在换相后，该条主要分支线路的首端总电流为：



经过换相开关优化后，则换相后的线路损耗电量W2为：



上式中，IA2、IB2、IC2、IN2分别为该条主要分支线路换相后的支路上的A相、B相、C相电流以及中性线电流的均方根值；
对其前后作差，可得依靠换相开关降损的效果M为：
M＝ΔW×d＝(W1-W2)×d
上式中，ΔW为通过换相开关节约的电量，d为电价，d采取多费率电价。


4.如权利要求3所述的基于经济性指标的低压台区三相不平衡治理方法，其特征在于：求解换相开关动作次数造成的损耗的方法如下：
定义m为负荷支路开关变化因子，对比K0和K中的每个负荷支路对应的开关相序状态列向量确定m的值，m的值的确定具体按如下方法：

【专利技术属性】
技术研发人员：谢荣斌，周群，程湘，朱俊，孙军，王建国，李帮胜，杜帆，董辉，罗宇，陈宣英，林义泽，张杰，高鸣，龙丽羽，赵晓煊，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52