CN110112760B - 一种基于换相开关的三相不平衡调节方法、系统及集控器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于换相开关的三相不平衡调节方法、系统及集控器，三相不平衡调节方法包括：每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数，并根据各相电参数之间的差值确定每个换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；将每个换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个换相开关在台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标；当不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个换相开关对应的目标工作相，以将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。可见，本申请的三相不平衡调节效果较好。

Description

一种基于换相开关的三相不平衡调节方法、系统及集控器

技术领域

本发明涉及配电网三相不平衡调节领域，特别是涉及一种基于换相开关的三相不平衡调节方法、系统及集控器。

背景技术

在配电网中，会存在单相负载不均匀接入、不同期用电以及电压互感器和补偿电容的不对称布置等情况，这些情况会导致配电网运行在三相不平衡状态，从而易引发以下危害：变压器发热、加速变压器老化；线损增加、线路老化、单相过载引发跳闸等。为了保障电力系统的安全性及可靠性，必须采取措施抑制配电网的三相不平衡程度。

目前，配电网的三相不平衡调节方法主要有3种：电容型三相负荷补偿调节方法、电力电子型三相负荷补偿调节方法、换相开关型三相负荷调节方法。其中，电容型三相负荷补偿调节方法和电力电子型三相负荷补偿调节方法重点关注的是变压器低压出口处的三相不平衡，不能从根本上解决配电网沿线的三相负荷不平衡问题；而换相开关型三相负荷调节方法(请参照图1，图1为现有技术中的一种台区内基于换相开关的三相不平衡调节拓扑结构)可通过均衡分配负荷，解决存在于配电网沿线的三相负荷不平衡问题，从而在三相不平衡调节领域得到广泛应用。

现有技术中，常用的换相开关型三相负荷调节方法包括：将台区内的配电网沿线进行分段，并分别获取每段配电网的三相不平衡电参数；然后根据每段配电网的三相不平衡电参数选取换相开关进行动作，以优化三相不平衡电参数较大的部分配电网。但是，该种换相开关型三相负荷调节方法较适用于台区内各换相开关的重要程度大致相同且负荷固定不变的应用场景，而对于台区内各换相开关的重要程度各异且随着负荷发展负荷发生变化的情况，该种换相开关型三相负荷调节方法的调节效果较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于换相开关的三相不平衡调节方法、系统及集控器，考虑了每个换相开关在台区内的重要程度占比，并基于每个换相开关在台区内的重要程度占比求取表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标，从而较适用于台区内各换相开关的重要程度各异且随着负荷发展负荷发生变化的应用场景，调节效果较好。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于换相开关的三相不平衡调节方法，包括：

每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数，并根据各相电参数之间的差值确定每个所述换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；

将每个所述换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个所述换相开关在所述台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标；

当所述不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在所述台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个所述换相开关对应的目标工作相，以将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。

优选地，所述分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数的过程，包括：

分别采集台区内第j个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的I_jA、I_jB、I_jC；其中，I_jφ表示第j个换相开关对应的三相支路上的φ相电流，φ∈{A,B,C}，j为正整数；特别地，当j＝0时，I_jφ表示集控器安装位置测量点处φ相电流。

优选地，所述根据各相电参数之间的差值确定每个所述换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；将每个所述换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个所述换相开关在所述台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标的过程，包括：

根据

得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标F；其中，N为所述台区内换相开关的总数；当1≤j≤N时，

为第j个换相开关对应的三相支路上的最大电流差值，ω_j为第j个换相开关在所述台区内的重要程度占比；j＝0时表示集控器；且满足

ω_j∈[0,1]。

优选地，所述根据预设目标换相算法求取在所述台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个所述换相开关对应的目标工作相，以将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相的过程，包括：

将目标函数

中每一项

均转化为线性规划子问题

在约束条件

及I_jφ≤C_j下，求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ；其中，

为不可调节部分电流；k∈j表示第k个换相开关对应的支路为第j个换相开关对应的支路的紧邻下游支路；d_k为第k个换相开关引出线所接的负荷电流；x_jφ表示第j个换相开关是否接到φ相的{0,1}二值变量，当1≤j≤N时，满足x_jA、x_jB、x_jC三者有且仅有一个为1；当j＝0时，x_0A＝x_0B＝x_0C≡1；C_j表示第j个换相开关对应的支路所允许传输的最大电流；且

