基于低压配电网的三相不平衡负荷分级迭代调整方法

摘要

本发明提供一种基于低压配电网的三相不平衡负荷分级迭代调整方法，根据线路捆绑情况、用户电气距离及用户间不可分割的状况，将n个用户划分成m个只有几个用户的一级集合pj，对一级集合pj内用户进行用电量分析，以三相不平衡度最小为标准，分配至A、B、C三相，使一级集合pj内三相保持平衡。把各一级集合pj作为一个不可分割的整体，以三相不平衡度最小为标准，并入到二级集合p`中，以此层级迭代，最终使整个台区都处于三相平衡状态。本发明适用于配电网的三相不平衡负荷调整优化，能改善配电网线路捆绑复杂、电力用户繁杂且疏于规划以及部分电力用户间不可分开的问题。

权利要求

1.一种基于低压配电网的三相不平衡负荷分级迭代调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将一个台区内的n个电力用户分为m个一级集合pj，i＝1、2…n，j＝1、2…m，pj包含αj个电力用户，则α1+...αm＝n，对台区内的所有用户ni的用电量数据进行取样，以三相不平衡度最小为目标，对各一级集合pj内部用户进行换相优化，使各一级集合pj内最大程度达到三相平衡状态；步骤S1具体包括以下子步骤：S11、调查台区内线路铺设连接情况，查明每部电线杆配电箱接入的用户，建立台区内的电力拓扑图；

S12、根据建立的台区内的电力拓扑图，将台区内的n个用户划分成m个一级集合，各一级集合应满足其中的电力用户在电气距离上相同；

S13、对台区内所有电力用户一个月内的用电量数据进行取样，将一个月的用电量取平均数，记为该用户ni的日用电量数据，作为调整换相计算的根据；

S14、在各一级集合中，根据各电力用户ni的日用电量数据，以三相不平衡度最小为目标，将各用户平均的调配到低压配电网的A、B和C三相；

式中g表示pj集合配电线的不平衡度，Q为pj集合中αj个用户调配至三相后各相用电总和，QA为pj集合中αj个用户调配至三相后A相用电量之和、QB为pj集合中αj个用户调配至三相后B相用电量之和、QC为pj集合中αj个用户调配至三相后C相用电量之和、Qave为QA、QB、QC的平均数，Qmax为QA、QB、QC中的最大值；

S2、将换相优化后的一级集合作为三相用户，m`r个三相用户相连接构成一个二级集合p`t，t＝1、2…m`，使同一个二级集合内各三相用户间电气距离最小，三相不平衡度最低；步骤S2具体包括以下子步骤：

S21、将所有的一级集合p按照三相电量值归为A相电量值高于B和C相，B相电量值高于A和C两相，或者C相电量值高于A和B两相的三类；

S22、将各一级集合分类汇总整合，并于电路拓扑图中标注，标注电气距离为一级集合间电线杆配电箱距离；

S23、分别将m`r个分别属于三种类型的一级集合p，以电气距离最小、各二级集合p`三相不平衡度最小为标准，并入到m`个二级集合p`t中，t＝1、2…m`；

∑m`r＝m,r＝1、2......m`qA＝∑qAf

qC＝∑qCf

其中，qA指p`t中所有一级集合A相用电量之和、qB指p`t中所有一级集合B相用电量之和、qC指p`t中所有一级集合C相用电量之和，qmax指该二级集合p`t中A、B、C三相用电量中最大的一个，qmin指p`t中A、B、C三相用电量中最小的一个，qave指p`t中低压配电网的A、B、C三相用电量的平均值；

经过二级调整后，使各一级集合p均并入到二级集合中，且m`个二级集合p`都达到三相平衡状态；以及

S3、重复S2，将二级集合进一步并入到三级集合中，并逐级迭代，使台区内更大区域达到三相平衡状态，最终使各一级集合内三相平衡，整个台区处于三相平衡状态。

2.根据权利要求1所述的基于低压配电网的三相不平衡负荷分级迭代调整方法，其特征在于，在三相不平衡调整优化时，将电气距离较近的电力用户及捆绑在一起的电力用户，作为一个一级集合，再在其内部优化换相；在各级集合的逐级迭代中，需保证各集合三相不平衡度低，同时使所有电力用户之间的电气距离较小，以形成一个区域性的三相平衡，降低线损，并能增加优化的可行性。

