大数据背景下的配电低压台区三相负载自动平衡研究及应用

摘要

按照国家规定，我国低压配变台区采用三相四线制、三相五线制供电，低压供电电压为380V/220V的用电模式，供电电压能够同时满足三相动力负荷、普通居民单相用电，这种供电模式存在负荷不均匀分布问题，所以我国低压配电网三相不平衡问题相对比较突出。由于我国配电网自动化发展相对滞后性，低压电网设各自动化起步较晚，覆盖面不足，三相不平衡问题没有得到大幅改善。在三相负荷严重不平衡状态下，如果不平衡状态延续时间长，对供电设备的供电能力和低压用户用电质量都将产生不利影响。在这种情况下，三相负载自动平衡系统的概念应运而生，通过负荷的自动切换来实现配变负荷和电压自动平衡。本文针对三相自动平衡系统主要对以下内容进行了研究:
　　本文阐述了目前国内外配变台区三相不平衡治理措施，解释了三相不平衡产生的根本原因。详细介绍了山东配网大数据平台的发展及应用现状，以实时采集的配电变压器、低压用户实际电流、电压等电气量大数据为依据，采用配网规程中规定的三相不平衡约束条件进行识别与筛选，实现精准实时筛选三相不平衡治理数据。
　　负荷端不掉电切换是用电设备在“瞬时”(不大于20ms)掉电期间，不会影响设备的正常工作，这种特性为自动负荷调平衡开关在切换负荷时，保证负荷不掉电提供了理论依据。本文基于配网大数据平台，通过配网自动化、用电信息采集等在线检测系统实时数据的应用，结合聊城市低压配网运行现状，提出配变台区三相负载自动平衡系统研制思路。利用一种三相负荷自动调平衡装置，构建三相负载自动平衡的多目标最优换相数学模型，并选用遗传算法对模型进行最优求解，形成一套完整的三相负荷调平衡策略。对负荷严重不平衡的台区负荷曲线、负荷分布进行研究，合理确定转换开关的安装位置和负荷切换优先级。开展三相负载自动平衡系统的实际应用，验证系统动作可靠性，降低台区损耗，保证居民供电质量，有效提高电网设备运行安全的可靠性，为设备的安全运行提供理论支撑。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 三相不平衡治理研究

1．2．2 山东配网大数据现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 三相不平衡的原因分析和计算方法

2．1 三相不平衡基本概念

2．2 三相不平衡的产生原因

2．3 三相不平衡的危害

2．3．1 对配电变压器的危害

2．3．2 电动机效率降低

2．3．3 对发电机的危害

2．3．4 对电力用户的危害

2．4 三相不平衡改善措施

2．5 小结

第三章 基于大数据的三相不平衡识别与分析

3．1 配电网运行监测大数据

3．1．1 配网智能运行监控平台简介

3．1．2 三相不平衡大数据识别

3．2 聊城市三相不平衡分析

3．2．1 聊城市三相不平衡现状分析

3．2．2 基于大数据平台的三相不平衡治理原则

3．2．3 人工均匀负荷

3．2．4 集装表箱的三相四线改造

第四章 三相负载自动平衡系统研究

4．1 三相负载自动平衡系统理论基础

4．2 三相负载自动平衡系统构成

4．3 基于多路载波的通信方案研究

4．4 三相负载自动平衡算法研究

4．4．1 多目标最优换相数学模型

4．4．2 基于遗传算法的模型求解

4．5 单相负荷切换开关技术

4．6 小结

第五章 三相负载自动平衡系统应用

5．1 张七台区概况

5．2 张七台区三相不平衡分析

5．3 张七台区三相不平衡治理方案

5．4 实施效果

5．5 小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 未来展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所参与的项目