一种配电网三相负载不平衡调节优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种配电网三相负载不平衡调节优化方法及系统，包括以下步骤：步骤S1、基于配电网三相负载的电控参数构建用于配电网三相负载不平衡调节参数优化的多目标优化模型；步骤S2、基于所述电控参数量化所述多目标优化模型的约束框架；步骤S3、利用智能搜索算法基于所述多目标优化模型在约束框架约束下求得配电网三相负载不平衡调节参数优化的最佳优化方案。本发明专利技术依据不平衡度、线损和换相成本构建目标函数，将负载不平衡优化问题转变为最小化多目标优化问题，以此建立多目标优化模型实现在有效性、经济性和时效性三者中的权衡，完成最佳的三相负载不平衡优化方案。完成最佳的三相负载不平衡优化方案。完成最佳的三相负载不平衡优化方案。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网三相负载不平衡调节优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及电网调节
，具体涉及一种配电网三相负载不平衡调节优化方法及系统。

技术介绍

[0002]配电网作为直接向普通用户负载供电的电网，具有网络结构复杂，负载设备类型多样，负载分布点多面广等特点，由于相当部分的用户负载具有单相、不对称、不均衡、非线性等用电特性，因此，低压配电网普遍存在三相负载不平衡、无功功率过大等电能质量问题，导致各相电流大小不相等、零线电流不为零，而各相电流的不平衡，导致配电变压器和配电线路的线损增加，配电变压器出力减少，对电网的安全与经济运行造成很大的影响。
[0003]为了治理三相负载不平衡电能质量问题，近年来，低压配电网三相负载不平衡调节技术相继出现了电容电感调节、SVG快速动态调节等多种调节方法。现有技术CN201910320569.9公开了一种配电网三相负载不平衡调节参数优化值的计算方法，根据配电网运行规律得出配电网三相线损函数并对该函数求最小值解，将配电网实时检测到的三相有功功率与无功功率数据代入该函数最小值解对应的计算公式，计算得出使配电网三相线损最小的3组相线与相线之间连接的电容或电感容量值，然后通过电力开关实时投切相应的电容或电感容量值，即可实现配电网三相线损最小的目的,克服了目前采用非线性规划优化方法或穷举法存在的计算步骤繁琐复杂、迭代和循环计算量大、响应速度较慢、不易编写计算程序实现实时在线控制的缺陷，简化了三相负载不平衡调节参数优化值计算步骤和计算量。但是该现有技术的利用电容电感投切调节参数，无法改善零序电流的不平衡，而且仅从电网线损这个单一因素进行优化考量，忽视换相成本以及不平衡度的考量，优化局限性高，最终导致优化结果精度低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种配电网三相负载不平衡调节优化方法及系统，以解决现有技术中利用电容电感投切调节参数，无法改善零序电流的不平衡，而且仅从电网线损这个单一因素进行优化考量，忽视换相成本以及不平衡度的考量，优化局限性高，最终导致优化结果精度低的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：一种配电网三相负载不平衡调节优化方法，包括以下步骤：步骤S1、基于配电网三相负载的电控参数构建用于配电网三相负载不平衡调节参数优化的多目标优化模型；步骤S2、基于所述电控参数量化所述多目标优化模型的约束框架；步骤S3、利用智能搜索算法基于所述多目标优化模型在约束框架约束下求得配电网三相负载不平衡调节参数优化的最佳优化方案。
[0006]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S1中，多目标优化模型构建的方法包括：
步骤S101、基于所述电控参数获得配电网三相的不平衡度，所述不平衡度的具体计算公式： ；步骤S102、基于所述电控参数获得配电网三相的线损，所述线损的具体计算公式为：；步骤S103、基于所述电控参数获得配电网三相的换相成本，所述换相成本的具体计算公式为：；步骤S104、对所述不平衡度、线损和换相成本进行权重构建确定所述多目标优化模型的目标函数，所述目标函数的计算公式为：；其中，P
A
、P
B
、 P
C
分别为配电网三相中A相、B相、C相的有功功率，Q
A
、Q
B
、 Q
C
分别为配电网三相中A相、B相、C相的无功功率，U
A
、U
B
、 U
C
分别为配电网三相中A相、B相、C相的电压，cost为配电网三相负载的换相成本矩阵，Z为配电网三相负载的换相矩阵，分别为不平衡度、线损和换相成本的权重参数，，，T为转置运算符。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S2中，约束框架包括等量约束和非等量约束，所述等量约束包括：；其中，i=[A,B,C]，为和的相位差。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，所述非等量约束包括：，其中，i=[A,B,C]，为不平衡度的最大值。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S3中，配电网三相负载不平衡调节参数优化的最佳优化方案的具体方法包括：利用多目标遗传算法求解所述目标函数获得配电网三相负载的调节优化Pareto解集；线性标定目标函数构建适应度函数，并在所述约束框架限定范围内选取所述调节优化Pareto解集中适应度值最高的解作为最佳优化方案，所述适应度函数的计算公式为：；其中，为目标函数，为扰动常数。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，利用智能搜索算法求解所述目标函数的具体方法包括：步骤一：对所述电控参数进行二进制编码初始化多目标遗传算法的种群交配池；
