【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三相不平衡，尤其涉及基于调节台区三相不平衡的换相方法。
技术介绍
1、配电系统中的三相不平衡问题是线路损耗高、电能质量差、变压器容量利用率低的主要因素之一。配电变压器通过三相四线制的馈线将潮流输送给单相用户，用户被分配到与a、b、c三相中的任一相并联，造成了用户的不平均分相。除了电力消耗者外，随着屋顶光伏发电和电动汽车储能放电等送电者的发展，分布式发电也成为配电网中重要的环节。分布式发电的单相入网、用电和放电的随机性等因素容易引起三相负荷不平衡，从而导致三相电压和电流不平衡[3]。负荷的随机变化使得三相不平衡的调节变得异常困难，经济越发达的地区不平衡情况越严重。因此治理三相不平衡对提升电能质量、降低中性线网损、提升变压器效率有积极意义。
2、ssa是mohit jain等人于2018年提出的一种元启发式算法，模拟松鼠觅食行为和滑行方式创建，基于ssa算法，我们提出了一种基于调节台区三相不平衡的换相方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于调节台区三相不平衡的换相方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、基于调节台区三相不平衡的换相方法，包括以负荷换相装置为载体，基于既有用电侧消耗电能又有分布式发电注入电能的台区，以换相开关换相次数最少，变压器二次侧三相电流不平衡度最低，分布式发电参与度最高的换相策略，建立多目标函数并引入issa算法寻优；
4、目标函数的
5、建立最小三相电流不平衡度目标函数式；
6、建立最少换相次数目标函数式；
7、建立最高分布式发电参与度最高目标函数式；
8、设定换相的触发条件和换相开关寻优的约束条件,并带入总目标函数式。
9、进一步的，所述最小三相电流不平衡度目标函数式的建立为：
10、基于变压器台区需要有n部换相开关来参与换相，电流通过换相开关再流向需要被换相的电力用户，将所有换相开关依次编号为1、2、3…n，则流过每部换相开关的电流表示为ii，这些值构成了换相开关电流向量矩阵：
11、i＝[i1,i2,i3...,in] (1)
12、换相开关以三相四线制并联馈线，以单相输出到负荷，所以当前负荷所连接馈线的相序有3种：连接a相供电、b相供电、c相供电；定义换相开关为k，则可以将所有开关所处的相序编码为ki；相序a、b、c分别用1、2、3表示，所以换相开关所处相序的向量矩阵：
13、k＝[k1,k2,...,ki] (2)
14、流过换相开关各支路a、b、c三相电流之和，用相序向量矩阵与电流向量矩阵的差乘：
15、
16、换相控制终端测量到的三相电流表示为ita,itb,itc，换相开关的支路电流可表示为isa,isb,isc,其余支路表示为ia,ib,ic，由基尔霍夫电流定律有：
17、
18、变压器二次侧的最大和最小三相电流则可以表示为：
19、
20、基于三相不平衡度ρ，所述ρ表示为：
21、
22、所以定义变压器二次侧三相电流不平衡度最小的目标函数为α1，函数表示为：
23、α1＝min[ρ] (7)
24、所述最少换相次数目标函数式的建立为：
25、基于换相次数越少，就对用户的打扰次数越少，设备的使用的寿命越长；因此函数考虑为将换相开关的动作次数控制在最低范围内；基于台区内将有n部换相开关被安装，将单个换相开关定义为di，则所有换相开关构成的矩阵d为：
26、d＝[d1,d2,d3,...dn] (8)
27、台区内所有换相开关的动作总次数σ可被描述为：
28、
29、所以定义最少换相次数目标函数为α2，函数表示为：
30、α2＝min[σ] (10)
31、所述最高分布式发电参与度最高目标函数式的建立为：
