CN111509742B - 一种针对三相不平衡的换相方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种针对三相不平衡的换相方法，包括以下步骤：获取配变首端三相有功数据，得到集合H和集合D，从集合D中得到集合P和对应时刻的集合H₁，筛选集合H₁中大于μ的时刻t，得到对应时刻的集合P₀，根据情况1‑情况6，统计集合P₀各个情况的出现频度，以频率最高的情况作为分析基础，再进行数据移动分类，存入数据集合t₁、t₂、t₃中，根据不同数据的比较进行换相并进行相应的换相转移电量计算，最后在现场依次按照换相方向及计算出的换相转移电量对用户进行换相。本发明在明确三相不平衡评价指标的基础上，提出可行实用的台区人工换相方法，降低了三相负荷的不平衡度。

Description

一种针对三相不平衡的换相方法

技术领域

本发明涉及电力系统和数据分析技术领域，特别是涉及一种针对三相不平衡的换相方法。

背景技术

低压配电网大部分采用三相四线制的方式供电给电力用户。电力用户具有数量多、地理分布分散、用电随机性强的特点，大量时空分布不平衡的单相负荷导致多数配电台区存在不同程度的三相负荷不平衡问题。

三相不平衡会对电力系统和用户造成一系列的危害，包括：降低变压器的出力、危及配电变压器的安全和寿命、引起发电机附加发热和振动、增加线路的有功损耗，严重危害电网安全和经济运行。因此，降低配电台区三相负荷不平衡度，提高配电台区运行的经济性和安全是当前低压配电网管理工作的重要内容。

根据三相不平衡产生原因的不同，电力系统的不平衡可以分为事故性和正常性两大类。事故性的不平衡是由于系统故障引起的，这种运行工况在系统中是不允许的，一般要通过保护装置切除故障元件，经处理后再恢复系统运行。正常性不平衡是由于负载不对称、线路参数不对称等因素引起，其中负载不对称是三相电流不平衡的主要引起因素。

发明内容

本发明的目的是对三相负荷不平衡问题，提出一种针对三相不平衡的换相方法，实现各负载用户的最佳接入相序得以形成，在明确三相不平衡评价指标的基础上，提出可行实用的台区人工换相方法。

本发明的技术方案为：

一种针对三相不平衡的换相方法，包括以下步骤：

S1：获取目标台区配变首端的三相有功数据，每m分钟获取一次，一天包括F个时刻，即

m和F均为正整数，将配变首端各个时刻的三相有功不平衡度记为集合H，三相有功日不平衡度记为集合D；

S2：对集合D内的目标台区配变首端的三相有功日不平衡度从大到小进行排列，选取从三相有功日不平衡度最大的那天开始往后N天的配变首端三相有功功率记为集合P，并得到对应时刻的三相有功不平衡度集合H₁；

S3：设定三相有功不平衡度阈值μ，筛选集合H₁中三相有功不平衡度大于μ的时刻i，得到对应时刻的配变首端三相有功功率记为集合P₀；

S4：设Pa、Pb、Pc为A、B、C三相的有功功率，分别记Pa＞Pb＞Pc、Pa＞Pc＞Pb、Pb＞Pa＞Pc、Pb＞Pc＞Pa、Pc＞Pb＞Pa、Pc＞Pa＞Pb为情况1～情况6，统计集合P₀中各个情况的出现频次，以频率最高的情况作为分析基础，将其三相有功功率数据纳入集合S；

S5：将集合S中的三相有功功率分别设置为集合PX、PY、PZ，其中X、Y、Z对应频率最高的情况，按照时间序列，从1到n，对集合中的数据进行编号，即P_XI、P_YI、P_ZI，其中P_XI>P_YI>P_ZI,，I＝1,2,…,n；