3.根据权利要求2所述的基于低压配电网的三相不平衡负荷分级迭代调整方法，其特征在于，第λ级三相不平衡优化以λ‑1级中的集合全部并入λ级集合作为完成标准。

说明书

基于低压配电网的三相不平衡负荷分级迭代调整方法

技术领域

[0001] 本发明属于三相不平衡优化换相技术领域，具体涉及一种适用于低压配电网的三相不平衡负荷分级迭代调整方法。

背景技术

[0002] 低压配电网具有数量大和范围广的特点，且低压用户负荷多为单相，三相负荷不对称致使三相不平衡的广泛存在，并且在传统的低压配电网还存在因早期安装不当、使用
大功率机械设备等造成的三相负荷严重不均，三相不平衡严重的问题，使线路老化加快，配
电变压器损耗加剧，有造成线路故障，居民用电困难等严重后果的隐患。

[0003] 现有的三相不平衡换相优化方法，是基于台区所有用户的用电信息，对所有台区用户进行分类、以三相不平衡度最小为目标，对用户调相，从而达到三相的相对平衡。但在
配电网中往往存在线路交叉捆绑混乱，电力用户繁杂且疏于规划，部分电力用户间不可分
开等现象，使现有三相不平衡优化方法难以推广实施。因此提出一种切实有效的对配电网
的三相不平衡负荷调整方法，能够使低压配电网负荷换相优化得以较快速有序进行，具有
广泛普遍的意义。

发明内容

[0004] 本发明针对现有低压配电网三相不平衡换相方法实际应用时，会面临的方案缺陷，对线路交叉捆绑混乱，电力用户复杂且疏于规划，部分用户间不可分开等不能应对的问
题，做出方法创新，公开了一种基于低压配电网的三相不平衡负荷分级迭代调整方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

[0006] S1、将一个台区内的ni个电力用户分为m个一级集合pj，i＝1、2…n，j＝1、2…m，pj包含αj个电力用户，则α1+...αm＝n，对台区内的所有用户ni的用电量数据进行取样，以三相
不平衡度最小为目标，对各一级集合pj内部用户进行换相优化，使各一级集合pj内最大程度
达到三相平衡状态；

[0007] S2、将换相优化后的一级集合作为三相用户，m`r个三相用户相连接构成一个二级集合p`t，t＝1、2…m`，使同一个二级集合内各三相用户间电气距离最小，三相不平衡度最
低；

[0008] S3、重复S2，将二级集合进一步并入到三级集合中，以此方式逐级迭代，使台区内更大区域达到三相平衡状态，最终使各一级集合内三相平衡，整个台区处于三相平衡状态。

[0009] 优选地，S1包括以下步骤：

[0010] S11、调查台区内线路铺设连接情况，查明每部电线杆配电箱接入的用户，建立台区内的电力拓扑图；

[0011] S12、根据建立的台区内的电力拓扑图，将台区内的n个用户划分成m个一级集合，各一级集合应满足其中的电力用户在电气距离上接近；

[0012] S13、对台区内所有电力用户一个月内的用电量数据进行取样，将一个月的用电量取平均数，记为该用户ni的日用电量数据，作为调整换相计算的根据；

[0013] S14、在各一级集合中，根据各电力用户ni的日用电量数据，以三相不平衡度最小为目标，将各用户平均的调配到A、B、C三相；

[0014]

[0015]

[0016] 式中g表示pj集合配电线的不平衡度，Q为pj集合中αj个用户调配至三相后各相用电总和，QA为pj集合中αj个用户调配至三相后A相用电量之和、QB为pj集合中αj个用户调配至
三相后B相用电量之和、QC为pj集合中αj个用户调配至三相后C相用电量之和、Qave为QA、QB、QC
的平均数，Qmax为QA、QB、QC中的最大值。

[0017] 优选地，S2包括以下步骤：

[0018] S21、将所有的一级集合p按照三相电量值归为A相电量值高于其它两相，B相电量值高于其它两相，C相电量值高于其它两相三类；

[0019] S22、将各一级集合分类汇总整合，并于电路拓扑图中标注，标注电气距离为一级集合间电线杆配电箱距离；

[0020] S23、分别将m`r个分别属于三种类型的一级集合p，以电气距离最小、各二级集合p`三相不平衡度最小为标准，并入到m`个二级集合p`t(t＝1、2…m`)中；

[0021] ∑m`r＝m(r＝1、2......m`)

[0022]

