一种低压配电系统智能换相开关配置方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低压配电系统智能换相开关配置方法及系统，包括：获取设定时间段内历史用户用电信息；根据历史用电信息计算节点电流不平衡度，建立以降低所有节点电流不平衡度、减少换相开关动作次数为目标函数的优化模型；对所述模型进行求解，确定各单相负荷换相参与度；根据三相不平衡的治理效果以及各单相负荷换相参与度，选择设定数量的单相负荷作为换相开关的安装位置。本发明专利技术所提出的方法有效地降低了三相电流不平衡度和有功功率损耗，并且易于在实际应用中实现，对于提高配电系统的电能质量和经济效益具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种低压配电系统智能换相开关配置方法及系统
本专利技术涉及智能换相开关
，尤其涉及一种低压配电系统智能换相开关配置方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。在我国的三相四线制低压配电系统中，存在大量的单相负荷，由于各相负荷分布不均匀，用户用电具有随机性和不同时性，三相负荷不平衡问题日趋严重，由此产生的负序和零序电流增加了电能损耗，还有可能引起继电保护误动，并且导致变压器和配电线路过载。许多学者提出了降低三相不平衡度的方法，这些方法大致分为三类：网络重构、功率补偿和换相。现有技术利用中压配电网重构技术，实现网损最小化和负载平衡的目的，然而这些方法的效果受分段开关和联络开关配置的限制，不适用于低压配电系统。现有技术利用电力电子并联补偿装置，如静止无功补偿器(SVC)、配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)对用电负荷进行不对称调补。这些功率补偿装置一般装在重要负荷的配电变压器低压侧，改善该点电能质量。由于SVC不能调节各相有功功率，其平衡三相负荷的效果不如DSTATCOM。但DSTATCOM开关频率高，导致其本身运行功耗高，有时反而增加了电网能耗。还有一类方法通过调整负荷相序，将低压线路各相上的负荷进行平衡分配。传统人工换相方法无法实时调整负荷，不可避免地中断供电，并且耗费人力。专利技术人发现，最近几年，一些配电台区采用智能换相开关在线自动调整负荷相序。这种开关能够在20毫秒之内完成换相操作，对居民生活负载影响不大，做到不断电换相。与其他治理三相不平衡的设备相比较，智能换相开关具有体积小、运行功耗少和价格低的特点。实际应用中为了提高经济效益，不可能在同一台区内所有用电负荷端安装这种开关。现有技术在部分节点上安装了换相开关，并设计了在线自动换相控制系统。显而易见，换相操作的效果不仅与换相开关的在线控制策略有关，也与其配置(即安装数量和位置)有关。然而目前换相开关的配置仍是根据经验而定，缺乏理论依据，因此有必要综合考虑经济效益、运行需求等因素，确定换相开关的合理配置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种低压配电系统智能换相开关配置方法及系统，考虑到实时量测数据数量不足和负荷的时变性，在一年历史用电信息的基础上，建立了以最小化配电台区所有节点电流不平衡度和换相开关动作次数为目标函数的优化模型，能够解决低压配电系统智能换相开关配置问题。为了实现上述目的，在一些实施方式中，采用如下技术方案：一种低压配电系统智能换相开关配置方法，包括：获取设定时间段内历史用户用电信息；根据历史用电信息计算节点电流不平衡度，建立以降低所有节点电流不平衡度、减少换相开关动作次数为目标函数的优化模型；对所述模型进行求解，确定各单相负荷换相参与度；根据三相不平衡的治理效果以及各单相负荷换相参与度，选择设定数量的单相负荷作为换相开关的安装位置。在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种低压配电系统智能换相开关配置系统，包括：用于获取设定时间段内历史用户用电信息的装置；用于根据历史用电信息计算节点电流不平衡度，建立以降低所有节点电流不平衡度、减少换相开关动作次数为目标函数的优化模型的装置；用于对所述模型进行求解，确定各单相负荷换相参与度的装置；用于根据三相不平衡的治理效果以及各单相负荷换相参与度，选择设定数量的单相负荷作为换相开关的安装位置的装置。在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的低压配电系统智能换相开关配置方法。在另一些实施方式中，采用如下技术方案：一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的低压配电系统智能换相开关配置方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用历史用户用电信息计算节点三相电流不平衡度，建立了智能换相开关配置的多目标优化模型，采用粒子群算法求解该模型，得到单相负荷的换相参与度。在将换相参与度由大到小排序的基础上，选择适当数量的单相负荷作为换相开关的安装位置。仿真结果表明，本专利技术所提出的方法有效地降低了三相电流不平衡度和有功功率损耗，并且易于在实际应用中实现，对于提高配电系统的电能质量和经济效益具有重要意义。本专利技术的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术实施例中智能换相开关配置示意图；图2为本专利技术实施例中智能换相开关原理图；图3为本专利技术实施例中基于换相参与度的智能换相开关配置方法流程图；图4为本专利技术实施例中12节点低压配电台区拓扑结构图；图5为本专利技术实施例中平均目标函数值和节点1的平均电流不平衡度。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例一在一个或多个实施方式中，公开了一种基于换相参与度的低压配电系统智能换相开关配置方法，参照图3，包括以下过程：(1)获取设定时间段内历史用户用电信息；其中，用户用电信息包括：用户有功功率、无功功率和相序等用电信息。(2)根据历史用电信息计算节点电流不平衡度，建立以降低所有节点电流不平衡度、减少换相开关动作次数为目标函数的优化模型；(3)采用粒子群优化算法对优化模型进行求解，确定各单相负荷换相参与度；(4)根据三相不平衡的治理效果以及各单相负荷换相参与度，选择设定数量的单相负荷作为换相开关的安装位置。下面对上述的实现过程进行详细的说明：低压配电台区智能换相开关控制系统如图1所示，智能换相开关位于某些单相负荷的电源进线端，在线控制终端安装在配电变压器低压侧出线处。智能换相开关具有可控性，如图2所示，其控制策略简述如下：1)在线控制终端定期根据用户用电信息计算各个节点的三相不平衡度，如果有节点三相不平衡度越限，在线控制终端执行优化计算，然后向换相开关发送换相指令。2)智能换相开关接收来自在线控制终端的遥控指令，其内部开关在触点电流过零时断开单相负荷与原相线的连接，然后在触点电压过零时将该负荷连接到目标相线，使该负荷可以在A、B、C三相之间自由投切转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压配电系统智能换相开关配置方法，其特征在于，包括：/n获取设定时间段内历史用户用电信息；/n根据历史用电信息计算节点电流不平衡度，建立以降低所有节点电流不平衡度、减少换相开关动作次数为目标函数的优化模型；/n对所述模型进行求解，确定各单相负荷换相参与度；/n根据三相不平衡的治理效果以及各单相负荷换相参与度，选择设定数量的单相负荷作为换相开关的安装位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种低压配电系统智能换相开关配置方法，其特征在于，包括：
获取设定时间段内历史用户用电信息；
根据历史用电信息计算节点电流不平衡度，建立以降低所有节点电流不平衡度、减少换相开关动作次数为目标函数的优化模型；
对所述模型进行求解，确定各单相负荷换相参与度；
根据三相不平衡的治理效果以及各单相负荷换相参与度，选择设定数量的单相负荷作为换相开关的安装位置。