φ∈{A,B,C}；

为目标换相算法执行前第j个换相开关对应的三相支路上的φ相电流；

表示目标换相算法执行前第i个换相开关是否接到φ相的{0,1}二值变量；i∈j表示第i个换相开关处于第j个换相开关的下游；当j＝0时，所述台区内的所有换相开关均处于所述集控器的下游；

在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，按照x_jφ控制第j个换相开关进行换相操作，以将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。

优选地，所述在约束条件

及I_jφ≤C_j下，求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ的过程，包括：

在约束条件

及I_jφ≤C_j下，根据预设分支定界算法或动态规划算法或ε近似算法或启发式算法，求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ。

优选地，所述三相不平衡调节方法还包括：

在每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数之前，将第j个换相开关的当前工作相

进行存储；

在将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相之后，根据

更新所存储的第j个换相开关的当前工作相

优选地，所述在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，按照x_jφ控制第j个换相开关进行换相操作的过程，包括：

判断x_jφ与

是否一致，若否，则在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，触发将第j个换相开关的当前工作相

对应切换至其目标工作相x_jφ的动作；若是，则不执行换相操作。

优选地，所述三相不平衡调节方法还包括：

在将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相之后，将每个所述换相开关的累计换相次数及其本次换相信息进行存储。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于换相开关的三相不平衡调节系统，包括：

最大差值确定模块，用于每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数，并根据各相电参数之间的差值确定每个所述换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；

不平衡指标获取模块，用于将每个所述换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个所述换相开关在所述台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标；

换相模块，用于当所述不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在所述台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个所述换相开关对应的目标工作相，以将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种集控器，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在执行所述计算机程序时执行上述任一种基于换相开关的三相不平衡调节方法。

本发明提供了一种基于换相开关的三相不平衡调节方法，包括：每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数，并根据各相电参数之间的差值确定每个换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；将每个换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个换相开关在台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标；当不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个换相开关对应的目标工作相，以将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。

可见，本申请考虑了每个换相开关在台区内的重要程度占比，并基于每个换相开关在台区内的重要程度占比求取表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标，从而较适用于台区内各换相开关的重要程度各异且随着负荷发展负荷发生变化的应用场景，调节效果较好。

本发明还提供了一种基于换相开关的三相不平衡调节系统及集控器，与上述三相不平衡调节方法具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种台区内基于换相开关的三相不平衡调节拓扑结构；

图2为本发明实施例提供的一种基于换相开关的三相不平衡调节方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种基于换相开关的三相不平衡调节系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于换相开关的三相不平衡调节方法、系统及集控器，考虑了每个换相开关在台区内的重要程度占比，并基于每个换相开关在台区内的重要程度占比求取表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标，从而较适用于台区内各换相开关的重要程度各异且随着负荷发展负荷发生变化的应用场景，调节效果较好。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种基于换相开关的三相不平衡调节方法的流程图。

该基于换相开关的三相不平衡调节方法包括：

步骤S1：每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数，并根据各相电参数之间的差值确定每个换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值。

需要说明的是，本申请的预设是提前设置好的，只需要设置一次，除非根据实际情况需要修改，否则不需要重新设置。

具体地，本申请的三相不平衡调节方法应用于如图1所示台区(在电力系统中，台区是指一台变压器的供电区域)的拓扑结构。图1中，台区的拓扑结构包括1台集控器和N台换相开关(1≤j≤m≤n≤N，j、m、n、N均为正整数；特别地，当j＝0时表示集控器)，集控器安装在配电变压器旁，可实时监测变压器低压侧的三相电参数(如电流、电压数据)；各换相开关安装在单相电力用户进线与配电网三相干线或支线的分界点并靠近用户处，采取三相四线进、一火一零出的控制方式，可实时采集安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数及负荷电流。

