一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法及装置与流程

本发明涉及电能质量治理，更具体地说，本发明涉及一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法及装置。

背景技术：

1、随着电力需求的快速增长和现代电力设备的广泛应用，电能质量问题已成为供电台区管理中的重要挑战，电能质量的好坏直接影响到电力用户的设备运行和电力系统的整体稳定性，不仅会导致电力用户设备的损坏或误动作，还会影响电力系统的运行效率和安全性；

2、供电台区是电力系统的末端，直接为用户提供电能，其电能质量对用户设备的正常运行至关重要，随着分布式电源、可再生能源（如光伏、风电）和电动汽车充电设施的接入，供电台区的电能质量面临更大的挑战：

3、其中包括三相不平衡、无功补偿不足、线损导致的无功电压问题等，通过动态无功补偿装置、三相不平衡调节装置以及调压器能够解决电能质量问题，但作用面均较为狭窄，缺乏一套综合有效的全局控制策略来从整个台区的层面掌控整体的供电电能质量。

4、为了解决上述缺陷，现提供一种技术方案。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，包括以下步骤：

4、s1：根据lora无线模块循环采集各个节点的用电状态信息，并确定低压配电台区内的所有节点用电状态信息实施三相平衡策略；

5、s2：通过三相平衡策略中的差分进化算法，获得最优调度指令序列，根据最优调度指令序列对台区内个节点进行换相操作，并获取实施三相平衡策略过程中的操作信息和电力质量信息；

6、s3：评估台区使用三相平衡策略后台区内电能质量的表现，若实施最优调度指令序列，仍不能解决三相不平衡问题，则优先考虑执行无功补偿或调整各个节点的电压，并生成异常通讯信号；

7、s4：根据出现异常通讯信号的时刻，实施电压无功综合控制方法，并采集调控后台区各个节点的状态，获得电能风险信息；

8、s5：根据电能风险信息，构建调控风险评估模型，生成调控风险评估系数，量化调控后台区在通过电压无功综合控制方法调控后的表现。

9、在一个优选地实施方式中，获取获取实施三相平衡策略过程中的操作信息和电力质量信息，包括：

10、通过对操作信息和电力质量信息的分析，生成差分偏差系数和节点平衡度异常系数，所述差分偏差系数的获取逻辑为：通过对低压配电台区使用差分进化算法，获得最终低压配电台区的调度指令，确定低压配电台区内进行的换相次数和最终三相不平衡度，将低压配电台区内进行的换相次数和最终三相不平衡度分别标记为：和；

11、设置换相次数阈值和三相不平衡度阈值，将相次数阈值与低压配电台区内进行的换相次数的比值作为换相次数偏差，将三相不平衡度阈值与低压配电台区内最终三相不平衡度的比值作为三相不平衡度偏差；

12、计算差分偏差系数，计算公式为：；其中，为差分偏差系数，为换相次数偏差，为三相不平衡度偏差；

13、所述节点平衡度异常系数的获取逻辑为：获取在通过差分进化算法后低压配电台区内各个节点的三相不平衡度，并将在通过差分进化算法后低压配电台区内各个节点的三相不平衡度标记为：，其中，n=1、2、3、……、n，n为正整数，n为低压配电台区内各个节点的编号；

14、获得各个节点三相不平衡度的平均值和标准差，并将各个节点三相不平衡度的平均值和标准差分别标记为：和，其中，，；

15、计算各个节点三相不平衡度的变异系数，并将各个节点三相不平衡度的变异系数标记为：；

16、计算节点平衡度异常系数，计算公式为：；其中，为节点平衡度异常系数。

17、在一个优选地实施方式中，获取获取实施三相平衡策略过程中的操作信息和电力质量信息，包括：

18、通过对操作信息和电力质量信息的分析，生成差分偏差系数和节点平衡度异常系数，所述差分偏差系数的获取逻辑为：通过对低压配电台区使用差分进化算法，获得最终低压配电台区的调度指令，确定低压配电台区内进行的换相次数和最终三相不平衡度，将低压配电台区内进行的换相次数和最终三相不平衡度分别标记为：和；

19、设置换相次数阈值和三相不平衡度阈值，将相次数阈值与低压配电台区内进行的换相次数的比值作为换相次数偏差，将三相不平衡度阈值与低压配电台区内最终三相不平衡度的比值作为三相不平衡度偏差；