2.如权利要求1所述的一种低压配电系统智能换相开关配置方法，其特征在于，获取设定时间段内历史用户用电信息，所述用户用电信息包括：负荷有功功率、无功功率和相序。


3.如权利要求1所述的一种低压配电系统智能换相开关配置方法，其特征在于，根据历史用电信息计算节点电流不平衡度，具体为：



其中，PA、PB、PC分别为节点各相有功功率；QA、QB、QC分别为节点各相无功功率。


4.如权利要求1所述的一种低压配电系统智能换相开关配置方法，其特征在于，建立以降低所有节点电流不平衡度、减少换相开关动作次数为目标函数的优化模型，具体为：



其中，Xm是第m个负荷的相序状态向量，m＝1,2,……,M′；εn是第n个节点的三相电流不平衡度；dm为第m个换相开关变化因子。


5.如权利要求1所述的一种低压配电系统智能换相开关配置方法，其特征在于，采用粒子群优化算法对所述模型进行求解。


6.如权利要求5所述的一种低压配电系统智能换相开关配置方法，其特征在于，所述粒子群优化算法中，粒子的适应度函数具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹立霞，陈应纪，张宗峰，符奥，王晓梅，
申请(专利权)人：山东建筑大学，国网山东省电力公司日照供电公司，
类型：发明
国别省市：山东;37