考虑到若各换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数之间不存在差值，则说明台区三相平衡；若各换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数之间存在差值，则说明台区三相不平衡，所以本申请可每隔预设时间(如10分钟、30分钟、1小时等，本申请在此不做特别的限定，根据实际需求而定)，分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数(可由换相开关内集成的传感器采集三相电参数，且本申请可通过无线通信从换相开关中获取三相电参数)，然后对于任一换相开关，分别求取此换相开关对应的各相电参数之间的差值，具体是A相电参数与B相电参数、B相电参数与C相电参数、A相电参数与C相电参数之间的差值。

可以理解的是，任一换相开关安装位置所在的配电网三相支路的三相不平衡程度取决于该换相开关对应的各相电参数之间的差值中的最大值，所以本申请对于任一换相开关，分别将此换相开关对应的各相电参数之间的差值进行比较，得到最大电参数差值，以为后续衡量台区的三相不平衡程度打下基础。

步骤S2：将每个换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个换相开关在台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标。

具体地，考虑到每个换相开关在台区内的重要程度不同(即每个换相开关所连接的负载在台区内的重要程度不同)，所以本申请提前为每个换相开关均设置一个表征其在台区内重要程度的重要程度占比(可以理解的是，重要程度占比越大的换相开关在台区内越重要)。

基于此，本申请对于任一换相开关，将此换相开关对应的最大电参数差值乘以此换相开关在台区内的重要程度占比。然后将每个换相开关对应的乘积结果求和，得到较准确地表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标。

步骤S3：当不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个换相开关对应的目标工作相，以将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。

具体地，本申请提前设置一个指标阈值，其设置原理为：当步骤S2中得到的不平衡指标不超出指标阈值时，认为台区的三相不平衡程度在三相不平衡允许范围内，此情况下无需触发换相开关的换相操作；当不平衡指标超出指标阈值时，认为台区的三相不平衡程度不在三相不平衡允许范围内，此情况下需要触发换相开关的换相操作，以将台区的三相不平衡程度调整至趋向于满足三相不平衡允许范围。可以理解的是，本申请还应提前设置好目标换相算法，目标换相算法的目的是求取在台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个换相开关对应的目标工作相，从而使台区的三相不平衡得到最优化处理。

基于此，在步骤S2得到不平衡指标之后，将不平衡指标与预设指标阈值作比较，当不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个换相开关对应的目标工作相，以将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相(具体：本申请可生成每个换相开关对应的换相指令，并可通过无线通信将各换相指令一一对应发送至各换相开关，以便于各换相开关在接收到换相指令后自动切换至对应目标工作相)。当不平衡指标未超出预设指标阈值时，不做处理，等待下一次台区的三相不平衡程度的评估。

本发明提供了一种基于换相开关的三相不平衡调节方法，包括：每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数，并根据各相电参数之间的差值确定每个换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；将每个换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个换相开关在台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标；当不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个换相开关对应的目标工作相，以将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。

可见，本申请考虑了每个换相开关在台区内的重要程度占比，并基于每个换相开关在台区内的重要程度占比求取表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标，从而较适用于台区内各换相开关的重要程度各异且随着负荷发展负荷发生变化的应用场景，调节效果较好。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选地实施例，分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数的过程，包括：

分别采集台区内第j个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的I_jA、I_jB、I_jC；其中，I_jφ表示第j个换相开关对应的三相支路上的φ相电流，φ∈{A,B,C}，j为正整数；特别地，当j＝0时，I_jφ表示集控器安装位置测量点处φ相电流。

具体地，已知用于衡量台区的不平衡程度的常用电参数有中性线电流、最大不平衡电流、最大不平衡电压、平均不平衡电流及平均不平衡电压。考虑到最大不平衡电流能够很好地衡量台区的不平衡程度，所以本申请选用最大不平衡电流作为衡量台区的不平衡程度的电参数。

基于此，本申请在步骤S1采集的具体是台区内第j个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的A相电流I_jA、B相电流I_jB及C相电流I_jC，从而为求取第j个换相开关对应的最大不平衡电流打下基础。

作为一种可选地实施例，根据各相电参数之间的差值确定每个换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；将每个换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个换相开关在台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标的过程，包括：

根据

得到表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标F；其中，N为台区内换相开关的总数；当1≤j≤N时，

