CN111654043B - 一种电网功率平衡方法、控制装置、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电网功率领域，特别是涉及一种电网功率平衡方法、控制装置、系统及存储介质。该方法电网功率平衡方法包括：首先，获取转换的供电检测信号及其对应的功率信号，其次，根据供电检测信号，确定转换模块的相位信号，最后根据功率信号和相位信号，控制转换模块的工作状态，以调整电网功率。因此，该电网功率平衡方法可以根据相位信号及其各个相位对应的功率信号，得到各个相位对应的总功率，当各个相位对应的总功率不同时，通过控制转换模块的工作状态，调整电网功率，进而使得电网功率平衡，并且电路结构简单，可靠性更高。
Description
技术领域
本发明涉及电网功率领域，特别是涉及一种电网功率平衡方法、控制装置、系统及存储介质。
背景技术
在三相供电系统中，由于用电模块类型复杂，其可以是三相供电或单相供电(相序不确定)，其功率也可大可小。因此，在实际运行过程中，三相供电系统存在三相输入功率严重不平衡的现象，电网功率不平衡会对输入电网造成污染，严重时还会引起输入线过流跳闸甚至输入线过流发热等严重事故。
而目前平衡输入功率的传统技术至少具有以下缺点：需要额外增加功率设计，增加成本，对供电电网稳定性也存在潜在的危险，可靠性不高。
发明内容
本发明实施例至少在一定程度上解决上述技术问题之一，为此本发明提供一种电网功率平衡方法、控制装置、系统及存储介质，其能够调整电网功率，使得电网功率平衡，且结构简单，可靠性高。
在第一方面，本发明实施例提供一种电网功率平衡方法，用于三相供电系统的功率平衡，所述三相供电系统包括至少一个转换模块，所述三相供电系统与外部设备通过所述至少一个转换模块进行电能传输，所述方法包括：
获取所述转换模块的供电检测信号及其对应的功率信号；
根据所述供电检测信号，确定所述转换模块的相位信号；
根据所述功率信号和所述相位信号，控制所述转换模块的工作状态，以调整所述电网功率。
在一些实施例中，所述供电检测信号包括供电电压，所述根据所述供电检测信号，确定所述转换模块的相位信号，包括：
判断所述供电电压的绝对值是否小于预设阈值；
若是，设置所述供电电压对应的逻辑值为第一值；
若否，设置所述供电电压对应的逻辑值为第二值；
根据所述第一值和所述第二值，确定所述转换模块的相位信号。
在一些实施例中，所述根据所述功率信号和所述相位信号，控制所述转换模块的工作状态，包括：
根据所述功率信号和所述相位信号，确定三相中每一相的输入总功率；
根据所述每一相的输入总功率，控制所述转换模块的工作状态，以调整所述电网功率，使每一相的所述输入总功率平衡。
在一些实施例中，所述根据所述功率信号和所述相位信号，确定三相中每一相的输入总功率，包括：
根据所述相位信号，将所述功率信号进行分组；
根据组别信息和所述功率信号，分别统计各组中所述转换模块的每一相的所述输入总功率。
在一些实施例中，所述根据所述相位信号，将所述功率信号进行分组，包括：
将所述相位信号相同的所述功率信号分为一组。
在一些实施例中，所述根据所述每一相的输入总功率，控制所述转换模块的工作状态，包括：
判断所述每一相的输入总功率是否满足设定功率；
若不满足，控制所述转换模块的工作状态。
在第二方面，本发明实施例提供一种控制装置，所述控制装置包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够用于执行如上所述的电网功率平衡方法。
在第三方面，本发明实施例提供一种电网功率平衡系统，应用于三相供电系统，所述三相供电系统包括至少一个转换模块，所述三相供电系统与外部设备通过所述至少一个转换模块进行电能传输，所述电网功率平衡系统包括：
通讯总线，与所述转换模块通信连接，用于传输所述转换模块的供电检测信号及其对应的功率信号；和，
如上所述的控制装置，与所述通信总线连接，用于接收和处理所述供电检测信号和所述功率信号，并根据所述供电检测信号和所述功率信号，控制所述转换模块的工作状态，以调整所述电网功率。
在一些实施例中，所述转换模块为整流器或逆变器或变频器。
在第三方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使电网功率平衡系统执行如上所述的方法。
