[发明专利]基于单相用户功率特性的低压配电网三相平衡方法

说明书

本发明提供一种基于单相用户功率特性的低压配电网三相平衡方法，其包括：步骤一获得低压配电网n个用户的总日负荷矩阵P，对总日负荷矩阵P进行归一化处理，获得标准化总用户日负荷矩阵D；步骤二根据标准化总用户日负荷矩阵D，应用模糊分类方法对用户进行分类；步骤三使用用户负荷功率为指标计算三相不平衡度；步骤四基于用户分类对三相不平衡度进行非线性整数优化治理。本发明适用于降低单相用户较多的场合，利用用户分类给出了用户的改接线方案，无需增加功率补偿装置及换相开关，因此本方法的经济性好，且易于实现，具有较高的性价比。

技术领域

本发明属于电力电网技术领域，特别涉及一种基于单相用户功率特性的低压配电网三相平衡方法。

背景技术

由于电力系统配电网用户侧多采用的接线方式是三相四线制，且存在大量时空分布不均的单相负载，并且由于配电网中电力消耗增长不可控性、用户用电的随机性和不同时性，导致三相不平衡问题突出，对配电网络造成了很大的线路损耗和峰谷差，三相不平衡是配电网中长期存在的严重问题。

在电力系统中，低压配电网中三相不平衡过大将使电力系统有如下缺点：(1)将导致电力系统中电能质量下降，电路中重载相一侧的相电压大幅降低，轻载相一侧电压大幅上升，过电压损坏用户设备，严重影响用户电器设备性能和用户的正常用电；(2)线损的急剧增加，线损的急剧增加，中低压配电网线损主要是由于三相负荷不平衡造成的，根本是相之间的电流不平衡，与三相平衡状态相比，损耗高达6倍(架空线)或9倍(电缆线)，占整个供配电网线路损耗的50％-60％；(3)三相负载不平衡会增加变压器的空载损耗和负载损耗，其中空载损耗是固定的，负载损耗与电流的平方成正比，总损耗较大；(4)会在电路中产生零序电流，变压器铁芯会产生零序磁场，油箱壁或其他金属零件会形成回路，导致元件温度上升，变压器使用寿命缩短；(5)使电动机产生负序磁场导致电动机输出功率减少，同时增加其温升，而且高端电器仪表的精度也将受到三相不平衡电流分解的负序电流和零序电流的影响，三相不平衡还会导致中性线电流超载，都极不利于电力系统的稳定、安全运行。所以如何快速降低电力系统三相不平衡度，是保证配电网安全稳定运行时的研究重点。

目前，在治理三相不平衡的研究中，主要有负载补偿、配电重建和交换相序三种主流方法，负载补偿指增加容性或感性设备，以此降低网络中三相电压不平衡度。但这种方法容易引入谐波，甚至发生共振，不利于维护；配电重建是通过改变网络结构实现不平衡治理，但是由于网络中分段开关数目有限，改变后配电网络很难达到三相平衡，除此之外，并没有考虑到不可重新接入的重要负荷，改接人工成本巨大，方法可行性较低；相较于前两种方法，交换相序可以从根本上改善这个问题，既不会影响电网构架也可以提高功率因数，经济性和有效性十分显著。但考虑到人工频繁换相可行性较低，一般配合换相开关辅助，但是换相开关成本及维护费用都相对较高，采用试错法离线调整用电负荷的接入相序，尽量使三相负荷达到平衡状态，通常情况下效果较差，如何根据低压线路的拓扑结构在网络线路的合理位置安装适量换相开关是目前研究的难点与热点。

发明内容

本发明的目的在于提供能够实现比以往更加经济、更加有效的进行低压配电网的三相不平衡抑制，克服了频繁换相和装置维护成本高的缺点，在实际配电网中，一次操作可以实现三相长期平衡。本发明公开了一种基于单相用户功率特性的低压配电网三相平衡方法，具体包括以下步骤：

步骤一，通过SCADA系统获得低压配电网n个用户的总日负荷矩阵P，对总日负荷矩阵P进行归一化处理，获得标准化总用户日负荷矩阵D；

步骤二，根据标准化总用户日负荷矩阵D，应用模糊分类方法对用户进行分类，具体包括：

S21，确定聚类有效性函数P′(U；c)；

S22，使用FCM聚类算法分别求出c从2到n的隶属度矩阵U和聚类中心V；

S23，使用聚类有效性函数计算获得最佳分类数目；