CN111049164A - 一种基于换相开关的三相不平衡优化方法和系统 - Google Patents
一种基于换相开关的三相不平衡优化方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于换相开关的三相不平衡优化方法和系统，分别获取三相的相电流，计算三相不平衡度，并根据三相不平衡度获取相电流平衡优化值；选取任一相的相电流，当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，计算选取的相电流与相电流平衡优化值之间的补偿电流值，并获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合；根据选取的相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列，在选取的相上的所有换相开关组合中获取目标换相开关组合；按照相电流平衡优化值，对选取的相上的目标换相开关组合中的每个目标换相开关分别进行换相。本发明能保证在瞬间计算出配电变压器当前最优的控制策略，以使三相不平衡度自动地且实时地降到最低。
Description
技术领域
本发明涉及低压配电网领域，尤其涉及一种基于换相开关的三相不平衡优化方法和系统。
背景技术
低压配电网系统的三相不平衡问题越来越突出，造成三相不平衡的原因有：用户的用电负荷不断变化；对配电负荷的管理不完善；由于单相接户线线路过长，特别是在维护管理不当或者受到外力的破坏的情况下，会在一定程度上导致低压导线断线、变压器缺相运行等，使配电变压器运行在不平衡状态；台区设计时没有进行合理设计指导，装表接线施工人员也缺乏三相负荷平衡的相关知识和操作规范，对接线比较盲目、随意等也会使配电系统产生三相不平衡。低压侧电网三相不平衡产生了不利于电网健康运行的诸多问题，包括：中性点发生位移而造成三相电压不平衡、降低配电变压器的效率以及运行温度过高而缩短配电变压器的使用寿命等。
目前，低压负荷侧线路三相负荷不平衡治理方法有：加强三相负荷不平衡管理和加强负荷控制两类方法。第一类方法采取的主要措施包括培训装表接电工作人员，定期进行三相不平衡电流测试，例如每月至少测量一次负荷，加强供用电管理，确保变压器负荷平衡；该类方法工作量大，落实成本大，实施难度大。第二类方法采取的主要措施包括掌握用户负荷实时情况，对出现的拆迁、移表或者增加用户的情况做到心中有数；结合城、农网线路的实际改造情况，进而在一定程度上随电网改造进行合理的设计，在负荷中心使配设置电变压器；该类方法可以在一定程度上降低三相不平衡度，但不能实时治理三相不平衡，且治理效果不佳。
因此需要一种成本低的、简单高效的三相不平衡优化方法，能实时地治理三相不平衡，并将三相不平衡度降到最低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于换相开关的三相不平衡优化方法和系统，能实时地治理三相不平衡，并将三相不平衡度降到最低，达到最优运行状态，解决了现有技术中成本高、效率低、不能实时治理三相不平衡且治理效果不佳的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于换相开关的三相不平衡优化方法，包括以下步骤：
步骤1：分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流，根据三相的相电流计算三相不平衡度，并根据所述三相不平衡度获取相电流平衡优化值；
步骤2：选取任一相的相电流，比较选取的相电流与所述相电流平衡优化值的大小，当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，计算选取的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，并获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合；
步骤3：根据选取的相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列，在选取的相上的所有换相开关组合中获取目标换相开关组合；
步骤4：按照所述相电流平衡优化值，对选取的相上的目标换相开关组合中的每个目标换相开关分别进行换相；
步骤5：遍历每一相的相电流，按照所述步骤2至所述步骤4的方法，对每一相上的目标换相开关组合中的所有目标换相开关分别进行换相，完成优化。
本发明的有益效果是：首先通过计算三相不平衡度，可以用来判断当前配电网变压的出线侧的电流不平衡状态，并利用三相不平衡度计算出相电流平衡优化值，以使当前配电网变压的出线侧的三相不平衡度达到最优状态(即三相不平衡度最低)；当任一相的相电流大于相电流平衡优化值，说明该相是需要切出负载的相，因此，需要确定出该相上的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，还要获取该相上的需要换相的目标换相开关集合，便于后续按照补偿电流值，对目标换相开关集合中的所有目标换相开关进行换相，即基于换相开关实现负载投切，进而实现三相不平衡度的优化；其中，为了获取该相上的需要换相的目标换相开关集合，通过获取该相的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合，并通过该相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列之间的分析，可以确定出目标换相开关集合；