本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，在本发明实施例提供的电网功率平衡方法中，首先，获取转换的供电检测信号及其对应的功率信号，其次，根据供电检测信号，确定转换模块的相位信号，最后根据功率信号和相位信号，控制转换模块的工作状态，以调整电网功率。因此，该电网功率平衡方法可以根据相位信号及其各个相位对应的功率信号，得到各个相位对应的总功率，当各个相位对应的总功率不同时，通过控制转换模块的工作状态，调整电网功率，进而使得电网功率平衡，并且电路结构简单，可靠性更高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种应用场景的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种电网功率平衡装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种电网功率平衡方法流程示意图；
图4是图3中步骤S22的流程示意图；
图5是本发明实施例提供一种相位信号示意图；
图6是图3中步骤S23的流程示意图；
图7是图6中步骤S231的流程示意图；
图8是本发明实施例提供一种控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供一种应用场景的结构示意图。如图1所示，该应用场景中包括三相用电系统，该三相用电系统10包括三相电网11、配电单元12以及至少一个转换模块13，其中三相供电系统10与外部设备20通过至少一个转换模块13进行电能传输，三相电网11与配电单元12电连接，用于对用电负载22供电，三相电网11包括A相、B相、C相、零线N以及地线PE。其中，外部设备20可以为发电设备21、用电负载22或储能设备23，当外部设备20为用电负载22时，三相电网11的电能经配电单元12的配电以及经转换模块13的电能转换，对用电负载22供电，当外部设备20为储能设备23或者发电设备21时，储能设备23或发电设备21的电能经转换模块13的转换，传送至三相电网11，以使三相电网11对用电负载22供电。因此，转换模块13可以为可以是AC to DC的整流器，也可以是DC-AC的逆变器，还可以是AC-AC的变频器等等，外部设备20可以是三相输入，也可以是单相输入等。
基于上述三相供电系统10，由于外部设备20的多样性，三相电网11的每一相的功率有可能会存在严重不平衡的情况，进而对电网造成污染等不良影响，因此，需要采用措施以平衡电网功率，以免造成不良影响。
请参阅图2，图2是本发明实施例提供一种电网功率平衡系统，应用于三相供电系统，如图2所示，该电网功率平衡系统30包括通讯总线31和控制装置32，其中，通讯总线31与每一个转换模块13通信连接，具体地，与每一个转换模块13的供电端连接，用于传输转换模块13的供电检测信号及其对应的功率信号，供电检测信号是指三相电网11为转换模块13供电，检测装置通过检测供电信号而获取的信号，其表征为转换模块13供电的供电信号的大小、相位等信息，例如，其可以表征该供电模块是单相供电，还是三相供电等。可以另外设置一个检测装置检测转换模块，还可以在每一个转换模块13中集成一个检测装置，用于检测该转换模块的供电信号。同样地，该功率信号是与该转换模块13的供电信号的相位相对应的，具体地，其可以是输入功率，例如，转换模块13的供电信号是A、B、C三相的，那么其对应的功率信号为三个，分别是A相对应的功率信号，B相对应的功率信号，以及C相对应的功率信号。
控制装置32与通信总线31连接，用于接收和处理供电检测信号和功率信号，并根据该供电检测信号和功率信号，控制转换模块13的工作状态，以调整电网功率。
因此，该电网功率平衡系统30可以通过控制装置32处理供电检测信号和功率信号，获取每一相对应的功率信号，当功率不平衡时，其控制转换模块13的工作状态，进而使得电网功率平衡。且电路结构简单，能够可靠的实现平衡电网功率的目的。
在一些实施例中，控制装置32可以为通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、单片机、ARM(Acorn RISC Machine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制装置32还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制装置也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
