本发明涉及一种新型三相三线不平衡负荷只利用容性元件的补偿方法，属于电力系统中电能质量治理领域。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，大功率、大容量、高不对称度负载日益增多，电力系统负荷不平衡问题日益严重。三相负载不平衡对电力系统的稳定运行，电气设备的安全，以及电能质量造成很大的负面影响。《中华人民共和国电力法》第三十二条规定“用户用电不得危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序。对危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序的供电企业有权制止”。因此，对三相三线不平衡负荷的容性元件补偿方法尤为重要。
目前现有的文章、专利与实际工程应用中，对不平衡负荷的补偿均需接入感性无功。作为无功补偿元件，电抗器的成本、功耗和体积均远大于电容器。
技术实现要素：
本发明目的在于提出一种新型三相三线不平衡负荷只利用容性元件的补偿方法，该方法利用对称分量法推导出零序、正序和负序分量，并构建了以负序电流和无功电流为指标的目标函数，利用遗传算法，构建出三相三线负荷不平衡的容性元件补偿方法，为实际工程应用提供了坚实的理论基础。
实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种新型三相三线不平衡负荷只利用容性元件的补偿方法，包括以下步骤：
步骤一：网侧系统电压为正弦且对称的情况下，ua＝u，ub＝α2u，uc＝αu，α＝e120°j，其中：ua,ub,uc分别为a相、b相和c相电压，u为相电压幅值，j为复数的虚部单位,α为三相电压旋转角,e为单位向量，根据对称分量法求出仅用容性元件补偿之后网侧系统的零序、正序和负序电流；
步骤二：构建遗传算法的目标函数，目标函数满足
步骤三：利用遗传算法，以实际工程应用中最小电容单元的数值为基本单位，构建与设定的种群个体数相同数量的、与δbab,δbbc,δbca成正比例的、三个二进制数顺序连接而成的、新的二进制数，作为初代种群中的个体，所述的δbab,δbbc,δbca为三相角型补偿网络的电纳值；
步骤四：得到初代种群中的个体之后，利用步骤二中的目标函数公式计算目标函数值，计算个体适应度，并计算每个个体的遗传几率；对于初代种群中的个体，在下一代中的遗传几率与目标函数的大小成反比；
步骤五：根据种群中各个个体的遗传几率进行模拟基因交叉，重组以及变异过程，得到子代个体中使步骤二中目标函数值最小的一组个体，记录并作为当代的最优个体；
步骤六：重复步骤四、步骤五到至少500次，比较每一代最优个体，得到整个遗传过程中的最优个体，将其根据步骤三逆转换为δbab,δbbc,δbca，即得到容性元件补偿支路的最优值，所述的δbab,δbbc,δbca为三相角型补偿网络的电纳值。
本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明针对三相三线系统中不平衡负荷现象，以及实际工程应用中感性元件成本高及维护困难的问题，公开了一种基于遗传算法的可广泛适用于三相三线系统的容性元件补偿方法。本发明通过计算三相系统中的正序电流、负序电流以及零序电流的实部和虚部，从而构造关于负序电流和无功电流的目标函数，利用遗传算法进而提出了可以根据工程应用中容性元件最小单元进行最优调整的三相三线不平衡负荷的补偿方法。
附图说明
图1为三相三线不平衡负荷的补偿网络原理图。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1所示，本实施方式披露了一种新型三相三线不平衡负荷只利用容性元件的补偿方法：包括以下步骤：
步骤一：网侧系统电压为正弦且对称的情况下，ua＝u，ub＝α2u，uc＝αu，α＝e120°j，其中：ua,ub,uc分别为a相、b相和c相电压，u为相电压幅值，j为复数的虚部单位,α为三相电压旋转角,e为单位向量，根据对称分量法求出仅用容性元件补偿之后网侧系统的零序、正序和负序电流；
步骤二：构建遗传算法的目标函数，目标函数满足
步骤三：利用遗传算法，以实际工程应用中最小电容单元的数值为基本单位，构建与设定的种群个体数相同数量的、与δbab,δbbc,δbca成正比例的、三个二进制数顺序连接而成的、新的二进制数，作为初代种群中的个体，所述的δbab,δbbc,δbca为三相角型补偿网络的电纳值；
