发明内容
本发明的主要目的在于提供一种逆流预警方法、装置及计算机存储介质,旨在根据移相后的三相电流进行逆流判断,实现逆流的预警。
为实现上述目的,本发明提供一种逆流预警方法,所述逆流预警方法包括以下步骤:
获取电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值,其中,对所述并网点的三相电流值进行移相,得到所述移相电流值;
根据所述三相电压值以及所述移相电流值获取移相功率;
根据所述移相功率判断是否进行逆流预警;
在判定进行逆流预警时,执行预警处理。
可选地,所述移相功率包括正移相功率以及负移相功率,所述移相电流值包括正移相电流值以及负移相电流值,所述根据所述三相电压值以及所述移相电流值获取移相功率的步骤包括:
根据所述三相电压值以及所述正移相电流值获取所述正移相功率;
根据所述三相电压值以及所述负移相电流值获取所述负移相功率。
可选地,所述根据所述移相功率判断是否进行逆流预警的步骤包括:
分别将所述正移相功率以及所述负移相功率与预设值比较;
在所述正移相功率大于所述预设值,且所述负移相功率小于所述预设值时,或者在所述正移相功率小于所述预设值,且所述负移相功率大于所述预设值时,判定进行逆流预警;
在所述正移相功率以及所述负移相功率均大于所述预设值时,判定不进行逆流预警。
可选地,所述根据所述移相功率判断是否进行逆流预警的步骤之后,还包括:
在判定不进行逆流预警时,返回执行所述获取电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值的步骤。
可选地,所述执行预警处理的步骤包括:
根据所述移相功率确定预警等级;
执行与所述预警等级对应的所述预警处理。
可选地,所述移相功率包括正移相功率以及负移相功率,所述根据所述移相功率确定预警等级的步骤包括:
获取所述正移相功率与预设值的差值的第一绝对值,以及所述负移相功率与所述预设值的差值的第二绝对值;
获取所述第一绝对值与所述第二绝对值中的较小值所处的数值区间;
根据所述数值区间获取所述预警等级。
可选地,所述获取电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值的步骤之后,所述逆流预警方法还包括:
根据所述三相电压值以及所述三相电流值获取瞬时功率;
在所述瞬时功率大于预设值时,执行所述根据所述移相功率判断是否进行逆流预警的步骤;
在所述瞬时功率小于所述预设值时,控制所述电网系统停止功率输出。
可选地,所述控制所述电网系统停止功率输出的步骤之后,还包括:
根据所述移相功率确定逆流等级;
输出所述逆流等级对应的提示信息。
可选地,所述根据所述三相电压值以及所述移相电流值获取移相功率的步骤包括:
通过预设矩阵对所述三相电压值以及所述移相电流值进行坐标系变换,其中,所述预设矩阵为三相坐标系变换至两相坐标系的矩阵;
根据坐标系变换后的三相电压值以及坐标系变换后的移相电流值获取有功功率,并将所述有功功率作为所述移相功率。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种逆流预警装置,所述逆流预警装置包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的逆流预警程序,所述逆流预警程序被所述处理器执行时实现如上所述中任一项所述的逆流预警方法的步骤。
可选地,所述逆流预警装置还包括至少一个分布式电源系统、至少一个负荷系统以及电网系统,所述电网系统通过并网点与所述分布式电源系统以及所述负荷系统连接。
可选地,所述逆流预警装置还包括逆流检测单元,所述逆流检测单元包括电压采集模块以及电流移相采集模块,所述电压采集模块以及电流移相采集模块均与所述电网系统并网点连接,所述电流移相采集模块包括正移相调节组件和/或负移相调节组件。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质上存储有逆流预警程序,所述逆流预警程序被处理器执行时实现如上所述中任一项所述的逆流预警方法的步骤。
本发明实施例提出的逆流预警方法、装置及计算机存储介质,获取电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值,其中,对所述并网点的三相电流值进行移相,得到所述移相电流值,根据所述三相电压值以及所述移相电流值获取移相功率,根据所述移相功率判断是否进行逆流预警,在判定进行逆流预警时,执行预警处理。本发明通过对三相电流进行移相,根据移相后的电流判断是否存在逆流的风险,并在存在逆流风险时进行预警处理,实现逆流的预警。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种解决方案,通过对三相电流进行移相,根据移相后的电流判断是否存在逆流的风险,并在存在逆流风险时进行预警处理,实现逆流的预警。
