高压配电线路感应取电模块的主动功率平衡控制系统的制作方法

本发明涉及电力系统供电管理，更具体地说，本发明涉及高压配电线路感应取电模块的主动功率平衡控制系统。

背景技术：

1、高压配电线路上的监测、通信及状态感知设备通常需要长期稳定供电，利用线路周围交变电磁场进行感应取电能够减少独立供电装置的布置需求。由于线路电流随负载变化而波动，感应取电模块的输出功率也会随之变化，因此需要根据线路运行状态和后级负载需求对取电过程进行动态调节，并通过直流母线及储能单元维持供电功率平衡。

2、现有感应取电控制在进行功率调节时，通常侧重于当前时段的取电能力和负载需求，而当前取电调整可能对后续时段的感应状态产生持续影响，导致不同调节时刻之间存在相互影响；在此基础上，不同取电时刻的调节作用叠加后，其整体影响还可能随功率分配过程发生变化，使预先确定的功率分配关系难以持续反映实际取电状态；进一步地，当感应取电侧完成一次功率调节后仍存在供需差额时，剩余取电能力、直流母线自身的能量缓冲能力与储能单元之间缺少进一步协调，容易增加储能单元参与短时功率调节的频次。因此，如何在考虑取电调节时序影响的基础上，对不同阶段的取电能力进行协调分配，并进一步实现感应取电、母线能量缓冲和储能补偿之间的协同控制，仍有进一步改进空间。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高压配电线路感应取电模块的主动功率平衡控制系统，包括：