20、计算差分偏差系数，计算公式为：；其中，为差分偏差系数，为换相次数偏差，为三相不平衡度偏差；

21、所述节点平衡度异常系数的获取逻辑为：获取在通过差分进化算法后低压配电台区内各个节点的三相不平衡度，并将在通过差分进化算法后低压配电台区内各个节点的三相不平衡度标记为：，其中，n=1、2、3、……、n，n为正整数，n为低压配电台区内各个节点的编号；

22、获得各个节点三相不平衡度的平均值和标准差，并将各个节点三相不平衡度的平均值和标准差分别标记为：和，其中，，；

23、计算各个节点三相不平衡度的变异系数，并将各个节点三相不平衡度的变异系数标记为：；

24、计算节点平衡度异常系数，计算公式为：；其中，为节点平衡度异常系数。

25、在一个优选地实施方式中，评估台区使用三相平衡策略后台区内电能质量的表现，包括：

26、将差分偏差系数和节点平衡度异常系数综合性分析，建立平衡策略评估模型，生成平衡策略评估系数，平衡策略评估系数的表达式为：+，其中，为平衡策略评估系数，、分别为差分偏差系数、节点平衡度异常系数的比例系数，、分别都大于0；

27、设置平衡策略评估系数阈值，将平衡策略评估系数阈值与平衡策略评估系数进行对比；

28、若平衡策略评估系数阈值大于平衡策略评估系数，则根据差分进化算法生成的调度指令序列执行三相平衡策略；

29、若平衡策略评估系数阈值小于平衡策略评估系数，则生成异常通讯信号，不能根据差分进化算法生成的调度指令序列执行三相平衡策略，优先考虑执行无功补偿或调整各个节点的电压。

30、在一个优选地实施方式中，根据出现异常通讯信号的时刻，实施电压无功综合控制方法，包括：

31、当与其他所有节点通信均为异常状态（通信超时）时，此时主机根据自身所采集到的首端电压以及无功状态数据，依据新九域图，对首端的有载调压配变和无功补偿装置进行有序调控，实现基于新九域策略的，对电压和无功的综合控制；

32、当至少有一个子节点通信正常时，则综合考虑所有通信正常节点的实时状态数据，采取无功、电压分步治理的策略，首先对当前首端的无功功率进行最大限度的补偿，调控目标为首端无功功率最小且不出现过补的情况；

33、其次是对有载调压配变档位的调控，主机将遍历当前变压器所有可能的档位变化量δl，并预估调档后各个节点的电压值，然后统计所有节点中合格节点的数量c后缓存；

34、遍历完毕，提取使c取得最大值的δl作为调档目标，因此，调档的依据为当前所有节点的电压数据，调控目标为合格节点的数量取得最大值。

35、在一个优选地实施方式中，电能风险信息，包括：

36、根据两种情况对低压配电台区电能质量的调控，采集调控后的首端电压和无功功率的状态，并采集调控后台区各个节点的状态，获得电能风险信息，将电能风险信息通过首端电能安全隐匿系数和节点影响风险评估系数表示。

37、在一个优选地实施方式中，所述电能安全隐匿系数的获取逻辑为：

38、获取调控后首端电压和无功功率在监测区间内的表现，采集在监测区间的首端电压，并将在监测区间的首端电压标记为：，其中，i=1、2、3、……、i，i为正整数，i为监测期间内每次采集首端电源的编号，采集在监测区间的无功功率，并将在监测区间的首端无功功率，并将在监测区间的首端无功功率标记为：；

39、设置首端电压的运行范围，并将首端电压的运行范围标记为：，设置首端无功功率阈值，并将首端无功功率阈值标记为：；

40、将采集到监测区间内的首端电压与首端电压的运行范围进行对比，获得监测区间内不在首端电压的运行范围内首端电源的编号，并将不在首端电压的运行范围内的首端电源的编号重新标记为：，其中，k=1、2、3、……、k，k为正整数，k为不在首端电压的运行范围内的首端电源的编号；

41、计算电压安全隐匿系数，计算公式为：；其中，为电压安全隐匿系数；

42、将采集到监测区间内的首端无功功率与首端无功功率阈值进行对比，获得监测区间内大于首端无功功率阈值的首端无功功率的编号，并将大于首端无功功率阈值的首端无功功率的编号重新标记为：，其中，p=1、2、3、……、p，p为正整数，p为大于首端无功功率阈值的首端无功功率的编号；

