主动负荷参与的低压台区三相负荷不平衡自动均衡方法

01低压台区负荷数据的完整采集为了完整地采集低压台区负荷数据，本文将低压台区负荷数据分为用户智能电表的负荷数据及配变低压侧的总表数据，从数据采集过程优化和缺失数据填补方面进行完整采集。1）数据采集过程优化。电力物联网高速载波技术（high-speedpowerlinecarrier，HPLC）能够在低压台区内进行负荷数据采集，实现数据读取。首先使用HPLC模块来替代窄带载波通信模块，并采用485接口将HPLC模块嵌入到采集中继器，使得采集中继器读取低压台区总表的数据。2）缺失数据填补。考虑到电表在低压台区内的数量多、分布广，虽然根据上述优化过程采集到了相对完整的数据，但是数据传输干扰等问题导致采集的负荷数据内存在异常数据。为了保证采集数据的完整性，本文通过回归方程对负荷数据展开缺失值填补处理。在数据处理之前寻找回归直线，获取全部直线中存在的最小值，进而确定回归系数b为式中：xn、yn分别为开始与结束时间点对应的第n个数据值；分别为开始与结束时间点对应的数据平均值；nmax为数据总个数。通过b确定负荷数据缺失端点a为通过上述步骤完成低压台区负荷数据的处理，保证负荷数据采集的完整性。02主动负荷参与三相负荷不平衡均衡控制本文建立的控制终端如图1所示，将采集到的负荷数据作为输入，利用A/D数模转换器完成转换和识别，并将控制终端作为主动负荷控制装置，控制低压负荷的换相，最小化三相负荷不平衡度。图1

控制终端

Fig.1

Controlterminal

2.1

构建目标函数用ITa、ITb、ITc表示低压线路T出口a、b、c在低压台区的三相电流，该低压线路中共存在m台自动换相装置，换相装置在低压台区中分别连接着对应的负荷支路，设为第i台换相装置在低压台区中连接的Mi条负荷支路对应的电流。在换相控制过程中，采用1和0分别表示负荷支路投切到a相或其他相，用状态参数k描述负荷支路开关的具体投切情况，即建立换相装置连接的负荷支路的状态参数为式中：Ia、Ib、Ic分别为换相装置连接的负荷支路对应的a、b、c相电流；I为支路电流矩阵；H0为初始状态参数。根据上述过程计算得到的Ia、Ib、Ic，计算获得的负荷支路M上a、b、c相负荷电流IMa、IMb、IMc为当IMa、IMb、IMc在低压台区中符合式（6）时，有式中：Ia0、Ib0、Ic0分别为a、b、c相电流的平均值；IT0为该低压线路对应的平均三相电流值。完成开关相序调整后，根据各负荷支路在低压台区中的状态建立状态参数矩阵H和电流参数矩阵I。设Ia、Ib、Ic表示支路完成换相后对应的三相电流，满足所提方法通过获取最佳的H，在低压台区内最小化线路的三相不平衡度，即ΔImax(H)=max(ΔIa,ΔIb,ΔIc)，建立目标函数g1为针对在低压台区与换相装置相连接的负荷支路，设定其开关变化因子q为根据第j个开关变化因子qj确定自动换相装置的开关调整次数Q(H)为式中：MT为开关变化因子总数。将Q(H)最小作为目标，建立目标函数g2为最终获得主动负荷参与的低压台区三相负荷不平衡自动均衡目标函数g为2.2

函数求解低压台区三相负荷不平衡治理有利于提高配电网电能质量。本文采用鸽群算法对目标函数求解，确定最优的负荷分配方案，从而实现三相负荷的自动均衡控制。具体流程如下。1）初始化鸽群的速度与位置。2）将g1和g2作为算法的适应度函数，三相电流不平衡度和换相装置开关调整次数随着g1和g2的减小而减小。根据适应度值计算结果，确定鸽群算法在三相负荷不平衡均衡控制过程中的全局最优位置。3）获取全局最优位滞后，进入地磁导航阶段，设置指南针与地图因子R，并更新鸽子的位置和速度。4）当鸽群算法迭代次数达到最大地磁导航次数时，鸽群进入地标导航阶段，在该阶段内会淘汰适应度值低的鸽子，并获取剩余鸽群对应的中心位置，以此得到新的地标。5）确定是否达到最大地标导航迭代次数，如果达到，则输出三相负荷不平衡自动均衡目标函数的最优解，完成低压台区三相负荷不平衡自动均衡控制。其中，综合考虑问题复杂度、收敛性要求和计算资源限制等因素，本文设置最大地标导航迭代次数为800次。03实验与分析为了验证主动负荷参与的低压台区三相负荷不平衡自动均衡方法的整体有效性，需要对其展开测试。本次测试所用的低压台区仿真系统如图2所示。图2

低压台区

Fig.2

Lowvoltagedistrict

各负荷支路在低压台区中的相关数据如表1所示。采用本文方法、文献[3]和文献[4]中方法对低压台区展开负荷平衡控制，对比3种方法均衡后的负荷不平衡度，结果如图3所示。由图3可知，采用本文方法展开均衡控制后，低压台区的三相负荷不平衡度明显降低。相比之下，文献[3-4]方法控制后的不均衡度在个别采样点仍然较高，负荷均衡效果差。综上所述，本文方法在目标函数和优化算法的选择上具有更好的优势，能够实现更好的负荷均衡效果和控制性能。表1

负荷支路数据Table1

Dataofloadbranch图3图3

不均衡度

Fig.3

Thedegreeofimbalance三相不平衡会导致电力设备效率下降，甚至损害电网稳定性。以频率偏差为指标，验证本文方法的控制效果，结果如图4所示。由图4可知，频率偏差有所下降，且本文方法频率偏差控制后的频率相对平稳。由此验证了本文方法具有较好的低压台区三相负荷不平衡自动均衡效果。图4

所提方法频率偏差控制效果

Fig.4

Thefrequencydeviationcontroleffectoftheproposedmethod开展电压稳定性测试，测试结果如图5所示。由图5可知，在电压稳定性测试时，所提方法控制后的电压值与实际电压输出结果相接近，另外2种方法测试出的电压均与实际结果之间存在较大差距。由此证明了本文方法具有较好的控制效果，控制低压台区输出相对稳定的电压。图5

不同方法的电压稳定性测试结果

Fig.5

Resultsofvoltagestabilitytestsusingdifferentmethods

04结语针对目前低