[0023] 其中，qA指p`t中所有一级集合A相用电量之和、qB指p`t中所有一级集合B相用电量之和、qC指p`t中所有一级集合C相用电量之和，qmax指该二级集合p`t中A、B、C三相用电量中
最大的一个，qmin指p`t中A、B、C三相用电量中最小的一个，qave指p`t中A、B、C三相用电量的平
均值；

[0024] 经过二级调整后，使各一级集合p均并入到二级集合中，且m`个二级集合p`都达到三相平衡状态。

[0025] 优选地，在三相不平衡调整优化时，将电气距离较近的电力用户及捆绑在一起的电力用户，看作一个一级集合，再在其内部优化换相；在各级集合的逐级迭代中，需保证各
集合三相不平衡度低，同时使所有电力用户之间的电气距离较小，以形成一个区域性的三
相平衡，降低线损，并能增加优化的可行性。

[0026] 优选地，第λ级三相不平衡优化以λ‑1级中的集合全部并入λ级集合作为完成标准。

[0027] 本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0028] 1).采取分级迭代的调相的方法，适应配电线路分区域化，部分用户不可分割的状况，能够大面积推广实施；

[0029] 2).采用分级调相的方法，能同时实现台区局部与总体的三相平衡，极大程度的降低线路损耗，增加电压稳定性，提升电能质量。

[0030] 附图说明有

[0031] 图1为适用于的配电网的三相不平衡负荷分级迭代调整方法的流程图；

[0032] 图2实施例台区分级迭代调整前后各10天三相不平衡度曲线三相不平衡折线图。

具体实施方式

[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所
获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 需要注意的为，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

[0035] 如图1所示，本发明所采用的技术方案为：

[0036] S1、设一个台区内有ni(i＝1,2,…n)个电力用户，将这n个用户中线路捆绑在一起、电气距离较近或不可分开的用户作为一个集合，共分为m个一级集合pj(j＝1,2,…m)，pj
分别包含αj个电力用户，则α1+...αm＝n。对台区内的所有用户ni的用电量数据进行取样，以
三相不平衡度最小为目标，对每个一级集合pj内部各用户进行换相优化，使每一个一级集
合pj内最大程度达到三相平衡状态，再将每个一级集合视为一个三项用户进行下一步调整
优化；

[0037] S11、调查台区内线路铺设连接情况，查明每部电线杆配电箱其接入的用户，建立台区内的电力拓扑图；

[0038] S12、根据建立的台区内的电力拓扑图，将台区内的n个用户划分成m个一级集合，每一级集合应满足其中的电力用户在电气距离上接近(由同一个电线杆配电箱供电，或挨
近的电线杆配电箱供电)。

[0039] S13、对台区内所有电力用户一个月内的用电量数据进行取样，将一个月的用电量取平均数，记为该用户ni的日用电量数据，作为调整换相计算的根据；

[0040] S14、在各一级集合中，根据各电力用户ni的日用电量数据，以三相不平衡度最小为目标，将各用户平均的调配到A、B、C三相；

[0041]

[0042]

[0043] 式中g表示pj集合配电线的不平衡度，Q为pj集合中αj个用户调配至三相后各相用电总和，QA为pj集合中αj个用户调配至三相后A相用电量之和、QB为pj集合中αj个用户调配至
三相后B相用电量之和、QC为pj集合中αj个用户调配至三相后C相用电量之和、Qave为QA、QB、
QC、的平均数，Qmax为QA、QB、QC、的最大值；

[0044] 调整后的一级集合pj内部三相基本保持平衡，每个一级集合pj可看作一个不可分割整体，即一个三相用户；在一级调整之后每一个一级集合内部，即该台区内每一个小区域
内部，达到最大程度的三相平衡状态。

[0045] S2、将调整好的一级集合作为三相用户，m`r个这样的三相用户相连接构成一个二级集合p`t(t＝1,2…m`)，使同一个二级集合内各三相用户间电气距离最小，三相不平衡度
最低；

[0046] S21、将所有的一级集合p按照三相电量值归为A相电量值高于其它两相，B相电量值高于其它两相，C相电量值高于其它两相三类；

[0047] S22、将各一级集合分类汇总整合，于电路拓扑图中标注，标注电气距离为一级集合间电线杆配电箱距离，或线路距离；

[0048] S23、分别将m`r个分别属于三种类型的一级集合p，以电气距离最小、各二级集合p`三相不平衡度最小为标准，并入到m`个二级集合p`t(t＝1,2…m`)中；

[0049] ∑m`r＝m(r＝1,2…m`)

[0050]

