CN106911137A - 一种三相不平衡功率切换装置的布点优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三相不平衡功率切换装置的布点优化方法。电力系统中的三相不平衡问题会造成中线电流过大，增加线路损耗，增加配电变压器的电能损耗等一系列问题，合理地安装三相不平衡功率切换装置能够有效地解决这个问题，本方法是通过对三相不平衡负荷的时间特性分析，提出总体的抑制策略，进行三相不平衡功率切换装置的布点优化。其主要特点是，运用采集点的功率数据得到负荷的不平衡特性，再由不平衡特性得到若干关键负荷点的功率数据，把这些功率数据代入目标函数中，并使其满足相应的约束条件，运用分步优化的方法得到最佳布点方案。

Description

一种三相不平衡功率切换装置的布点优化方法

技术领域

本发明属于电力系统分析领域，涉及电力系统潮流计算与分步优化方法。

背景技术

当前，配电网结构复杂，电力用户的用电类型也多种多样，由于负荷类型不同、用电时间不同等多种原因，可能导致配电变压器台区出现严重的三相不平衡。随着用户对电能质量的要求不断提高，配电网三相不平衡问题日益突出。

三相不平衡问题是一个电能质量问题，其不平衡程度对低压供配电系统有着不同程度的影响，对系统中的变压器，用电设备以及整个系统的线损会产生很多危害以及不良影响。而使用负荷换相开关能够有效地平衡三相功率，使三相尽可能平衡运行。

对于三相不平衡功率切换装置的布点优化研究，能够在有效地解决三相不平衡问题的同时，大大减少投入成本，对工程实践有着重大意义。

发明内容

发明目的：为了在合理的点布置适量的三相不平衡功率切换装置，更加经济有效的解决三相不平衡问题，本发明提出一种三相不平衡功率切换装置的布点优化方法。

本发明的提供的技术方案为提供一种三相不平衡功率切换装置的布点优化方法，包括以下步骤：

第一步、运用现场采集点采集至少两个功率数据；

第二步、根据采集到的功率数据得到负荷的不平衡特性，其数学表达式为；

F(P,t)＝0

式中：F为不平衡功率-时间特性函数，P为功率，t为时间。

第三步、再由不平衡特性得到若干关键负荷点的功率数据，把这些功率数据代入目标函数中，其目标函数表达式为：

其中：下标a,b,c代表各自每相的功率，下标1,2,3分别是指用电高峰，正常和低谷时期的功率，式中的c₁,c₂,c₃则为加权参数，P_1i′、P_2i′、P_3i′分别表示用电高峰，正常和低谷时期的每相功率与平均功率的差的平方和。

第四步、在目标函数满足其等式约束条件时，运用分步优化的方法得到最佳布点方案。

所述的目标函数满足其等式约束条件为当电力系统正常运行时，应该满足用户正常需要的功率大小，其数学表达式为：

式中P_1i为选点i用电高峰时期的功率，P_2i为选点i用电正常时期的功率，P_3i为选点i用电低谷时期的功率，P_1Σ,P_2Σ,P_3Σ分别为用户在高峰、正常和低谷时期实际正常需要的功率，i表示为选点编号，n表示选点个数。

所述的

式中：P_1ai,P_2ai,P_3ai分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的a相功率，P_1bi,P_2bi,P_3bi分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的b相功率，P_1ci,P_2ci,P_3ci分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的c相功率，分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的平均功率。

依照上面的目标函数与其约束条件，逐个的寻找效果最优的布点，直到在其他点再增加一个布点时，已无明显效果，则此时的布点即为最优布点。按此布点设置三相不平衡功率切换装置，并且为了防止切换时出现网络振荡，还需按照不同延时，预设好控制时间。

与现有技术比较，本发明可以带来的有益效果如下：

通过本方法可以得到效果较好的几个布点，在这几个布点上安装三相不平衡功率切换装置不仅可以有效的解决三相不平衡问题，而且还能够大大减少成本，在工程实践中能够节省大量人力物力。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对发明的限定。

通过对三相不平衡负荷的时间特性分析，提出总体的抑制策略，进行三相不平衡功率切换装置的布点优化研究。

根据由现场采集的数据得到负荷的不平衡特性首先进行预调整，然后再找到剩下的关键负荷点(偏差较大，变化频繁的点),最后依据目标函数采用分步优化的方法寻找布置调节器的点，布置切换装置，并且要按照不同延时，预设好控制时间。

