动态电压恢复器控制方法、装置、电子设备及系统与流程

本发明涉及电力系统电能质量控制，尤其涉及一种动态电压恢复器控制方法、装置、电子设备及系统。

背景技术：

1、动态电压恢复器（dynamic voltage restorer，dvr）作为一种串联型电压补偿装置，能够在毫秒级时间内将用户侧电压恢复至正常值，有效抑制电压跌落、浪涌和闪变。现有研究表明，80%的电能质量问题为电压暂降，已成为电能质量治理的重点和难点。

2、现有技术中的dvr控制方法主要遵循以下技术路径：基于单一控制策略的方法（如pi控制、pr控制、重复控制），此类方法在特定工况下表现良好，但对电网参数变化和工况切换的适应性较差；基于策略切换的复合控制方法（离散模式匹配范式），此类方法根据检测到的工况在不同控制策略之间切换，其本质是“检测-判断-切换”的离散模式匹配范式，存在切换过程引入暂态冲击、切换逻辑复杂、工况覆盖不完整等固有缺陷，且当工况落入未预设的模式区间时控制失效；基于参数自整定的自适应控制方法（单一结构参数优化范式），此类方法实现了部分参数的自动调整，但通常仅针对单一控制结构进行参数优化，未能解决不同工况下控制结构失配的问题；基于虚拟阻抗的dvr控制方法，现有方法通常采用固定阻抗值或简单的分段切换方式，未实现基于完整电网状态的自适应连续调节。

3、综合而言，现有技术无法有效解决末端电网全工况下的电压质量问题，其根本原因在于：第一，缺乏对末端电网完整状态空间的认知，现有方法最多仅考虑2~3个状态参数，未能系统性地利用末端电网的全部关键状态特征，无法完整描述末端电网的运行状态，导致无法针对末端电网的特殊工况进行专门设计；第二，将工况变化与控制调整进行离散化映射而非连续化融合，要么引入切换暂态，要么采用单一固定结构无法在全工况范围内保持最优性能，难以兼顾末端电网长期偏低与瞬时暂降叠加、双向潮流、高线路阻抗、弱电网稳定性等多重特殊工况的差异化控制需求；第三，现有虚拟阻抗方法未实现基于完整状态信息的自适应连续调节。因此，本领域亟需一种能够针对末端电网完整工况集合、在全工况空间内实现连续最优覆盖的dvr控制方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种动态电压恢复器控制方法、装置、电子设备及系统，用以解决无法完整认知末端电网状态空间、将工况变化与控制调整进行离散化映射的技术问题。

2、为了解决上述问题，第一方面，本发明提供一种动态电压恢复器控制方法，包括：

3、采集动态电压恢复器的电信号，所述电信号包括电网侧和负载侧的电压信号、电流信号以及直流母线电压信号；

4、基于所述电信号识别末端电网的状态特征参数，构建得到状态特征向量，所述状态特征参数包括末端电网等效电阻、末端电网等效电抗、负荷等效电阻、负荷等效电抗、电压波动强度指标、电压跌落深度、电压长期偏差、分布式电源渗透率以及功率流向因子；

