一种基于SVG和换相开关的补偿电流及相序优化方法

本发明涉及低压配电，尤其涉及一种基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法。

背景技术：

1、随着低压配电网中分布式光伏接入的增多，三相不平衡问题不仅局限于负荷方面，单相分布式光伏的并网相序对三相不平衡也存在影响。分布式光伏及负荷接入相序调整是治理三相不平衡问题中最常用的方法，也是能够从源头解决三相不平衡的方法。由于传统的人工相序调整的方法效率低下，故大多借助换相开关进行自动调整，因此合理地制定换相开关的换相策略就显得尤为重要。以往在制定换相策略时，仅考虑变压器出口处的三相不平衡度，这就导致最终的优化结果仅能平衡变压器出口处三相电流。除此之外，通过换相开关调整接入相序来降低三相不平衡度的方法，其治理效果容易受当前负荷的情况限制，当负荷功率因数较低时会给通过换相降低三相不平衡度带来困难，甚至存在无论如何换相都难以降低三相不平衡度的情况，而安装在负荷端的分布式svg治理三相不平衡只能做到当前支路的电流平衡。

技术实现思路

1、发明目的：本发明旨在提供一种有效降低三相不平衡度且减小换相开关的切换次数的基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法。

2、技术方案：本发明所述的基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，包括以下步骤：

3、建立抑制三相不平衡的svg补偿电流及换相开关接入相序优化模型，将配电网中的支路分为关键支路和非关键支路，通过改变换相开关的接入相序和svg的补偿电流确定低压配电网总三相不平衡度ε；

4、以低压配电网总三相不平衡度ε最小和换相次数最少为目标，组成多目标优化函数，使用nsga-ⅱ求解，计算pareto最优解集中各个方案的标准化满意度，得到最优折中解作为三相不平衡治理策略。

5、进一步的，所述低压配电网总三相不平衡度ε为

6、

7、式中，α、β为权重系数，α＞β且α+β＝1；ε1为变压器出口处支路三相不平衡度；εi为关键支路中除变压器出口处支路之外的其他支路三相不平衡度；w为关键支路集合；r为关键支路的个数；γv为电压越限罚函数，γi为电流过载罚函数。

8、进一步的，关键支路中除变压器出口处支路之外的其他支路三相不平衡度εi为

9、

10、式中，表示关键支路i的三相电流，表示关键支路i三相电流的平均值，i∈w。

11、进一步的，电压越限罚函数γv和电流过载罚函数γi分别为

12、

13、

14、式中，μ为预设数值。

15、进一步的，所述关键支路i的三相电流为

16、

17、式中，为线路供电用户数，n1为安装换相开关的用户数，ij为用户的负荷电流，xj为换相开关的状态，其中，j＝1,2,...,n1；it为未安装换相开关的用户负荷电流，其yt为相序状态，为常量，其中，isvg-d为svg的补偿电流。

18、进一步的，svg的补偿电流isvg-d为

19、

20、式中，为单相补偿电流，d＝1,2,...,n2；线路经过n2个svg补偿。

21、进一步的，所述多目标优化函数为

22、

23、进一步的，多目标优化函数的约束条件为

24、

25、

26、

27、

28、

29、

30、式中，和为节点i各相注入的有功功率和无功功率，和为节点i各相负荷的有功功率和无功功率；为节点i各相的电压值，为节点j各相的电压值，为支路ij各相的电导值，为支路ij各相的电纳值，为节点i和节点j之间的各相电压相角值，和分别为其发生电压越限的上限和下限；为支路j各相的电流值，为其发生电流过载的上限；为第y个svg的相补偿电流，为第y个svg的相最大补偿电流；为第x个换相开关的历史总切换次数，为第x个换相开关的最大可切换次数；i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,m，x＝1,2,...,p，y＝1,2,...,q，

31、进一步的，pareto最优解集中的标准化满意度h为

32、

33、式中，hε为不平衡度的满意度，hn为换相次数的满意度。

34、进一步的，所述不平衡度的满意度hε和换相次数的满意度hn分别为

35、

36、

37、式中，εmax为最大三相不平衡度，εmin为最小三相不平衡度，nmax为最大换相次数，nmin为最小换相次数。

38、有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、本发明使用svg和换相开关配合，合理地分配负荷接入相序，考虑变压器出口处支路及其他支路的三相不平衡度，同时为防止电压越限和电流过载也加入了罚函数，使用低压配电网总三相不平衡度来衡量svg的补偿效果和换相开关的相序平衡效果，从源头治理三相不平衡，又能精细化地补偿，做到三相不平衡度的微调；2、本发明针对已安装换相开关和分布式svg的低压配电网，以换相开关的接入相序和svg的补偿电流为控制变量，制定svg的补偿电流策略和换相开关的换相策略时，考虑补偿及换相后的治理效果和换相开关的动作次数，建立抑制三相不平衡的svg补偿功率及换相开关接入相序优化模型；3、本发明有效降低三相不平衡度的同时，尽可能减小换相开关的切换次数，治理后的三相不平衡问题得到明显改善，各支路电流值差异减小，三相不平衡度降低，同时线损也随之降低，各节点电压值差异减小，功率因数也得到明显地提升。

技术特征：

1.一种基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，所述低压配电网总三相不平衡度ε为

3.根据权利要求2所述基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，关键支路中除变压器出口处支路之外的其他支路三相不平衡度εi为

4.根据权利要求3所述基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，电压越限罚函数γv和电流过载罚函数γi分别为

5.根据权利要求4所述基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，所述关键支路i的三相电流为

6.根据权利要求5所述基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，svg的补偿电流isvg-d为

7.根据权利要求6所述基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，所述多目标优化函数为

8.根据权利要求7所述基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，多目标优化函数的约束条件为

9.根据权利要求8所述基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，pareto最优解集中的标准化满意度h为

10.根据权利要求9所述基于svg和换相开关的补偿电流及相序优化方法，其特征在于，所述不平衡度的满意度hε和换相次数的满意度hn分别为

技术总结本发明公开了一种基于SVG和换相开关的补偿电流及相序优化方法，包括以下步骤：建立抑制三相不平衡的SVG补偿电流及换相开关接入相序优化模型，将配电网中的支路分为关键支路和非关键支路，通过改变换相开关的接入相序和SVG的补偿电流确定总三相不平衡度；以总三相不平衡度最小和换相次数最少为目标，组成多目标优化函数，使用NSGA‑Ⅱ求解，计算Pareto最优解集中各个方案的标准化满意度，得到最优折中解作为三相不平衡治理策略。本发明有效降低三相不平衡度的同时，尽可能减小换相开关的切换次数，治理后的三相不平衡问题得到明显改善，各支路电流值差异减小，三相不平衡度降低，同时线损也随之降低，各节点电压值差异减小，功率因数也得到明显地提升。技术研发人员：丁骥骁受保护的技术使用者：河海大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25