如图1所示,图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明实施例为逆流预警装置。
如图1所示,该终端可以包括:处理器1001,例如CPU,通信总线1002,用户接口1003,存储器1004。其中,通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard),可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器1004可以是高速RAM存储器,也可以是稳定的存储器(non-volatile memory),例如磁盘存储器。存储器1004可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解,图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
如图1所示,作为一种计算机存储介质的存储器1004中可以包括操作系统、用户接口模块以及逆流预警程序。
在图1所示的终端中,用户接口1003主要用于连接客户端(用户端),与客户端进行数据通信;而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的逆流预警程序,并执行以下操作:
获取电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值,其中,对所述并网点的三相电流值进行移相,得到所述移相电流值;
根据所述三相电压值以及所述移相电流值获取移相功率;
根据所述移相功率判断是否进行逆流预警;
在判定进行逆流预警时,执行预警处理。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的逆流预警程序,还执行以下操作:
根据所述三相电压值以及所述正移相电流值获取所述正移相功率;
根据所述三相电压值以及所述负移相电流值获取所述负移相功率。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的逆流预警程序,还执行以下操作:
分别将所述正移相功率以及所述负移相功率与预设值比较;
在所述正移相功率大于所述预设值,且所述负移相功率小于所述预设值时,或者在所述正移相功率小于所述预设值,且所述负移相功率大于所述预设值时,判定进行逆流预警;
在所述正移相功率以及所述负移相功率均大于所述预设值时,判定不进行逆流预警。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的逆流预警程序,还执行以下操作:
在判定不进行逆流预警时,返回执行所述获取电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值的步骤。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的逆流预警程序,还执行以下操作:
根据所述移相功率确定预警等级;
执行与所述预警等级对应的所述预警处理。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的逆流预警程序,还执行以下操作:
获取所述正移相功率与预设值的差值的第一绝对值,以及所述负移相功率与所述预设值的差值的第二绝对值;
获取所述第一绝对值与所述第二绝对值中的较小值所处的数值区间;
根据所述数值区间获取所述预警等级。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的逆流预警程序,还执行以下操作:
根据所述三相电压值以及所述三相电流值获取瞬时功率;
在所述瞬时功率大于预设值时,执行所述根据所述移相功率判断是否进行逆流预警的步骤;
在所述瞬时功率小于所述预设值时,控制所述电网系统停止功率输出。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的逆流预警程序,还执行以下操作:
根据所述移相功率确定逆流等级;
输出所述逆流等级对应的提示信息。
进一步地,处理器1001可以调用存储器1005中存储的逆流预警程序,还执行以下操作:
通过预设矩阵对所述三相电压值以及所述移相电流值进行坐标系变换,其中,所述预设矩阵为三相坐标系变换至两相坐标系的矩阵;
根据坐标系变换后的三相电压值以及坐标系变换后的移相电流值获取有功功率,并将所述有功功率作为所述移相功率。
