一种基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法与流程

本发明属于配网台区三相不平衡调节，具体涉及一种基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法。

背景技术：

1、随着社会的不断进步与发展，社会用电量也不断增大。而配电网台区三相不平衡超标问题一直困扰着电力部门。以某市为例，该市具有960台配电变压器，但是有约20％的配电变压器台区存在三相不平衡度超标问题。三相不平衡一方面会造成配电变压器损耗增大，零序电流增大，影响配变的安全稳定运行；另一方面会加大配网线路损耗，导致用户高、低电压问题，因此，对三相不平衡问题的治理就显得尤为重要。

2、为了解决这些问题，配置智能换相开关投切系统逐渐走入了人们的视野。目前，社会上一些部门通过配置智能换相开关投切系统，解决三相不平衡超标的问题。然而低压供电网络资产点多面广、变化频繁，在每一单相低压用户供电前段安装智能开关实现对该单相用户供电相序的动态调整，投资量较大，难以大范围推广。因此，现有还采用一种方式，通过计算台区周期内的三相不平衡度，采用人工的方式将负荷较重相序的的部分负荷割接到负荷较轻的相序，进而实现变压器三相总体平衡。但是，该种方法无法保证实时性，并且工作人员无法准确掌握割接目标用户的实际供电相序，也容易出现误操作的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在解决现有在每一单相低压用户供电前段安装智能开关或计算台区周期内的三相不平衡度，采用人工的方式进行三相不平衡调节的方式具有的上述问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

3、一种基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，包括如下步骤：

4、在台区各个分路安装多个调相开关，一个调相开关作为一个节点，两个调相开关作为一个区间段；

5、根据用户接入档案确定用户供电相序，建立低压台区初始拓扑关系；

6、获取用户历史供电数据，利用低压用户负荷预测模型对各个用户的负荷进行预测；

7、根据预测数据计算各个区间段的三相不平衡度，确定需要进行调相的区间段；

8、利用调相开关进行调相，并记录每次调相后各个用户实际的供电相序，更新低压台区的拓扑关系；

9、协调各个节点调相开关的动作顺序，直至各个节点三相不平衡度最小。

10、进一步的，调相开关包括：控制部分和硬件部分；

11、控制部分用于发出调相指令，控制硬件部分实现调相，硬件部分包含具备换相功能的断路器；

12、控制部分发出的调相指令包括a/b/c、c/b/a和b/a/c三种相序。

13、进一步的，调相开关还包括：检测及计算部分；

14、检测及计算部分用于检测线路负荷情况，并计算线路的三相不平衡度，具体计算公式如下：

15、

16、式中，ε为三相不平衡度，i为三相平均电流；ia,ib,ic为三相电流的有效值。

17、进一步的，调相开关还包括：通信部分；

18、通信部分用于实现各个调相开关之间的通信，从而实现各个调相开关之间的协调动作。

19、进一步的，对于需要调相的区间段，利用调相开关进行调相，并协调各个节点调相开关的动作顺序，直至各个节点三相不平衡度最小，具体包括：

20、控制三相不平衡度度不达标的区间电源侧调相开关进行调相；

21、检测调相后区间内实时三相负荷情况，并计算实时三相不平衡度；

22、判断区间内三相不平衡度是否达标，若否，则逐级控制分路上下一级调相开关进行调相，并重新计算实时三相不平衡度，直到不达标的区间内三相平衡度达标；

23、当分路上各区间的三相不平衡度均达标后，完成调相工作。

24、进一步的，每个分路上的调相开关数量为3，其中一个安装在分路的最前端，作为线路节点，每个分路均被划分为3个区间段。

25、进一步的，低压用户负荷预测模型与台区内每个低压用户一一对应，每个低压用户负荷预测模型基于对应用户的用电历史数据训练而成，用电历史数据包括当地最高温度、平均温度、最低温度、降雨情况和用户用电情况，模型的输出为用户的最大负荷和最低负荷。

26、进一步的，低压用户负荷预测模型的网络结构采用基于膜计算的cso算法优化后bp神经网络，其中，基于膜计算的cso算法用于优化bp神经网络的权值和阈值，取基于膜计算的cso算法的全局最优解作为bp神经网络的权值和阈值，以各个用户的用电历史数据作为输入，以各个用户的负荷情况为输出对bp神经网络进行训练，得到与各个用户对应的低压用户负荷预测模型。

