CN111697599A - 一种低压配电网控制方法及低压配电网控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低压配电网控制方法及低压配电网控制系统，应用于配电技术领域，该方法提供一种基于多种群遗传算法得到的换相控制模型，该换相控制模型以低压配电网内各换相执行开关的相电流值和相序为输入数据，以低压配电网三相不平衡度满足预设正常运行条件时所对应的各换相执行开关相序为输出数据。在目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件时，将目标低压配电网内各换相执行开关的相电流值和当前相序输入该换相控制模型，得到目标配电网内各换相执行开关的目标相序，最终控制各换相执行开关切换至各自对应的目标相序，以使目标低压配电网的三相不平衡满足预设正常运行条件，从而提高低压配电网运行稳定性，提高供电质量。

Description

一种低压配电网控制方法及低压配电网控制系统
技术领域
本发明属于配电技术领域，尤其涉及一种低压配电网控制方法及低压配电网控制系统。
背景技术
在我国的低压配电系统中，三相四线制配电网是使用最为广泛的低压配电网络，高压输电网络输送的高压电能经多级变压器降压处理，并最终由配电变压器输送至交流电网的最底端负载，满足负载的正常工作所需。具体的，在三相四线制低压配电网络中，配电变压器低压侧绕组大都采用Y型接法，分为a相、b相、c相，以及0相，输电电路相应设置有四根输电线缆，输电线缆的一端与配电变压器低压侧接线端子相连，另一端经换相执行开关与用电负载相连，最终实现电能的传输。
在实际应用中，低压配电网连接有大量的单相负载，这些单相负载经换相执行开关具体连接于输电线路中任一相相线与0线之间，比如a相线与0线之间、b相线与0线之间。由于单相负载数量众多、负荷性质多种多样等原因，即使是同一低压配电网内，低压配电网的负荷波动依然较为明显，由此引起的低压配电网的三相负荷不平衡问题十分突出。
考虑到低压配电网出现严重三相负荷不平衡时，不仅会影响用户的正常用电、增加变压器及输电线路损耗，甚至会引起大面积停电及中性线烧断等严重后果，如何尽量降低低压配电网的三相负荷不平衡度，提高低压配电网运行稳定性，提高供电质量，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低压配电网控制方法及低压配电网控制系统，在低压配电网出现三相不平衡时，切换低压配电网中各换相执行开关连接的相序，以使低压配电网的三相不平衡度满足预设正常运行条件，从而提高低压配电网运行稳定性，提高供电质量，具体方案如下：
第一方面，本发明提供一种低压配电网控制方法，包括：
根据目标低压配电网的三相电流值，计算所述目标低压配电网的三相不平衡度；
若所述目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件，获取所述目标低压配电网内各换相执行开关的相电流值和当前相序；
将各所述换相执行开关的相电流值和当前相序输入换相控制模型，得到各所述换相执行开关的目标相序；
其中，所述换相控制模型以低压配电网内各换相执行开关的相电流值和相序为输入数据，以低压配电网三相不平衡度满足预设正常运行条件时所对应的各换相执行开关相序为输出数据，基于多种群遗传算法得到；
控制各所述换相执行开关切换至各自对应的目标相序。
可选的，所述根据目标低压配电网的三相电流值，计算所述目标低压配电网的三相不平衡度，包括：
在预设时长内，按照预设采样周期获取目标低压配电网的三相电流值；
分别根据各所述预设采样周期的三相电流值，计算所述目标低压配电网在各所述预设采样周期内的三相不平衡度。
可选的，判断所述目标低压配电网的三相不平衡度是否满足所述预设不平衡切换条件的过程，包括：
若所述目标低压配电网在所述预设时长内各所述预设采样周期的三相不平衡度均大于预设阈值，则判定所述目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件。
可选的，所述控制各所述换相执行开关切换至各自对应的目标相序，包括：
分别确定各所述换相执行开关的当前相序是否与各自对应的目标相序相同；
控制当前相序与目标相序不同的换相执行开关切换至自身对应的目标相序；
控制当前相序与目标相序相同的换相执行开关维持自身的当前相序。
