一种三相不平衡优化方法及系统与流程

本发明涉及低压配电网，特别是一种三相不平衡优化方法及系统。

背景技术：

1、低压配电台区的三相不平衡问题是电力系统中常见的挑战之一，当负载不均衡时，会导致电流不平衡，影响系统的稳定性和设备的寿命，因此，寻找一种三相不平衡优化方法具有重要的实际意义。

2、在现有技术中，通常使用以下几种方法：

3、1、基于功率因素调整，该方法通过调整负载的功率因数来实现三相电流的平衡，通过增加或减少无功功率的输出，可以使得三相电流达到平衡，然而，该方法存在调整范围有限、设备要求高、数据时效性高等问题；

4、2、基于模型预测控制的方法，利用系统的模型进行预测，通过优化算法计算出最优的电流分配方案，该方法的优势在于可以考虑到各种约束条件，实现最优化控制，然而，该方法对于建模的要求较高，同时由于模型的固定性，导致建立的模型无法适应变化度高的配电台区系统；

5、3、基于遗传算法的方法，利用遗传算法优化电流分配，通过进化算法搜索最优解，该方法的优势在于能够全局搜索最优解，但该方法存在计算复杂度高，计算过程中存在大量的计算缓存，同时对计算前的参数设置要求较高等问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中所存在的问题，本发明提供一种三相不平衡优化方法及系统，以解决目前三相不平衡优化方法中调整范围局限、运算复杂度高、方法灵活度低等问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种三相不平衡优化方法，包括以下步骤：

3、c01，根据选定的已有三相电路系统，输入初始参数，所述初始参数包括分支编号，负荷相序节点编号，负荷相序节点与分支的拓扑关系；

4、c02，初始化蚁群算法参数，所述蚁群算法参数为信息素重要程度α、启发函数重要程度β、信息素蒸发系数ρ、信息素增量常数q、最大迭代次数maxgen、蚂蚁数sizepop，迭代次数k，蚂蚁编号m；

5、c03，开始第k次迭代，随机生成所有蚂蚁的起点负荷相序节点选择；

6、c04，根据概率模型，使用轮盘赌选择法确定蚂蚁m选择的下一个负荷相序节点；

7、c05，判断蚂蚁m是否完成所有负荷相序节点的选择，如果完成，则进行下一步，如果没有，则继续执行步骤c04；

8、c06，根据三相不平衡度模型，记录蚂蚁m的负荷相序节点选择结果及三相不平衡度；

9、c07，判断蚂蚁编号m是否满足蚂蚁数sizepop，如果满足，则进行下一步，否则蚂蚁编号m加1，执行步骤c04；

10、c08，记录第k次迭代中最优的三相不平衡度及其负荷相序节点选择结果；

11、c09，判断迭代次数k是否满足最大迭代次数maxgen，如果满足则执行下一步，否则根据信息素更新模型更新信息素，迭代次数k增加1，执行步骤c03；

12、c10，根据三相不平衡度选择最优的负荷相序节点选择结果；

13、c11，根据负荷相序节点选择结果形成三相电路系统中换相开关设置策略。

14、可选的，所述初始化信息素重要程度α为1，所述启发函数重要程度β为2，所述信息素蒸发系数ρ为0.5，所述信息素增量常数q为100，所述最大迭代次数maxgen为300，所述蚂蚁数sizepop为200。

15、进一步的，所述概率模型为：

16、

17、其中，i为蚂蚁m当前所处的负荷相序节点；j、s为蚂蚁m目标负荷相序节点；μij为i点与j点之间的能见度，μis为i点与s点之间的能见度，作为优选的实施方式，所述能见度为目标负荷相序节点的电流值的倒数；τij为i点与j点之间的信息素强度，τis为i点与s点之间的信息素强度；allowedk为尚未完成选择的负荷相序节点集合，蚂蚁m当前所处的负荷相序节点i以及初始参数中负荷节点的拓扑关系确定allowedk集合内容；α和β分别为信息素重要程度、启发函数重要程度。

18、进一步的，所述三相不平衡度模型为：

19、

20、其中，ia、ib、ic分别为三相电路系统中a相、b相、c相的电流数据，记录各个相序负荷接节点的电流值，根据相序负荷节点所属相序进行分类，将同一相序下的电流数据求和，得出a相、b相、c相三个相序的电流数据。