2、取电需求构建模块，对线路交流周期进行相位区间划分，获取每个相位区间的可调取电能量序列和功率平衡需求能量序列；

3、取电后效表征模块，分别在各相位区间施加取电扰动，获取不同相位区间的单位取电后效序列；

4、后效互消分析模块，对不同相位区间的单位取电后效序列进行差异叠加与后效收敛分析，得到后效互消初始代价；

5、传输代价迭代模块，基于后效互消初始代价，通过分析可调取电能量与功率平衡需求能量的非平衡传输分配及取电后效残差变化，得到不同相位区间的传输代价；

6、功率平衡控制模块，基于传输代价对不同相位区间的可调取电能量与功率平衡需求能量进行补偿分析，执行主动功率平衡控制。

7、优选地，所述取电后效表征模块的处理流程，包括：

8、依次选取一个相位区间作为扰动相位区间，在扰动相位区间的基准取电能量上增加预设单位取能量；

9、施加预设单位取能量后，将每个相位区间的平均感应电压减去基准相位感应电压序列中相同相位编号的基准感应电压，得到取电后效差值；

10、取扰动相位区间实际增加的取电能量，得到实增取电能量，将同一扰动相位区间的取电后效差值除以实增取电能量，得到单位取电后效值；

11、从扰动相位区间开始，按照相位编号的递增顺序拼接不同相位区间的单位取电后效值，得到单位取电后效序列；

12、从单位取电后效序列的末端开始进行逆向遍历，识别单位取电后效值绝对值均不大于预设后效收敛阈值的连续单位取电后效值区段；

13、将连续单位取电后效值区段中相位编号最小的相位区间标记为后效终止区间；

14、选取不同相位区间作为扰动相位区间，获取每个相位区间作为扰动相位区间下的单位取电后效序列和后效终止区间。

15、优选地，所述后效互消分析模块的处理流程，包括：

16、对相位区间集合进行一次自身笛卡尔积计算，得到若干组相位区间对，剔除两个相位区间相同的相位区间对；

17、对于每个相位区间对，根据相位编号的递增顺序分别将两个相位区间标记为第一相位区间和第二相位区间；

18、对于第二相位区间单位取电后效序列的每个序列元素，逐序列元素减去第一相位区间对应单位取电后效序列中同一相位编号的序列元素，得到取电迁移后效序列；

19、识别取电迁移后效序列的后效终止区间，将其标记为迁移后效终止区间；

20、对第一相位区间的后效终止区间和迁移后效终止区间进行相位编号差计算，得到相位区间对的后效终止区间缩短量；

21、累加取电迁移后效序列中所有序列元素的绝对值，得到相位区间对的迁移后效残留量；

22、对不同相位区间对的后效终止区间缩短量和迁移后效残留量分别进行归一化处理，分别得到迁移后效残留归一量和后效终止区间缩短归一量；

23、将同一相位区间对的迁移后效残留归一量减去后效终止区间缩短归一量，得到后效互消初始代价。

24、优选地，所述传输代价迭代模块的处理流程，包括：

25、对于每个相位区间对，将第一相位区间和第二相位区间分别标记为供给相位区间和需求相位区间，将后效互消初始代价作为当前轮传输代价；

26、分别累加不同供给相位区间的可调取电能量和不同需求相位区间的功率平衡需求能量，分别得到可调取总能量和需求总能量；

27、基于可调取总能量、需求总能量和当前轮传输代价，执行第一轮熵正则化非平衡最优传输迭代过程，获取第一轮中不同相位区间对的传输能量；

28、按照相位编号分别累加由同一供给相位区间输出的传输能量，得到供给相位区间的当前轮取电调节能量；

29、将每个相位区间的当前轮取电调节能量除以预设单位取能量，得到缩放倍率，基于缩放倍率对相位区间的单位取电后效序列进行逐元素缩放，得到当前轮取电后效贡献序列；

30、对于不同相位区间的当前轮取电后效贡献序列，按相位编号累加同一相位区间的当前轮取电后效贡献，按相位编号递增顺序拼接累加结果，得到当前轮取电后效残差序列；

31、将供给相位区间的可调取电能量减去当前轮取电调节能量，得到剩余可调取电能量；

32、将剩余可调取电能量大于零的相位区间标记为候选相位区间，对于每个候选相位区间，执行后效残差驱动传输代价分析过程，得到不同相位区间对的下一轮传输代价；

33、进行下一轮熵正则化非平衡最优传输迭代过程的决策判定。

34、优选地，所述后效残差驱动传输代价分析过程的处理流程，包括：

35、将候选相位区间的单位取电后效序列与当前轮取电后效残差序列按照相同相位编号逐项相加，得到候选试探后效残差序列；

36、分别识别当前轮取电后效残差序列与候选试探后效残差序列的后效终止区间，分别标记为当前轮终止区间和试探终止区间；

37、将当前轮终止区间和试探终止区间的相位编号进行差值计算，得到候选后效终止位置变化量；

38、对于当前轮取电后效残差序列和候选试探后效残差序列，分别累加全部序列元素的绝对值，将前一累加结果减去后一累加结果，得到候选后效残留变化量；

39、分别对候选后效终止位置变化量和候选后效残留变化量进行归一化加权处理，得到候选相位区间的后效残差反馈量；

40、筛选前一轮中第二相位区间为候选相位区间的相位区间对，将当前轮传输代价减去后效残差反馈量，得到对应相位区间对的下一轮传输代价。

41、优选地，所述进行下一轮熵正则化非平衡最优传输迭代过程的决策判定的处理流程，包括：

42、重复执行熵正则化非平衡最优传输迭代过程，每执行完一次后，计算每个相位区间在当前轮传输能量与上一轮传输能量的差值绝对值，记为邻接轮次传输变化能量；

43、对所有相位区间的邻接轮次传输变化能量进行判定，若全部相位区间的邻接轮次传输变化能量均不大于预设传输变化阈值时，则终止熵正则化非平衡最优传输迭代过程并执行流程一和流程二；若存在邻接轮次传输变化能量大于预设传输变化阈值的相位区间，继续执行下一轮熵正则化非平衡最优传输迭代过程；

44、流程一、将不同相位区间的当前轮取电调节能量按照相位编号递增顺序排列，得到主动取电调节能量序列；

45、流程二、对于每个需求相位区间，将相位功率平衡需求能量减去当前轮由全部供给相位区间传输至对应需求相位区间的累计传输能量，得到未承接需求能量；按相位编号拼接未承接需求能量，得到未承接需求能量序列。