为第j个换相开关对应的三相支路上的最大电流差值，ω_j为第j个换相开关在台区内的重要程度占比；j＝0时表示集控器，且

ω_j∈[0,1]。

具体地，本申请的第j个换相开关对应的最大不平衡电流(即第j个换相开关对应的三相支路上的最大电流差值)为：A相电流I_jA与B相电流I_jB、B相电流I_jB与C相电流I_jC、A相电流I_jA与C相电流I_jC之间的差值中的最大值，表示为

然后将每个换相开关对应的最大不平衡电流相应乘以每个换相开关在台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标，表示为

需要说明的是，ω₀为集控器在台区内的重要程度占比，

为集控器对应的三相支路上的最大电流差值，这是考虑到配电变压器低压侧的电参数(即集控器对应的三相支路上的电参数)也影响到台区的三相不平衡程度，所以将配电变压器低压侧的电参数也考虑在内。而集控器和换相开关的重要程度占比具体可由运行人员根据台区内各负荷的重要性、电能质量不合格投诉区域分布等实际情况设置。

作为一种可选地实施例，根据预设目标换相算法求取在台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个换相开关对应的目标工作相，以将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相的过程，包括：

将目标函数

中每一项

均转化为线性规划子问题

在约束条件

及I_jφ≤C_j下，求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ；其中，

为不可调节部分电流；k∈j表示第k个换相开关对应的支路为第j个换相开关对应的支路的紧邻下游支路；d_k为第k个换相开关引出线所接的负荷电流；x_jφ表示第j个换相开关是否接到φ相的{0,1}二值变量，当1≤j≤N时，满足x_jA、x_jB、x_jC三者有且仅有一个为1；当j＝0时，x_0A＝x_0B＝x_0C≡1；C_j表示第j个换相开关对应的支路所允许传输的最大电流；且

φ∈{A,B,C}；

为目标换相算法执行前第j个换相开关对应的三相支路上的φ相电流；

表示目标换相算法执行前第i个换相开关是否接到φ相的{0,1}二值变量；i∈j表示第i个换相开关处于第j个换相开关的下游；当j＝0时，台区内的所有换相开关均处于集控器的下游；

在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，按照x_jφ控制第j个换相开关进行换相操作，以将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。

具体地，本申请的目标换相算法求解的目标函数为

可将目标函数中每一项

均转化为线性规划子问题，然后将转化为线性规划子问题的每一项再累加，即可消除目标函数中的绝对值以及max运算，从而保持目标函数的线性属性，得到线性化的目标函数。

目标函数的约束条件为：

及I_jφ≤C_j，

表示各支路电流需满足的基尔霍夫定律约束；

为换相开关各相别的控制变量互斥约束；I_jφ≤C_j为电流极限约束。在约束条件中，

值可根据目标换相算法执行前集控器监测的三相电流、各换相开关所接相别及负荷电流求取，具体采用如下递推等式计算：

φ∈{A,B,C}。基于此，本申请便可在目标函数的约束条件下求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ，具体是x_jA、x_jB、x_jC中取1的变量表示第j个换相开关的目标工作相，如x_jA＝1、x_jB＝x_jC＝0，第j个换相开关的目标工作相为A相。

作为一种可选地实施例，在约束条件

及I_jφ≤C_j下，求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ的过程，包括：

在约束条件

及I_jφ≤C_j下，根据预设分支定界算法或动态规划算法或ε近似算法或启发式算法，求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ。

进一步地，本申请在求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ时，可根据问题规模以及精度需要选择相应算法求取。当精度要求较高时，本申请可选用分支定界算法或动态规划算法等精确算法进行求解；当问题规模较大且求解速度要求较快时，本申请可选用ε近似算法或启发式算法等近似算法进行求解。

作为一种可选地实施例，三相不平衡调节方法还包括：

在每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数之前，将第j个换相开关的当前工作相

进行存储；

在将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相之后，根据

更新所存储的第j个换相开关的当前工作相

进一步地，本申请可在台区监测之前，提前存储好每个换相开关的当前工作相，以为台区监测做准备。然后在台区监测时，每当求取到每个换相开关对应的目标工作相时，相应更新上一次存储的每个换相开关的当前工作相，以为台区下一次监测做准备。