本发明的三相不平衡优化方法，基于换相开关，能保证在瞬间计算出配电变压器当前最优的控制策略，并实现实时切换，以使三相不平衡度自动地且实时地降到最低，让电网达到最优运行状态，三相不平衡治理效果好，无需人工干预，效率高，大大降低了管理成本。
依据本发明的另一方面，提供了一种基于换相开关的三相不平衡优化系统，包括设置在配电网变压器出线侧的主线上的主控装置和多个设置在所述配电网变压器出线侧的支线上的换相开关，所述主控装置和所有换相开关均分别与所述配电网变压器电连接，每个换相开关还分别与对应支线上的单相负载电连接，所述主控装置通过无线网络分别与每个换相开关通信连接；
所述主控装置用于：
分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流，根据三相的相电流计算三相不平衡度，并根据所述三相不平衡度获取相电流平衡优化值；
选取任一相的相电流，比较选取的相电流与所述相电流平衡优化值的大小，当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，计算选取的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，并获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合；
根据选取的相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列，在选取的相上的所有换相开关组合中获取目标换相开关组合；
按照所述相电流平衡优化值，向选取的相上的目标换相开关组合中的每个目标换相开关分别发送换相命令；
遍历每一相的线电流，并向每一相上的目标换相开关组合中的所有目标换相开关分别发送换相命令；
换相开关用于：
接收所述主控装置发送的换相命令，并根据换相命令进行换相。
本发明的有益效果是：通过主控装置计算三相不平衡度，并获取相电流平衡优化值，再通过主控装置获取需要切出负载的相上的补充电流值和目标换相开关组合，便于主控装置发送符合最优控制策略的换相命令至对应的所有目标换相开关，从而便于所有目标换相开关根据最优的换相命令分别进行换相，实现负载投切，进而实现三相不平衡度的优化；本发明的三相不平衡优化系统，基于换相开关，能保证在瞬间计算出配电变压器当前最优的控制策略，并实现实时切换，以使三相不平衡度自动地且实时地降到最低，让电网达到最优运行状态，三相不平衡治理效果好，无需人工干预，效率高，大大降低了管理成本。
附图说明
图1为本发明实施例一中一种基于换相开关的三相不平衡优化方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一中获取相电流平衡优化值的流程示意图；
图3为本发明实施例一中获取换相开关总负载电流序列和换相开关组合的流程示意图；
图4为本发明实施例一中获取目标换相开关组合的流程示意图；
图5为本发明实施例二中一种基于换相开关的三相不平衡优化系统的结构示意图；
图6为本发明实施例二中主控装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面结合附图，对本发明进行说明。
实施例一、如图1所示，一种基于换相开关的三相不平衡优化方法，包括以下步骤：
S1：分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流，根据三相的相电流计算三相不平衡度，并根据所述三相不平衡度获取相电流平衡优化值；
S2：选取任一相的相电流，比较选取的相电流与所述相电流平衡优化值的大小，当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，计算选取的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，并获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合；
S3：根据选取的相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列，在选取的相上的所有换相开关组合中获取目标换相开关组合；
S4：按照所述相电流平衡优化值，对选取的相上的目标换相开关组合中的每个目标换相开关分别进行换相；
S5：遍历每一相的相电流，按照S2至S4的方法，对每一相上的目标换相开关组合中的所有目标换相开关分别进行换相，完成优化。
先通过计算三相不平衡度，可以用来判断当前配电网变压的出线侧的电流不平衡状态，并利用三相不平衡度计算出相电流平衡优化值，以使当前配电网变压的出线侧的三相不平衡度达到最优状态(即三相不平衡度最低)；当任一相的相电流大于相电流平衡优化值，说明该相是需要切出负载的相，因此，需要确定出该相上的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，还要获取该相上的需要换相的目标换相开关集合，便于后续按照补偿电流值，对目标换相开关集合中的所有目标换相开关进行换相，即基于换相开关实现负载投切，进而实现三相不平衡度的优化；其中，为了获取该相上的需要换相的目标换相开关集合，通过获取该相的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合，并通过该相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列之间的分析，可以确定出目标换相开关集合；