可选的，在判定所述目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件后，所述方法还包括：
发送三相不平衡预警信息。
可选的，本发明提供的低压配电网控制方法，还包括：
按照预设加密算法对各所述换相执行开关的相电流值和当前相序加密，得到加密运行数据；
上传所述加密运行数据至配电自动化主站。
可选的，基于多种群遗传算法得到所述换相控制模型的过程包括：
以所述目标低压配电网内各换相执行开关的相序为染色体，构建染色体矩阵；
基于所述染色体矩阵生成预设数量的初始相序种群；
基于各所述初始相序种群，进行多次种群迭代，并针对每一次迭代得到的相序种群，以三相不平衡度函数为适应度计算函数，根据所述相序种群中的染色体相序对应的相电流值，计算得到各所述相序种群内染色体的适应度值；
基于所述初始相序种群以及所述初始相序种群对应的适应度值，在每一代所述相序种群中进行选择-交叉-变异的遗传进化操作，并在每次遗传进化操作后，得到相应的优化染色体；
使用移民算子使各所述相序种群之间的所述优化染色体进行传播，并使用人工算子确保满足预设筛选条件的优化染色体被人工选择，直至满足预设迭代终止条件，得到换相控制模型。
第二方面，本发明提供一种低压配电网控制系统，包括：低压配电网、电流测量模块、无线通信模块、多个换相执行开关，以及智能融合终端，其中，
所述低压配电网经各所述换相执行开关与各所述换相执行开关对应的用电负载相连；
所述智能融合终端经所述电流测量模块获取所述低压配电网的三相电流值，且所述智能融合终端通过所述无线通信模块与各所述换相执行开关通讯连接；
所述智能融合终端用于执行本发明第一方面任一项所述的低压配电网控制方法，在低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件时，根据换相控制模型确定各所述换相执行开关的目标相序，并控制各所述换相执行开关切换至各自对应的目标相序，以使所述低压配电网的三相不平衡度满足预设正常运行条件。
可选的，所述无线通信模块包括电力线载波通讯模块和微功率无线通讯模块中的一种。
可选的，所述换相执行开关设置有标准化数据接口，其中，
所述标准化数据接口用于将所述换相执行开关接收/发送的数据转换为指定数据格式。
上述本发明提供的低压配电网控制方法，该方法提供一种基于多种群遗传算法得到的换相控制模型，该换相控制模型以低压配电网内各换相执行开关的相电流值和相序为输入数据，以低压配电网三相不平衡度满足预设正常运行条件时所对应的各换相执行开关相序为输出数据。在目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件时，将目标低压配电网内各换相执行开关的相电流值和当前相序输入该换相控制模型，得到目标配电网内各换相执行开关的目标相序，最终控制各换相执行开关切换至各自对应的目标相序，以使目标低压配电网的三相不平衡满足预设正常运行条件，从而提高低压配电网运行稳定性，提高供电质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明实施例提供的一种低压配电网控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的多种群遗传算法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种低压配电网控制系统的结构框图；
图4是本发明实施例提供的智能融合终端的结构框图；
图5是本发明实施例提供的标准化数据接口模块的结构框图。
具体实施方式
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。
可选的，参见图1，图1是本发明实施例提供的一种低压配电网控制方法的流程图，本发明实施例提供的控制方法可应用于能够与低压配电网中设置的各个换相执行开关进行通讯，并控制换相执行开关动作以切换用电负载实际接入相序的电子设备，该电子设备可以平板电脑、PC机，当然也可以是供电系统中的专用设备，比如智能融合终端等。在某些情况下，本发明还可以应用于网络侧的服务器。结合图1，本发明实施例提供的低压配电网控制方法，可以包括：
S100、根据目标低压配电网的三相电流值，计算目标低压配电网的三相不平衡度。
在实际应用中，任何设置有换相执行开关、可以对用电负载实际接入相序进行控制的低压配电网，都可以作为本发明各实施例中述及的目标低压配电网。