作为一种可选地实施例，在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，按照x_jφ控制第j个换相开关进行换相操作的过程，包括：

判断x_jφ与

是否一致，若否，则在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，触发将第j个换相开关的当前工作相

对应切换至其目标工作相x_jφ的动作；若是，则不执行换相操作。

具体地，本申请在获取第j个换相开关的目标工作相x_jφ之后，可首先判断第j个换相开关的目标工作相x_jφ与其当前工作相

是否一致，若一致，则无需执行换相操作；若不一致，则在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，触发将第j个换相开关的当前工作相

对应切换至其目标工作相x_jφ的动作。比如，

而x_2A＝x_2C＝0、x_2B＝1，则表示将第2个换相开关的工作相由A相切换至B相，换相过程在第2个换相开关接到换相指令后A相的下一个过零点处触发并按其换相指令执行。

作为一种可选地实施例，三相不平衡调节方法还包括：

在将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相之后，将每个换相开关的累计换相次数及其本次换相信息进行存储。

进一步地，本申请还可在换相开关每次换相后，将每个换相开关的累计换相次数及其本次换相信息(换相信息包括：换相动作情况(即从哪一相换至哪一相)和换相时刻)等台区基本信息进行存储，从而供运行人员后期查询使用。

综上可知，1)本申请的三相不平衡调节方法可实现整个台区的全局优化，并可根据精度要求及问题规模大小选用精确算法或近似算法，确保在允许的时间内获得足够满意的优化结果。2)本申请的三相不平衡调节方法采用收敛性可严格证明的数学优化理论进行求解，可以精确定位拟动作的换相开关，实现台区三相不平衡的精准治理，有效降低换相开关动作次数。3)本申请的三相不平衡调节方法中三相电参数采集时间间隔(即台区三相不平衡监测时间间隔)以及各换相开关的重要程度占比均可由运行人员根据运行经验与实际需要进行调节，使得三相不平衡治理效果具有良好的适应性。4)本申请的三相不平衡调节方法应用的台区拓扑结构中，集控器与换相开关采用无线网络进行交互，尤其是台区延伸范围不大时，可采用功耗低、效率高的物联网技术实现通信，符合目前电力物联网发展的趋势。5)本申请具备台区基本信息记录、换相策略优化求解等高级功能，优化过程无需与现有计量自动化系统进行交互，符合边缘计算的趋势，可大大减轻计量自动化主站负担，适合在电网中海量的配电台区广泛推广应用。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种基于换相开关的三相不平衡调节系统的结构示意图。

该基于换相开关的三相不平衡调节系统包括：

最大差值确定模块1，用于每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数，并根据各相电参数之间的差值确定每个换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；

不平衡指标获取模块2，用于将每个换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个换相开关在台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征台区的三相不平衡程度的不平衡指标；

换相模块3，用于当不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个换相开关对应的目标工作相，以将每个换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。

本申请提供的三相不平衡调节系统的介绍请参考上述三相不平衡调节方法的实施例，本申请在此不再赘述。

本发明还提供了一种集控器，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在执行计算机程序时执行上述任一种基于换相开关的三相不平衡调节方法。

本申请提供的集控器的介绍请参考上述三相不平衡调节方法的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，包括：

每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数，并根据各相电参数之间的差值确定每个所述换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；

将每个所述换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个所述换相开关在所述台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标；

当所述不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在所述台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个所述换相开关对应的目标工作相，以将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相；

所述分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数的过程，包括：

分别采集台区内第j个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的I_jA、I_jB、I_jC；其中，I_jφ表示第j个换相开关对应的三相支路上的φ相电流，φ∈{A,B,C}，j为正整数；当j＝0时，I_jφ表示集控器安装位置测量点处φ相电流；

所述根据各相电参数之间的差值确定每个所述换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；将每个所述换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个所述换相开关在所述台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标的过程，包括：

根据

得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标F；其中，N为所述台区内换相开关的总数；当1≤j≤N时，