本实施例的三相不平衡优化方法，基于换相开关，能保证在瞬间计算出配电变压器当前最优的控制策略，并实现实时切换，以使三相不平衡度自动地且实时地降到最低，让电网达到最优运行状态，三相不平衡治理效果好，无需人工干预，效率高，大大降低了管理成本。
优选地，所述配电变压器出线侧的三相分别为A相、B相和C相，如图2所示，S1的具体步骤包括：
S11：利用电流互感器分别获取所述配电变压器出线侧的三相的相电流，并根据三相的相电流分别计算得到三相电流最大值、三相电流最小值和三相电流平均值；
S12：根据所述三相电流最大值、所述三相电流最小值和所述三相电流平均值，计算得到所述三相不平衡度；
计算所述三相不平衡度的具体公式为：
其中，Imax为所述三相电流最大值，Imin为所述三相电流最小值，Iaverage为所述三相电流平均值；
S13：根据所述三相不平衡度和所述三相电流平均值获取所述相电流平衡优化值；
所述相电流平衡优化值具体为：
其中，IA、IB和IC分别为A相的相电流、B相的相电流和C相的相电流。
通过电流互感器获取的三相的相电流，便于后续计算三相不平衡度，进而便于计算得到相电流平衡优化值，从而方便后续根据相电流平衡优化值获取到最优的换相控制策略；其中，相电流平衡优化值为补偿之后每相上的总负载电流均值，当该相电流平衡优化值刚好等于补偿之前的三相电流平均值时，三相平衡度最小。
优选地，如图3所示，在S2中，获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和换相开关组合的具体步骤包括：
S21：当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，将选取的相作为正相，获取正相上的所有换相开关，并获取正相上的每个换相开关一一对应的负载电流；
S22：根据正相上的每个换相开关和每个换相开关一一对应的负载电流，得到正相上的每个换相开关一一对应的负载电流数组；
正相上第i个换相开关的负载电流数组具体为：{Yi,yi}；
其中，{Yi,yi}为正相上第i个换相开关的负载电流数组，yi为正相上第i个换相开关，Yi为正相上第i个换相开关的负载电流，i为正整数且满足1≤i≤m，m为正相上的换相开关的总数；
S23：按照预设组合方法，将正相上的所有换相开关的负载电流数组分别进行组合，得到正相的多个负载电流数组集合；
S24：选取正相的任一个负载电流数组集合，将选取的一个负载电流数组集合中的所有负载电流进行求和，得到正相上选取的一个负载电流数组集合对应的总负载电流值和换相开关组合；
S25：遍历正相的每个负载电流数组集合，并按照S24的方法，得到正相的每个负载电流数组集合对应的总负载电流值和换相开关组合；
S26：将正相的所有负载电流数组集合的总负载电流值按照从小到大的顺序排列，得到正相的换相开关总负载电流序列；
正相的换相开关总负载电流序列具体为：
其中，
为正相的第j个负载电流数组集合的总负载电流值，
和
分别为正相的总负载电流值最大值和总负载电流值最小值，n为正相的负载电流数组集合的总数，j为正整数且满足1≤j≤n。
通过任一相的相电流与相电流平衡优化值进行比较，可以确定出三相中的正相和负相，正相即为需要切出负载的相，负相即为需要切入负载的相；因此，通过相电流与相电流平衡优化值的比较，可以便于后续获取目标换相开关集合，即需要由正相向负相切换的换相开关；当确定出正相后，列出正相上的每个换相开关和每个换相开关一一对应的负载电流，组成每个换相开关一一对应的负载电流数组，例如，{Yi,yi}为正相上第i个换相开关的负载电流数组，由于该负载电流数组中包含用于标记换相开关的编号(即yi)和该换相开关上的负载电流(即Yi)，可以便于后续计算出正相上的所有负载电流数组集合；当列出了所有负载电流数组时，按照预设组合方法，对所有负载电流数组进行随机组合，即可得到正相上的所有负载电流数组集合，其中，每个负载电流数组集合是包含至少一个换相开关和这至少一个换相开关对应的负载电流的集合；对于任一个负载电流数组集合，对该负载电流数组集合中的至少一个换相开关对应的负载电流进行求和，同时，进行求和的负载电流所对应的至少一个换相开关构成了该负载电流数组集合的换相开关组合，即通过求和可以得到任一个负载电流数组集合对应的总负载电流值和换相开关组合；按照上述方法得到正相上的所有负载电流数组集合的总负载电流值和换相开关组合，通过将所有总负载电流值按照从小到大的顺序排列，得到的正相的换相开关总负载电流序列，方便后续根据相电流平衡优化值来对换相开关总负载电流序列进行分析，进而得到最优的换相控制策略；上述得到换相开关总负载电流序列的方法，计算简单，效率高，有利于在瞬时计算出当前接近最优的控制策略，让电网低电压侧的不平衡度降到最低。
优选地，在S23中，所述预设组合方法具体为：
S231：从正相上的所有换相开关的负载电流数组中任选k个负载电流数组进行随机组合，取k＝1，得到正相的