在布点优化算法中，将目标函数设定为：

其中

下标a,b,c代表每相的功率，下标1,2,3分别是指用电高峰，正常和低谷时期的功率，式中的c₁,c₂,c₃则为加权参数，P_1i′、P_2i′、P_3i′分别表示用电高峰，正常和低谷时期的每相功率与平均功率的差的平方和。

式中：P_1ai,P_2ai,P_3ai分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的a相功率，P_1bi,P_2bi,P_3bi分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的b相功率，P_1ci,P_2ci,P_3ci分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的c相功率，分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的平均功率。

同时，目标函数应该满足其等式约束条件：

即当电力系统正常运行时，应该满足用户正常需要的功率大小。

依照上面的目标函数与其约束条件，逐个的寻找效果最优的布点，直到在其他点再增加一个布点时，已无明显效果时，则此时的布点即为最优布点。按此布点设置三相不平衡功率切换装置，并且为了防止切换时出现网络振荡，还需按照不同延时，预设好控制时间。

综上，通过本方法可以得到效果较好的几个布点，在这几个布点上安装三相不平衡功率切换装置不仅可以有效的解决三相不平衡问题，而且还能够大大减少成本，在工程实践中能够节省大量人力物力。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种三相不平衡功率切换装置的布点优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、运用现场采集点采集至少两个功率数据；

第二步、根据采集到的功率数据得到负荷的不平衡特性，其数学表达式为；

F(P,t)＝0

式中：F为不平衡功率-时间特性函数，P为功率，t为时间。

第三步、再由不平衡特性得到若干关键负荷点的功率数据，把这些功率数据代入目标函数中，其目标函数表达式为：

$min(c_1\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{1i}^{\′}+c_2\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{2i}^{\′}+c_3\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{3i}^{\′})$

其中：下标1,2,3分别是指用电高峰，正常和低谷时期的功率，式中的c₁,c₂,c₃则为加权参数,i表示为选点编号，n表示选点个数,P′_1i、P′_2i、P′_3i分别表示用电高峰，正常和低谷时期的每相功率与平均功率的差的平方和。

第四步、在目标函数满足其等式约束条件时，运用分步优化的方法得到最佳布点方案。

2.根据权利要求1所述的一种三相不平衡功率切换装置的布点优化方法，其特征在于：所述的目标函数满足其等式约束条件为当电力系统正常运行时，应该满足用户正常需要的功率大小，其数学表达式为：

$\begin{array}{ccc}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{1i}=P_{1\mathrm{\Σ}}& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{2i}=P_{2\mathrm{\Σ}}& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{3i}=P_{3\mathrm{\Σ}}\end{array}$

式中P_1i为选点i用电高峰时期的功率，P_2i为选点i用电正常时期的功率，P_3i为选点i用电低谷时期的功率，P_1Σ,P_2Σ,P_3Σ分别为用户在高峰、正常和低谷时期实际正常需要的功率，i表示为选点编号，n表示选点个数。

3.据权利要求1所述的一种三相不平衡功率切换装置的布点优化方法，其特征在于：所述的

${P^{\′}}_{1i}={(P_{1ai}-\stackrel{\‾}{P_{1i}})}^2+{(P_{1bi}-\stackrel{\‾}{P_{1i}})}^2+{(P_{1ci}-\stackrel{\‾}{P_{1i}})}^2$

${P^{\′}}_{2i}={(P_{2ai}-\stackrel{\‾}{P_{2i}})}^2+{(P_{2bi}-\stackrel{\‾}{P_{2i}})}^2+{(P_{2ci}-\stackrel{\‾}{P_{2i}})}^2$

${P^{\′}}_{3i}={(P_{3ai}-\stackrel{\‾}{P_{3i}})}^2+{(P_{3bi}-\stackrel{\‾}{P_{3i}})}^2+{(P_{3ci}-\stackrel{\‾}{P_{3i}})}^2$

式中：P_1ai,P_2ai,P_3ai分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的a相功率，P_1bi,P_2bi,P_3bi分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的b相功率，P_1ci,P_2ci,P_3ci分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的c相功率，分别为选点i在高峰、正常和低谷时期的平均功率。