一种台区柔性互联装置的多场景自适应协同控制方法与流程

本发明属于智能配电网柔性互联控制，具体涉及一种台区柔性互联装置的多场景自适应协同控制方法。

背景技术：

1、在配电网实际运行中，柔性互联装置（fid）需面临从正常运行、电压越限预警到故障穿越与恢复等多工况的连续切换。现有技术通常依据馈线电压偏差、负载率等电气量阈值将运行状态划分为若干离散区间，并针对不同区间预先整定独立的控制参数与优化目标，当系统电气量检测值越过预设阈值时，控制策略即触发模式切换并同步更新优化目标的权重分配，以实现不同工况下的差异化控制需求。

2、然而，柔性互联装置的多端口通过公共直流母线实现电气耦合，当某一端口因工况切换发生功率指令阶跃变化时，该阶跃变化会通过直流母线电压外环的积分饱和效应反向传播至其他互联端口，容易引发多端口间的功率反调现象（即某一端口向另一端口反向传输功率的瞬时过冲），而这种功率反调不仅延长了暂态调节时间，严重时还会导致直流母线过压保护动作，造成非故障台区的非计划性脱网。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种台区柔性互联装置的多场景自适应协同控制方法，通过实时采集端口电气量并识别工况类别及过渡趋势，连续化调节各优化目标权重，并基于动态权重构建各端口功率指令并匹配控制模式，以解决多工况切换中因权重阶跃变化引发的多端口功率反调及直流母线过压脱网的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，一种台区柔性互联装置的多场景自适应协同控制方法，所述方法包括：

4、步骤1，采集各互联端口的三相电压、三相电流及直流母线电压，经滤波处理后计算各端口的当前有功功率、无功功率及直流母线电压偏差量，并记录用于表征各端口当前所处的控制模式类型的控制模式状态标识；

5、步骤2，根据各端口的当前有功功率、直流母线电压偏差量及各端口当前的控制模式状态标识，结合预设的工况分类规则，判定当前运行工况类别，并计算当前工况相对各工况类别之间的边界的过渡趋势度量值；

6、步骤3，根据所述当前运行工况类别和所述过渡趋势度量值，调节各优化目标的权重分配系数，得到优化目标权重向量；

7、步骤4，根据所述优化目标权重向量、各端口的当前有功功率和当前无功功率，构建各端口的功率指令值，并根据各端口的功率指令值与当前运行工况类别所对应的控制模式之间的匹配关系，生成各端口的控制模式切换指令；

8、步骤5，根据各端口的功率指令值和控制模式切换指令，生成各端口变流器的开关驱动信号，并输出至各端口变流器的功率开关器件。

9、进一步的，采集各互联端口的三相电压、三相电流及直流母线电压，经滤波处理后计算各端口的当前有功功率、无功功率及直流母线电压偏差量，并记录用于表征各端口当前所处的控制模式类型的控制模式状态标识，包括：

10、对各互联端口采集得到的三相电压采样信号和三相电流采样信号进行滤波处理，分离出各端口的三相电压工频基波分量和三相电流工频基波分量，并滤除采样信号中的非工频干扰分量；

11、根据各端口的三相电压工频基波分量和三相电流工频基波分量，计算各端口的当前有功功率和当前无功功率；

12、根据各端口采集得到的直流母线电压与各端口共用的额定直流母线电压之间的差值，确定各端口的直流母线电压偏差量；

13、通过检测各端口当前变流器所采用的控制策略类型，生成各端口的控制模式状态标识。

14、进一步的，根据各端口的当前有功功率、直流母线电压偏差量及各端口当前的控制模式状态标识，结合预设的工况分类规则，判定当前运行工况类别，并计算当前工况相对各工况类别之间的边界的过渡趋势度量值，所述工况类别包括正常运行工况、电压越限预警工况、故障穿越工况和故障恢复工况，包括：

15、将各端口的当前有功功率和直流母线电压偏差量，分别与各工况类别对应的有功功率边界值和直流母线电压边界值作比较，确定各端口当前所处的工况类别；

16、将各端口当前的控制模式状态标识与各工况类别对应的控制模式类型进行比对，以各端口均满足的工况类别作为当前运行工况类别；

17、根据当前运行工况类别对应的有功功率边界值和直流母线电压边界值，计算各端口的当前有功功率与其有功功率边界值之间的第一差值，以及各端口的直流母线电压偏差量与其直流母线电压边界值之间的第二差值，将各端口的第一差值和第二差值进行综合，得到当前工况相对各工况类别之间的边界的过渡趋势度量值。

18、进一步的，根据所述当前运行工况类别和所述过渡趋势度量值，调节各优化目标的权重分配系数，得到优化目标权重向量，包括：

19、根据所述当前运行工况类别，确定各优化目标的基准权重分配系数，所述优化目标包括各端口有功功率平衡目标、各端口无功功率支撑目标和直流母线电压稳定目标；

20、根据所述过渡趋势度量值，对所述基准权重分配系数进行修正，其中，所述过渡趋势度量值表征当前运行工况类别相对各工况类别之间的边界的趋近程度，修正幅度与所述过渡趋势度量值呈负相关关系；