可以想到的是，计算目标低压配电网的三相不平衡度，首先需要获取目标低压配电网的三相电流值。在任一低压配电网中，三相电流值可以直接从配电变压器的低压侧获取，当然，也可以获取配电网中所有换相执行开关或电能表等设备的电流，然后将分别将各相的电流值相加，最终得到低压配电网的三相电流值。
对于目标低压配电网中三相电流值的具体获取方法，可以按照现有技术中得方式实现，本发明对此不做限定。
可选的，考虑到实际应用中，低压配电网中的三相电流常常因为各种原因发生波动，如果采样目标低压配电网的三相电流时恰好电网波动，将直接影响目标低压配电网三相不平衡度的计算结果。为此，本发明实施例提供一种三相电流采样以及计算三相不平衡度的方法。
在预设时长内，按照预设采样周期获取目标低压配电网的三相电流值。当然，预设时长应大于预设采样周期的时长，以确保在预设时长内获取得到多组三相电流值。而对于预设时长以及预设采样周期的具体选取，应结合实际控制需求，设备计算能力等多方面条件考虑，本发明对于预设时长，以及预设采样周期的具体设置不做限定。
采样完成后，分别根据各预设采样周期的三相电流值计算目标低压配电网在各预设采样周期内的三相不平衡度，这意味着，在预设时长足够长的情况下，此步骤可以得到目标配电网多个三相不平衡度计算值。
S110、判断目标低压配电网的三相不平衡度是否满足预设不平衡切换条件，若是，执行S120。
在采用前述S100，计算得到多个三相不平衡度之后，如果目标低压配电网在前述预设时长内各预设采样周期的三相不平衡度均大于预设阈值，即目标低压配电网在预设时长内一直处于三相不平衡状态，则判定目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件，执行S120，否则，如果预设时长内至少存在一个计算得到的三相不平衡度小于预设阈值，则判定不满足预设不平衡切换条件，退出当前的控制逻辑，执行下一周期的监控。
需要说明的是，上述内容给出一种较为严苛的判断目标低压配电网是确实存在三相不平衡的方法，在实际应用中，还可以将预设不平衡切换条件设置为：在预设时长内计算得到的多个三相不平衡度之中，如果超过预设比例的三相不平衡度大于预设阈值，则判定满足预设不平衡切换条件。当然，还可以采用其他方式进行判定，比如，只计算一个目标低压配电网的三相不平衡度，如果所得三相不平衡度大于预设阈值，则判定满足预设不平衡切换条件。在不超出本发明核心思想范围的前提下，这些判断目标低压配电网的三相不平衡度是否满足预设不平衡切换条件的过程，同样属于本发明保护的范围内。
S120、获取目标低压配电网内各换相执行开关的相电流值和当前相序。
在判定目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件的情况下，进一步获取目标低压配电网内各换相执行开关的相电流值和当前相序。
S130、将各换相执行开关的相电流值和当前相序输入换相控制模型，得到各换相执行开关的目标相序。
为了更好的控制目标低压配电网络的三相不平衡度，本发明实施例基于多种群遗传算法得到一个换相控制模型，该换相控制模型以低压配电网内各换相执行开关的相电流值和相序为输入数据，以低压配电网三相不平衡度满足预设正常运行条件时所对应的各换相执行开关相序为输出数据。在获取得到目标低压配电网内各换相执行开关的相电流值和当前相序后，将各换相执行开关的相电流值和当前相序输入本发明提供的换相控制模型，所得输出结果即为各换相执行开关的目标相序，当目标低压配电网内各换相执行开关按照相应的目标相序连接配电网与用电负载时，即可使得目标低压配电网的三相不平衡度满足预设正常运行条件。
具体的，参见图2，图2是本发明实施例提供的多种群遗传算法的流程示意图，下面结合图2和本发明的应用场景，对基于多种群遗传算法得到的换相控制模型最终输出目标相序的过程进行介绍：
(1)编码操作。把一个具体的问题抽象成染色体变量，再进行相应的基因进化操作。在低压配电网三相不平衡治理上，按照换相执行开关当前相序，将A相基因表示为染色体[1,0,0]T，B相基因表示为染色体[0,1,0]T，C相基因表示为染色体[0,0,1]T进行编码，通过有位串编码方式得到相应的染色体变量，并根据换相执行开关的实际个数按顺序生成初始矩阵，得到染色体矩阵。比如，目标低压配电网内设置有15个换相执行开关，系列染色体矩阵的每一列数组作为一个染色体，每一个染色体代表一个换相执行开关的当前相序，具体表示如下。