个负载电流数组集合；
S232：从正相上的所有换相开关的负载电流数组中任选k个负载电流数组进行随机组合，取k＝2，得到正相的
个负载电流数组集合；
S233：k逐步加1，并按照S231或S232的方法，从正相上的所有换相开关的负载电流数组中任选k个负载电流数组进行随机组合，直至k达到正相上的换相开关的总数，得到正相的
个负载电流数组集合；
其中，正相的负载电流数组集合的总数为
k为从正相上的所有换相开关的负载电流数组中任选负载电流数组的数量。
上述随机组合得到正相的所有负载电流数组集合的方法，有利于后续得到最符合当前实际情况的最优的换相控制策略，达到对三相不平衡最优的治理效果。
具体地，当A相的相电流大于相电流平衡优化值时，A相为正相，其对应的负载电流数组如下：
在这m1个的负载电流数组中任选1个负载电流数组进行随机组合，得到
个负载电流数组集合；在这m1个的负载电流数组中任选2个负载电流数组进行随机组合，得到
个负载电流数组集合；在这m1个的负载电流数组中任选3个负载电流数组进行随机组合，得到
个负载电流数组集合；……依此类推，k1逐步加1，直至k1＝m1，在这m1个的负载电流数组中任选m1个负载电流数组进行随机组合，得到
个负载电流数组集合；得到A相的负载电流数组集合的总数为：
其中，m1为A相上的换相开关的总数，n1为A相的负载电流数组集合的总数，k1为从A相上的所有换相开关的负载电流数组中任选负载电流数组的数量；
同理，若B相的相电流大于相电流平衡优化值时，B相为正相，其对应的负载电流数组如下：
在这m2个的负载电流数组中任选1个负载电流数组进行随机组合，得到
个负载电流数组集合；在这m2个的负载电流数组中任选2个负载电流数组进行随机组合，得到
个负载电流数组集合；在这m2个的负载电流数组中任选3个负载电流数组进行随机组合，得到
个负载电流数组集合；……依此类推，k2逐步加1，直至k2＝m2，在这m2个的负载电流数组中任选m2个负载电流数组进行随机组合，得到
个负载电流数组集合；得到B相的负载电流数组集合的总数为：
其中，m2为B相上的换相开关的总数，n2为B相的负载电流数组集合的总数，k2为从B相上的所有换相开关的负载电流数组中任选负载电流数组的数量；
若C相的相电流大于相电流平衡优化值时，同理，可以得到对应的所有负载电流数组集合，由于三相中最多只有两相的相电流大于相电流平衡优化值，因此，对于C相的所有负载电流数组集合，此处不再赘述。
优选地，当选取的相为正相时，正相的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值ΔIY具体为：ΔIY＝IY-X；
如图4所示，S3的具体步骤包括：
S31：在正相的换相开关总负载电流序列中进行搜索，获取满足潜在换相开关判据的总负载电流值，并将满足所述潜在换相开关判据的所有总负载电流值确定为正相的潜在总负载电流值；
所述潜在换相开关判据具体为：
其中，
为正相的换相开关总负载电流序列中的第t-1个总负载电流值，
为正相的换相开关总负载电流序列中的第t个总负载电流值，t为正整数且满足1≤t≤n；
S32：分别计算正相的每个潜在总负载电流值与补偿电流值之间的电流差值，并将电流差值的绝对值的最小值所对应的潜在总负载电流值确定为目标总负载电流值；
S33：在正相的所有换相开关组合中，获取与所述目标总负载电流值对应的换相开关组合，并将与所述目标总负载电流值对应的换相开关组合确定为目标换相开关组合。
当选取的相为正相时，由于正相有n个负载电流数组集合，因此会得到对应的n个总负载电流值，将该n个总负载电流值排序后得到的换相开关总负载电流序列中的每个总负载电流数组分别与补偿电流值ΔIY比较，当满足
时，说明
和
可能为最优化的补偿电流值，即潜在总电流负载值，进而说明求和得到
的换相开关组合与求和得到
的换相开关组合均为最为接近目标换相开关组合的潜在换相开关组合，将
或
对应的换相开关组合进行换相，可能将三相不平衡度降至最低；为了进一步得到最优的目标换相开关组合，通过计算每个潜在总负载电流值与补偿电流值之间的电流差值，即计算
和
当该电流差值的绝对值达到最小时，例如
相比
更小时，说明将
对应的换相开关组合进行换相，三相的电流更加平衡，对三相不平衡度治理效果更佳；上述分析目标换相开关组合的步骤，计算简单，实施难度低，治理效果佳，效率高。
需要说明的是，当同时有两相的相电流同时大于相电流平衡优化值时，例如A相的相电流和B相的相电流均大于相电流平衡优化值时，则A相和B相均为正相，C相为负相，A相和B相均分别按照上述分析方法进行分析，分别找到A相和B相对应的目标换相开关组合，即A相和B相中均需要向C相换相的换相开关。
优选地，S4的具体实现为：
选取另一相，当选取的另一相的相电流小于所述相电流平衡优化值时，将选取的另一相作为负相；
按照所述相电流平衡优化值，将正相上的目标换相开关组合中每个目标换相开关分别切换至负相。
当确定出正相中的目标换相开关组合后，还要确定出负相，即需要切入负载的相，将正相中目标换相开关组合中的所有目标换相开关切换至负相，即可实现三相负载电流之间的补偿，以实现对三相不平衡度的优化；其中，由于换相是一个瞬间且完整的过程，在换相过程中无需考虑三相中有实际变化的负荷，当按照本实施例中的优化方法进行调整之后，待所有的调整完毕后才会更新三相的换相开关的负载电流，并再重新计算相电流平衡优化值，进而再次更新正相上的负载电流数组集合，进行下一轮的换相开关总负载电流序列的计算、分析和调整；因此，本实施例的优化方法能保证在瞬时计算出当前接近最优的控制策略，让电网低电压侧的不平衡度实时地、自动地达到最优状态。
