隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展,居民小區(qū)用戶的用電器種類越來(lái)越多。用戶間不同的用電習(xí)慣會(huì)導(dǎo)致小區(qū)配電網(wǎng)的三相不平衡問(wèn)題。三相不平衡會(huì)增加額外的配電網(wǎng)損耗,危害電器設(shè)備的安全使用和穩(wěn)定運(yùn)行。如何有效控制配電網(wǎng)側(cè)三相不平衡度是電力企業(yè)的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。因此,本文主要對(duì)配電網(wǎng)側(cè)三相不平衡度的治理展開(kāi)研究。第一,介紹三相不平衡的研究背景、不良影響和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并介紹了兩種對(duì)用戶用電規(guī)律分析的思路:首先,引入希爾伯特黃變換構(gòu)建負(fù)荷特征模型、以特征模型為基礎(chǔ)進(jìn)行用電規(guī)律的聚類分析;其次,基于負(fù)荷曲線形態(tài)直接對(duì)負(fù)荷曲線進(jìn)行自適應(yīng)聚類。最后介紹了以聚類分析為基礎(chǔ)的平衡分配策略思想。第二,介紹負(fù)荷曲線的基本概念,并闡述經(jīng)典負(fù)荷特征指標(biāo)的概念。介紹了利用希爾伯特黃變換構(gòu)建負(fù)荷特征模型的可行性與方法。隨后,介紹在此基礎(chǔ)之上對(duì)用戶用電規(guī)律進(jìn)行聚類分析的K-means聚類算法。以陜西某地區(qū)600個(gè)用戶的用電數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證以該特征模型為基礎(chǔ)進(jìn)行聚類分析的有效性。第三,因K-means聚類算法不能自適應(yīng)確定最佳聚類數(shù)目,且希爾伯特黃變換運(yùn)算量較大。本文從負(fù)荷曲線本身的形態(tài)特點(diǎn)入手,利用本文改進(jìn)的自適應(yīng)聚類算法Ad_SODA對(duì)負(fù)荷曲線進(jìn)行自適應(yīng)聚類分析。該算法使用Frcchet距離與余弦相似度刻畫兩條曲線的相近程度。與SODA聚類算法相比,更善于根據(jù)用戶負(fù)荷曲線的形態(tài)相似度進(jìn)行聚類分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文改進(jìn)的Ad_SODA算法效果優(yōu)于SODA算法。第四,建立了以配電網(wǎng)側(cè)三相不平衡度最低,用戶供電相位調(diào)整次數(shù)最少為目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)換相數(shù)學(xué)模型。并引入爬山算法增強(qiáng)MFO算法的局部尋優(yōu)精度,利用改進(jìn)后算法求解平衡分配問(wèn)題。最后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證該方法的優(yōu)越性。第五,首先介紹了平衡降損系統(tǒng)的總體工程結(jié)構(gòu)。其次,介紹了換相開(kāi)關(guān)的總體結(jié)構(gòu),主要分為五個(gè)模塊:電壓采集模塊,電流采集模塊,投切模塊,過(guò)零檢測(cè)模塊,無(wú)線通信模塊。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了換相開(kāi)關(guān)進(jìn)行相位投切時(shí)的安全性。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM714
【部分圖文】：

圖 1-1 居民對(duì)智能用電規(guī)劃方案的意向調(diào)查Fig.1-1 Residents' intention survey on smart electricity planning衡治理研究現(xiàn)狀質(zhì)量領(lǐng)域的主要分支之一，三相不平衡問(wèn)題已經(jīng)存在一段時(shí)間。目低壓配電網(wǎng)處的低成本治理研究工作目前數(shù)量較少。相不平衡問(wèn)題方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了諸多研究。最為熱點(diǎn)的方向是文獻(xiàn)[6]指出，負(fù)載補(bǔ)償是通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中增加補(bǔ)償裝置對(duì)三相負(fù)載三相平衡。文獻(xiàn)[6]主要采用枚舉法來(lái)求解以功率損耗最小為目標(biāo)得到最優(yōu)電容投切方案，以此達(dá)到補(bǔ)償配電網(wǎng)功率因數(shù)和降低三相文獻(xiàn)[7]提出了基于 ANN 測(cè)量分析法的無(wú)功補(bǔ)償電容器最佳布置方采樣精度和算法收斂速度。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)更多靈活可控，備。這種設(shè)備可以按情況吸收或發(fā)出適量的無(wú)功電流以達(dá)到提高功的目的。例如：文獻(xiàn)[8]、文獻(xiàn)[9]，文獻(xiàn)[10]對(duì)配網(wǎng)多個(gè)頻率下的諧達(dá)到零穩(wěn)態(tài)誤差跟蹤補(bǔ)償電流的目的。文獻(xiàn)[11]提出了一種多目標(biāo)

這種方法可以對(duì)實(shí)際工程中的非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行處理分析。該算法的主要流程如圖2-2 所示。圖 2-2 希爾伯特黃變換主要流程Fig.2-2 Hilbert Yellow Transformation main processa. 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）N.E Huang 在文[37]中提出了內(nèi)模函數(shù)（IMF）的概念，認(rèn)為任何信號(hào)均可視為由數(shù)個(gè)基本信號(hào)構(gòu)成，簡(jiǎn)單信號(hào)只包含一個(gè) IMF 分量而復(fù)雜信號(hào)由多個(gè)分量重疊組成,具有從高頻到低頻的多尺度特性。因此，所有信號(hào)（時(shí)間序列）都可以分解為數(shù)量未知的 IMF分量，即 EMD 分解。一個(gè)分量是否為 IMF 有以下兩個(gè)判據(jù)[38-39]：整個(gè)分量中零點(diǎn)與極點(diǎn)數(shù)至多相差 1；對(duì)于該分量?jī)?nèi)部，由局部極大值以及極小值各自確定的上下包絡(luò)線間的瞬時(shí)均值為 0,即標(biāo)準(zhǔn)的 IMF 關(guān)于時(shí)間軸對(duì)稱，圖 2-3 展示了一個(gè) IMF 分量的形態(tài)。EMD 分解的主要步驟如下：第一步，將待分解的時(shí)間序列設(shè)為 S(t),挑選出所有的局部極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)。隨后使用三次樣條插值將所有極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)分別連接，得到上包絡(luò)線和下包絡(luò)線并求兩條包絡(luò)線的平均值，記為： Stop(t)、Sbot(t)和 Stb1(t)

圖 5-3 電流采集電路Fig.5-3 Current collecting circuit該電流采集模塊由兩個(gè)運(yùn)放 OPA2277UA 組成，其主要功能是將 0A-100A 的負(fù)載交流電信號(hào)進(jìn)行縮放并轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，最終輸入進(jìn) lpc1758 的 AD 管腳。由于該芯片 AD 管腳最高接受 3.3V 電壓，故而設(shè)計(jì)此電路。為過(guò)零檢測(cè)模塊檢測(cè)電流波形的過(guò)零時(shí)刻提供輸入信號(hào)。其中，一級(jí)運(yùn)放通過(guò) R33 將電流變?yōu)殡妷�，通過(guò) R34 和 R26 進(jìn)行縮放。二級(jí)運(yùn)放構(gòu)成電壓一比一放大電路，保證電壓信號(hào)的穩(wěn)定。5.2.2 電壓采集模塊圖 5-4 電壓采集電路
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本文編號(hào)：2844024