参照图2,在一实施例中,所述逆流预警方法包括以下步骤:
步骤S10,获取电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值,其中,对所述并网点的三相电流值进行移相,得到所述移相电流值;;
在本实施例中,实施例终端为逆流预警装置。如图6所示,电网系统通过并网点(PCC,Point of Common Coupling)与各个分布式电源以及负荷系统连接,并用于向各个分布式电源以及负荷系统提供三相交流电,对于自发自用型的分布式电源发电系统,判断是否发生逆流是以各子系统并网汇总点电网侧的能量流向为基准,能量从电网侧流向负荷侧是为正常,即P+,能量从负荷侧流向电网侧为逆流,即P-。实时或定时采集电网系统并网点的三相电压以及三相电流,并获取三相电流值对应的移相电流。
可选地,移相包括正移相和负移相两种,因此,移相电流包括正移相电流值和/或负移相电流值,在进行逆流预警时,可通过正移相电流值和/或负移相电流值来判断是否进行逆流预警。
可选地,正移相电流以及负移相电流可通过软件调整或者硬件调整的方式获取。在软件调整时,将采集到的三相电流值进行数据滑窗平移,实现三相电流的正移相和负移相,得到对应的正移相电流以及负移相电流。在硬件调整时,通过在电路中接入电容,实现正移相,通过在电路中接入电感,实现负移相。
步骤S20,根据所述三相电压值以及所述移相电流值获取移相功率;
在本实施例中,移相功率包括正移相功率以及负移相功率,根据三相电压值以及正移相电流值获取正移相功率,根据三相电压值以及负移相电流值获取负移相功率。正移相电流值和负移相电流值均为三相电的电流值,正移相电流值包括以及/>负移相电流值包括/>以及/>三相电压值包括ua、ub以及uc,θ为移相角度,表是正移相或者负移相的程度。
可选地,由于三相电的功率计算比较复杂,在计算负移相功率和正移相功率时,首先对正移相电流值以及负移相电流值进行静止坐标系转换,将三相坐标系中的三相电转换为两相坐标系中的两相点。具体地,获取预设矩阵,预设矩阵为三相坐标系变换至两相坐标系的矩阵,具体如下:
将正移相电流值对应的矩阵以及负移相电流值对应的矩阵分别与预设矩阵相乘,得到变换后的正移相电流值以及变换后的负移相电流值,其中,正移相电流值的变换公式如下:
负移相电流值的变换公式如下:
变换后的正移相电流值为以及/>变换后的负移相电流值为/>以及/>对应地,将三相电压值也进行坐标系变换,其变换公式如下:
其中,变换后的三相电压值为uα以及uβ。
可选的,瞬时功率包括瞬时有功功率以及瞬时无功功率,由于无功功率对外不做功,因此,可根据变换后的正移相电流值以及变换后的三相电压值计算瞬时有功功率,即第一有功功率,并将第一有功功率作为正移相功率,并根据变换后的负移相电流值及变换后的三相电压值计算瞬时有功功率,即第二有功功率,并将第二有功功率作为负移相功率。瞬时功率的计算公式如下:
其中,P为瞬时有功功率,q为瞬时无功功率,因此,正移相功率pθ+的计算公式如下:
负移相功率pθ-的计算公式如下:
步骤S30,根据所述移相功率判断是否进行逆流预警;
步骤S40,在判定进行逆流预警时,执行预警处理。
在本实施例中,根据正移相功率和/或负移相功率判断是否进行逆流预警。以移相功率同时包括正移相功率以及负移相功率为例进行说明,在根据正移相功率以及负移相功率判断是否进行逆流预警时,可将正移相功率以及负移相功率分别与预设值比较,根据比较结果判断是否进行逆流预警。一般来说,在正常情况下,电网系统是向负荷系统提供能量,即功率大于0,当负荷系统向电网系统输出能量时就出现逆流,即功率小于0,因此,预设值可取值为0。如图5所示,正常情况下电网系统是向负荷系统提供能量(如定义为正功率P+),当负荷系统向电网系统输出能量(如定义为负功率P-)时则就出现逆流,当当前功率处于图1中的第II、第III象限时,表明分布式电源系统向电网系统输出能量,即发生逆流。
可选地,在进行逆流预警的判断之前,还可检测电网系统中当前时刻是否正在发生逆流现象,并在当前未发生逆流现象时进行逆流预警的判断。
可选地,在当前未发生逆流时,若分别将正移相功率以及负移相功率与预设值比较,在正移相功率大于预设值,且负移相功率小于预设值时,或者在正移相功率小于预设值,且负移相功率大于预设值时,表明存在发生逆流的风险,判定进行逆流预警,并执行预警处理。在正移相功率以及负移相功率均大于预设值时,表明不存在发生逆流的风险,判定不进行进行逆流预警,并返回重新执行获取电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值及其后续步骤。在正移相功率以及负移相功率均小于预设值,且当前实际的瞬时有功功率大于预设值,表明当前检测结果有误,可能存在外部波动的干扰,可返回重新执行获取电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值及其后续步骤。