43、计算无功功率安全隐匿系数，计算公式为：；其中，为无功功率安全隐匿系数；

44、计算电能安全隐匿系数，计算公式为：；其中，电能安全隐匿系数为。

45、所述节点影响风险评估系数的获取逻辑为：获得低压配电台区内各个类型的节点，基于低压配电台区内各个类型节点当前的电能质量数据，结合历史数据中各个类型节点当前的电能质量数据出现的电能质量问题和电能质量带来的影响，通过专家等权原则对不同类型节点进行打分，确定不同类型节点的影响评分值；

46、根据低压配电台区存在的各个类型节点的数量占比和不同类型节点的影响评分值构建回归模型，获得节点影响风险评估系数，节点影响风险评估系数的表达式为：；其中，为节点影响风险评估系数，、、、……、为不同类型节点的影响评分值，、、、……、为各个类型节点的数量占比，j=1、2、3、……、j，j为正整数，j为当前低压配电台区各个类型节点的编号；

47、其中，各个类型节点的数量占比的获取逻辑为：获得当前低压配电台区的节点数量，获得当前低压配电台区的节点类型，各个类型节点的数量占比的计算公式为：；其中，为当前低压配电台区的节点类型的数量，e为自然数。

48、在一个优选地实施方式中，量化调控后台区在通过电压无功综合控制方法调控后的表现，包括：

49、将首端电能安全隐匿系数和节点影响风险评估系数通过加权计算，构建调控风险评估模型，生成调控风险评估系数，调控风险评估系数的计算公式为：；其中，为调控风险评估系数，、为首端电能安全隐匿系数和节点影响风险评估系数的比例系数，、分别都大于0；

50、设置调控风险评估系数阈值，将调控风险评估系数与调控风险评估系数阈值对比；

51、若调控风险评估系数大于调控风险评估系数阈值，则生成预警信号；

52、若调控风险评估系数小于调控风险评估系数阈值，则不生成预警信号，通过监测台区内三相负荷不平衡度超限的时刻，重复进行上述步骤，实现电压无功综合控制。

53、在一个优选地实施方式中，一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理装置，用于实现一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法。

54、本发明的技术效果和优点：

55、1、本发明在三相负荷不平衡治理上创新性地引入差分进化算法来求取最优换相组合，并同时将最终不平衡度和换相次数纳入考量，力求以更少的换相次数，获取相对更优的换相组合，有助于改善三相不平衡的电能质量，提高电网的整体稳定性和电能质量；

56、2、本发明给出了两种面对台区节点通讯不正常时，对台区内电压无功综合控制的方法，并通过监测首端和台区内其它节点的电能质量数据，量化台区在通过电压无功综合控制方法调控后的表现，即当调控后的电能质量仍然未达标，系统会及时发出预警，提醒运维人员采取进一步措施，避免电网故障或设备损坏，有助于维持电网稳定运行。

技术特征：

1.一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，其特征在于，实施三相平衡策略，包括：

3.根据权利要求2所述的一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，其特征在于，获取获取实施三相平衡策略过程中的操作信息和电力质量信息，包括：

4.根据权利要求3所述的一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，其特征在于，评估台区使用三相平衡策略后台区内电能质量的表现，包括：

5.根据权利要求4所述的一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，其特征在于，根据出现异常通讯信号的时刻，实施电压无功综合控制方法，包括：

6.根据权利要求5所述的一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，其特征在于，电能风险信息，包括：

7.根据权利要求6所述的一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，其特征在于，所述电能安全隐匿系数的获取逻辑为：

8.根据权利要求7所述的一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，其特征在于，所述节点影响风险评估系数的获取逻辑为：

9.根据权利要求8所述的一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法，其特征在于，量化调控后台区在通过电压无功综合控制方法调控后的表现，包括：

10.一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理装置，用于实现权利要求1-9任一项所述的一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法。

技术总结
本发明公开了一种低压配电台区电能质量网格化区域协同综合治理方法及装置，具体涉及电能质量治理技术领域，包括根据确定低压配电台区内的所有节点用电状态信息实施三相平衡策略，获得最优调度指令序列，根据最优调度指令序列对台区内个节点进行换相操作，获取实施三相平衡策略过程中的操作信息和电力质量信息，评估台区使用三相平衡策略后台区内电能质量的表现，若实施最优调度指令序列，仍不能解决三相不平衡问题，则实施电压无功综合控制方法，在执行电压无功综合控制方法进行调控后，量化调控后台区在通过电压无功综合控制方法调控后的表现，本发明有助于改善三相不平衡的电能质量，提高电网的整体稳定性和电能质量。

技术研发人员：陈津,刘海龙,马凯,周广绪,李青华,刘鑫
受保护的技术使用者：山东康润电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5