5、基于所述状态特征向量确定参考电压和自适应控制参数，所述自适应控制参数包括自适应比例增益、自适应谐振增益、自适应截止频率、自适应虚拟阻抗；

6、基于所述参考电压和所述自适应控制参数计算控制信号；

7、基于所述状态特征向量计算前馈补偿电压，并基于所述前馈补偿电压和所述控制信号生成目标调制信号；

8、基于所述目标调制信号对所述动态电压恢复器进行控制。

9、在一种可能的实现方式中，所述末端电网等效电阻和所述末端电网等效电抗的识别过程为：

10、利用动态电压恢复器正常补偿期间的电压、电流数据建立线路压降方程：

11、

12、其中，为电网基波电压相量，负载基波电压向量，为电网基波电流相量，为所述末端电网等效电阻，为所述末端电网等效电抗；

13、通过递推最小二乘法对多个采样点的数据进行拟合，实时估计所述末端电网等效电阻和所述末端电网等效电抗，公式为：

14、其中，为数据窗口长度，为采样点序号。

15、在一种可能的实现方式中，所述功率流向因子为，其中，表示正向潮流，表示，表示功率自平衡，为电网与末端电网之间的净交换有功功率，计算公式为：

16、

17、其中，为电网侧有功功率，为分布式电源有功功率。

18、在一种可能的实现方式中，所述比例增益的计算公式为：

19、

20、其中，为比例增益，为比例增益基准值，为末端电网等效电阻，为线路电阻基准值，、、为预设系数，为电压波动强度指标，为电压长期偏差，为额定电压有效值。

21、在一种可能的实现方式中，所述自适应虚拟阻抗的计算公式为：

22、

23、其中，为自适应虚拟阻抗，为虚拟电阻，为虚拟电抗；

24、

25、其中，为虚拟电阻基准值，为末端电网等效电阻，为线路电阻基准值，为虚拟电抗基准值，为末端电网等效电抗，为线路电抗基准值，为负荷特性因子，为负荷特性因子阈值，、为预设系数。

26、在一种可能的实现方式中，所述前馈补偿电压的计算公式为：

27、

28、其中，为前馈补偿电压，为末端电网等效电阻，为末端电网等效电抗，为负载电流瞬时值。

29、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

30、将所述末端电网等效电阻和所述末端电网等效电抗分别与各自对应的基准值进行比对；

31、当所述末端电网等效电阻大于对应基准值的两倍且所述末端电网等效电抗大于对应基准值的两倍时，判定末端电网处于极端弱电网工况；

32、当判定末端电网处于极端弱电网工况时，通过控制器自动引入附加阻尼项，将所述附加阻尼项叠加至所述目标调制信号中，以抑制弱电网下的电压振荡，保证系统稳定运行，所述附加阻尼项的计算公式为：

33、

34、其中，为附加阻尼项，为自适应阻尼系数，与所述末端电网等效电阻和所述末端电网等效电抗呈正相关，为负载电流瞬时值。

35、第二方面，本发明还提供一种动态电压恢复器控制装置，包括：

36、信号采集模块，用于采集动态电压恢复器的电信号，所述电信号包括电网侧和负载侧的电压信号、电流信号以及直流母线电压信号；

37、参数识别模块，用于基于所述电信号识别末端电网的状态特征参数，构建得到状态特征向量，所述状态特征参数包括末端电网等效电阻、末端电网等效电抗、负荷等效电阻、负荷等效电抗、电压波动强度指标、电压跌落深度、电压长期偏差、分布式电源渗透率以及功率流向因子；

38、参数计算模块，用于基于所述状态特征向量确定参考电压和自适应控制参数，所述自适应控制参数包括自适应比例增益、自适应谐振增益、自适应截止频率、自适应虚拟阻抗；

39、控制信号生成模块，用于基于所述参考电压和所述自适应控制参数计算控制信号；

40、调制信号生成模块，用于基于所述状态特征向量计算前馈补偿电压，并基于所述前馈补偿电压和所述控制信号生成目标调制信号；

41、控制模块，用于基于所述目标调制信号对所述动态电压恢复器进行控制。

42、第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括信号采集器、存储器和处理器，其中，所述信号采集器，用于采集动态电压恢复器的电信号；

43、所述存储器，用于存储程序；

44、所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述任意实现方式中所述的动态电压恢复器控制方法中的步骤。

45、第四方面，本发明还提供一种动态电压恢复器控制系统，所述动态电压恢复器控制系统包括如上文所述的电子设备和结果输出设备，所述结果输出设备与所述电子设备连接，所述结果输出设备用于输出并执行。

46、本发明的有益效果是：本发明提供的动态电压恢复器控制方法，通过系统性辨识末端电网的九维状态特征参数，构建能够完整描述末端电网运行状态的状态空间，弥补了现有技术中仅考虑较少的状态参数、无法完整认知末端电网状态空间的缺陷，通过摒弃策略切换的离散模式匹配范式，采用定结构、变参数统一化控制范式，使九维状态特征参数连续、平滑地映射至统一控制模型的所有参数，控制器的行为随电网状态的变化而自适应地连续演变，从根本上避免了策略切换带来的暂态冲击；通过基于九维状态特征向量驱动参考电压生成、自适应参数计算与前馈补偿，实现了末端电网全部典型工况范围内的统一化连续最优补偿控制。由此，成功解决了现有技术中无法完整认知末端电网状态空间、将工况变化与控制调整进行离散化映射、无法在末端电网全工况空间内实现连续最优覆盖的技术问题。