S6：令I＝1，j＝0，k＝0，l＝0，α＝1.25，β＝0.25，α和β均为固定系数；

若

则j＝j+1，并将P_XI、P_YI、P_ZI存入数据集合t₁中；

若

则k＝k+1，并将P_XI、P_YI、P_ZI存入数据集合t₂中；

若

则l＝l+1，并将P_XI、P_YI、P_ZI存入数据集合t₃中；

循环该步骤，每循环一次，I＝I+1，直至I﹥n；

S7：判断j、k、l三者之间的大小关系；

若j最大，则换相方向为：X相转Z相、Y相转Z相，并计算X相转Z相的换相转移电量ΔW_X-Z、Y相转Z相的换相转移电量ΔW_Y-Z；

若k最大，则换相方向为：X相转Y相、X相转Z相，并计算X相转Y相的换相转移电量ΔW_X1-Y、X相转Z相的换相转移电量ΔW_X2-Z；

若l最大，则换相方向为：X相转Z相，并计算X相转Z相的换相转移电量ΔW_X3-Z；

S8：将目标台区单相用户日用电量从大到小排序，现场依次按照换相方向及计算出的换相转移电量对用户进行换相。

进一步，S1中集合H＝{h_i}，三相有功不平衡度计算公式如下式：

式中，

A、B、C为目标台区配变首端的三相；i＝1,2,…,F，代表一天的F个时刻；h_i为时刻i的三相有功不平衡度，

为时刻i的

相有功功率。

进一步，S1中的集合D＝{d_t}，其中三相有功日不平衡度计算公式如下式：

式中，d_t为第t天三相有功日不平衡度。

进一步，S2中集合P＝[P¹…P^t…P^N]，其中：

式中，

分别为第t天i时刻配变首端A、B、C相有功功率，t＝1,2,…,N，i＝1,2,…,F。

进一步，S2中集合H₁＝[h¹…h^t…h^N]，其中：

式中，

对应为第t天i时刻配变首端的三相有功不平衡度，t＝1,2,…,N，i＝1,2,…,F。

进一步，S7中，当j最大时，X相转Z相的换相转移电量为：

进一步，S7中，当j最大时，Y相转Z相的换相转移电量为：

进一步，S7中，当k最大时，X相转Y相的换相转移电量为：

进一步，S7中，当k最大时，X相转Z相的换相转移电量为：

进一步，S7中，当l最大时，X相转Z相的换相转移电量为：

本发明的有益效果为：

本发明通过数据分析，针对经济性较好的人工换相方式进行三相不平衡的治理研究，在明确三相不平衡评价指标的基础上，提出可行实用的台区人工换相方法流程，降低了配电台区三相负荷的不平衡度，提高了配电台区运行的经济性和安全性。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1所示，一种针对三相不平衡的换相方法，包括以下步骤：

S1：获取目标台区配变首端一个月的三相有功数据，使m＝15，F＝96，即每15分钟获取一次，一天包括96个时刻，配变首端各个时刻的三相有功不平衡度记为集合H，三相有功日不平衡度记为集合D；

集合H＝{h_i}，三相有功不平衡度计算公式如下式：

式中，

A、B、C为目标台区配变首端的三相，i＝1,2,…,96，代表一天的96个时刻，h_i为时刻i的三相有功不平衡度，

为时刻i的

相有功功率；

集合D＝{d_t}，三相有功日不平衡度计算公式如下式：

式中，d_t为第t天三相有功日不平衡度；

S2：对集合D内的目标台区配变首端的三相有功日不平衡度从大到小进行排列，选取从三相有功日不平衡度最大的那天开始往后N天的配变首端三相有功功率记为集合P(即最大的那天排名为第1，假设N＝5，即包括从第一到第五的5日数据)，并得到对应时刻的三相有功不平衡度集合H₁；

集合P＝[P¹…P^t…P^N]，其中：

式中，

分别为第t天i时刻配变首端A、B、C相有功功率，t＝1,2,…,N，i＝1,2,…,96；

集合H₁＝[h¹…h^t…h^N]，其中：

式中，

对应为第t天i时刻配变首端的三相有功不平衡度，t＝1,2,…,N，i＝1,2,…,96；

S3：设定三相有功不平衡度阈值μ，筛选集合H₁中三相有功不平衡度大于μ的时刻i，得到对应时刻的配变首端三相有功功率记为集合P₀；

S4：设Pa、Pb、Pc为A、B、C三相的有功功率，分别记Pa＞Pb＞Pc、Pa＞Pc＞Pb、Pb＞Pa＞Pc、Pb＞Pc＞Pa、Pc＞Pb＞Pa、Pc＞Pa＞Pb为情况1～情况6，统计集合P₀中各个情况的出现频次，以频率最高的情况作为分析基础，将其三相有功功率数据纳入集合S；

S5：将集合S中的三相有功功率分别设置为集合PX、PY、PZ，其中X、Y、Z对应频率最高的情况(假设情况1频率最高，即X、Y、Z代表Pa、Pb、Pc，其他情况同理)，按照时间序列，从1到n，对集合中的数据进行编号，即P_XI、P_YI、P_ZI，其中P_XI>P_YI>P_ZI,，I＝1,2,…,n；

S6：令I＝1，j＝0，k＝0，l＝0，α＝1.25，β＝0.25，α和β均为固定系数；

若

即X相和Y相的负荷比较接近，则j＝j+1，并将P_XI、P_YI、P_ZI存入数据集合t₁中；

若

即Y相和Z相的负荷比较接近，则k＝k+1，并将P_XI、P_YI、P_ZI存入数据集合t₂中；

若

则l＝l+1，并将P_XI、P_YI、P_ZI存入数据集合t₃中；

循环该步骤，每循环一次，I＝I+1，直至I﹥n；

S7：判断j、k、l三者之间的大小关系；

若j最大，则换相方向为：X相转Z相、Y相转Z相，并计算X相转Z相的换相转移电量ΔW_X-Z、Y相转Z相的换相转移电量ΔW_Y-Z：

若k最大，则换相方向为：X相转Y相、X相转Z相，并计算X相转Y相的换相转移电量ΔW_X1-Y、X相转Z相的换相转移电量ΔW_X2-Z：

若l最大，则换相方向为：X相转Z相，并计算X相转Z相的换相转移电量ΔW_X3-Z：

S8：将目标台区单相用户日用电量从大到小排序，现场依次按照换相方向及计算出的换相转移电量对用户进行换相。

在本实施例中，m和F可取任意整数值，且满足

具体的时间间隔可根据操作人员的具体操作决定，例如还可取m＝10，即F＝144，使数据的采集间隔更短，也可以使m＝30，即F＝48，使数据的采集间隔更长，根据不同的试验结果可尝试不同时间间隔的数据获取，使不同地区不同情况的目标台区配变首端换相更准确。