为第j个换相开关对应的三相支路上的最大电流差值，ω_j为第j个换相开关在所述台区内的重要程度占比；j＝0时表示集控器；且满足

ω_j∈[0,1]。

2.如权利要求1所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，所述根据预设目标换相算法求取在所述台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个所述换相开关对应的目标工作相，以将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相的过程，包括：

将目标函数

中每一项

均转化为线性规划子问题

在约束条件

及I_jφ≤C_j下，求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ；其中，

为不可调节部分电流；k∈j表示第k个换相开关对应的支路为第j个换相开关对应的支路的紧邻下游支路；d_k为第k个换相开关引出线所接的负荷电流；x_jφ表示第j个换相开关是否接到φ相的{0,1}二值变量，当1≤j≤N时，满足x_jA、x_jB、x_jC三者有且仅有一个为1；当j＝0时，x_0A＝x_0B＝x_0C≡1；C_j表示第j个换相开关对应的支路所允许传输的最大电流；且

φ∈{A,B,C}；

为目标换相算法执行前第j个换相开关对应的三相支路上的φ相电流；

表示目标换相算法执行前第i个换相开关是否接到φ相的{0,1}二值变量；i∈j表示第i个换相开关处于第j个换相开关的下游；当j＝0时，所述台区内的所有换相开关均处于所述集控器的下游；

在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，按照x_jφ控制第j个换相开关进行换相操作，以将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相。

3.如权利要求2所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，所述在约束条件

及I_jφ≤C_j下，求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ的过程，包括：

在约束条件

及I_jφ≤C_j下，根据预设分支定界算法或动态规划算法或ε近似算法或启发式算法，求取线性化的目标函数中第j个换相开关的目标工作相x_jφ。

4.如权利要求2所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，所述三相不平衡调节方法还包括：

在每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数之前，将第j个换相开关的当前工作相

进行存储；

在将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相之后，根据

更新所存储的第j个换相开关的当前工作相

5.如权利要求4所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，所述在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，按照x_jφ控制第j个换相开关进行换相操作的过程，包括：

判断x_jφ与

是否一致，若否，则在第j个换相开关当前工作相

的下一个电压过零点所在的时刻，触发将第j个换相开关的当前工作相

对应切换至其目标工作相x_jφ的动作；若是，则不执行换相操作。

6.如权利要求4所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法，其特征在于，所述三相不平衡调节方法还包括：

在将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相之后，将每个所述换相开关的累计换相次数及其本次换相信息进行存储。

7.一种基于换相开关的三相不平衡调节系统，其特征在于，包括：

最大差值确定模块，用于每隔预设时间分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数，并根据各相电参数之间的差值确定每个所述换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；

不平衡指标获取模块，用于将每个所述换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个所述换相开关在所述台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标；

换相模块，用于当所述不平衡指标超出预设指标阈值时，根据预设目标换相算法求取在所述台区的三相不平衡程度最低的目标条件下，每个所述换相开关对应的目标工作相，以将每个所述换相开关的当前工作相对应切换至其目标工作相；

所述分别采集台区内每个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的三相电参数的过程，包括：

分别采集台区内第j个换相开关安装位置所在的配电网三相支路上的I_jA、I_jB、I_jC；其中，I_jφ表示第j个换相开关对应的三相支路上的φ相电流，φ∈{A,B,C}，j为正整数；当j＝0时，I_jφ表示集控器安装位置测量点处φ相电流；

所述根据各相电参数之间的差值确定每个所述换相开关对应的三相支路上的最大电参数差值；将每个所述换相开关对应的最大电参数差值相应乘以每个所述换相开关在所述台区内的重要程度占比，并将乘积结果求和，得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标的过程，包括：

根据

得到表征所述台区的三相不平衡程度的不平衡指标F；其中，N为所述台区内换相开关的总数；当1≤j≤N时，

为第j个换相开关对应的三相支路上的最大电流差值，ω_j为第j个换相开关在所述台区内的重要程度占比；j＝0时表示集控器；且满足

ω_j∈[0,1]。

8.一种集控器，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在执行所述计算机程序时执行如权利要求1-6任一项所述的基于换相开关的三相不平衡调节方法。

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