具体地，本实施例中出线侧的支线上的各个换相开关以及每个换相开关上的负载电流情况如表1所示。
表1支线上的各个换相开关和每个换相开关上的负载电流
从表1可以得到A相和B相为正相，C相为负相，按照S1至S5所述的步骤，得到目标换相开关组合为A相中编号为a3的换相开关，对应的，A相中需要向C相换相的负载电流的编号为A3，换相的负载电流值为18A，换相之前的三相不平衡度以及按照S1至S5所述的步骤进行优化后的对比情况如表2所示。
表2换相前后的对比
需要说明的是，本实施例中的相电流平衡优化值X具体为40.63A，虽然B相也为正相，其与相电流平衡优化值之间的补偿电流值ΔIB具体为：ΔIB＝IB-X＝1.7A，按照S21至S26的方法，得到B相的换相开关总负载电流序列，但由于补偿电流值ΔIB远小于B相中的三个负载电流值，因此在该B相的换相开关总负载电流序列中，按照S31中的潜在换相开关判据进行搜索之后，不存在潜在总电流负债值，则B相中的换相开关无需换相。
从表2可以看出，换相之后的三相不平衡度为5.9％，相比与换相之前的三相不平衡度62.3％，得到了大幅度的改善。
实施例二、如图5所示，一种基于换相开关的三相不平衡优化系统，包括设置在配电网变压器出线侧的主线上的主控装置和多个设置在所述配电网变压器出线侧的支线上的换相开关，所述主控装置和所有换相开关均分别与所述配电网变压器电连接，每个换相开关还分别与对应支线上的单相负载电连接，所述主控装置通过无线网络分别与每个换相开关通信连接；
所述主控装置用于：
分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流，根据三相的相电流计算三相不平衡度，并根据所述三相不平衡度获取相电流平衡优化值；
选取任一相的相电流，比较选取的相电流与所述相电流平衡优化值的大小，当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，计算选取的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，并获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合；
根据选取的相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列，在选取的相上的所有换相开关组合中获取目标换相开关组合；
按照所述相电流平衡优化值，向选取的相上的目标换相开关组合中的每个目标换相开关分别发送换相命令；
遍历每一相的线电流，并向每一相上的目标换相开关组合中的所有目标换相开关分别发送换相命令；
换相开关用于：
接收所述主控装置发送的换相命令，并根据换相命令进行换相。
通过主控装置计算三相不平衡度，并获取相电流平衡优化值，再通过主控装置获取需要切出负载的相上的补充电流值和目标换相开关组合，便于主控装置发送符合最优控制策略的换相命令至对应的所有目标换相开关，从而便于所有目标换相开关根据最优的换相命令分别进行换相，实现负载投切，进而实现三相不平衡度的优化；本发明的三相不平衡优化系统，基于换相开关，能保证在瞬间计算出配电变压器当前最优的控制策略，并实现实时切换，以使三相不平衡度自动地且实时地降到最低，让电网达到最优运行状态，三相不平衡治理效果好，无需人工干预，效率高，大大降低了管理成本。
优选地，如图6所示，所述主控装置包括数据获取模块、计算模块、分析模块和命令发送模块；
所述数据获取模块用于分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流；
所述计算模块，用于根据三相的相电流计算三相不平衡度，并根据所述三相不平衡度获取相电流平衡优化值；
所述分析模块，用于选取任一相的相电流，比较选取的相电流与所述相电流平衡优化值的大小；
所述计算模块，还用于当所述分析模块比较出选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，计算选取的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，并获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合；
所述分析模块，还用于根据选取的相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列，在选取的相上的所有换相开关组合中获取目标换相开关组合；
所述命令发送模块，用于按照所述相电流平衡优化值，向选取的相上的目标换相开关组合中的每个目标换相开关分别发送换相命令；还用于遍历每一相的线电流，并向每一相上的目标换相开关组合中的所有目标换相开关分别发送换相命令。
优选地，所述数据获取模块具体用于：
利用电流互感器分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流；
所述计算模块具体用于：
根据三相的相电流分别计算得到三相电流最大值、三相电流最小值和三相电流平均值；
