基于智能换相开关的配电台区三相不平衡治理研究与应用

摘要

国内低压配电网均采用三相四线制，且以单相负荷为主，其特点是波动性和不规律性均较大。通常，当一相或者两相负荷出现较大波动将导致低压电网三相不平衡度上升，影响到低压电网的安全有效运行，也会造成低压台区线损的升高，增加了企业的运营成本和安全风险。 本文主要研究的是基于智能换相开关解决低压配电台区三相不平衡问题。智能换相开关是一种可以进行负荷换相的设备，主要由两部分组成，其一是控制部分，另一部分为执行部分。由控制部分下达命令给执行部分，从而进行负荷换相，使三相负荷尽可能均衡分布，以降低线路三相不平衡情况。 本文首先对比分析了目前计算三相不平衡的常用计算方法，并利用Matlab软件对三相不平衡现象进行了仿真分析，对比了并直观观测了三相负荷不平衡与平衡之间的区别。接着，对影响三相不平衡主要因素进行了分析，并建立了基于文化基因算法的智能换相开关多目标优化函数和约束条件，进而提出了基于智能换相开关的三相负荷不平衡治理的整体方案，并通过文化基因算法及适应性函数对上述模型进行求解。此外，本文对智能换相开关的软硬件进行了初步的分析设计，包括系统的采集模块，信息调理模块以及控制模板等，并生产样机用于试点。 通过在陕西地电泾阳分公司试点智能换相开关的应用，分析了采用智能换相开关后的安全性和经济性等方面问题，证明了目前采用智能换相开关能够在有效降低线路三相不平衡度，在提升低压电网运行可靠性的同时，有效降低了台区线损，一定程度地提升了企业的经济效益和社会价值。

目录

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第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 配电网三相不平衡分析与治理的国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

第二章 配电网三相不平衡的分析与计算

2.1 三相不平衡的基本概念

2.2 三相不平衡度的计算

（1）电压三相不平衡度

（2）电流三相不平衡度

2.3 配电台区三相不平衡的仿真与分析

2.4 本章小结

第三章 基于智能换相开关的三相不平衡治理方法

3.1三相不平衡治理的总体方案

3.2治理策略的方案

3.3治理三相不平衡的换相模型

3.4换相模型的智能算法

（1）编码

（2）算法初始化

（4）进化操作

3.5仿真测试与结果分析

3.5.1仿真系统与条件

3.5.2典型工况的仿真过程与分析

3.5.3极端工况的仿真过程与分析

3.6本章小结

第四章 智能换相开关系统的设计

4.1 智能换相开关系统的设计要求

（1）智能换相开关的控制部分

（2）智能换相开关的执行部分

4.2 控制部分的软硬件设计

4.2.1采样模块

4.2.2电源模块

4.2.3控制部分的图示

4.3 执行部分的软硬件设计

4.3.1开关单元

4.3.2 软件设计

4.3.3执行部分的图示

4.4 本章小结

第五章 配电台区三相不平衡治理的工程应用与分析

5.1智能换相开关系统的示范应用及分析

5.2配电台区三相不平衡治理的推广应用

5.3本章小结

第六章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读在职硕士期间发表的论文与参加科研情况