步骤四：得到初代种群中的个体之后，利用步骤二中的目标函数公式计算目标函数值，计算个体适应度，并计算每个个体的遗传几率；对于初代种群中的个体，在下一代中的遗传几率与目标函数的大小成反比；
步骤五：根据种群中各个个体的遗传几率进行模拟基因交叉，重组以及变异过程，得到子代个体中使步骤二中目标函数值最小的一组个体，记录并作为当代的最优个体；
步骤六：重复步骤四、步骤五到至少500次，比较每一代最优个体，得到整个遗传过程中的最优个体，将其根据步骤三逆转换为δbab,δbbc,δbca，即得到容性元件补偿支路的最优值，所述的δbab,δbbc,δbca为三相角型补偿网络的电纳值。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，步骤一中所述的零序、正序和负序电流参数为：
其中：u为相电压幅值，
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一或二作出的进一步说明，利用遗传算法对步骤二中的目标函数obj进行优化。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，步骤三中所述的初代种群个体需满足以下条件：
1)种群中每个个体为连续的三个二进制数连接组成的一组新的二进制，三个二进制数分别代表δbab,δbbc,δbca，所述的δbab,δbbc,δbca为三相角型补偿网络的电纳值；
2)三个二进制数，每一个的值的范围与三相三线系统所具备的电容器组的值的范围，即0＜δb＜bmax所对应，其中：δb为补偿网络中任意一个电纳值，bmax为实际工程应用中补偿网络的任意一相所能补偿的最大的电纳值；
3)二进制数的最小单位，即1要与所述的三相三线系统电容器组的最小单元值相对应。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，步骤四中所述的初代种群个体的适应度定义为：
实施例1：
如图1所示，本实施例披露了一种新型三相三线不平衡负荷只利用容性元件的补偿方法，包括以下步骤：
步骤一：网侧系统电压为正弦且对称的情况下ua＝u，ub＝α2u，uc＝αu，α＝e120°j，计算仅用容性元件补偿之后网侧系统的零序、正序和负序电流：
其中：ua,ub,uc分别为a相、b相和c相电压，u为相电压幅值，j为复数的虚部单位,α为三相电压旋转角,e为单位向量，
步骤二：构建遗传算法的目标函数，对于三相三线系统而言目标函数满足
步骤三：构建初代种群，种群中个体需要满足以下条件：
1)种群中每个个体为连续的三个二进制数(分别代表三相角型补偿网络的各相的电纳值δbab,δbbc,δbca)连接组成的一组新的二进制数；
2)三个二进制数，每一个的值的范围与三相三线系统所具备的电容器组的值的范围(即0＜δb＜bmax，其中：δb为补偿网络中任意一个电纳值，bmax为实际工程应用中补偿网络的任意一相所能补偿的最大的电纳值)所对应；
3)二进制数的最小单位(即1)要与三相三线系统电容器组的最小单元值相对应；
步骤四：根据步骤一以及步骤二中的公式求出当代种群中每个个体的适应度，适应度定义为
步骤五：根据当代种群每个个体的适应度值分配遗传几率，遗传几率需满足：
1)遗传几率与适应度函数成正比；
2)当代种群中所有个体的遗传几率之和相加为1；
步骤六：根据每个个体的遗传几率随机取出两个个体，在两个个体的二进制数序列中随机找一个相同位置切断，各取左右半段，组成新的二进制数序列；以千分之一的几率在新的二进制序列的一个随机位置将其值取反(0变1,1变0)；以此两个过程模仿生物的基因重组、变异过程，组成一个新的个体，以同样的方式组成与设定好的种群个体数相同的个体，作为新一代种群；
步骤七：对新一代的种群个体重复步骤四至步骤六，循环至少500次后得到每一代的适应度最高的个体的数据；将历代适应度最高的个体的适应度相比较，找出适应度最高的个体的二进制序列，将其根据步骤三中构建个体的方式将二进制序列数翻译成为δbab,δbbc,δbca(三相角型补偿网络的电纳值)，所得到的δbab,δbbc,δbca即为三相三线系统需要接入各补偿支路的电容器的电纳值。