配電網三相負荷不平衡自動調節方法技術

本發明專利技術提供一種配電網三相負荷不平衡自動調節方法，設置換相開關模塊和中央控制區模塊，所述中央控制區模塊包含控制模塊和載波模塊，所述換相開關模塊包含電力電子開關單元和選相開關控制器單元；三相負荷不平衡自動調節實現過程包括采集三相電流數據到中央控制區模塊，并計算不平衡度，超限時采用遺傳算法，對每條負荷支路對應三相開關投切狀態用向量基因方式進行編碼，根據換相模型相應目標函數得到最優換相控制指令，將最優換相命令經載波模塊傳遞至各條負載支路上換相開關模塊的選相開關控制器單元，控制電力電子開關單元完成換相操作。本發明專利技術用于在電力系統運行時支持自動檢測，節約大量的人力物力，提高設備安全性以及供電可靠性。

Automatic balancing method for three-phase load unbalance in distribution network

The invention provides a distribution network three-phase unbalanced load automatic adjustment method, setting commutation switch module and central control module, the central control module comprises a control module and a carrier module, the commutation switch module comprises a power electronic switch unit and a phase switch controller; three-phase unbalanced load can be adjusted automatically the process includes collecting three-phase current data to the central control module, and the calculation of unbalance, ultra limited by genetic algorithm, for each load corresponding to the three-phase switching state vector with gene codes, according to the phase change model corresponding objective function to get the optimal commutation control instruction, the optimal commutation command via the carrier module transfer to the load branch commutation switch module phase selection switch controller unit, power electronic switch control unit completes the commutation. For. The invention is used for supporting automatic detection in the operation of the power system, saving a great deal of manpower and material resources, improving the safety of the equipment and the reliability of the power supply.