控制装置32与转换模块13可以通过通信总线31连接，还可以通过无线网络连接，无线网络可以是基于任何类型的数据传输原理，用于建立两个节点之间的数据传输信道的无线通信网络，例如位于不同信号频段的蓝牙网络、WiFi网络、无线蜂窝网络或者其结合，又或者可以利用无线保真技术(Wireless Fidelity,Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)技术或者诸如第3代(3rd Generation，3G)、第四代(4th Generation，4G)、或第五代(5th Generation，5G)等移动通信技术，来实现无线连接，在此不予限定。
在一些实施例中，该控制装置32还可以设置在各个转换模块13的子模块中，由各个子模块分别进行接收和处理各个转换模块13的供电检测信号和对应的功率信号，并根据供电检测信号和功率信号，分别控制各个转换模块13的工作状态，以调整三相供电系统10的电网功率。
本发明实施例提供的一种电网功率平衡方法，应用于控制装置，以使得三相供电系统的功率平衡，如图3所示，该电网功率平衡方法S30包括：
S31、获取所述转换模块的供电检测信号及其对应的功率信号；
采用检测装置可以检测转换模块的供电信号，进而获取供电检测信号，检测装置将该供电检测信号传送至控制装置，同时，由于用电模块的类型负载，可以是三相或单相(相序不确定)，因此，当用电模块的供电信号为三相，获取的供电检测信号为三相信号，获取的功率信号为三相对应的功率信号，例如：第一转换模块为A相供电，第二转换模块为是A、B、C三相供电，那么第一转换模块对应的供电检测信号为A相供电检测信号，其对应的功率信号为一个，为A相对应的功率信号，而第二转换模块对应的供电检测信号为A、B、C三相供电检测信号，其对应的功率信号为三个，分别是A相对应的功率信号，B相对应的功率信号，以及C相对应的功率信号。
S32、根据所述供电检测信号，确定所述转换模块的相位信号；
根据获取的供电检测信号，确定其对应的供电信号，进而确定该转换模块是几相供电。例如，第一转换模块为A相供电，第二转换模块为是A、B、C三相供电，那么第一转换模块对应的相位信号只有A相相位信号，第二转换模块对应的相位信号包含A相相位信号、B相相位信号以及C相相位信号，进而控制装置可以根据该相位信号可以确定第二转换模块是三相供电。
S33、根据所述功率信号和所述相位信号，控制所述转换模块的工作状态，以调整所述电网功率。
供电检测信号与功率信号是对应的，那么相位信号与功率信号也是对应的，根据相位信号和对应的功率信号，可以确定每一相的总功率，若三相的总功率不平衡，则可以控制转换模块的工作状态，以调整电网功率，使其功率平衡。
综上所述，该电网功率平衡方法可以根据相位信号及其各个相位对应的功率信号，得到各个相位对应的总功率，当各个相位对应的总功率不同时，通过控制转换模块的工作状态，调整电网功率，进而使得电网功率平衡，并且电路结构简单，可靠性更高。
在一些实施例中，转换模块的供电检测信号包括供电电压，如图4所示，步骤S22包括：
步骤S221、判断所述供电电压的绝对值是否小于预设阈值；
步骤S222、若是，设置所述供电电压对应的逻辑值为第一值；
步骤S223、若否，设置所述供电电压对应的逻辑值为第二值；
步骤S224、根据所述第一值和所述第二值，确定所述转换模块的相位信号。
若转换模块是单相供电，那么其供电电压为单相，若转换模块是三相供电，那么其供电电压为三相，例如，第一转换模块为A相供电，第二转换模块为是A、B、C三相供电，那么第一转换模块的供电检测信号为A相供电电压，第二转换模块的供电检测信号为A、B、C三相供电电压，对于第一转换模块来说，如图5所示，首先判断一个周期内的A相供电电压的绝对值是否小于预设阈值，若小于，该供电电压对应的逻辑值为第一值，若不小于，设置该供电电压对应的逻辑值为第二值，再根据第一值和第二值，确定该周期的转换模块的相位信号，如图中的A相相位信号。在本发明实施例中，该第一值为1，第二值为0。即相位相同的转换模块，其检测装置会向控制装置上报相同的相位信息，即所有输入电压为Va的转换模块均上报如图5图示的A相相位信号；所有输入电压为Vb的转换模块均上报如图5图示的B相相位信号；所有输入电压为Vc的模块均上报如图5图示的C相相位信号。同样地，对于第二转换模块来说，用同样的方法，分别获取A相供电电压对应的A相位信号，获取B相供电电压对应的B相位信号，获取C相供电电压对应的C相位信号，第二转换模块的供电电压对应的最终的相位信号包括A相位信号、B相位信号以及C相位信号。
