配电网侧三相平衡降损策略的研究

发布时间：2020-10-17 00:48

　　 随着我国经济与科技的发展,居民小区用户的用电器种类越来越多。用户间不同的用电习惯会导致小区配电网的三相不平衡问题。三相不平衡会增加额外的配电网损耗,危害电器设备的安全使用和稳定运行。如何有效控制配电网侧三相不平衡度是电力企业的热点问题之一。因此,本文主要对配电网侧三相不平衡度的治理展开研究。第一,介绍三相不平衡的研究背景、不良影响和国内外研究现状,并介绍了两种对用户用电规律分析的思路:首先,引入希尔伯特黄变换构建负荷特征模型、以特征模型为基础进行用电规律的聚类分析;其次,基于负荷曲线形态直接对负荷曲线进行自适应聚类。最后介绍了以聚类分析为基础的平衡分配策略思想。第二,介绍负荷曲线的基本概念,并阐述经典负荷特征指标的概念。介绍了利用希尔伯特黄变换构建负荷特征模型的可行性与方法。随后,介绍在此基础之上对用户用电规律进行聚类分析的K-means聚类算法。以陕西某地区600个用户的用电数据作为数据源进行实验,验证以该特征模型为基础进行聚类分析的有效性。第三,因K-means聚类算法不能自适应确定最佳聚类数目,且希尔伯特黄变换运算量较大。本文从负荷曲线本身的形态特点入手,利用本文改进的自适应聚类算法Ad_SODA对负荷曲线进行自适应聚类分析。该算法使用Frcchet距离与余弦相似度刻画两条曲线的相近程度。与SODA聚类算法相比,更善于根据用户负荷曲线的形态相似度进行聚类分析。实验结果表明,本文改进的Ad_SODA算法效果优于SODA算法。第四,建立了以配电网侧三相不平衡度最低,用户供电相位调整次数最少为目标函数的最优换相数学模型。并引入爬山算法增强MFO算法的局部寻优精度,利用改进后算法求解平衡分配问题。最后通过仿真实验,验证该方法的优越性。第五,首先介绍了平衡降损系统的总体工程结构。其次,介绍了换相开关的总体结构,主要分为五个模块:电压采集模块,电流采集模块,投切模块,过零检测模块,无线通信模块。最后通过实验验证了换相开关进行相位投切时的安全性。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM714
【部分图文】：

图 1-1 居民对智能用电规划方案的意向调查Fig.1-1 Residents' intention survey on smart electricity planning衡治理研究现状质量领域的主要分支之一，三相不平衡问题已经存在一段时间。目低压配电网处的低成本治理研究工作目前数量较少。相不平衡问题方面，国内外学者做了诸多研究。最为热点的方向是文献[6]指出，负载补偿是通过在网络中增加补偿装置对三相负载三相平衡。文献[6]主要采用枚举法来求解以功率损耗最小为目标得到最优电容投切方案，以此达到补偿配电网功率因数和降低三相文献[7]提出了基于 ANN 测量分析法的无功补偿电容器最佳布置方采样精度和算法收敛速度。随着技术的发展，出现更多灵活可控，备。这种设备可以按情况吸收或发出适量的无功电流以达到提高功的目的。例如：文献[8]、文献[9]，文献[10]对配网多个频率下的谐达到零稳态误差跟踪补偿电流的目的。文献[11]提出了一种多目标

这种方法可以对实际工程中的非平稳信号进行处理分析。该算法的主要流程如图2-2 所示。图 2-2 希尔伯特黄变换主要流程Fig.2-2 Hilbert Yellow Transformation main processa. 经验模态分解（EMD）N.E Huang 在文[37]中提出了内模函数（IMF）的概念，认为任何信号均可视为由数个基本信号构成，简单信号只包含一个 IMF 分量而复杂信号由多个分量重叠组成,具有从高频到低频的多尺度特性。因此，所有信号（时间序列）都可以分解为数量未知的 IMF分量，即 EMD 分解。一个分量是否为 IMF 有以下两个判据[38-39]：整个分量中零点与极点数至多相差 1；对于该分量内部，由局部极大值以及极小值各自确定的上下包络线间的瞬时均值为 0,即标准的 IMF 关于时间轴对称，图 2-3 展示了一个 IMF 分量的形态。EMD 分解的主要步骤如下：第一步，将待分解的时间序列设为 S(t),挑选出所有的局部极大值点和极小值点。随后使用三次样条插值将所有极大值点和极小值点分别连接，得到上包络线和下包络线并求两条包络线的平均值，记为： Stop(t)、Sbot(t)和 Stb1(t)

图 5-3 电流采集电路Fig.5-3 Current collecting circuit该电流采集模块由两个运放 OPA2277UA 组成，其主要功能是将 0A-100A 的负载交流电信号进行缩放并转为电压信号，最终输入进 lpc1758 的 AD 管脚。由于该芯片 AD 管脚最高接受 3.3V 电压，故而设计此电路。为过零检测模块检测电流波形的过零时刻提供输入信号。其中，一级运放通过 R33 将电流变为电压，通过 R34 和 R26 进行缩放。二级运放构成电压一比一放大电路，保证电压信号的稳定。5.2.2 电压采集模块图 5-4 电压采集电路
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本文编号：2844024