本方法的目标是以追求尽可能少时间断面不平衡度增加为代价，来降低尽可能多时间断面的三相不平衡度。选取出现频度最高的A、B、C三相有功功率大小关系为分析基准，在此关系基础上，进一步确定换相方向及换相转移电量计算，可以较好地实现人工换相的目标。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取目标台区配变首端的三相有功数据，每m分钟获取一次，一天包括F个时刻，即

m和F均为正整数，将配变首端各个时刻的三相有功不平衡度记为集合H，三相有功日不平衡度记为集合D；

S2：对集合D内的目标台区配变首端的三相有功日不平衡度从大到小进行排列，选取从三相有功日不平衡度最大的那天开始往后N天的配变首端三相有功功率记为集合P，并得到对应时刻的三相有功不平衡度集合H₁；

S3：设定三相有功不平衡度阈值μ，筛选集合H₁中三相有功不平衡度大于μ的时刻i，得到对应时刻的配变首端三相有功功率记为集合P₀；

S4：设Pa、Pb、Pc为A、B、C三相的有功功率，分别记Pa＞Pb＞Pc、Pa＞Pc＞Pb、Pb＞Pa＞Pc、Pb＞Pc＞Pa、Pc＞Pb＞Pa、Pc＞Pa＞Pb为情况1～情况6，统计集合P₀中各个情况的出现频次，以频率最高的情况作为分析基础，将其三相有功功率数据纳入集合S；

S5：将集合S中的三相有功功率分别设置为集合PX、PY、PZ，其中X、Y、Z对应频率最高的情况，按照时间序列，从1到n，对集合中的数据进行编号，即P_XI、P_YI、P_ZI，其中P_XI>P_YI>P_ZI，I＝1,2,…,n；

S6：令I＝1，j＝0，k＝0，l＝0，α＝1.25，β＝0.25，α和β均为固定系数；

若

则j＝j+1，并将P_XI、P_YI、P_ZI存入数据集合t₁中；

若

则k＝k+1，并将P_XI、P_YI、P_ZI存入数据集合t₂中；

若

则l＝l+1，并将P_XI、P_YI、P_ZI存入数据集合t₃中；

循环该步骤，每循环一次，I＝I+1，直至I﹥n；

S7：判断j、k、l三者之间的大小关系；

若j最大，则换相方向为：X相转Z相、Y相转Z相，并计算X相转Z相的换相转移电量ΔW_X-Z、Y相转Z相的换相转移电量ΔW_Y-Z；

若k最大，则换相方向为：X相转Y相、X相转Z相，并计算X相转Y相的换相转移电量ΔW_X1-Y、X相转Z相的换相转移电量ΔW_X2-Z；

若l最大，则换相方向为：X相转Z相，并计算X相转Z相的换相转移电量ΔW_X3-Z；

S8：将目标台区单相用户日用电量从大到小排序，现场依次按照换相方向及计算出的换相转移电量对用户进行换相。

2.根据权利要求1所述的一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，S1中集合H＝{h_i}，三相有功不平衡度计算公式如下式：

式中，

A、B、C为目标台区配变首端的三相；i＝1,2,…,F，代表一天的F个时刻；h_i为时刻i的三相有功不平衡度，

为时刻i的

相有功功率。

3.根据权利要求2所述的一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，S1中集合D＝{d_t}，三相有功日不平衡度计算公式如下式：

式中，d_t为第t天三相有功日不平衡度。

4.根据权利要求3所述的一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，S2中集合P＝[P¹...P^t...P^N]，其中：

式中，

分别为第t天i时刻配变首端A、B、C相有功功率，t＝1,2,…,N，i＝1,2,…,F。

5.根据权利要求4所述的一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，S2中集合H₁＝[h¹…h^t…h^N]，其中：

式中，

对应为第t天i时刻配变首端的三相有功不平衡度，t＝1,2,…,N，i＝1,2,…,F。

6.根据权利要求1所述的一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，S7中，当j最大时，X相转Z相的换相转移电量为：

7.根据权利要求1所述的一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，S7中，当j最大时，Y相转Z相的换相转移电量为：

8.根据权利要求1所述的一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，S7中，当k最大时，X相转Y相的换相转移电量为：

9.根据权利要求1所述的一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，S7中，当k最大时，X相转Z相的换相转移电量为：

10.根据权利要求1所述的一种针对三相不平衡的换相方法，其特征在于，S7中，当l最大时，X相转Z相的换相转移电量为：

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