在本实施例公开的技术方案中,对于自发自用型分布式电源系统的防逆流控制,其前提条件是准确快速的检测出是否发生逆流是防逆流控制的根基,如根基发生错误会导致错误动作,严重可能会发生电网事故;首先需要解决的问题是如何准确的检测逆流,其二是如何快速实时的检测逆流。本实施例为了解决逆流检测的快速实时性问题,通过三相电压互感器(PT,Potential Transformer)以及三相电流互感器(CT,Current transformer)检测当前实时的三相电压和三相电流,比较当前实时的瞬时有功功率与预设值,以确定是否发生逆流,每同步采集一次三相电压和三相电流就可实时计算出该时刻的瞬时功率,没有功率计算的延时,实现了逆流检测的快速实时性。本实施例为了解决逆流检测的准确性问题,对三相电流进行移相,根据移相后的电流判断是否存在逆流的风险,实现逆流的预警,并根据当前实际功率以及移相后计算的功率综合判断,实现逆流检测的准确性。
在另一实施例中,如图3所示,在上述图2所示的实施例基础上,执行预警处理的步骤包括:
步骤S41,根据所述移相功率确定预警等级;
步骤S42,执行与所述预警等级对应的所述预警处理。
在本实施例中,在本实施例中,在执行预警处理时,可直接执行预设的固定处理操作,或者,根据移相功率确定需要进行预警的预警等级,并执行与预警等级对应的预警处理,预警等级用于表征逆流风险的高低。
可选地,预警处理包括输出提示信息、降低电网系统当前的功率输出、停止电网系统的功率输出中的至少一个。
可选地,以移相功率同时包括正移相功率以及负移相功率为例进行说明,在确定预警等级时,可根据正移相功率以及负移相功率与预设值之间的差距来确定。具体地,获取正移相功率与预设值的差值的第一绝对值,以及负移相功率与预设值的差值的第二绝对值,获取第一绝对值与第二绝对值中的较小值,将该较小值作为正移相功率以及负移相功率与预设值之间的差距,确定该较小值所处的数值区间,并获取与该数值区间对应的预警等级,例如,可获取该数值区间对应的功率调整等级,将该功率调整等级作为预警等级,在执行与预警等级对应的预警处理时,预警处理可包括根据功率调整等级对应的功率调整值降低电网系统当前的功率输出。
在本实施例公开的技术方案中,根据移相功率确定预警等级,并执行与预警等级对应的预警处理,实现对于不同等级的逆流风险执行不同的预警处理,实现了逆流风险高低的检测。
在再一实施例中,如图4所示,在图2至图3任一实施例所示的基础上,步骤S10之后,还包括:
步骤S50,根据所述三相电压值以及所述三相电流值获取瞬时功率;
步骤S60,在所述瞬时功率大于预设值时,执行所述根据所述移相功率判断是否进行逆流预警的步骤;
步骤S70,在所述瞬时功率小于所述预设值时,控制所述电网系统停止功率输出。
在本实施例中,在获取到电网系统并网点的三相电压值以及移相电流值后,首先获取电网系统当前实际功率,并根据当前实际功率判断电网系统当前是否发生逆流现象。
可选地,在获取电网系统当前实际功率时,根据电网系统并网点的未经移相的当前三相电流值,三相电流值包括以及/>根据三相电流值进行静止坐标系转换,其变换公式如下:
其中,变换后的三相电流值为以及/>
根据变换后的三相电流值及变换后的三相电压值计算当前实际的瞬时有功功率,其计算公式如下:
p=uαiα+uβiβ
其中,p为当前实际的瞬时有功功率,即电网系统当前实际功率。
在p大于预设值时,表明未发生逆流现象,并执行根据移相功率判断是否进行逆流预警及其后续步骤。在p小于预设值时,表明当前正在发生逆流现象,可控制电网系统停止功率输出,保证电网系统的安全。
可选地,在当前正在发生逆流现象,并控制电网系统停止功率输出后,还可根据移相功率与预设值之间的差距确定逆流等级,并输出逆流等级对应的提示信息,以提示用户当前逆流的严重程度。具体地,以移相功率同时包括正移相功率以及负移相功率为例进行说明,获取正移相功率与预设值的差值的第三绝对值,以及负移相功率与预设值的差值的第四绝对值,获取第三绝对值与第四绝对值中的较大值,将该较大值作为正移相功率以及负移相功率与预设值之间的差距,确定该较大值所处的数值区间,并获取与该数值区间对应的预警等级。
在本实施例公开的技术方案中,在本实施例中,在当前发生逆流时,根据移相功率确定逆流等级并提示用户,实现了对于逆流严重程度的检测。
此外,本发明实施例还提出一种逆流预警装置,所述逆流预警装置包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的逆流预警程序,所述逆流预警程序被所述处理器执行时实现如上各个实施例所述的逆流预警方法的步骤。
