一种公变低压侧电压集中治理装置配置方法及设备与流程

本发明涉及电能质量，具体涉及一种公变低压侧电压集中治理装置配置方法及设备。

背景技术：

1、随着低压配电台区各类分布式发电技术迅速发展，各类非线性负荷如充电桩等快速增长，台区负荷中单相用电负荷和不平衡加工业负荷占比较高。配电网的结构因此变得更加复杂，配电台区末端低电压、三相负荷不平衡以及谐波现象比较容易产生，同时易引发台区电能质量问题。

2、电能质量问题増多且愈加严重，影响设备健康运行和客户用电感知。在智能电网大背景下，智能配电台区建设步伐逐步加快，电能质量综合治理问题成为了配电台区自动化、智能化建设要解决的重点问题之一。因此，探索这些治理装置的安装位置以及容量配置，以寻求最优配置方案十分重要。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提出一种方法公变低压侧电压集中治理装置配置方法及设备，对电压集中治理装置的接入位置与配置容量进行优化，以达到对公变低压侧谐波污染进行治理的目的。

2、技术方案：一种公变低压侧电压集中治理装置配置方法，包括以下步骤：

3、对城市公变低压侧的配网进行电流检测，通过多个变换后提取出正序基波分量；

4、基于提取的正序基波分量确定各个节点当前的电流谐波畸变率，并根据相应电压等级选择畸变率超出国标的节点作为电压集中治理装置的安装位置；

5、针对安装的每台电压集中治理装置，根据预先建立的目标函数优化出公变侧所需要安装的电压集中治理装置滤波参数，同时，滤波参数所对应的电压集中治理装置容量满足各约束条件，式中，thdu为相应节点的电压谐波畸变率，u为电网基准电压，h为谐波次数，h为系统中谐波的最高次数，所述约束条件包括有功约束、无功约束、节点电压约束、电压波动约束、功率因数约束；

6、其中，根据目标函数优化出公变侧所需要安装的电压集中治理装置滤波参数包括：利用每个电压集中治理装置的滤波参数，确定目标电网各节点当前的谐波畸变率，在不满足约束条件的情况下，不断调整电压集中治理装置的滤波参数，直至每个电压集中治理装置的滤波参数满足优化目标的约束条件；

7、在满足约束条件的情况下，针对每个电压集中治理装置的滤波参数，判断目标电网各节点当前的谐波畸变率是否满足治理需求；在不满足的情况下，则不断调整电压集中治理装置的当前滤波参数，并针对每个电压集中治理装置的当前滤波参数，确定目标电网各节点当前的谐波畸变率，直至针对每个电压集中治理装置的当前滤波参数，满足治理需求。

8、进一步地，对城市公变低压侧的配网进行电流检测，通过多个变换后提取出正序基波分量包括：

9、利用锁相环与正余弦发生器产生与a、b、c相电压相位相同的正弦信号sinωt和余弦信号cosωt，根据第一变换矩阵cαβ将ia、ib、ic变换至α、β两相，得到iα、iβ，以去除三相电流中的零序分量；

10、根据第二变换矩阵c将iα、iβ旋转变换，得到有功分量ip和无功分量iq，经过低通滤波器后得到直流分量并通过一次反变换矩阵得到基波正序分量iaf、ibf、icf，再用检测到的电流分量ia、ib、ic减去基波电流分量，得到谐波电流分量iah、ibh、ich。

11、进一步地，根据第一变换矩阵cαβ将ia、ib、ic变换至α、β两相计算表达式为：

12、

13、式中，ia、ib、ic为从目标电网检测到的三相电流；iα、iβ为α、β两相电流；cαβ为第一变换矩阵；

14、进一步地，根据第二变换矩阵c将iα、iβ旋转变换，得到有功分量ip和无功分量iq计算表达式为：

15、

16、式中，ip和iq为电流的有功分量和无功分量；c为第二变换矩阵。

17、进一步地，通过一次反变换矩阵得到基波正序分量iaf、ibf、icf计算表达式为：

18、

19、式中，iaf、ibf、icf为三相电流的正序基波分量；i1+、分别为正序电流幅值和相角。

20、进一步地，基于提取的正序基波分量确定各个节点当前的电流谐波畸变率计算表达式为：

21、

22、式中，thdi为相应节点的电流谐波畸变率；h为谐波次数；h为系统中谐波的最高次数；i为电网基波电流，ih为第h次谐波电流。

23、进一步地，使用鲸鱼优化算法对目标函数进行优化求解，其优化求解计算表达式为：

24、

25、式中，t为当前迭代代数；为当前个体与领头鲸之间的距离，即当前迭代时滤波参数与最优参数绝对值的差值；为系数向量，之间的随机向量；是当前最优解的位置向量，即为当前最优滤波参数，是当前解的位置向量，即为当前滤波参数，

26、位置更新计算表达式为：

27、

28、式中，为系数向量，a为收敛因子，之间的随机向量；b为常数，用于定义对数螺旋的形状；l是均匀分布的随机向量[0,1]；p是[0,1]之间的随机数。

29、进一步地，所述有功约束、无功约束、节点电压约束为等式约束，表达式为：

30、

31、式中：n为第n个节点；pgi、qgi分别为配电网系统发电机出口处的有功功率、无功功率；pli、qli分别为配电网系统中负荷的有功功率、无功功率；pui、qui分别为安装在节点i处的电压集中治理装置的节点有功功率、无功功率；ui、uj分别为节点i、j的电压；gij、bij分别为节点i、j之间的电导、电纳，ui为节点i在电压集中治理装置补偿之后的节点电压；

32、所述电压波动约束、功率因数约束为不等式约束，表达式为：

33、

34、式中，uci为节点i在电压集中治理装置补偿之后的节点电压；uimin、uimax分别为节点i处满足负荷正常工作的最大、最小电压值；q0、p0分别为检测节点处的无功功率、有功功率；λmin为功率因数下限约束。

35、本发明还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时实现本发明所述的公变低压侧电压集中治理装置配置方法的步骤。

36、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明所述的公变低压侧电压集中治理装置配置方法的步骤。

37、有益效果：本发明提供的电压集中治理装置配置方法中，一方面，对城市公变低压侧的配网进行电流检测，通过多个变换后提取出正序基波分量，以得到配网中各个节点的谐波畸变率，从而明确了配网中存在严重谐波污染的节点，以此作为确定电压集中治理装置接入位置的基础。另一方面，建立电压集中治理装置的容量配置模型，并采用等式约束与不等式约束对结果进行约束，对电压集中治理装置的滤波参数进行寻优，并采用woa算法对目标函数进行优化求解，使电压集中治理装置配置的容量同时满足约束条件和治理需求，达到治理谐波污染的目的。由此可见，本发明提供的一种公变低压侧电压集中治理装置配置方法，可以快速确定出公变低压侧中每个电压集中治理装置的接入位置，并且所确定出的每个电压集中治理装置的配置容量，均能满足约束条件和治理需求。基于此，利用合理分配电压集中治理装置的方式，来治理公变低压侧配网中存在的电能污染的问题。