21、将修正后的各优化目标的权重分配系数进行归一化处理，得到各优化目标的优化目标权重向量。

22、进一步的，根据所述优化目标权重向量、各端口的当前有功功率和当前无功功率，构建各端口的功率指令值，并根据各端口的功率指令值与当前运行工况类别所对应的控制模式之间的匹配关系，生成各端口的控制模式切换指令，包括：

23、根据所述优化目标权重向量，分别确定各端口有功功率指令参考值、各端口无功功率指令参考值和直流母线电压指令参考值；

24、根据各端口有功功率指令参考值与各端口的当前有功功率之间的差值，以及各端口无功功率指令参考值与各端口的当前无功功率之间的差值，生成各端口的初始功率指令值；

25、根据直流母线电压指令参考值与各端口的直流母线电压偏差量，对各端口的初始功率指令值进行修正，生成各端口的功率指令值；

26、将各端口的功率指令值与当前运行工况类别所对应的控制模式下的有效工作区间进行匹配，若匹配成功则保持当前控制模式，若匹配失败则生成切换至目标控制模式的切换指令。

27、进一步的，根据各端口的功率指令值和控制模式切换指令，生成各端口变流器的开关驱动信号，并输出至各端口变流器的功率开关器件，包括：

28、根据各端口的控制模式切换指令确定各端口变流器采用的调制策略；

29、根据各端口的功率指令值，经电流内环控制生成各端口变流器的调制波信号；

30、根据所述调制策略和调制波信号，生成各端口变流器的开关驱动信号；

31、将各端口变流器的开关驱动信号分别输出至对应端口变流器的功率开关器件的控制极。

32、进一步的，根据各端口的控制模式切换指令确定各端口变流器采用的调制策略，所述控制模式类型包括直流电压控制模式、恒功率控制模式和电压频率下垂控制模式，包括：

33、当各端口的控制模式切换指令指示当前控制模式为直流母线电压控制模式时，选定空间矢量脉宽调制策略作为各端口变流器的调制策略；

34、当各端口的控制模式切换指令指示当前控制模式为功率控制模式或频率-电压下垂控制模式时，选定正弦脉宽调制策略作为各端口变流器的调制策略。

35、进一步的，根据各端口的功率指令值，经电流内环控制生成各端口变流器的调制波信号，包括：

36、将各端口的功率指令值分解为各端口的有功功率指令值和无功功率指令值；

37、根据各端口的有功功率指令值和无功功率指令值，结合各端口的当前三相电压工频基波分量和当前三相电流工频基波分量，经电流内环的比例-积分-谐振复合控制生成各端口的三相调制波信号；

38、其中，所述比例-积分-谐振复合控制中，比例-积分控制用于跟踪各端口的基波功率指令，谐振控制用于抑制各端口的三相电流采样信号中的谐波成分。

39、第二方面，一种计算设备，包括：

40、一个或多个处理器；

41、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。

42、第三方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述的方法。

43、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

44、（1）本方案通过实时采集各互联端口的三相电压、三相电流及直流母线电压，计算各端口的当前有功功率、当前无功功率及直流母线电压偏差量，并结合各端口当前的控制模式状态标识，判定当前运行工况类别及计算过渡趋势度量值，实现了对系统运行点相对各工况类别之间边界的连续感知，并在此基础上，根据当前运行工况类别确定各优化目标的基准权重分配系数，再依据过渡趋势度量值对基准权重进行连续化修正，使权重分配系数随系统运行点在工况边界连续空间中的位置平滑变化而非阶跃切换，从根源上避免了传统硬阈值切换策略在工况边界附近因权重突变所引发的功率指令阶跃变化，进而消除了该阶跃变化通过直流母线电压外环积分饱和效应反向传播至其他互联端口的路径。

45、（2）本方案通过根据权重分配结果分别确定各端口有功功率指令参考值、各端口无功功率指令参考值和直流母线电压指令参考值，结合各端口的当前有功功率和当前无功功率生成各端口的初始功率指令值，再经直流母线电压偏差量修正后得到各端口的最终功率指令值，并将各端口的功率指令值与当前运行工况类别所对应控制模式下的有效工作区间进行匹配，根据匹配结果生成控制模式切换指令，由于功率指令值的构建过程所依据的权重分配系数为连续变化量，各端口的功率指令值同样随工况过渡趋势连续变化，有效抑制了多端口间的功率反调现象，缩短了暂态调节时间，降低了直流母线过压保护动作触发的概率，从而减少非故障台区因直流母线过压而脱网的风险。

46、（3）本方案通过将各端口的控制模式切换指令映射为对应的调制策略——直流母线电压控制模式下选定空间矢量脉宽调制策略，在功率控制模式或频率-电压下垂控制模式下选定正弦脉宽调制策略，并结合各端口的功率指令值经电流内环控制生成三相调制波信号，最终生成各端口变流器的开关驱动信号输出至功率开关器件，实现了从工况感知、权重连续化调节、功率指令构建到开关驱动的完整闭环，该方案在柔性互联装置需频繁面临正常运行、电压越限预警、故障穿越与恢复等多工况连续切换的实际运行场景下，能够自适应地依据工况过渡趋势动态调整控制策略，提升系统在多工况连续切换过程中的运行稳定性。