21、可选的，所述三相电路系统电流数据获取方法包括以下步骤：

22、s01，构建负荷相序节点矩阵；

23、s02，构建电流数据矩阵；

24、s03，将负荷相序节点矩阵与电流数据矩阵相乘计算，输出三相电路系统电流数据结果。

25、进一步的，所述信息素更新模型为：

26、

27、其中sizepop为蚂蚁数，ρ为信息素蒸发系数，为第k次迭代中蚂蚁m在路径i与j之间残留的信息素，τij为i点与j点之间原有的信息素强度。

28、可选的，所述满足蚁周模型：

29、

30、其中，q为信息增量常数，tour为蚂蚁m所选择的负荷相序节点路径集合，εm为蚂蚁m的负荷相序节点选择结果的三相不平衡度。

31、另一方面，本申请实施例提供一种三相不平衡优化系统，包括主控开关、换相开关，所述主控开关安装在每条支线出线上，所述主控开关一端接入支线前端的三相线路，另一端接入支线后端的三相线路，所述换相开关安装在用户前端，一端接入支线三相线路，另一端接用户；所述主控开关与所述换相开关之间通过有线或无线的方式进行通信连接，每一条支线上的主控器和该支线下连接的所有所述换相开关组成一个独立的工作系统；所述主控开关用于执行如前任一项所述的方法形成的换相开关设置策略。

32、另一方面，本申请实施例提供一种终端设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；

33、所述存储器，用于存放计算机程序；

34、所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序，实现如前任一项所述的方法。

35、通过优化蚁群算法，使用三相不平衡度构建信息素更新模型，对三相电路系统的拓扑模型求解获得最优负荷相序节点选择组合，对三相电路系统拓扑模型进行求解获得最优负荷相序节点选择组合，实现在负载变化的情况下，能够实时对整个三相电路的换相选择进行动态调整，同时相对于其他的优化方法，本发明提供的优化方法具备更好的优化效果。

技术特征：

1.一种三相不平衡优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种三相不平衡优化方法，其特征在于，所述初始化信息素重要程度α为1，所述启发函数重要程度β为2，所述信息素蒸发系数ρ为0.5，所述信息素增量常数q为100，所述最大迭代次数maxgen为300，所述蚂蚁数sizepop为200。

3.如权利要求1所述的一种三相不平衡优化方法，其特征在于，所述概率模型为：

4.如权利要求1所述的一种三相不平衡优化方法，其特征在于，所述三相不平衡度模型为：

5.如权利要求4所述的一种三相不平衡优化方法，其特征在于，所述三相电路系统电流数据获取方法包括以下步骤：

6.如权利要求1所述的一种三相不平衡优化方法，其特征在于，所述信息素更新模型为：

7.如权利要求6所述的一种三相不平衡优化方法，其特征在于，所述满足蚁周模型：

8.一种三相不平衡优化系统，其特征在于，包括主控开关、换相开关，所述主控开关安装在每条支线出线上，所述主控开关一端接入支线前端的三相线路，另一端接入支线后端的三相线路，所述换相开关安装在用户前端，一端接入支线三相线路，另一端接用户；所述主控开关与所述换相开关之间通过有线或无线的方式进行通信连接，每一条支线上的主控器和该支线下连接的所有所述换相开关组成一个独立的工作系统；所述主控开关用于执行权利要求1-7任一项所述的方法形成的换相开关设置策略。

9.一种终端设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；

技术总结
本发明涉及低压配电网技术领域，特别是一种三相不平衡优化方法，包括以下步骤：根据选定的已有三相电路系统，输入初始参数；初始化蚁群算法参数；随机生成所有蚂蚁的起点负荷相序节点选择；使用轮盘赌选择法确定蚂蚁m选择的下一个负荷相序节点；待蚂蚁m完成所有负荷相序节点选择，记录负荷相序节点选择结果及三相不平衡度；待所有蚂蚁完成负荷相序节点选择，选择最优的结果；重复迭代，根据三相不平衡度选择最优的负荷相序节点选择结果；根据负荷相序节点选择结果形成三相电路系统中换相开关设置策略；通过优化蚁群算法，实现在负载变化的情况下，能够实时对整个三相电路的换相选择进行动态调整。

技术研发人员：刘大钊,刘哲,王峥琪,徐峥,王晓,谢之光,杨泽青,赵颖,刘长江
受保护的技术使用者：国网北京市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25