基于遗传-细菌觅食混合算法的三相不平衡治理装置的设计
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电器与能效管理技术（2019NO. 23）
-研究与分析-
基于遗传•细菌觅食混合算法的三相 不平衡治理装置的设计
柯斯凯，鲍光海
（福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350108）
摘 要：低压配电网中采用的负荷补偿装置并不能从根本上解决负载分配不均的 问题，故设计了一种三相不平衡自动换相装置，并提出了遗传-细菌觅食混合算法（GABFO）来进行换相控制策略的计算。该设计基于MQTT协议，通过LoRa +4G的通信方 式实现了装置与监控平台的远程连接。监控平台对接收到的用户用电数据进行整理 分析,当达到三相不平衡的条件时，计算出能使三相平衡的用户连接状态，并遥控换相 器实现负载的相别交换。通过仿真对方案进行验证分析，结果证明了该方案的有效性。
关键词：三相不平衡；换相装置；遗传-细菌觅食混合算法；LoRa R4G； MQTT 中图分类号：TM 761文献标志码：A 文章编号：2095-8188（2019）23-0012-09 DOI： 10.16628/kN 2095-8188. 2019. 23.003
柯斯凯（1994-）， 男，硕士研究生，研 究方向为智能电气 及在线监测技术。
换相操作分为人工工相和自动换相两种％早 期的三相不平衡治理通过历史数据计算后，由人 工工行负载的相别调整,实现负载的均匀分布，但 是这不仅会造成用户的短暂停电,且需要花费大 量的人工工行频繁的负载调整％近几年随着技术 的发展，有许多学者提出了不同的自动换相方案% 在换相策略的计算上，文献[8-9 ]分别使用了遗传 算法！ GA)和粒子群算法(PSO)来寻找换相方案, 但是仅以三相不平衡度为目标，并未考虑换相开 关动作次数的问题％文献[10 ]使用了 MAX-MIN 准则的方式,能在很短时间内找到使三相不平衡 度符合要求的策略,但同样存在着动作次数较多 的问题％文献[11]使用了多目标的方案，在使三 相不平衡度最低的同时，实现换相开关动作次数 最少％文献[12]提出了基于模糊C均值聚类法 进行换相策略寻优,通过历史的数据来寻找最优 的换相策略,但需要较大的计算工作量％以上算 法尽管对三相的负荷进行了平均分配，但目前仍 有很大的局限性％
Design of Three-Phase Unbalanced Treatmeni Device Based on Genetic/Bacteria Foraging Optimization HybriN Algorittm
KE Sikai， BAO Gua0gha) (Colleee of ElectTicol Engineering and Automation，Fuzhou University，Fuzhou 350108，China)
当前治理低压配电网三相不平衡主要的方法 有无功补偿和换相两种。无功补偿通过投切电容 器实现功率因数的提高，降低了三相不平衡度，但
鲍光海(1977-)，男，副教授，硕士生导师，研究方向为智能电气及在线监测技术。
—12 —
Hale Waihona Puke •研究与分析•电器与能效管理技术(2019No. 23)
是并没有从根本上解决三相不平衡的问题，负载 分配不均的情况依然存在。当遇到严重三相不平 衡情况时，无功补偿的方法将无法解决三相不平 衡问题[7] %
0引言
随着电子工业和互联网的快速发展，对电力 的需求在不断增加，而降低输电损耗、提高供电质 量和供电可靠性是电网公司的长期任务。在电力 系统中，三相不平衡仍是低压配电网的主要问题 之次次。
用户配相的不确定性和随机性*2+、负载不均 衡的时空分布等情况造成了三相不平衡情况的发
生，而严重的不平衡会带来许多问题，如线路损耗 的增加*3+；配电变压器损耗增加、出力减少*4+ ； 性线烧毁*5+；重载相的供电电压质量降低等*6+。 因此，为了保护设备，保证供电质量，降低损耗，需 要一种经济有效的解决方案来解决三相不平衡 问题。
Abstract: As the reactive power compensation devicc used in low voltage distribution network can not fundamentaHy solve the p/blem of uneven load distribution，a devicc i solve three-phase unbalanced p/blem was desivned，and the genetic/bacterio fo/ging optimization hybrid algorithm ( GA--FO) was proposed i calculata the phase connection st/tegy. The desivn is based on the MQTT p/WcoI，and the LoRa + 4G communication method enables wireless connection between the devicc and the monitoring platform. The monitoring platform analyzes the received user)s power consumption data. When the three-phase unbalanced condition N /ached，the users) connection phase state that can balancc the three phases is calculated，and then send instructions to change the users)connection phase. The simulation msultr show the effectiveness of the proposed scheme.