根据该方法可以通过转换模块的供电电压获取该供电电压对应的相位信号，进而控制装置分析该相位信号，可以获知该转换模块由几相供电，并能分析出具体相，例如具体是A相供电，还是A相和B相同时供电等。
在一些实施例中，如图6所示，步骤S23包括：
步骤S231、根据所述功率信号和所述相位信号，确定三相中每一相的输入总功率；
控制装置根据相位信号可以分析出转换模块由几相电供电，具体是哪一相电供电，然后在将对应的功率信号与具体相相关联，获取某一相对应的功率，该功率是输入功率，然后分别将A相、B相以及C相对应的功率相加，分别获得三相中每一相对应的输入总功率。
步骤S232、根据所述每一相的输入总功率，控制所述转换模块的工作状态，以调整所述电网功率，使每一相的所述输入总功率平衡。
若每一相的输入总功率不平衡，即每一相的输入总功率不一致，则控制转换模块的工作状态，例如A相输入总功率为P1，B相输入总功率为P2，C相输入总功率为P3，而P1＝P2>P3，那么这三相的输入总功率不平衡，通过控制转换模块的工作状态以调整电网功率，调整的方法有两种，第一种控制有C相供电转换模块闭合，或者加大C相供电的转换模块的功率，使得C相输入总功率增加，第二种控制A相和B相供电的转换模块断开，或者减少A相和B相供电的转换模块功率，使得A相和B相输入总功率减小。无论使用何种调整方法，均使得每一相的输入总功率平衡。
在一些实施例中，若每一相的输入总功率不满足设定功率，以同样的方法控制转换模块的工作状态，以调整其功率，使其满足设定功率。例如：A相输入总功率为P1，B相输入总功率为P2，C相输入总功率为P3，而设定功率为P，则分别判断P1、P2、P3和P的大小关系，若P1>P、P2＝P、P3<P,则调整A相供电的转换模块的功率，使其减小功率，达到功率P，保持B相供电的转换模块的功率，调整C相供电的转换模块的功率，使其增大功率，达到功率P。三相中每一相的设定功率可以相同，也可以不同。
在一些实施例中，请参阅图7，步骤S231包括：
步骤S2311、根据所述相位信号，将所述功率信号进行分组；
相位信号表征了对应转换模块是由几相电供电，根据相位信号，将相位信号相同的功率信号分为一组。例如，一组均为A相的功率信号，一组均为B相的功率信号，或者一组均为既有A相的功率信号，又有B相的功率信号，又或者一组均为既有A相的功率信号，又有B相的功率信号，又有C相的功率信号等等。
步骤S2312、根据组别信息和所述功率信号，分别统计各组中所述转换模块的每一相的所述输入总功率。
组别信号反映了该组别的功率对应的具体相，再统计该组中每一相的输入总功率，进而可以确定所有组别中，每一相的输入总功率。
综上所述，该电网功率平衡方法可以根据相位信号及其各个相位对应的功率信号，得到各个相位对应的总功率，当各个相位对应的总功率不同时，通过控制转换模块的工作状态，调整电网功率，进而使得电网功率平衡，并且电路结构简单，可靠性更高。
请参阅图8，图8是本发明实施例提供的一种控制装置的电路结构示意图。如图8所示，该控制装置80包括一个或多个处理器81以及存储器82。其中，图8中以一个处理器81为例。
处理器81和存储器82可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。
存储器82作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的电网功率平衡方法对应的程序指令/模块。处理器81通过运行存储在存储器82中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而实现上述方法实施例提供的电网功率平衡方法。
存储器82可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器82可选包括相对于处理器81远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器81。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述程序指令/模块存储在所述存储器82中，当被所述一个或者多个处理器81执行时，执行上述任意方法实施例中的异物检测方法。
本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如图8中的一个处理器81，可使得上述一个或多个处理器可执行上述任意方法实施例中的电网功率平衡方法。