27、进一步的，低压用户负荷预测模型的训练过程具体如下：

28、根据输入和输出建立bp神经网络，并设置参数；

29、初始化种群，设置基本膜、表层膜、迭代次数和交换次数；

30、将初始种群随机分配到各个基本膜；

31、利用cso算法对种群进行交叉操作，更新的种群由基本膜传递至表层膜；

32、当达到设置的迭代次数和交换次数时，输出最优解；

33、将最优解作为bp神经网络最优的权值和阈值进行训练；

34、当达到精度要求后，得到低压用户负荷预测模型。

35、进一步的，利用cso算法对种群进行交叉操作，具体包括：

36、利用cso算法不断迭代对各个基本膜内的种群进行交叉操作并更新种群，直到完成所有基本膜内的种群更新；

37、开始进行传递，将基本膜更新后的最优解传输到表层膜；

38、采用cso算法不断迭代对表层膜中的种群进行交叉操作；

39、当达到迭代次数后，输出最优解；

40、将表层膜最优解分别传递到各个基本膜与基本膜内的粒子组成新的种群，重复采用cso算法对种群进行交叉操作并进行传递，直到达到交换次数后，输出最优解作为bp神经网络最优的权值和阈值。

41、综上，本发明提供了一种基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，包括在台区各个分路安装多个调相开关，一个调相开关作为一个节点，两个调相开关作为一个区间段；根据用户接入档案确定用户供电相序，建立低压台区初始拓扑关系；获取用户历史供电数据，利用低压用户负荷预测模型对各个用户的负荷进行预测；根据预测数据计算各个区间段的三相不平衡度，确定需要进行调相的区间段；利用调相开关进行调相，并记录每次调相后各个用户实际的供电相序，更新低压台区的拓扑关系；协调各个节点调相开关的动作顺序，直至各个节点三相不平衡度最小。本发明采用调相开关对低压线路进行合理分段，并实时检测计算各个区间段的三相不平衡度情况，动态调整开关后段负荷的供电相序，实现分路的三相平衡，进而实现台区整体三相平衡。

技术特征：

1.一种基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，所述调相开关包括：控制部分和硬件部分；

3.根据权利要求2所述的基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，所述调相开关还包括：检测及计算部分；

4.根据权利要求3所述的基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，所述调相开关还包括：通信部分；

5.根据权利要求4所述的基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，对于需要调相的区间段，利用所述调相开关进行调相，并协调各个节点调相开关的动作顺序，直至各个节点三相不平衡度最小，具体包括：

6.根据权利要求1所述的基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，每个分路上的调相开关数量为3，其中一个安装在分路的最前端，作为线路节点，每个分路均被划分为3个区间段。

7.根据权利要求1所述的基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，所述低压用户负荷预测模型与台区内每个低压用户一一对应，每个所述低压用户负荷预测模型基于对应用户的用电历史数据训练而成，所述用电历史数据包括当地最高温度、平均温度、最低温度、降雨情况和用户用电情况，模型的输出为用户的最大负荷和最低负荷。

8.根据权利要求1或7所述的基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，所述低压用户负荷预测模型的网络结构采用基于膜计算的cso算法优化后bp神经网络，其中，所述基于膜计算的cso算法用于优化所述bp神经网络的权值和阈值，取基于膜计算的cso算法的全局最优解作为bp神经网络的权值和阈值，以各个用户的用电历史数据作为输入，以各个用户的负荷情况为输出对所述bp神经网络进行训练，得到与各个用户对应的所述低压用户负荷预测模型。

9.根据权利要求8所述的基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，所述低压用户负荷预测模型的训练过程具体如下：

10.根据权利要求9所述的基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，其特征在于，利用cso算法对种群进行交叉操作，具体包括：

技术总结
本发明提供了一种基于负荷预测的三相不平衡自动调节方法，包括在台区各个分路安装多个调相开关；根据用户接入档案确定用户供电相序，建立低压台区初始拓扑关系；获取用户历史供电数据，利用低压用户负荷预测模型对各个用户的负荷进行预测；计算各个区间段的三相不平衡度，确定需要进行调相的区间段；利用调相开关进行调相，并记录每次调相后各个用户实际的供电相序，更新低压台区的拓扑关系；协调各个节点调相开关的动作顺序，直至各个节点三相不平衡度最小。本发明采用调相开关对低压线路进行合理分段，并实时检测计算各个区间段的三相不平衡度情况，动态调整开关后段负荷的供电相序，实现分路的三相平衡，进而实现台区整体三相平衡。

技术研发人员：李锦焙,王圣,谢湘昭,梁年柏,黄铭灏,赵明然,区然清,凌忠标,马思雅,钟妍
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15