步骤二：对种群交配池进行迭代遗传，并依据适应度函数对种群交配池进行优选更新；步骤三：若迭代遗传完成，选取种群交配池优选结果作为所述调节优化Pareto解集，若迭代遗传未完成，返回步骤二。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，本专利技术提供了一种根据所述的配电网三相负载不平衡调节参数优化方法的调节系统，包括具有唯一识别编号的三通道继电器，集成在三通道继电器上的电参监测组件，以及分别与所述电参监测组件的数据输出端、三通道继电器指令控制端通讯连接的中控系统，所述电参监测组件与所述三通道继电器具有相同的识别编号，其中，所述三通道继电器分别设置在配电网的三相与各个用户表箱的连接线路上用于控制所述连接线路的通断实现切换所述用户表箱的接入配电网三相的相列，所述电参监测组件用于识别所述用户表箱的电控参数，所述中控系统用于将所述电控参数带入所述多目标优化模型确定所述用户表箱的接入配电网三相相列的最优方案以实现配电网三相负载不平衡调节参数的最优化，并依据所述最优方案控制所述三通道继电器切换用户表箱的接入相列以保障配电网三相负载平衡。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述三通道继电器的三个通断控制通道分别与所述配电网的三相相列独立连接。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述电参监测组件包括集成在所述三通道继电器上且与所述通断控制通道一一对应的用于电控参数测量的一体测量表，以及与所有所述一体测量表数据输出端通讯连接的数据处理芯片，所述数据处理芯片的数据输出端与所述中控系统通讯连接，所述数据处理芯片用于接收所述一体测量表获得的电控参数，并同步将所述电控参数传输至中控系统。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述通讯连接采用双模通信模块实现，所述双模通信模块包括HPLC载波通信单元和无线通信单元。
[0015]本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：本专利技术利用电控参数计算不平衡度、线损和换相成本以量化配电网三相负载不平衡调节的有效性、经济性和时效性，并依据不平衡度、线损和换相成本构建目标函数，将负载不平衡优化问题转变为最小化多目标优化问题，以此建立多目标优化模型实现在有效性、经济性和时效性三者中的权衡，完成最佳的三相负载不平衡优化方案，而且配合有调节系统实现配电网的三相负载依据三相负载不平衡优化方案进行自动均衡，以达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网三相负载不平衡调节优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、基于配电网三相负载的电控参数构建用于配电网三相负载不平衡调节参数优化的多目标优化模型；步骤S2、基于所述电控参数量化所述多目标优化模型的约束框架；步骤S3、利用智能搜索算法基于所述多目标优化模型在约束框架约束下求得配电网三相负载不平衡调节参数优化的最佳优化方案；所述步骤S1中，多目标优化模型构建的方法包括：步骤S101、基于所述电控参数获得配电网三相的不平衡度，所述不平衡度的具体计算公式： ；步骤S102、基于所述电控参数获得配电网三相的线损，所述线损的具体计算公式为：；步骤S103、基于所述电控参数获得配电网三相的换相成本，所述换相成本的具体计算公式为：；步骤S104、对所述不平衡度、线损和换相成本进行权重构建确定所述多目标优化模型的目标函数，所述目标函数的计算公式为：；其中，P
A
、P
B
、 P
C
分别为配电网三相中A相、B相、C相的有功功率，Q
A
、Q
B
、 Q
C
分别为配电网三相中A相、B相、C相的无功功率，U
A
、U
B
、 U
C
分别为配电网三相中A相、B相、C相的电压，cost为配电网三相负载的换相成本矩阵，Z为配电网三相负载的换相矩阵，、、分别为不平衡度、线损和换相成本的权重参数，，T为转置运算符。2.根据权利要求1所述的一种配电网三相负载不平衡调节优化方法，其特征在于：所述步骤S2中，约束框架包括等量约束和非等量约束，所述等量约束包括：；其中，，为和的相位差。3.根据权利要求2所述的一种配电网三相负载不平衡调节优化方法，其特征在于：所述非等量约束包括：，其中，i=[A,B,C]，为不平衡度的最大值。4.根据权利要求3所述的一种配电网三相负载不平衡调节优化方法，其特征在于：所述步骤S3中，配电网三相负载不平衡调节参数优化的最佳优化方案的具体方法包括：利用多目标遗传算法求解所述目标函数获得配电网三相负载的调节优化Pareto解集；
线性标定目标函数构建适应度函数，并在所述约束框架限定范围内选...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁效容，袁志锋，翟庆强，叶沛文，周晋多，陈智丰，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司东莞供电局，
类型：发明
国别省市：