Figure BDA0002583306150000081
(2)初始化种群。假定种群的初始数目为P＝3个，每个种群的规模N为100个,并开始随机生成和染色体序列有关的种群。使用创建种群函数crtbp()来任意初始化离散随机种群，经过初始化换相开关的3个随机生成的相序种群，随机产生了第一代多种群，然后根据算法不断迭代进化换相开关的相序种群。其中，种群是染色体带有特征的个体的集合，在本发明实施例中，种群便是随机生成的一个个换相执行开关的相序序列的集合。
(3)定义适应度函数并计算适应度值。使用适应度函数ranking()计算所有种群中全部个体的适应度值，以评估个体遗传的几率大小。适应度值越高被选择的几率越大。本发明实施例使用计算三相不平衡度的函数来作为适应度函数，把每代种群中的每个染色体即每个换相执行开关的迭代的当前相序产生的电流值，通过三相不平衡度函数计算得到三相不平衡度的大小来决定是否遗传该染色体，即将各换相执行开关的适应度作为遗传选择条件。
(4)遗传进化操作。各个种群使用标准遗传算法SGA来优化迭代染色体，为了得到适应度更优的染色体序列，即换相序列。优化过程中存在一系列的选择-交叉-变异的过程。首先在种群中通过选择算子函数select()从上一代换相序列群体中以一定的概率选择适应度值优良的个体来组成新的换相序列种群。然后交叉算子函数recombin()是最主要的遗传操作，从换相序列种群中随机选择两个换相序列染色体来产生新的换相序列个体染色体，这样换相序列种群就会不断更新。最后变异算子函数mnt()在换相序列种群中随机选择一个个体，以一定概率随机改变换相序列个体的染色体结构，通常变异的概率很低，有助于找到全局最优解。
(5)移民算子和人工算子。移民操作实现个体的协同进化，可以使优良个体在种群间的传播速度加快，提高收敛速度和解的精度。人工选择确保了最好的精英个体被人工选择和保存。将各种群在进化限定的代数后得到的最优个体进行比较，取全局最优个体替换其它种群中最差个体，使得最优的个体在各子种群中传播。通过移民和人工算子可以把各个换相序列种群中最优的换相序列个体组成一个精英换相序列种群，提高了收敛速度和三相不平衡度解的精度。
(6)迭代终止条件。在实施例中，采用双重收敛准则作为终止条件。第一，当各种群进化到规定的迭代次数时，算法即可终止；第二，当多个种群所有个体中的最优个体的适应度值连续保持规定次数不变时，算法即可终止，两者满足一个即可。在寻找最优换相序列时我们设置最大的迭代次数和换相序列种群迭代规定几代保持不变时终止算法，得到最优换相序列，作为目标低压配电网内各换相执行开关的目标相序输出。
需要说明的是，上述内容仅是对多种群遗传算法的参数配置和执行过程进行简单介绍，具体的执行过程，可以参照现有技术中的方法实现，本发明对于多种群遗传算法的具体配置过程不做限定。
本发明选用多种群遗传算法得到换相控制模型，按照生物进化的原理从全局的领域来对解空间进行搜索，最终逐代演化出最优的相序序列。与现有技术相比，避免基于数学递归逻辑算法，其运行效率低，计算时间长，占用存储空间大，调用的层次太多时易出现栈溢出造成死循环的现象。
S140、控制各换相执行开关切换至各自对应的目标相序。
可选的，在得到目标低压配电网内各换相执行开关的目标相序后，分别确定各换相执行开关的当前相序是否与各自对应的目标相序相同，然后，控制当前相序与目标相序不同的换相执行开关切换至自身对应的目标相序，同时，控制当前相序与目标相序相同的换相执行开关维持自身的当前相序不变。
综上所述，本发明提供的低压配电网控制方法，在目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件时，将目标低压配电网内各换相执行开关的相电流值和当前相序输入该换相控制模型，得到目标配电网内各换相执行开关的目标相序，最终控制各换相执行开关切换至各自对应的目标相序，以使目标低压配电网的三相不平衡满足预设正常运行条件，从而提高低压配电网运行稳定性，提高供电质量。
可选的，在前述步骤判定目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件，即目标低压配电网确定发生三相不平衡故障的情况下，本发明实施例提供的低压配电网控制方法，还会发送三相不平衡预警信息，该三相不平衡预警信息可以发送至配电自动化主站，也可以发送至供电管理部门指定的任何相关控制设备，甚至可以发送至运维人员的个人移动设备上。
