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基于换相开关和SVG配合的三相负荷不平衡治理研究

冯国梁  
【摘要】:在我国低压配电网三相四线制下,由于大量单相用电负荷用电行为的差异,造成低压配电台区三相负荷不平衡日趋严重,严重影响配电网的安全和经济运行。在三相不平衡治理中,换相开关和静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)常作为三相不平衡治理的自动化装置进行应用,这两种装置也在三相不平衡治理中起到不错的治理效果。在治理的过程中,不仅需要考虑治理后电能质量是否达到电力部门的要求,还需要考虑两种装置如何安装能够实现治理效果最大化。因此,在低压配电网中换相开关和SVG的合理配置,不仅能够提高电能质量保证配电网安全的运行,而且能够增加配电网的运行收益。本文基于换相开关和SVG配合对三相负荷不平衡治理,首先是通过安装换相开关对三相负荷不平衡进行调节治理,然后在此基础上通过安装SVG进一步实现对三相不平衡的治理。换相开关能够在不断电的情况下,对单相负荷用户进行实时相序切换,使得三相线路中负荷分配均衡,从而实现线路的三相平衡。本文通过分析现有的换相开关治理方法,针对其中关于换相开关配置问题存在的不足,提出基于粒子群算法的换相开关安装配置选择方法。首先通过用户用电数据建立三相不平衡度计算公式,并考虑换相开关的动作次数,建立了多目标数学模型,通过对多目标数学模型的求解,从而确定不同负荷用户参与换相的频率,根据负荷用户参与换相的频率确定换相开关的安装位置。本文分析了传统的SVG补偿配置方法存在的不足,提出了基于聚类方法和负序电流结合的方法进行SVG配置安装。首先,根据配电台区的拓扑结构建立关联矩阵,通过多维标度法对所建立的高维矩阵进行降维,并利用聚类方法对配电台区根据电气距离进行分区划分,然后再根据负序电流计算负荷重心,确定各分区内SVG的安装位置,从而实现SVG补偿点的确定;补偿点位置确定后需要进行补偿容量计算,通过对降低各节点三相不平衡度和线路损耗以及增加投资收益等方面的考虑,建立了补偿容量确定的多目标数学模型,通过粒子群优化算法进行求解,确定SVG的安装容量。将该方法应用到修改的IEEE33节点配电网中,验证了本文所提方法的可行性和有效性。


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