根据所述三相电流最大值、所述三相电流最小值和所述三相电流平均值，计算得到所述三相不平衡度；
根据所述三相不平衡度和所述三相不平衡度获取所述相电流平衡优化值；
所述计算模块还具体用于：
当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，将选取的相作为正相，获取正相上的所有换相开关，并获取正相上的每个换相开关一一对应的负载电流；
根据正相上的每个换相开关和每个换相开关一一对应的负载电流，得到正相上的每个换相开关一一对应的负载电流数组；
按照预设组合方法，将正相上的所有换相开关的负载电流数组分别进行组合，得到正相的多个负载电流数组集合；
选取正相的任一个负载电流数组集合，将选取的一个负载电流数组集合中的所有负载电流进行求和，得到正相上选取的一个负载电流数组集合对应的总负载电流值和换相开关组合；
遍历正相的每个负载电流数组集合，得到正相的每个负载电流数组集合对应的总负载电流值和换相开关组合；
将正相的所有负载电流数组集合的总负载电流值按照从小到大的顺序排列，得到正相的换相开关总负载电流序列。
优选地，所述分析模块具体用于：
在正相的换相开关总负载电流序列中进行搜索，获取满足潜在换相开关判据的总负载电流值，并将满足所述潜在换相开关判据的所有总负载电流值确定为正相的潜在总负载电流值；
分别计算正相的每个潜在总负载电流值与补偿电流值之间的电流差值，并将电流差值的绝对值的最小值所对应的潜在总负载电流值确定为目标总负载电流值；
在正相的所有换相开关组合中，获取与所述目标总负载电流值对应的换相开关组合，并将与所述目标总负载电流值对应的换相开关组合确定为目标换相开关组合。
通过上述模块构成的主控装置，能保证在瞬间计算出配电变压器当前最优的控制策略，从而得到最优的换相命令并发送至对应的目标换相开关，实现各个目标换相开关按照该最优的换相命令进行实时换相，以使三相不平衡度自动地且实时地降到最低，让电网达到最优运行状态，三相不平衡治理效果好，效率高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于换相开关的三相不平衡优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流，根据三相的相电流计算三相不平衡度，并根据所述三相不平衡度获取相电流平衡优化值；
步骤2：选取任一相的相电流，比较选取的相电流与所述相电流平衡优化值的大小，当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，计算选取的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，并获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合；
步骤3：根据选取的相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列，在选取的相上的所有换相开关组合中获取目标换相开关组合；
步骤4：按照所述相电流平衡优化值，对选取的相上的目标换相开关组合中的每个目标换相开关分别进行换相；
步骤5：遍历每一相的相电流，按照所述步骤2至所述步骤4的方法，对每一相上的目标换相开关组合中的所有目标换相开关分别进行换相，完成优化。
2.根据权利要求1所述的基于换相开关的三相不平衡优化方法，其特征在于，所述配电变压器出线侧的三相分别为A相、B相和C相，所述步骤1的具体步骤包括：
步骤11：利用电流互感器分别获取所述配电变压器出线侧的三相的相电流，并根据三相的相电流分别计算得到三相电流最大值、三相电流最小值和三相电流平均值；
步骤12：根据所述三相电流最大值、所述三相电流最小值和所述三相电流平均值，计算得到所述三相不平衡度；
计算所述三相不平衡度的具体公式为：
其中，Imax为所述三相电流最大值，Imin为所述三相电流最小值，Iaverage为所述三相电流平均值；
步骤13：根据所述三相不平衡度和所述三相电流平均值获取所述相电流平衡优化值；
所述相电流平衡优化值具体为：
其中，IA、IB和IC分别为A相的相电流、B相的相电流和C相的相电流。
3.根据权利要求2所述的基于换相开关的三相不平衡优化方法，其特征在于，在所述步骤2中，获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和换相开关组合的具体步骤包括：
步骤21：当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，将选取的相作为正相，获取正相上的所有换相开关，并获取正相上的每个换相开关一一对应的负载电流；
步骤22：根据正相上的每个换相开关和每个换相开关一一对应的负载电流，得到正相上的每个换相开关一一对应的负载电流数组；
正相上第i个换相开关的负载电流数组具体为：{Yi,yi}；
其中，{Yi,yi}为正相上第i个换相开关的负载电流数组，yi为正相上第i个换相开关，Yi为正相上第i个换相开关的负载电流，i为正整数且满足1≤i≤m，m为正相上的换相开关的总数；
步骤23：按照预设组合方法，将正相上的所有换相开关的负载电流数组分别进行组合，得到正相的多个负载电流数组集合；
