一种基于智能换相开关的三相不平衡调节方法技术

本发明专利技术公开了一种基于智能换相开关的三相不平衡调节方法,包括以下步骤：求取抽象出来的开关状态矩阵和三相电流不平衡度；依照配电台区的开关数量及换相开关所对应相序，生成对应换相开关相序的矩阵；根据换相开关采集到参数，计算出三相电流不平衡度；对开关换相次数和三相不平衡度建立模型；基于调整后不平衡度最低和智能换相开关调整次数最少的原则，建立相序调整的目标函数；根据求解最优条件下调整后的开关状态矩阵；引入权重函数评估换相电流和一周期内单一换相开关动作次数；评估后得到可行的最优换相方案，控制相应开关换相。本发明专利技术具有实时连续地调整相序，解决三相不平衡的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能换相开关的三相不平衡调节方法


[0001]本专利技术涉及配电网用电负荷相序调节，属于电网低压配电领域，具体涉及一种基于智能换相开关的三相不平衡调节方法。
技术背景
[0002]由于大量单相负荷在低压配电台区中的存在，低压配电网用电负荷比较复杂，地域较广，多为单相用电负荷，并且由于各用户用电习惯和用电负荷的随机性，实际用电负荷就不能在配网各相上均衡分配，极易产生三相不平衡问题，其结果必将会给配电变压器、线路损耗等带来严重影响，造成供电企业经济效益降低和用户的电能质量受到很大的影响。三相不平衡对电能质量影响主要体现有：影响供电可靠性、增加变压器额外损耗、造成配变出力减小、增加线损等，严重时甚至会烧毁变压器。对三相不平衡控制的研究，可有效提高配电网智能化水平，对于低压配电网络的安全可靠稳定运行具有重要意义。
[0003]传统的三相平衡优化换相方法就是人工改变负荷相序，近几年，随着电力电子技术的发展，智能换相开关被国内外专家学者进行研究和开发，但与换相开关配合的换相策略仍比较简单，效率不高。因此需要一种解决三相负荷不平衡，实现连续调整相序的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于智能换相开关的三相不平衡调节方法，通过对换相开关采集数据和用电负荷数据进行分析建模运算，得出智能换相开关应对相序调整的执行策略。
[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出了一种基于智能换相开关的三相不平衡调节方法。
[0006]为解决技术问题，本专利技术的解决方案包括以下步骤：
[0007]步骤1、求取抽象出来的开关状态矩阵和三相电流不平衡度。
[0008]依照配电台区的开关数量及换相开关所对应相序，生成对应换相开关相序的矩阵。根据换相开关采集到参数，计算出三相电流不平衡度。
[0009]步骤2、对开关换相次数和三相不平衡度建立模型。
[0010]基于调整后不平衡度最低和智能换相开关调整次数最少的原则，建立相序调整的目标函数。
[0011]步骤3、根据目标函数求解最优条件下调整后的开关状态矩阵；
[0012]求解调整后的开关状态矩阵需要满足调整后不平衡度低和换相次数少这两个目标，属于多目标最优解问题。传统的优化算法在计算速度、收敛性以及初值敏感等方面表现不足，故使用当前热门的智能优化算法，粒子群算法PSO(Particle Swarm Optimization)对步骤2中的目标函数求解得到调整后的开关状态矩阵。
[0013]步骤4、大电流换相或某一开关换相过于频繁容易造成开关损坏，减少开关的使用寿命，为避免这一情况，引入权重函数评估换相电流和一周期内单一换相开关动作次数。
[0014]步骤5、评估后得到可行的最优换相方案，控制相应开关换相。
[0015]进一步地，所述步骤1中三相电流不平衡度的计算步骤为：
[0016]根据配变台区内换相开关的数量及编号，形成换相开关初始状态矩阵Kx，
[0017]K
x
＝[K1,K2,...,K
N
][0018]其中N为换相开关的个数，K1，K2,...,KN分别是每个开关的列向量，如下
[0019][0020]配变台区的三相电流不平衡度根据采集到的台区三相电流计算得到，
[0021]σ(K)＝max(σ
A
,σ
B
,σ
C
)
[0022]其中，分别为A,B,C三相的不平衡度，式中，是三相电流的平均值。
[0023]进一步地，所述步骤2中目标函数的建立方式为：
[0024]对开关换相次数和三相不平衡度建模。用K(x
Ai
,x
Bi
,x
Ci
)∈{0,1}表示第i个开关是否换相，0表示不换相，1为换相。则可建立换相次数的矩阵为：
[0025]D＝[K(x
A1
,x
B1
,x
C1
),K(x
A2
,x
B2
,x
C2
),...,K(x
AN
,x
BN
,x
CN
)][0026]按照这种方式，可确定总换相次数则换相次数最少的目标函数可表示为δ2＝min(D(K))。结合步骤1中三相不平衡度的公式，换相后三相不平衡度最低的目标函数可表示为δ1＝min(σ(K))，综上，这个换相策略的目标函数如下，