进一步的，为了提高数据传输的安全性，本发明实施例提供的控制方法，还可以按照预设加密算法对各换相执行开关的相电流值和当前相序加密，得到加密运行数据，并上传所得加密运行数据至配电自动化主站。当然，在控制各换相执行开关切换相序时，相应的控制指令也可以采用加密的方式进行传输。
可选的，本发明实施例提供的控制方法，还包括：把各换相执行开关的相电流值、当前相序、目标相序、切换时间、配电网的三相不平衡度等数据存储为历史数据。方便运维人员对历史数据深化利用，可以从数据中分析出负荷区哪条支路经常负荷过载导致三相不平衡，便于日后对配电台区的负载进行优化部署。
可选的，参见图3，图3是本发明实施例提供的一种低压配电网控制系统的结构框图，如图3所示，本发明实施例提供的低压配电网控制系统，包括：低压配电网10(图中以配电变压器、三相四线制输电线路示出)、电流测量模块20、无线通讯模块(图中未示出)、多个换相执行开关30，以及智能融合终端40，其中，
低压配电网10经各换相执行开关30与各换相执行开关30对应的用电负载50相连，为各用电负载50供电。需要说明的是，低压配电网10、换相执行开关30，以及用电负载50之间的具体连接方式，可以参照现有技术实现，本发明对此不做限定。
智能融合终端40经电压测量模块20采集低压配电网10的三相电流值，并与各换相执行开关30通讯连接。可选的，电压测量模块20可以选用最为常用的电流互感器实现，当然，也可以选用其他能够向智能融合终端40反馈低压配电网10的三相电流值的设备，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样属于本发明保护的范围内。同时，智能融合终端通过无线通信模块与各换相执行开关通讯连接，可选的，该无线通信模块可以是电力线载波通讯模块和微功率无线通讯模块中的一种。
重要的是，智能融合终端40执行本发明上述任一项实施例提供的低压配电网控制方法，在低压配电网10的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件时，根据换相控制模型确定各换相执行开关30的目标相序，并控制各换相执行开关30切换至各自对应的目标相序，以使低压配电网10的三相不平衡度满足预设正常运行条件。
可选的，参见图4，图4是本发明实施例提供的智能融合终端的结构框图，同时，图4还示出了智能融合终端在应用时的连接情况。
本发明实施例述及的智能融合终端，是集配电台区供用电信息采集、采集终端数据收集、设备状态监测及通讯组网、就地化分析决策、协同计算等功能于一体的智能化融合终端设备，硬件部分采用平台化设计，软件部分以软件APP定义的方式实现功能灵活扩展，是属于边缘物联代理设备范畴。
智能融合终端采用容器技术，虚拟的独立运行环境，能够通过对终端部分物理资源(CPU、内存、磁盘、网络资源等)的划分和隔离，屏蔽本容器中应用软件与其他容器或操作系统的相互影响，运行在容器中的软件APP，可单独快速开发、自由扩展。在实际应用中，智能融合终端安装在每个低压配电网的配变变压器的二次侧。
智能融合终端硬件平台化和软件APP定义化，实现软硬件的解耦。同时，智能融合终端介于端侧设备和云主站之间，能够满足配电和营销两大专业的业务需求，采用容器、边缘计算技术，具有双安全芯片支持4G远程通信、HPLC和RS485本地通信，是端侧设备和云主站之间的桥梁。
参见图4，智能融合终端内安装的APP包括：电能质量监测APP、698协议APP、104协议APP、换相开关APP、电能质量治理APP等多种类多功能的应用软件，其中，换相开关APP即为执行本发明上述任一实施例提供的低压配电网控制方法所对应的应用软件。换相开关APP等相关APP运行在智能融合终端的容器内，保证了APP间独立运行互不干扰，实现了换相开关APP与硬件智能融合终端的解耦更加灵活化。
进一步的，智能融合终端还设置有信息安全代理模块，嵌入到智能融合终端内部，通过加密芯片及加密算法对各换相开关APP通信、数据中心读写数据及104协议APP上传数据进行交互提供安全加密解密功能，保证云管边端数据的安全。
图4中还示出了与智能融合终端进行云边协同的配电自动化主站和用电信息采集主站，以及相关的电能质量治理设备。其中，电能质量治理设备中换相执行开关安装运行于用户侧，具有实时采集分支路的负荷电压和负荷电流等运行数据及上报故障告警事件信息，并执行智能融合终端下发的换相指令进行相应的换相动作，然后通过RS485与标准化数据接口模块相连接。