Key words： three-phase unbalance； resiZential load transfer device； genetic/bacteria foraging optimization hybrit algorithm ( GA-PFO) ； LoRa +4G； MQTT
-研究与分析-
基于遗传•细菌觅食混合算法的三相 不平衡治理装置的设计
柯斯凯，鲍光海
（福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350108）
摘 要：低压配电网中采用的负荷补偿装置并不能从根本上解决负载分配不均的 问题，故设计了一种三相不平衡自动换相装置，并提出了遗传-细菌觅食混合算法（GABFO）来进行换相控制策略的计算。该设计基于MQTT协议，通过LoRa +4G的通信方 式实现了装置与监控平台的远程连接。监控平台对接收到的用户用电数据进行整理 分析,当达到三相不平衡的条件时，计算出能使三相平衡的用户连接状态，并遥控换相 器实现负载的相别交换。通过仿真对方案进行验证分析，结果证明了该方案的有效性。
关键词：三相不平衡；换相装置；遗传-细菌觅食混合算法；LoRa R4G； MQTT 中图分类号：TM 761文献标志码：A 文章编号：2095-8188（2019）23-0012-09 DOI： 10.16628/kN 2095-8188. 2019. 23.003
柯斯凯（1994-）， 男，硕士研究生，研 究方向为智能电气 及在线监测技术。
换相操作分为人工工相和自动换相两种％早 期的三相不平衡治理通过历史数据计算后，由人 工工行负载的相别调整,实现负载的均匀分布，但 是这不仅会造成用户的短暂停电,且需要花费大 量的人工工行频繁的负载调整％近几年随着技术 的发展，有许多学者提出了不同的自动换相方案% 在换相策略的计算上，文献[8-9 ]分别使用了遗传 算法！ GA)和粒子群算法(PSO)来寻找换相方案, 但是仅以三相不平衡度为目标，并未考虑换相开 关动作次数的问题％文献[10 ]使用了 MAX-MIN 准则的方式,能在很短时间内找到使三相不平衡 度符合要求的策略,但同样存在着动作次数较多 的问题％文献[11]使用了多目标的方案，在使三 相不平衡度最低的同时，实现换相开关动作次数 最少％文献[12]提出了基于模糊C均值聚类法 进行换相策略寻优,通过历史的数据来寻找最优 的换相策略,但需要较大的计算工作量％以上算 法尽管对三相的负荷进行了平均分配，但目前仍 有很大的局限性％
Design of Three-Phase Unbalanced Treatmeni Device Based on Genetic/Bacteria Foraging Optimization HybriN Algorittm
KE Sikai， BAO Gua0gha) (Colleee of ElectTicol Engineering and Automation，Fuzhou University，Fuzhou 350108，China)
当前治理低压配电网三相不平衡主要的方法 有无功补偿和换相两种。无功补偿通过投切电容 器实现功率因数的提高，降低了三相不平衡度，但
鲍光海(1977-)，男，副教授，硕士生导师，研究方向为智能电气及在线监测技术。
—12 —
Hale Waihona Puke •研究与分析•电器与能效管理技术(2019No. 23)
是并没有从根本上解决三相不平衡的问题，负载 分配不均的情况依然存在。当遇到严重三相不平 衡情况时，无功补偿的方法将无法解决三相不平 衡问题[7] %
0引言
随着电子工业和互联网的快速发展，对电力 的需求在不断增加，而降低输电损耗、提高供电质 量和供电可靠性是电网公司的长期任务。在电力 系统中，三相不平衡仍是低压配电网的主要问题 之次次。
用户配相的不确定性和随机性*2+、负载不均 衡的时空分布等情况造成了三相不平衡情况的发
生，而严重的不平衡会带来许多问题，如线路损耗 的增加*3+；配电变压器损耗增加、出力减少*4+ ； 性线烧毁*5+；重载相的供电电压质量降低等*6+。 因此，为了保护设备，保证供电质量，降低损耗，需 要一种经济有效的解决方案来解决三相不平衡 问题。
Abstract: As the reactive power compensation devicc used in low voltage distribution network can not fundamentaHy solve the p/blem of uneven load distribution，a devicc i solve three-phase unbalanced p/blem was desivned，and the genetic/bacterio fo/ging optimization hybrid algorithm ( GA--FO) was proposed i calculata the phase connection st/tegy. The desivn is based on the MQTT p/WcoI，and the LoRa + 4G communication method enables wireless connection between the devicc and the monitoring platform. The monitoring platform analyzes the received user)s power consumption data. When the three-phase unbalanced condition N /ached，the users) connection phase state that can balancc the three phases is calculated，and then send instructions to change the users)connection phase. The simulation msultr show the effectiveness of the proposed scheme.
Key words： three-phase unbalance； resiZential load transfer device； genetic/bacteria foraging optimization hybrit algorithm ( GA-PFO) ； LoRa +4G； MQTT