[0027]δ1＝min(σ(K))
[0028]δ2＝min(D(K))
[0029]约束条件：
[0030]σ(K)≤σ
目标值
[0031]K∈{[1,0,0]T
,[0,1,0]T
,[0,0,1]T
}
[0032]进一步地，所述步骤3中目标函数求解最优的方式为：
[0033]粒子群算法PSO(ParticleSwarmOptimization)在解决连续范围问题上更有优势，因此将每一开关状态对应1、2、3离散化的数字对应到[1,3]连续范围内。粒子群算法核心的迭代计算表达式为
[0034]x
i
(t+1)＝(1-β)x
i
(t)+βp
g
(t)+αε(t)
[0035]其中p
g
表示第t次迭代下所有粒子的全局极值；ε为[0,1]范围内的随机数，α＝r
t
(0＜r＜1)，β∈[0.1,0.7]。根据需要的求解精度和运算时间平衡选择上述参数，将开关状态矩阵Kx作为算法中的每个粒子，计算步骤2中目标函数的最优值，并可得知目标函数达最优值时，开关状态矩阵的值K'
x
。
[0036]进一步地，所述步骤4操作方法为：
[0037]引入权重函数Q＝[m,n,K
Imax
,K
cmax
]，其中m是预动作开关编号，n是需动作换相开关数量，K
Imax
是预动作换相开关最大电流，K
cmax
为单一换相开关最大换相次数。将步骤3中得到的开关状态矩阵K'
x
使用权重函数Q进行计算评估，根据K
Imax
和K
cmax
可以判断采用当前的开关矩阵K'
x
是否会发生大电流换相或换相太过频繁，如有发生，则重复步骤3重新生成一个开关矩阵。
[0038]进一步地，所述步骤5中评估后得到可行的最优换相方案采用：
[0039]前述步骤计算得到的开关状态矩阵K'
x
就是换相开关的动作矩阵，1代表换到A相，2代表换到B相，3代表换到C相。例如K'
x
＝[2,3,1,...,1]，说明开关1换到B相，开关2换到C相，开关3换到A相
…
以此类推。通过开关状态矩阵K'...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、求取抽象出来的开关状态矩阵和三相电流不平衡度；依照配电台区的开关数量及换相开关所对应相序，生成对应换相开关相序的矩阵；根据换相开关采集到参数，计算出三相电流不平衡度；步骤2、对开关换相次数和三相不平衡度建立模型；基于调整后不平衡度最低和智能换相开关调整次数最少的原则，建立相序调整的目标函数；步骤3、根据求解最优条件下调整后的开关状态矩阵；求解调整后的开关状态矩阵需要满足调整后不平衡度低和换相次数少这两个目标，属于多目标最优解问题；粒子群算法PSO对步骤2中的目标函数求解得到调整后的开关状态矩阵；步骤4、大电流换相或某一开关换相时，引入权重函数评估换相电流和一周期内单一换相开关动作次数；步骤5、评估后得到可行的最优换相方案，控制相应开关换相。2.根据权利要求1所述的一种基于智能换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，所述步骤1中三相电流不平衡度的计算步骤为：根据配变台区内换相开关的数量及编号，形成换相开关初始状态矩阵Kx，K
x
＝[K1,K2,...,K
N
]其中N为换相开关的个数，K1，K2,...,KN分别是每个开关的列向量，如下:配变台区的三相电流不平衡度根据采集到的台区三相电流计算得到，σ(K)＝max(σ
A
,σ
B
,σ
C
)其中，分别为A,B,C三相的不平衡度，式中，是三相电流的平均值。3.根据权利要求2所述的一种基于智能换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，所述步骤2中目标函数的建立方式为：对开关换相次数和三相不平衡度建模；用K(x
Ai
,x
Bi
,x
Ci
)∈{0,1}表示第i个开关是否换相，0表示不换相，1为换相；则可建立换相次数的矩阵为：D＝[K(x
A1
,x
B1
,x
C1
),K(x
A2
,x
B2
,x
C2
),...,K(x
AN
,x
BN
,x
CN
)]可确定总换相次数则换相次数最少的目标函数可表示为δ2＝min(D
(K))；结合步骤1中三相不平衡度的公式，换相后三相不平衡度最低的目标函数可表示为δ1＝min(σ(K))，综上，这个换相策略的目标函...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢志，白卫，黎业欣，孙大伟，庞富国，李运志，韦庆进，李智翔，李毅，卢胜标，刘健，庞万涛，陆光盛，童涛，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司玉林供电局，
类型：发明
国别省市：