可选的，本发明实施例中述及的换相执行开关，是安装在低压配电网末端负荷区域的装置，是集采样、运算、通信、相序等功能于一体的智能投切装置能够采集所监控用电负载的实时负荷电流和当前相序，并通过预设的通信网络上报给智能融合终端，并根据智能融合终端的控制指令，执行换相动作。
可选的，本发明实施例提供的换相执行开关还设置有标准化数据接口，该标准化数据接口具有统一功能接口和通信协议标准化接入的功能，能够把各个厂家的换相执行开关以各自的私有扩展协议，按照标准信息模型的规定与智能融合终端进行数据参量交互，即能够将所连接换相执行开关接收/发送的数据转换为指定数据格式，并上传至智能融合终端。图5示出了标准化数据接口的结构，同时，还示出标准化数据接口与换相执行开关以及智能融合终端之间的连接关系。
综上所述，通过本发明实施例提供的低压配电网控制系统，使用智能融合终端为边缘计算平台来替代现有换相开关系统的智能主控开关。响应国家电网公司提出电力物联网“云管边端”的边缘计算架构，使硬件平台化，软件APP化，实现了软硬件的解耦。减少了配电台区设备硬件种类繁杂、数量众多的问题，降低了投入设备成本和维护成本。满足了“集约化、专业化、精益化”的运维管控要求
智能融合终端与换相执行开关通过标准化数据接口模块交互，统一功能接口和通信协议标准化接入，实现设备标准化接入的要求，实现不同厂家的设备在融合终端上的“即插即用”，为“端、边”模型的实现打好基础。
进一步的，对于换相执行开关采集的各分支负荷实时电流和当前相序数据上报给智能融合终端，智能融合终端不仅对换相过程进行控制，同时，还把相应数据存储为历史数据。运维人员对历史数据深化利用，可以从数据中分析出负荷区哪条支路经常负荷过载导致三相不平衡，便于日后对配电台区的负载进行优化部署。
同时，还可以对传输的数据进行加密，通过采用搭载加密芯片、加密算法等形式实现数据加解密功能，确保“端、边”之间数据流的安全可靠。
当智能融合终端接收到各分支换相执行开关上报的实时数据，并基于所得实时数据判定低压配电网三相不平衡后，不仅会控制各换相执行开关切换相序，而且还会产生一个三相不平衡告警信息并上传至配电自动化主站。
智能融合终端中采用的本发明实施例提供的低压配电网控制方法，该方法的核心在采用多种群遗传算法训练得到的换相控制模型，按照生物进化的原理从全局的领域来对解空间进行搜索，最终逐代演化出最优解。避免现有技术基于数学递归逻辑算法，其运行效率低，计算时间长，占用存储空间大，调用的层次太多时易出现栈溢出造成死循环的现象。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
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核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。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 (10)

1.一种低压配电网控制方法，其特征在于，包括：
根据目标低压配电网的三相电流值，计算所述目标低压配电网的三相不平衡度；
若所述目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件，获取所述目标低压配电网内各换相执行开关的相电流值和当前相序；
将各所述换相执行开关的相电流值和当前相序输入换相控制模型，得到各所述换相执行开关的目标相序；
其中，所述换相控制模型以低压配电网内各换相执行开关的相电流值和相序为输入数据，以低压配电网三相不平衡度满足预设正常运行条件时所对应的各换相执行开关相序为输出数据，基于多种群遗传算法得到；
控制各所述换相执行开关切换至各自对应的目标相序。
2.根据权利要求1所述的低压配电网控制方法，其特征在于，所述根据目标低压配电网的三相电流值，计算所述目标低压配电网的三相不平衡度，包括：
在预设时长内，按照预设采样周期获取目标低压配电网的三相电流值；
分别根据各所述预设采样周期的三相电流值，计算所述目标低压配电网在各所述预设采样周期内的三相不平衡度。
3.根据权利要求2所述的低压配电网控制方法，其特征在于，判断所述目标低压配电网的三相不平衡度是否满足所述预设不平衡切换条件的过程，包括：