46、优选地，所述功率平衡控制模块的处理流程，包括：

47、将主动取电调节能量序列与基准相位取电能量序列按照相同相位编号逐项相加，得到目标相位取电能量序列；

48、执行未承接需求能量累加流程，包括逐序列元素累加未承接需求能量，得到母线累计需求释放能量，每累加一次未承接需求能量，执行阈值对比过程，提取补偿相位区间；

49、归纳补偿相位区间集合，筛选剩余可调取电能量大于零的供给相位区间集合；

50、对供给相位区间集合和补偿相位区间集合进行笛卡尔积计算，得到若干个供给补偿区间对；

51、从最终一轮熵正则化非平衡最优传输迭代过程中提取每个供给补偿区间对的传输代价，按传输代价递增顺序排列供给补偿区间对，得到补偿序列；

52、遍历补偿序列，每当执行一次遍历时，将遍历得到的供给补偿区间对标记为目标区间对，对目标区间对执行能量补偿过程；

53、完成补偿序列的遍历时，将每个供给相位区间实际调用的剩余可调取电能量增加至对应的主动取电调节能量中，更新目标相位取电能量序列；

54、排列不同补偿相位区间实际补偿的传输能量，得到储能补偿能量序列；

55、利用目标相位取电能量序列和储能补偿能量序列执行主动功率平衡控制。

56、优选地，所述执行阈值对比过程的处理流程，包括：

57、将母线累计需求释放能量与母线允许释放能量阈值比较；

58、若母线累计需求释放能量不大于母线允许释放能量阈值，则将当次累加的未承接需求能量对应的需求相位区间标记为补偿相位区间，并重复执行未承接需求能量累加流程；

59、若母线累计需求释放能量大于母线允许释放能量阈值，则停止未承接需求能量累加流程。

60、优选地，所述对目标区间对执行能量补偿过程的处理流程，包括：

61、执行能量补偿过程时，比较供给相位区间的剩余可调取电能量与补偿相位区间的未承接需求能量；

62、若剩余可调取电能量大于未承接需求能量，则在供给相位区间中提取与未承接需求能量相等的能量值，并将其作为传输能量补偿至补偿相位区间中；

63、若剩余可调取电能量不大于未承接需求能量，则将剩余可调取电能量作为传输能量补偿至补偿相位区间中；

64、对于非目标区间对的所有供给补偿区间对，分别更新每个供给相位区间的剩余可调取电能量和补偿相位区间的未承接需求能量；对补偿序列执行下一次遍历。

65、优选地，所述利用目标相位取电能量序列和储能补偿能量序列执行主动功率平衡控制的处理流程，包括：

66、按照当前线路交流周期的相位编号递增顺序，依次读取目标相位取电能量序列中的目标取电能量，通过取电功率调节单元在对应相位区间内执行取电过程；

67、按照相位编号递增顺序，依次读取储能补偿能量序列中的储能补偿能量，通过储能单元在对应相位区间执行放电过程。

68、本发明高压配电线路感应取电模块的主动功率平衡控制系统的技术效果和优点：

69、（1）本发明通过相位取电扰动构建单位取电后效序列，并确定后效终止区间，使各相位的取电调节能够同时考虑其对后续相位感应状态的延续影响，为跨相位功率分配提供更准确的依据。

70、（2）本发明通过单位取电后效序列的差异叠加建立后效互消初始代价，并结合每轮取电后效残差动态更新非平衡最优传输代价，使取电能量逐轮向后效持续时间更短、残留量更小的相位组合重新分配，提高感应取电功率调节与后续电磁状态变化的协调性。

71、（3）本发明利用最终传输代价继续调用剩余可调取电能量，并结合母线允许释放能量确定补偿区间，再由储能单元承担剩余需求，使感应取电、母线能量释放和储能补偿形成递进式功率平衡过程，减少不必要的储能充放电调节。