步骤24：选取正相的任一个负载电流数组集合，将选取的一个负载电流数组集合中的所有负载电流进行求和，得到正相上选取的一个负载电流数组集合对应的总负载电流值和换相开关组合；
步骤25：遍历正相的每个负载电流数组集合，并按照所述步骤24的方法，得到正相的每个负载电流数组集合对应的总负载电流值和换相开关组合；
步骤26：将正相的所有负载电流数组集合的总负载电流值按照从小到大的顺序排列，得到正相的换相开关总负载电流序列；
正相的换相开关总负载电流序列具体为：
其中，
为正相的第j个负载电流数组集合的总负载电流值，
和
分别为正相的总负载电流值最大值和总负载电流值最小值，n为正相的负载电流数组集合的总数，j为正整数且满足1≤j≤n。
4.根据权利要求3所述的基于换相开关的三相不平衡优化方法，其特征在于，在所述步骤23中，所述预设组合方法具体为：
步骤231：从正相上的所有换相开关的负载电流数组中任选k个负载电流数组进行随机组合，取k＝1，得到正相的
个负载电流数组集合；
步骤232：从正相上的所有换相开关的负载电流数组中任选k个负载电流数组进行随机组合，取k＝2，得到正相的
个负载电流数组集合；
步骤233：k逐步加1，并按照所述步骤231或所述步骤232的方法，从正相上的所有换相开关的负载电流数组中任选k个负载电流数组进行随机组合，直至k达到正相上的换相开关的总数，得到正相的
个负载电流数组集合；
其中，正相的负载电流数组集合的总数为
k为从正相上的所有换相开关的负载电流数组中任选负载电流数组的数量。
5.根据权利要求3所述的基于换相开关的三相不平衡优化方法，其特征在于，当选取的相为正相时，正相的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值ΔIY具体为：ΔIY＝IY-X；
则所述步骤3的具体步骤包括：
步骤31：在正相的换相开关总负载电流序列中进行搜索，获取满足潜在换相开关判据的总负载电流值，并将满足所述潜在换相开关判据的所有总负载电流值确定为正相的潜在总负载电流值；
所述潜在换相开关判据具体为：
其中，
为正相的换相开关总负载电流序列中的第t-1个总负载电流值，
为正相的换相开关总负载电流序列中的第t个总负载电流值，t为正整数且满足1≤t≤n；
步骤32：分别计算正相的每个潜在总负载电流值与补偿电流值之间的电流差值，并将电流差值的绝对值的最小值所对应的潜在总负载电流值确定为目标总负载电流值；
步骤33：在正相的所有换相开关组合中，获取与所述目标总负载电流值对应的换相开关组合，并将与所述目标总负载电流值对应的换相开关组合确定为目标换相开关组合。
6.根据权利要求3所述的基于换相开关的三相不平衡优化方法，其特征在于，所述步骤4的具体实现为：
选取另一相，当选取的另一相的相电流小于所述相电流平衡优化值时，将选取的另一相作为负相；按照所述相电流平衡优化值，将正相上的目标换相开关组合中每个目标换相开关分别切换至负相。
7.一种基于换相开关的三相不平衡优化系统，其特征在于，包括设置在配电网变压器出线侧的主线上的主控装置和多个设置在所述配电网变压器出线侧的支线上的换相开关，所述主控装置和所有换相开关均分别与所述配电网变压器电连接，每个换相开关还分别与对应支线上的单相负载电连接，所述主控装置通过无线网络分别与每个换相开关通信连接；
所述主控装置用于：
分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流，根据三相的相电流计算三相不平衡度，并根据所述三相不平衡度获取相电流平衡优化值；
选取任一相的相电流，比较选取的相电流与所述相电流平衡优化值的大小，当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，计算选取的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，并获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合；
根据选取的相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列，在选取的相上的所有换相开关组合中获取目标换相开关组合；
按照所述相电流平衡优化值，向选取的相上的目标换相开关组合中的每个目标换相开关分别发送换相命令；
遍历每一相的线电流，并向每一相上的目标换相开关组合中的所有目标换相开关分别发送换相命令；
换相开关用于：
接收所述主控装置发送的换相命令，并根据换相命令进行换相。
8.根据权利要求7所述的基于换相开关的三相不平衡优化系统，其特征在于，所述主控装置包括数据获取模块、计算模块、分析模块和命令发送模块；
所述数据获取模块用于分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流；
所述计算模块，用于根据三相的相电流计算三相不平衡度，并根据所述三相不平衡度获取相电流平衡优化值；
所述分析模块，用于选取任一相的相电流，比较选取的相电流与所述相电流平衡优化值的大小；
所述计算模块，还用于当所述分析模块比较出选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，计算选取的相电流与所述相电流平衡优化值之间的补偿电流值，并获取选取的相上的换相开关总负载电流序列和多个换相开关组合；
