[发明专利]一种基于负荷预测的三相不平衡智能换相方法

说明书

本发明公开了一种基于负荷预测的三相不平衡智能换相方法，该换相方法首先根据历史负荷以及相关气象数据使用LSTM神经网络预测未来一天的用户负荷，根据前一天单相用户挂接在三相上的相序，利用预测出的数据计算变压器出口侧三相不平衡度，并推测未来一天内配电网三相不平衡度的变化趋势。推断出配电网在未来一天某时段的三相不平衡度高于规定值，然后使用NSGA‑3算法优化用户接入相序，通过换相开关按照优化后的用户相序接入相应的相线上。用户相序的调节周期为一天，如果未来一天的不平衡度均在规定值以下则不对用户相序做调整。本发明能有效降低台区配电网三相不平衡度，可以实现提前调节用户相序，降低配电网线路损耗。

技术领域

本发明涉及电能质量治理技术领域，具体涉及一种基于负荷预测的三相不平衡智能换相方法。

背景技术

我国居民配电网大多是三相四线制系统，居民负荷大部分为单相并入电网，虽然在初期会将单相负荷均匀分配到三相上，但是随着配电网的规模越来越大，后期接入三相的单相负荷分配较为随机。并且由于居民用电在时间上具有较大的随机性，因此配电网长期存在三相不平衡。现有的解决办法主要是使用户负荷均匀分配到三相上。使用智能换相装置的实时换相方法需要时刻检测三相电流和用户电流，操作复杂，且电流检测和换相指令分发需要一定时间，很难实时解决三相不平衡问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对实时调节三相不平衡度带来的时滞影响，提出了一种基于负荷预测的三相不平衡智能换相方法，该方法可以解决实时换相时操作复杂，换相频率高的问题，可以有效降低配电网三相不平衡度，降低配电网的损耗，提高配电变压器的利用率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于负荷预测的三相不平衡智能换相方法，包括如下步骤：

第一步：根据配电台区各单相用户的历史负荷以及天气信息预测出未来一天各用户的总负荷；

在变压器出口侧记录一天内24个时间点的三个相线上的电流数据I_A、 I_B、I_C，根据电流的历史数据和天气预报预测出未来一天内间隔一小时24 个时间点的三个相线上的电流；

第二步：记录每个单相用户的负荷，根据记录的值和天气信息预测出未来一天内单相用户的负荷；

使用预测出的电流数据计算未来一天内三相不平衡度的变化趋势，选择在不平衡度大于预设值的时间段内调整用户负荷相序；

第三步：使用用户前一天的相序和预测出的用户负荷用非支配遗传算法NSGA-3优化用户相别，目标函数包括三相不平衡度最小、换相次数最小与局部不平衡度最小；

用优化后的相序在前一天调整用户相别。

作为本发明的进一步方案，第一步中使用LSTM神经网络预测未来一天各用户的总负荷；

首先需要处理用户历史负荷数据，得到天气与假期信息和用户历史负荷数据之间的相关系数：

其中X、Y为两种特征值；

预测结果包括变压器出口侧三个相线未来一天每小时共24个点的电流，以及配电台区各单相用户未来一天的总负荷；

作为本发明的进一步方案，使用LSTM神经网络预测得到的电流和未来一天的用户负荷计算未来一天各用户的24个点的负荷代替真实的用户 24个点的负荷，以A相为准，则未来一天各单相用户总负荷为：

其中D_A·i为A相各用户的负荷，I_A为变压器出口侧A相电流，W_A·i为未来一天内间隔一小时24个时间点的预测负荷。