若所述目标低压配电网在所述预设时长内各所述预设采样周期的三相不平衡度均大于预设阈值，则判定所述目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件。
4.根据权利要求1所述的低压配电网控制方法，其特征在于，所述控制各所述换相执行开关切换至各自对应的目标相序，包括：
分别确定各所述换相执行开关的当前相序是否与各自对应的目标相序相同；
控制当前相序与目标相序不同的换相执行开关切换至自身对应的目标相序；
控制当前相序与目标相序相同的换相执行开关维持自身的当前相序。
5.根据权利要求3所述的低压配电网控制方法，其特征在于，在判定所述目标低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件后，所述方法还包括：
发送三相不平衡预警信息。
6.根据权利要求1-5任一项所述的低压配电网控制方法，其特征在于，还包括：
按照预设加密算法对各所述换相执行开关的相电流值和当前相序加密，得到加密运行数据；
上传所述加密运行数据至配电自动化主站。
7.根据权利要求1-5任一项所述的低压配电网控制方法，其特征在于，基于多种群遗传算法得到所述换相控制模型的过程包括：
以所述目标低压配电网内各换相执行开关的当前相序为染色体，构建染色体矩阵；
基于所述染色体矩阵生成预设数量的初始相序种群；
基于各所述初始相序种群，进行多次种群迭代，并针对每一次迭代得到的相序种群，以三相不平衡度函数为适应度计算函数，根据所述相序种群中的染色体相序对应的相电流值，计算得到各所述相序种群内染色体的适应度值；
基于所述初始相序种群以及所述初始相序种群对应的适应度值，在每一代所述相序种群中进行选择-交叉-变异的遗传进化操作，并在每次遗传进化操作后，得到相应的优化染色体；
使用移民算子使各所述相序种群之间的所述优化染色体进行传播，并使用人工算子确保满足预设筛选条件的优化染色体被人工选择，直至满足预设迭代终止条件，得到换相控制模型。
8.一种低压配电网控制系统，其特征在于，包括：低压配电网、电流测量模块、无线通信模块、多个换相执行开关，以及智能融合终端，其中，
所述低压配电网经各所述换相执行开关与各所述换相执行开关对应的用电负载相连；
所述智能融合终端经所述电流测量模块获取所述低压配电网的三相电流值，且所述智能融合终端通过所述无线通信模块与各所述换相执行开关通讯连接；
所述智能融合终端用于执行权利要求1-7任一项所述的低压配电网控制方法，在低压配电网的三相不平衡度满足预设不平衡切换条件时，根据换相控制模型确定各所述换相执行开关的目标相序，并控制各所述换相执行开关切换至各自对应的目标相序，以使所述低压配电网的三相不平衡度满足预设正常运行条件。
9.根据权利要求8所述的低压配电网控制系统，其特征在于，所述无线通信模块包括电力线载波通讯模块和微功率无线通讯模块中的一种。
10.根据权利要求8所述的低压配电网控制系统，其特征在于，所述换相执行开关设置有标准化数据接口，其中，
所述标准化数据接口用于将所述换相执行开关接收/发送的数据转换为指定数据格式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113258593A (zh) * 2021-06-18 2021-08-13 广东新电电力科技有限公司 一种三相不平衡在线治理平台及方法
CN113471982A (zh) * 2021-07-22 2021-10-01 天津大学 云边协同与电网隐私保护的分布式电源就地电压控制方法
CN113542254A (zh) * 2021-07-12 2021-10-22 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种融合终端安全访问系统及方法
CN114095219A (zh) * 2021-11-04 2022-02-25 许昌许继软件技术有限公司 一种适用于配电物联终端的加密通信装置及其控制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113258593A (zh) * 2021-06-18 2021-08-13 广东新电电力科技有限公司 一种三相不平衡在线治理平台及方法
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