可选地,如图7所示,逆流预警装置包括至少一个分布式电源系统、至少一个负荷系统、电网系统以及逆流检测单元(ECCD,Element of CounterCurrent Detection),逆流检测单元包括电压采集模块以及电流移相采集单元(CPS,Current Phase Shift),电压采集模块用于采集电网系统并网点的三相电压值。如图8所示,电流移相采集单元包括第一电流采集模块和/或第二电流采集模块,第一电流采集模块包括正移相调节组件,正移相调节组件包括电感L1和电阻R1,并用于对三相电流进行正移相,第二电流采集模块包括负移相调节组件,负移相调节组件包括电容C1以及电阻R2,并用于对三相电流进行负移相。在图8中CT为电流互感器,第一电流采集模块通过CT1与并网点连接,第二电流采集模块通过CT2与并网点连接,第三电流采集模块通过CT3与并网点连接,PT为电压互感器,电压采集模块通过PT与并网点连接。
CT1、CT2以及CT3三条支路同时采集三相电流,CT1支路通过电流移相CPS进行逆时针相位正移相,CT2支路通过CPS进行顺时针相位负移相,CT3不经过相位移相,将三条支路获取到的三路三相电流参与计算。
移相角度由图8中的电容C1电阻R1、电感L1电阻R2确定。如图9所示,对于CT1支路的正移相是将三相电流都同时逆时针旋转移相一个角度θ1,CT2支路的负移相是将三相电流都同时顺时针旋转移相一个角度θ2。可选地,θ1=θ2。移相角度用于表征逆流预警的时机。由于三相电流均是通过先检测电压值,再由检测到的三相电压来计算三相电流的,因此,电压与电流的关系式如下:
CT1支路正移相检测到的电压:u1=(R1+jwL1)*i
CT2支路负移相检测到的电压:
CT3支路不移相检测到的电压:u3=R3*i
移相对应的旋转角度的表达式如下:
CT1支路正移相:
CT2支路负移相:
通过旋转角度即可得知警报提前的程度。
瞬时有功功率的计算是实时计算获取,每次采样都直接计算出当前的功率,没有额外的时间延时;如图10所示,移相获取的电流也是没有延时,将电流通过逆时针相位正移相和顺时针相位负移相,即可以做到θ角度的预警缓冲。
如图11所示,图11为逆流检测的判断逻辑,图11与下示表格中的判断逻辑对应,具体为:
参照图11以及上表,预警角度含义为:对于未发生逆流时判断当前功率输出是否进入预警角度θ。
对于表1中的情况1,表示当前功率输出没有进入预警范围,还不需要降低系统的功率输出;
对于表1中的情况2,表示虽然还没有发生逆流,但当前功率输出已经进入预警角度范围内(当前角度小于预警角度θ,即电流i和Q轴的夹角θiQ<θ,其中,需要适当降低系统功率输出;
对于表1中的情况3,表示虽然还没有发生逆流,但当前功率输出已经进入预警角度范围内(当前角度小于预警角度θ,即电流i和Q轴的夹角θiQ<θ,其中,需要适当降低系统功率输出;
对于表1中的情况4、5以及6,表示已经发生逆流,不同情况发生逆流的程度有区别,
其中,情况4表示电流i已经进入图10中II象限(逆流程度未超θ,即电流i和Q轴的夹角θiQ<θ,其中,
其中,情况5表示i电流已经进入图6中III(逆流程度未超θ,即电流i和Q轴的夹角θiQ<θ,其中,
其中,情况6表示i电流和Q轴的夹角已经超过θ,逆流的程度严重。
对于表1中的情况1表示没有发生逆流,系统的功率输出按照正常业务功率输出,不做功率限制。
对于表1中的情况2以及3,表示虽然未发生逆流,但有发生逆流的趋势,系统的功率输出要做适当的调整。
对于表1中的情况4、5以及6表示已经发生逆流,需要通过逆流保护开关进行逆流保护,并且系统停止功率输出。
本实施例可通过对计算出的三组有功功率(p,pθ+以及pθ-)的大小,进行准确快速的判断出并网PCC点的逆流情况。
本实施例的逆流预警装置,可以作为一个独立的逆流检测设备,也可以将该逆流预警装置集成到分布式电源系统中,从而检测出逆流情况后,直接参与功率开关的控制以实现分布式电源系统的功率控制,该逆流预警装置具有广泛使用性。
该逆流预警装置,和现有的检测方法比较,它没有额外的检测时间延时,通过对三组移相电流进行实时计算瞬时功率,做到准确判断,避免由于外部电网系统干扰因素导致的逆流误判,准确实时快速是该逆流预警装置的优势。同时,逆流检测的准确快速是防逆流控制的基石基础,该逆流预警装置的准确实时快速性,为准确的防逆流控制提供了基石保证。
此外,本发明实施例还提出一种计算机存储介质,所述计算机存储介质上存储有逆流预警程序,所述逆流预警程序被处理器执行时实现如上各个实施例所述的逆流预警方法的步骤。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。