[0051] qA指所有一级集合A相用电量之和、qB指所有一级集合B相用电量之和、qC指所有一级集合C相用电量之和qmax指该二级集合p`i中A、B、C三相用电量中最大的一个，qmin指p`t中
A、B、C三相用电量中最小的一个,qave指p`t中A、B、C三相用电量的平均值

[0052] 经过二级调整后，所有的一级集合p都并入到二级集合中，且m`个二级集合p`都达到三相平衡状态，即台区内所有几个一级集合所在的小区域形成的较大区域总体达到三相
平衡状态；调整后的二级集合p`i又可作为一个不可分割的整体，即一个更大的三相用户；

[0053] S3、重复S2，将二级集合进一步并入到三级集合中，以此方式逐级迭代，不断使得太区内各更大区域达到三相平衡状态，最终使每个一级集合内三相平衡，整个台区处于三
相平衡状态。即第λ级三相不平衡优化以λ‑1级中的集合全部并入λ级集合作为完成标准。

[0054] 本发明实施例中以待调整台区电力用户n＝181个为例进行说明。

[0055] S1、将配电网一个台区内的所有电力用户ni(i＝1,2,…181)共181个划分为多个一级集合。根据实地调研，查明线路连接。这181个用户中线路捆绑在一起，不可分开的电力
用户有87个，它们之间捆绑形成了20个不可分开的调相对象，将其它94个电力用户与这20
个捆绑根据电气距离的远近，将每个小区域内用户作为一个一级集合，共分为22个一级集
合。提取台区内全部181个电力用户连续10天的用电量数据，将10天的用电量数据取平均记
该电力用户的用电量特征数据作为换相计算的依据。在每个一级集合中，根据该一级集合
内所有电力用户的用电量特征数据，将这些电力用户平均分配到A、B、C三相，使A、B、C三相
用户总用电量特征数据之和基本相等。由此即完成每个一级集合内的三相不平衡换相优
化，每个一级集合内三相基本保持平衡，将这22个一级集合看作22个不可分割三相用户，进
行下一步调整。

[0056] S2、将调整好的一级集合作为三相用户，m`r个这样的三相用户相连接构成一个二级集合p`t(t＝1,2…5)，使同一个二级集合内各三相用户间电气距离最小，三相不平衡度
最低；

[0057] S21、将所有的一级集合pj按照三相电量值归为A相电量值高于其它两相，B相电量值高于其它两相，C相电量值高于其它两相三类。根据各一级集合A、B、C三相用电量数据得
出，22个一级集合中，A相电量值高于其它两相的有9个一级集合，B相电量值高于其它两相
的有7个一级集合，C相电量值高于其它两相的有6个一级集合。

[0058] S22、将各一级集合分类汇总整合，于电路拓扑图中标注，标注电气距离为一级集合间电线杆配电箱距离，或线路距离；

[0059] S23、依据实际情况，以电气距离最小、各二级集合p`三相不平衡度最小为标准分别将22个分别属于三种类型的一级集合p，并入到5个二级集合p`t(t＝1,2…5)中。由此该
台区5个二级集合分别所包含区域内三相不平衡度达到最低水平。

[0060] S3、将五个二级集合直接并入该台区总配电网，换相优化完成，该台区内三相不平衡度降至最低水平。

[0061] 因本实施例中该台区电力用户数目不太大，电气距离不太远，对该台区的换相优化只分为两级逐级优化，对于更为复杂的案例，可依据此类方法，将优化过程分为多级，逐
级调整后，实现台区局部和整体的三相平衡。

[0062] 本实施例中部分数据：由收集的十天数据取平均数得到用户的用电量特征值，部分用户用电量特征值如表1，在各一级集合中根据用电量特征值将用户调制三相，部分一级
集合包含用户及用户所在相情况如表2。

[0063] 表1部分用户用电量特征值kw·h

[0064]

[0065]

[0066] 表2部分一级集合包含用户及用户所在相情况

[0067]

[0068] 整个台区分级迭代调整前后各10天三相不平衡度曲线如图2。可以看出经过分级迭代的三相不平衡调整，台区的三相不平衡度由原来的40％左右降至20％以下，优化作用
显著。

[0069] 本实施例可证明，通过本发明提出的负荷分级迭代调整的三相不平衡调整方法，可以适应配电网线路分区域化，部分用户不可分割的状况，能够显著降低其三相不平衡度，
可以有效降低线路损耗，提升台区电能质量，具有实际应用价值。

[0070] 以上所述各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应该理解：其依然可以对前述
实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这
些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。