分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法及系统与流程

本发明涉及电力系统配电网，具体涉及分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法及系统。

背景技术：

1、农网台区接入分布式光伏后，台区三相负荷分布受农业灌溉泵组、农机设备集群启停以及光伏出力随机波动的共同影响，三相不平衡问题较为突出。现有治理方法通常以台区内全部换相开关的相位分配为决策变量，在线执行全局离散优化求解，以获取最优相位配置方案并下发换相控制指令。然而，台区配电终端的嵌入式处理单元算力有限，当换相开关数量增加时，全局优化求解的耗时随搜索空间扩大而显著增长。与此同时，分布式光伏出力受云层遮蔽等随机因素影响产生快速波动，农业集群负荷的启停亦引发台区功率短时突变，导致全局优化求解完成时的实际工况已偏离计算起始时刻的工况，所得换相方案与当前功率分布之间的适配性下降，三相不平衡治理效果受损。

技术实现思路

1、本发明提供分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法及系统，解决相关技术中农网台区负荷与光伏出力随机性强、三相不平衡治理实时性不足的技术问题。

2、本发明公开了分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，包括以下步骤：从台区历史运行数据中提取日负荷曲线特征向量和日光伏出力曲线特征向量，将同一日的日负荷曲线特征向量与日光伏出力曲线特征向量拼接形成联合特征向量，对联合特征向量集合执行聚类生成多个典型运行场景类别及各类别的中心向量；针对每个典型运行场景类别，以各换相开关的相位分配为决策变量、以三相不平衡度最小化为优化目标，离线求解最优相位配置方案，生成典型运行场景类别与最优相位配置方案的映射表；在实时运行中，生成当前运行特征向量，计算所述当前运行特征向量与各中心向量的欧氏距离，选取欧氏距离最小的典型运行场景类别并读取对应的预置最优相位配置方案；以所述预置最优相位配置方案为基础，选取微调候选开关并遍历其相邻相位切换组合，选取三相不平衡度最低的组合生成最终换相控制指令下发至各换相开关执行。

3、进一步地，所述历史运行数据包括各分相有功功率时序数据、各分布式光伏并网点出力时序数据以及对应时段的农业作业类型标签数据；所述日负荷曲线特征向量包含将所述农业作业类型标签映射为数值编码后拼接至功率序列向量尾部的编码值；在拼接形成联合特征向量前，对日负荷曲线特征向量中的有功功率值和日光伏出力曲线特征向量中的出力值分别执行基于极差的均值归一化处理。

4、进一步地，所述三相不平衡度的计算方式为：将各换相开关接入负荷的净有功功率按相位分配关系累加至对应相，分别得到a相总有功功率、b相总有功功率和c相总有功功率，按照公式计算三相不平衡度，其中为三相有功功率的算术平均值；所述净有功功率为负荷有功功率减去该节点光伏并网点出力。

5、进一步地，所述选取微调候选开关的方式为：计算各换相开关对应负荷节点的当前实际功率值与所述中心向量反归一化后对应功率值之间的偏差，选取偏差最显著的预设数量的换相开关作为微调候选开关；所述预设数量的取值范围为台区内换相开关总数的十分之一至五分之一。

6、进一步地，所述生成当前运行特征向量时，对于当日尚未到达的采样时刻，采用距当前时刻最近的已匹配典型运行场景类别的中心向量中相应维度的值进行填充；在首次执行场景匹配前尚无已匹配典型运行场景类别时，以全部历史日期联合特征向量的总体均值向量中相应维度的值进行填充。

7、进一步地，所述离线求解最优相位配置方案时，对换相开关依据其接入负荷功率大小进行排序，优先确定功率排序靠前的换相开关的相位分配，再在此基础上对功率排序靠后的换相开关执行局部搜索。

8、进一步地，在生成最终换相控制指令前还包括校验步骤：计算局部微调后的相位配置对应的三相不平衡度值，若所述三相不平衡度值高于预设阈值，则扩大微调候选开关的数量，在扩大后的候选范围内重新执行遍历和比较，直至三相不平衡度低于预设阈值或候选数量达到上限。

9、进一步地，在拼接联合特征向量前，对所述日光伏出力曲线特征向量中各光伏并网点的出力值除以该并网点的装机容量进行归一化处理。

10、进一步地，所述各换相开关接入负荷的净有功功率按相位分配关系累加至对应相的方式为：设台区共有个换相开关，第个换相开关被分配至相，的取值为a相、b相或c相，其净有功功率为，则，，，其中为换相开关总数，为换相开关序号。