本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被控制器执行时，使所述控制器执行任一项所述的电网功率平衡方法。
通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序产品中的计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非暂态计算机可读取存储介质中，该计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被无人机执行时，可使所述无人机执行上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
该电网功率平衡方法可以根据相位信号及其各个相位对应的功率信号，得到各个相位对应的总功率，当各个相位对应的总功率不同时，通过控制转换模块的工作状态，调整电网功率，进而使得电网功率平衡，并且电路结构简单，可靠性更高。
需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种电网功率平衡方法，用于三相供电系统的功率平衡，其特征在于，所述三相供电系统包括至少一个转换模块、控制装置以及检测装置，所述三相供电系统与外部设备通过所述至少一个转换模块进行电能传输，所述控制装置与所述检测装置和所述至少一个转换模块连接，所述方法包括：
所述检测装置获取所述转换模块的供电检测信号及其对应的功率信号，所述转换模块包括整流器、逆变器及变频器中的至少一种；
所述控制装置根据所述供电检测信号，确定所述转换模块的相位信号；
所述控制装置根据所述功率信号和所述相位信号，确定三相中每一相的输入总功率；
所述控制装置根据所述每一相的输入总功率，控制所述转换模块的工作状态，以调整所述电网功率，使每一相的所述输入总功率平衡；
其中，所述根据所述每一相的输入总功率控制所述转换模块的工作状态以调整所述电网功率包括：当每一相的输入总功率不平衡时，根据所述每一相的输入总功率控制每一相的转换模块闭合或断开，和/或，控制每一相的转换模块增大功率或减小功率。
2.根据权利要求1所述的电网功率平衡方法，其特征在于，所述供电检测信号包括供电电压，所述根据所述供电检测信号，确定所述转换模块的相位信号，包括：
判断所述供电电压的绝对值是否小于预设阈值；
若是，设置所述供电电压对应的逻辑值为第一值；
若否，设置所述供电电压对应的逻辑值为第二值；
根据所述第一值和所述第二值，确定所述转换模块的相位信号。
3.根据权利要求1所述的电网功率平衡方法，其特征在于，所述根据所述功率信号和所述相位信号，确定三相中每一相的输入总功率，包括：
根据所述相位信号，将所述功率信号进行分组；
根据组别信息和所述功率信号，分别统计各组中所述转换模块的每一相的所述输入总功率。
4.根据权利要求3所述的电网功率平衡方法，其特征在于，所述根据所述相位信号，将所述功率信号进行分组，包括：
将所述相位信号相同的所述功率信号分为一组。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电网功率平衡方法，其特征在于，所述根据所述每一相的输入总功率，控制所述转换模块的工作状态，包括：
判断所述每一相的输入总功率是否满足设定功率；
若不满足，控制所述转换模块的工作状态。
6.一种控制装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1-5任一项所述的电网功率平衡方法。
7.一种电网功率平衡系统，应用于三相供电系统，其特征在于，所述三相供电系统包括至少一个转换模块，所述三相供电系统与外部设备通过所述至少一个转换模块进行电能传输，所述电网功率平衡系统包括：
通讯总线，与每一个所述转换模块通信连接，用于传输所述转换模块的供电检测信号及其对应的功率信号；和，
如权利要求6所述的控制装置，与所述通迅总线连接，用于接收和处理所述供电检测信号和所述功率信号，并根据所述供电检测信号和所述功率信号，控制所述转换模块的工作状态，以调整所述电网功率。
8.根据权利要求7所述的电网功率平衡系统，其特征在于，所述转换模块为整流器或逆变器或变频器。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使电网功率平衡系统执行如权利要求1-5任一项所述的方法。
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