所述分析模块，还用于根据选取的相上的补偿电流值和换相开关总负载电流序列，在选取的相上的所有换相开关组合中获取目标换相开关组合；
所述命令发送模块，用于按照所述相电流平衡优化值，向选取的相上的目标换相开关组合中的每个目标换相开关分别发送换相命令；还用于遍历每一相的线电流，并向每一相上的目标换相开关组合中的所有目标换相开关分别发送换相命令。
9.根据权利要求8所述的基于换相开关的三相不平衡优化系统，其特征在于，所述数据获取模块具体用于：
利用电流互感器分别获取配电变压器出线侧的三相的相电流；
所述计算模块具体用于：
根据三相的相电流分别计算得到三相电流最大值、三相电流最小值和三相电流平均值；
根据所述三相电流最大值、所述三相电流最小值和所述三相电流平均值，计算得到所述三相不平衡度；
根据所述三相不平衡度和所述三相电流平均值获取所述相电流平衡优化值；
所述计算模块还具体用于：
当选取的相电流大于所述相电流平衡优化值时，将选取的相作为正相，获取正相上的所有换相开关，并获取正相上的每个换相开关一一对应的负载电流；
根据正相上的每个换相开关和每个换相开关一一对应的负载电流，得到正相上的每个换相开关一一对应的负载电流数组；
按照预设组合方法，将正相上的所有换相开关的负载电流数组分别进行组合，得到正相的多个负载电流数组集合；
选取正相的任一个负载电流数组集合，将选取的一个负载电流数组集合中的所有负载电流进行求和，得到正相上选取的一个负载电流数组集合对应的总负载电流值和换相开关组合；
遍历正相的每个负载电流数组集合，得到正相的每个负载电流数组集合对应的总负载电流值和换相开关组合；
将正相的所有负载电流数组集合的总负载电流值按照从小到大的顺序排列，得到正相的换相开关总负载电流序列。
10.根据权利要求9所述的基于换相开关的三相不平衡优化系统，其特征在于，所述分析模块具体用于：
在正相的换相开关总负载电流序列中进行搜索，获取满足潜在换相开关判据的总负载电流值，并将满足所述潜在换相开关判据的所有总负载电流值确定为正相的潜在总负载电流值；
分别计算正相的每个潜在总负载电流值与补偿电流值之间的电流差值，并将电流差值的绝对值的最小值所对应的潜在总负载电流值确定为目标总负载电流值；
在正相的所有换相开关组合中，获取与所述目标总负载电流值对应的换相开关组合，并将与所述目标总负载电流值对应的换相开关组合确定为目标换相开关组合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911288484.3A CN111049164A (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 一种基于换相开关的三相不平衡优化方法和系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201911288484.3A CN111049164A (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 一种基于换相开关的三相不平衡优化方法和系统 |
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|---|---|
| CN111049164A true CN111049164A (zh) | 2020-04-21 |
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ID=70236437
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| CN201911288484.3A Withdrawn CN111049164A (zh) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | 一种基于换相开关的三相不平衡优化方法和系统 |
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|---|---|
| CN (1) | CN111049164A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112152531A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-29 | 北京罗克维尔斯科技有限公司 | 三相电机电流对称性检测方法、装置、控制器及车辆 |
| CN112653161A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-13 | 南方电网电力科技股份有限公司 | 一种台区换相开关调整相序生成方法及装置 |
| CN112736937A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 武汉中原电子信息有限公司 | 一种基于多评价目标的三相不平衡调节方法 |
-
2019
- 2019-12-12 CN CN201911288484.3A patent/CN111049164A/zh not_active Withdrawn
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