[發明專利]考慮相位指標的低壓臺區三相不平衡問題實時治理策略

在審

• 申請號: 201910775877.0
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN110460072A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 車延博;薛思源;畢海連;何偉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 吳學穎<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種考慮相位指標的低壓臺區三相不平衡問題實時治理策略：在低壓臺區中，以3～5戶低壓用戶作為低壓負荷在線自動換相裝置的1條負荷支路，安裝自動換相開關的負荷支路為10～20條，每條負荷支路串聯一臺自動換相開關；設置最優換相策略的目標函數；通過電流傳感器采集到各支路的電流信息；設置一定時間周期執行一次換相操作，或綜合三相不平衡度越過一定限度時即進行換相；換相時，使用遺傳算法對目標函數進行求解，得出最優解對應的換相操作；為了適應多目標最優換相，使用向量基因編碼策略。本發明可應用于煤改電背景下低壓居民用戶三相不平衡問題的實時治理。

技術領域

本發明涉及電能質量領域，更具體的說，是涉及一種考慮相位指標的低壓臺區三相不平衡問題實時治理策略。

背景技術

三相不平衡是指在電力系統中三相電流或電壓幅值或相位不一致，且不一致程度超過規定范圍的情況。隨著煤改電工程的不斷推進，以空氣源熱泵為代表的大量大功率單相電采暖負荷進入家庭用戶，造成三相四線制供電系統中三相負荷的分配不均勻，使配電變壓器時刻處在三相負載不平衡運行狀態。三相不平衡問題會增加配電變壓器的電能損耗，增加傳輸線路中的電能損耗，影響用電設備的使用質量，使電動機效率降低。

使用補償裝置進行三相不平衡治理的控制算法較為復雜，且設備投入較高。使用自動換相開關裝置可以在較低成本下對低壓臺區三相不平衡問題進行實時治理。且安裝自動換相裝置在解決城網、農網三相不平衡問題中效果明顯。以往的研究還對自動換相開關的控制終端進行了分析，提出使用基因遺傳優化算法的求解方法和配電臺區三相負荷不平衡實時在線治理控制策略。但目標函數不夠明確，且未考慮三相電流的相位指標。

當只考慮三相電流幅值指標時，三相電流不平衡度的計算有如下兩種。

該兩種計算方法忽略了三相電流的相位指標對三相不平衡問題帶來的影響，為一種三相不平衡度的估算方法，在量測系統不發達的地區可用來估算三相電流不平衡度。而通過此方法計算三相不平衡問題時，若同樣幅值的兩組三相電流的各相電流相位不同，其對電網造成的影響也不同。因此，僅通過三相電流幅值指標確定的三相不平衡度不夠準確。隨著電力電子技術、智能電網技術的不斷普及應用，量測體系逐漸發達，可以更準確地計算三相不平衡度。由對稱分量法可知，任意一組不對稱相量A、B、C均能夠分解為相序不同的三組相量，其相量變換如下：

其中，分別為電流的正序、負序、零序分量，α＝e^j2pi/3。負序及零序不平衡均會對電網及設備造成一定的影響。負序電流主要會引起旋轉電機的附加發熱和振動，使其效率降低，絕緣老化過程加快；零序電流會使得中性點發生位移,出現三相電壓不對稱的電能質量問題，影響用電設備的使用質量，增加變壓器及傳輸線路中的電能損耗。當三相電流的幅值和相位已知時，可通過式(4)(5)計算三相電流不平衡度。

其中ε₁為負序電流不平衡度，ε₀為零序電流不平衡度。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提出一種考慮相位指標的低壓臺區三相不平衡問題實時治理策略，在低壓臺區中，對部分支路安裝低壓負荷在線自動換相裝置，將重載相的某些支路換相至其他相，減輕三相不平衡問題。目標函數中考慮三相電流的相位指標，使得運算更加精確合理。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明考慮相位指標的低壓臺區三相不平衡問題實時治理策略，包括以下步驟：

第一步：在低壓臺區中，以3～5戶低壓用戶作為低壓負荷在線自動換相裝置的1條負荷支路，安裝自動換相開關的負荷支路為10～20條，每條負荷支路串聯一臺自動換相開關；