【技術實現步驟摘要】
配電網三相負荷不平衡自動調節方法
本專利技術屬于電力系統
，涉及一種治理配電網動態負荷不平衡的三相負荷不平衡自動調節方法。
技術介紹
隨著工業的發展，不平衡非線性負荷，單相用戶用電同樣與日俱增。然而這種用電方式極大程度的會導致三相負荷的不平衡，增加線路損耗，影響電能質量，降低用戶端電壓。故國內外對于三相負荷不平衡的調整研究早已開展。目前，對于三相電流不平衡處理措施主要有：(1)采用人工調控的方法。運行維護人員定時監測，隨時調控。一旦發現三相負荷不平衡的現象，針對負載手動換相。但此種方法需要大量的人力物力，并且換相時延長，可靠性低。(2)在用戶端與線路中增加無功補償裝置。無功補償以無功補償裝置為主體，就傳統技術而言，可分為以下六大類：同步調相機、固定補償電容器、飽和電抗器(SR)、機械投切電容器(MSC)、靜止無功補償器(SVC)和靜止無功發生器(SVG)。隨著近幾年IGBT的出現以及大量應用，脈寬調制技術與相控技術等的出現，使得無功補償技術快速發展。電力無源濾波器，電力有源濾波器和單位功率因數變流器等應運而生。但因價格昂貴，易出現諧波等缺點，應用受到很大限制。
技術實現思路
為了解決上述的技術問題，本專利技術提供一種基于換相開關調整三相負荷不平衡的調節方案。本專利技術技術方案包括一種配電網三相負荷不平衡自動調節方法，設置換相開關模塊和中央控制區模塊，在配電網中各條負載支路上分別設置換相開關模塊，所有換相開關模塊集中連接到中央控制區模塊；換相開關模塊的三相電流輸入端與三相線路相連接，換相開關模塊的三相電流輸出端與用戶相連接；所述中央控制區模塊包含控制模塊和載波模塊，控制模塊和載波模塊連接；所述換相開關模塊包含電力電子開關單元和選相開關控制器單元，電力電子開關單元連接選相開關控制器單元；所述電力電子開關單元包括A相的換相開關、B相的換相開關和C相的換相開關，各相的換相開關采用可控硅整流器和二極管實現，三相負荷不平衡自動調節實現過程如下，步驟一，設定三相電流不平衡度指標、監測時間間隔T、三相電流不平衡超限指標以及三相電流不平衡度單位統計時間t0；步驟二，設置三相電流不平衡度監測計時器t1為0，設置三相不平衡度超限次數t2為0；啟動三相電流不平衡度監測計時器t1；步驟三，采集三相電流數據到中央控制區模塊，并計算不平衡度；步驟四，判斷三相電流的不平衡度是否超過三相電流不平衡超限指標；若沒有超過，轉向步驟五；若超過，令t2＝t2+1并轉向步驟六；步驟五，判斷三相電流不平衡度檢測計數器t1的值是否大于t0，若大于，轉向步驟二，若小于或等于，轉向步驟三；步驟六，判斷三相電流的不平衡度超限次數t2是否超過三相電流不平衡超限指標；若沒有超過，轉向步驟五；若超過，執行步驟七；步驟七，采集各負荷支路的電流和相序數據到中央控制區模塊，設置迭代次數變量A為0；步驟八，開始遺傳算法，首先依據每條負荷支路對應三相開關投切狀態的依賴互斥關系，用向量基因方式進行編碼，開關投切到A相為[100]T，投切到B相為[010]T，投切到C相為[001]T，隨機產生初始種群，包括多個基因矩陣；基因矩陣每一列為一個負荷支路的開關投切情況；設置相應變異率；步驟九，根據換相模型相應目標函數對基因矩陣進行運算和判斷，選擇滿足條件的基因矩陣，對當前的基因矩陣進行交叉、復制以及變異運算，形成新一代種群；再進行判斷迭代次數是否達到設置的迭代次數，若是，得到最優換相控制指令，再進行步驟十；若否，則令迭代次數變量A＝A+1，且再次迭代執行步驟九；步驟十，將最優換相命令經載波模塊傳遞至各條負載支路上換相開關模塊的選相開關控制器單元，控制電力電子開關單元完成換相操作；當中央控制區模塊收到選相開關控制器單元返回的完成信息后，等待時間T，再返回步驟二，繼續進行下一次不平衡監測調整。而且，所述電力電子開關單元包括接觸器K1、K2、K3，二極管V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12，可控硅整流器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6，可控硅整流器KA1的陽極與一個二極管V1陰極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA1的陰極與一個二極管V1陽極都連接二極管V7的陽極，構成一個電路拓撲結構；另一個可控硅整流器KA2的陰極與一個二極管V2陽極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA2的陽極與一個二極管V2陰極都連接二極管V8的陰極，構成另一個電路拓撲結構；兩個電路拓撲結構和接觸器K1并聯，共同構成一相的換相開關；可控硅整流器KA3的陽極與一個二極管V3陰極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA3的陰極與一個二極管V3陽極都連接二極管V9的陽極，構成一個電路拓撲結構；另一個可控硅整流器KA4的陰極與一個二極管V4陽極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA4的陽極與一個二極管V4陰極都連接二極管V10的陰極，構成另一個電路拓撲結構；兩個電路拓撲結構和接觸器K2并聯，共同構成一相的換相開關；可控硅整流器KA5的陽極與一個二極管V5陰極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA5的陰極與一個二極管V5陽極都連接二極管V11的陽極，構成一個電路拓撲結構；另一個可控硅整流器KA6的陰極與一個二極管V6陽極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA6的陽極與一個二極管V6陰極都連接二極管V12的陰極，構成另一個電路拓撲結構；兩個電路拓撲結構和接觸器K3并聯，共同構成一相的換相開關。而且，電力電子開關單元完成換相操作的實現方式如下，設從M相換相到N相，換相前M相接觸器導通，M相晶閘管和二極管組合拓撲電路斷開，N相接觸器和N相晶閘管、二極管組合拓撲電路斷開；進行換相時，首先給M相的兩個晶閘管觸發信號使其導通，并斷開M相接觸器，此時電壓與電流的正負均能夠通過M相的兩個方向相反的晶閘管和二極管拓撲結構，保證用電的連續性；再觸發N相兩個晶閘管使其導通，并不對M相兩個晶閘管提供觸發脈沖使其關斷，此時實現將負荷換相到N相中，且電流由N相的兩個方向相反的晶閘管和二極管拓撲結構流通；導通N相的接觸器，且不再給N相的晶閘管發觸發信號，至此，完成換相任務。而且，中央控制區模塊的控制模塊在遠程設置，載波模塊設置在負載端附近，各換相開關模塊中的選相開關控制器分別連接到載波模塊；所述選相開關控制器與載波模塊通過RS485或射頻相連接，載波模塊通過載波通訊與控制模塊建立通信連接。而且，所述換相模型相應目標函數建立如下，設有Nt條負荷支路，基因矩陣為一個開關相序狀態矩陣K，表示如下，其中，bi代表第i條負荷支路接入情況，開關投切到A相為[100]T,投切到B相為[010]T,投切到C相為[001]T；(1)設開關相序未變化之前，流過所有負荷支路A、B、C三相各相電流之和為IOA、IOB、IOC，平均電流Iave＝(IOA+IOB+IOC)÷3，則調整后的電流不平衡值為((IA—Iave)、(IB—Iave)、(IC—Iave))使三相電流不平衡度最小的目標函數表示為，e1＝Min{max[(IA—Iave)、(IB—Iave)、(IC—Iave)]}(2)設開關相序未變化之前，初始的開關相序狀態矩陣記為K本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種配電網三相負荷不平衡自動調節方法，其特征在于：設置換相開關模塊和中央控制區模塊，在配電網中各條負載支路上分別設置換相開關模塊，所有換相開關模塊集中連接到中央控制區模塊；換相開關模塊的三相電流輸入端與三相線路相連接，換相開關模塊的三相電流輸出端與用戶相連接；所述中央控制區模塊包含控制模塊和載波模塊，控制模塊和載波模塊連接；所述換相開關模塊包含電力電子開關單元和選相開關控制器單元，電力電子開關單元連接選相開關控制器單元；所述電力電子開關單元包括A相的換相開關、B相的換相開關和C相的換相開關，各相的換相開關采用可控硅整流器和二極管實現，三相負荷不平衡自動調節實現過程如下，步驟一，設定三相電流不平衡度指標、監測時間間隔T、三相電流不平衡超限指標以及三相電流不平衡度單位統計時間t