11、本发明公开了一种含分布式光伏农网台区三相不平衡快速治理系统，用于执行上述分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，包括：数据获取模块，用于获取台区历史运行数据以及实时运行数据；场景聚类模块，用于从历史运行数据中提取日负荷曲线特征向量和日光伏出力曲线特征向量，将同一日的日负荷曲线特征向量与日光伏出力曲线特征向量拼接形成联合特征向量集合，通过聚类生成多个典型运行场景类别及各类别的中心向量；离线优化模块，用于针对每个典型运行场景类别，以各换相开关的相位分配为决策变量、以三相不平衡度最小化为优化目标，离线求解最优相位配置方案并生成映射表；场景匹配模块，用于按照与场景聚类模块相同的特征提取和归一化方式处理实时运行数据生成当前运行特征向量，计算当前运行特征向量与各中心向量的欧氏距离，选取欧氏距离最小的典型运行场景类别并读取对应的预置最优相位配置方案；局部微调模块，用于以预置最优相位配置方案为基础，选取微调候选开关并遍历其相邻相位切换组合，选取三相不平衡度最低的组合生成最终换相控制指令下发至各换相开关执行。

12、本发明将实时运行阶段的计算任务从高维离散全局优化压缩为特征向量的距离比较与少量换相开关的局部遍历，计算量与换相开关总数之间不再呈指数级关联，在台区配电终端算力受限的条件下仍可快速完成计算并输出控制指令。由于指令下发时延缩短，换相动作在光伏出力波动或农业集群负荷启停引发功率突变后能够快速响应，换相方案与当前实际功率分布之间的时间偏差被压缩，方案与工况的适配性得以保持。联合特征向量的聚类同时纳入负荷功率模式和光伏出力模式，使典型运行场景类别的划分能够覆盖农网台区中光伏出力差异和农事周期差异的主要组合情况，预置最优相位配置方案对实际工况具有较高的基础覆盖度。局部微调进一步弥补了典型运行场景类别中心与实时工况之间的残余偏差，通过对偏差最显著节点的相邻相位搜索实现精度补偿，在计算量可控的范围内提升了三相不平衡治理的实际效果。

1.分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，所述历史运行数据包括各分相有功功率时序数据、各分布式光伏并网点出力时序数据以及对应时段的农业作业类型标签数据；所述日负荷曲线特征向量包含将所述农业作业类型标签映射为数值编码后拼接至功率序列向量尾部的编码值；在拼接形成联合特征向量前，对日负荷曲线特征向量中的有功功率值和日光伏出力曲线特征向量中的出力值分别执行基于极差的均值归一化处理。

3.根据权利要求1所述的分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，所述三相不平衡度的计算方式为：将各换相开关接入负荷的净有功功率按相位分配关系累加至对应相，分别得到a相总有功功率、b相总有功功率和c相总有功功率，按照公式计算三相不平衡度，其中为三相有功功率的算术平均值；所述净有功功率为负荷有功功率减去该节点光伏并网点出力；若该节点无光伏并网点，则净有功功率等于负荷有功功率。

4.根据权利要求1所述的分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，所述选取微调候选开关的方式为：计算各换相开关对应负荷节点的当前实际功率值与所述中心向量反归一化后对应功率值之间的偏差，选取偏差最显著的预设数量的换相开关作为微调候选开关；所述预设数量的取值范围为台区内换相开关总数的十分之一至五分之一。

5.根据权利要求1所述的分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，所述生成当前运行特征向量时，对于当日尚未到达的采样时刻，采用距当前时刻最近的已匹配典型运行场景类别的中心向量中相应维度的值进行填充；在首次执行场景匹配前尚无已匹配典型运行场景类别时，以全部历史日期联合特征向量的总体均值向量中相应维度的值进行填充。

6.根据权利要求1所述的分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，所述离线求解最优相位配置方案时，对换相开关依据其接入负荷功率大小进行排序，优先确定功率排序靠前的换相开关的相位分配，再在此基础上对功率排序靠后的换相开关执行局部搜索。

7.根据权利要求1所述的分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，在生成最终换相控制指令前还包括校验步骤：计算局部微调后的相位配置对应的三相不平衡度值，若所述三相不平衡度值高于预设阈值，则扩大微调候选开关的数量，在扩大后的候选范围内重新执行遍历和比较，直至三相不平衡度低于预设阈值或候选数量达到上限。

8.根据权利要求2所述的分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，在拼接联合特征向量前，对所述日光伏出力曲线特征向量中各光伏并网点的出力值除以该并网点的装机容量进行归一化处理。

9.根据权利要求3所述的分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，所述各换相开关接入负荷的净有功功率按相位分配关系累加至对应相的方式为：设台区共有个换相开关，第个换相开关被分配至相，的取值为a相、b相或c相，其净有功功率为，则，，，其中为换相开关总数，为换相开关序号。

10.分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理系统，用于执行权利要求1至9任一所述的分布式光伏和农网台区的三相不平衡治理方法，其特征在于，包括：