32、将分布式光伏发电和电动汽车抽象为储能型元件，采用恒功率模型分析，注入电流方向为参考方向，负荷以yn端点模型接入台区，储能以单相的形式接入馈线与中性线之间，形成闭合回路，并以线路首端的中性线节点为参考，进行三相四线制线路模型的分布式发电注入功率的分析：
33、对于y/yn型端点元件，各相注入电流为：
34、
35、式中ia,ib,ic,id,为注入网络的电流；ia-n,ib-n,ic-n为y/yn型原件的电流；
36、对于单相接入台区的光伏以恒功率模型计算注入电流，考虑有功率与无功，在节点m的注入电流ipv计算为：
37、
38、式中和分别为节点i在t时刻的光伏有功功率和无功功率；和分别为节点i负荷在t时刻的有功功率和无功功率；为节点i所对应的相标称电压值；表示相位，取值a,b,c；*表示共轭；
39、电动汽车可以抽象为以蓄电池为对象的储能系统，为了与最低三相电流不平衡度的电气参数在同一维度，同样将以恒功率模型计算注入电流，考虑有功和无功功率，电动汽车放电在节点m的注入电流iev计算为：
40、
41、式中和分别为节点i在t时刻的电动汽车放电的有功功率和无功功率；因此光伏和电动汽车并入台区配电网的总电流iin表示为:
42、iin＝ipv+iev (14)
43、设光伏和电动汽车的参与度为ε，以光伏和电动汽车并入台区电流iin的大小来衡量参与度的高低，光伏和电动汽车以恒功率的模式放电，则接入台区的个数越多，注入电流iin越大，参与度越大，iin∝ε∝并网个数；因此参与度ε表示为并网个数npv+ev与光伏和电动汽车总数n∑pv+ev的比值；
44、
45、因此光伏和电动汽车参与度最高的度量，等效为目标函数α3:
46、α3＝min[1-ε]
47、(16)
48、此时即为最高分布式发电参与度最高目标函数式；
49、所述设定换相的触发条件和换相开关寻优的约束条件,并带入总目标函数式具体为：
50、基于台区的三相负荷不可能绝对平衡，因此三相不平衡度ρ不可能完全为零，即需要约束不平衡度ρ的范围，基于大功率感性电力设备启动电流较大，持续时间较短，并容易引起大幅三相不平衡，设定三相不平衡度超过15％且持续时间10分钟以上才会被列为治理对象：
51、(ρ＞15％)∩(t＞10min) (17)
52、换相开关作为一个电力电子与机械结合的装置，换相次数σ达到一定数量级时应该得到相应的维护；
53、σ≤105 (18)
54、光伏和电动汽车向配电网注入潮流容易引起电压越限、闪变、谐波等电能质量问题，其根本在电压越限或频率失衡，因此光伏和电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于调节台区三相不平衡的换相方法，其特征在于，包括以负荷换相装置为载体，基于既有用电侧消耗电能又有分布式发电注入电能的台区，以换相开关换相次数最少，变压器二次侧三相电流不平衡度最低，分布式发电参与度最高的换相策略，建立多目标函数并引入ISSA算法寻优；
2.根据权利要求1所述的基于调节台区三相不平衡的换相方法，其特征在于，所述最小三相电流不平衡度目标函数式的建立为：
3.根据权利要求1所述的基于调节台区三相不平衡的换相方法，其特征在于，寻优具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的基于调节台区三相不平衡的换相方法，其特征在于，还包括季节变换检测：
【技术特征摘要】
1.基于调节台区三相不平衡的换相方法，其特征在于，包括以负荷换相装置为载体，基于既有用电侧消耗电能又有分布式发电注入电能的台区，以换相开关换相次数最少，变压器二次侧三相电流不平衡度最低，分布式发电参与度最高的换相策略，建立多目标函数并引入issa算法寻优；
2.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张怡，孙先波，易金桥，黄勇，胡涛，朱黎，向勉，高林，
申请(专利权)人：湖北民族大学，
类型：发明
国别省市：
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