【技術特征摘要】
1.一種配電網三相負荷不平衡自動調節方法，其特征在于：設置換相開關模塊和中央控制區模塊，在配電網中各條負載支路上分別設置換相開關模塊，所有換相開關模塊集中連接到中央控制區模塊；換相開關模塊的三相電流輸入端與三相線路相連接，換相開關模塊的三相電流輸出端與用戶相連接；所述中央控制區模塊包含控制模塊和載波模塊，控制模塊和載波模塊連接；所述換相開關模塊包含電力電子開關單元和選相開關控制器單元，電力電子開關單元連接選相開關控制器單元；所述電力電子開關單元包括A相的換相開關、B相的換相開關和C相的換相開關，各相的換相開關采用可控硅整流器和二極管實現，三相負荷不平衡自動調節實現過程如下，步驟一，設定三相電流不平衡度指標、監測時間間隔T、三相電流不平衡超限指標以及三相電流不平衡度單位統計時間t0；步驟二，設置三相電流不平衡度監測計時器t1為0，設置三相不平衡度超限次數t2為0；啟動三相電流不平衡度監測計時器t1；步驟三，采集三相電流數據到中央控制區模塊，并計算不平衡度；步驟四，判斷三相電流的不平衡度是否超過三相電流不平衡超限指標；若沒有超過，轉向步驟五；若超過，令t2＝t2+1并轉向步驟六；步驟五，判斷三相電流不平衡度檢測計數器t1的值是否大于t0，若大于，轉向步驟二，若小于或等于，轉向步驟三；步驟六，判斷三相電流的不平衡度超限次數t2是否超過三相電流不平衡超限指標；若沒有超過，轉向步驟五；若超過，執行步驟七；步驟七，采集各負荷支路的電流和相序數據到中央控制區模塊，設置迭代次數變量A為0；步驟八，開始遺傳算法，首先依據每條負荷支路對應三相開關投切狀態的依賴互斥關系，用向量基因方式進行編碼，開關投切到A相為[100]T，投切到B相為[010]T，投切到C相為[001]T，隨機產生初始種群，包括多個基因矩陣；基因矩陣每一列為一個負荷支路的開關投切情況；設置相應變異率；步驟九，根據換相模型相應目標函數對基因矩陣進行運算和判斷，選擇滿足條件的基因矩陣，對當前的基因矩陣進行交叉、復制以及變異運算，形成新一代種群；再進行判斷迭代次數是否達到設置的迭代次數，若是，得到最優換相控制指令，再進行步驟十；若否，則令迭代次數變量A＝A+1，且再次迭代執行步驟九；步驟十，將最優換相命令經載波模塊傳遞至各條負載支路上換相開關模塊的選相開關控制器單元，控制電力電子開關單元完成換相操作；當中央控制區模塊收到選相開關控制器單元返回的完成信息后，等待時間T，再返回步驟二，繼續進行下一次不平衡監測調整。2.根據權利要求1所述配電網三相負荷不平衡自動調節方法，其特征在于：所述電力電子開關單元包括接觸器K1、K2、K3，二極管V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12，可控硅整流器KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6，可控硅整流器KA1的陽極與一個二極管V1陰極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA1的陰極與一個二極管V1陽極都連接二極管V7的陽極，構成一個電路拓撲結構；另一個可控硅整流器KA2的陰極與一個二極管V2陽極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA2的陽極與一個二極管V2陰極都連接二極管V8的陰極，構成另一個電路拓撲結構；兩個電路拓撲結構和接觸器K1并聯，共同構成一相的換相開關；可控硅整流器KA3的陽極與一個二極管V3陰極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA3的陰極與一個二極管V3陽極都連接二極管V9的陽極，構成一個電路拓撲結構；另一個可控硅整流器KA4的陰極與一個二極管V4陽極都連接換相開關模塊的三相電流輸入端，可控硅整流器KA4的陽極...

【專利技術屬性】
技術研發人員：倪周，袁佳歆，蔣紫薇，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：湖北,42