[发明专利]考虑三相不平衡度和动作次数的三相负荷平衡优化方法

权利要求书

1.一种考虑三相不平衡度和动作次数的三相负荷平衡优化方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)三相不平衡度最小；

配电台区安装有一定数量的智能换相开关，主控单元采集台区三相负荷情况并进行三相不平衡度计算，三相电流的不平衡度计算标准只能比较电流幅值判断台区状态，没有考虑负荷功率因素对三相负荷不平衡度的影响，三相不平衡度可表示为：

其中，β_n为三相不平衡度，I_n为第n相的电流有效值，cosθ_n为第n相的负荷功率因素，g_av为定义的三相平均值；

因此，低压配电台区三相不平衡度最小的目标函数为：

ε₁＝min{β_n} (3)

(2)换相开关动作次数最少；

配电台区主要支路上均配备智能换相开关，在保证三相不平衡度最小的同时保证换相开关动作次数最少实现对台区三相不平衡的治理；

换相开关导通相是否切换到A、B、C相其中之一，可用一位二进制进行编码，如某个换相开关导通相为A，则可用1表示，没导通A相用0表示，单个开关投切状态对应的相位序列用一个列向量k表示为：

则所有智能换相装置的开关相序状态矩阵K可用3×N的矩阵表示，其中k_i表示第i个开关的相序状态，即：

K＝[k₁，k₂，…，k_N] (5)

换相过程中，智能换相器件中开关改变次数可以参考换相前后开关相序状态矩阵是否更新来确定，预设d为开关换相变化因子，那么整个配电台区所有低压负荷自动换相元件各智能换相开关变化因子可组成1个开关变化因子矩阵D：

D＝[d₁,d₂,··d_M··,d_N] (6)

根据开关变化情况，确定D中各个元素的值。若某个线路上换相开关M进行过换相操作，则该相对应的开关状态矩阵发生变化，则对应的d_M处的值即为1，否则该处的值则为0，按照这种方式，则可确定出换相次数的计算公式为：

则配电台区智能换相装置开关调整次数最少的目标函数可表示为：

ε₂＝min{D(K)} (8)

由于换相过程只能在A，B，C三相间切换，根据《配电网运行规程》中对三相负荷不平衡度的规定，不平衡率不应该大于15％，若大于改值应进行及时的调整，上述两个目标函数式(3)与式(8)兼顾了三相不平衡度的改善和换相开关的经济损耗，在两者间选取合适的权重，才能使效益最优，故目标函数可表示为：

f(K)＝c₁ε₁+c₂ε₂ (9)

式中：c₁为三相不平衡度的的权重系数；c₂为换相开关动作次数的的权重系数。

2.根据权利要求1所述的一种考虑三相不平衡度和动作次数的三相负荷平衡优化方法，其特征在于：采用的加速粒子群算法是在基本粒子群算法基础上提出的，来得到三相负荷平衡优化控制方法，其具体流程如下：

1)首先确定单个粒子的维度，即对于基本粒子群算法需确定位置和速度矢量的维度，而对于加速粒子只需确定与位置相关的矢量的维度；

2)初始化整个粒子的总数和相应的迭代次数，两种算法均采用rand()随机函数对所有粒子进行初始化；

3)利用所提供的目标函数作为适应度函数开始迭代过程，将所得到的粒子中不平衡度最低的值作为当前的全局极值，接着继续迭代直到到达总的迭代值；

4)然后再计算不平衡度低于5％的粒子中总的换相次数，选择换相次数最少的粒子作为全体粒子的整体极值，通过对比换相前后的开关状态矩阵，从而确定所需要的最优换相策略。

3.根据权利要求2所述的一种考虑三相不平衡度和动作次数的三相负荷平衡优化方法，其特征在于：综合考虑三相不平衡度最小和换相次数最小建立优化模型，并采用加速粒子群算法求解：

N个换相开关的相序向量组成一个N维的粒子，且单个相序向量的表示只能是k＝[1,0,0]^T、k＝[0,1,0]^T、k＝[0,0,1]^T中的一个，分别表示投切到A、B、C相，每个粒子是3×N维的矩阵，为了简化计算，将k转为1维相量，即将k＝[1,0,0]^T转化为k＝1，表示投切到A相；将k＝[0,1,0]^T转化为k＝2，表示投切到B相；将k＝[0,0,1]^T转化为k＝3，表示投切到C相，每个粒子就转换成1×N维的离散模型，离散模型若要用粒子群算法来解决，需要先进行连续化，为了解决这个问题，将离散问题空间映射到连续粒子空间，每一维范围为0到3，采用向上取整法转化为离散的1，2，3，分别对应投切到A、B、C相，在这里对于两个目标函数间，采用的是在所有不平衡度低于5％的粒子位置中找出切换次数最少的策略。