CN115498652B - 基于cps的综合能源园区电能质量控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法及系统，该方法包括：当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电气信息，并根据电气信息确定谐振频率；检测供电系统中每个独立发电单元的电气信息，并计算每个独立发电单元的端口阻抗，绘制每个独立发电单元的频域阻抗曲线；提取频域阻抗曲线中各独立发电单元对应谐振频率的端口阻抗，并确定各独立发电单元对应谐振频率的端口阻抗的权重值；计算各独立发电单元对应谐振频率的端口阻抗的权重值与在供电系统在正常稳态条件下的端口阻抗的权重值之间的差值，将差值最大的独立发电单元确定为谐振源。

Description

基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法及系统
技术领域
本公开涉及综合能源控制领域，更具体地讲，涉及一种基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法及系统。
背景技术
园区的电能质量问题主要包括稳态电能质量和暂态电能质量两个方面，稳态电能质量问题，包括三相电压不平衡、高次谐波以及长期的电压过高或过低等。暂态电能问题主要包括电压暂降和瞬时断电等。CPS园区的稳态电能质量问题往往是内部的整流设备及非线性负荷引起的。该类设备会引入高次谐波，从而导致稳态电能质量的降低。稳态电能质量稳态可以通过安装APF等设备予以改善。CPS园区的暂态电能质量稳态一般是由系统短路故障、冲击性负荷的投切引起的。对于园区而言，部分精密设备对电压暂降、瞬时断电比较敏感。传统上，一般采用机械切换开关实现供电母线的切换，然而机械开关的动作较慢，容易造成断电时间超过设备所能耐受的最大值，从而导致园区运行受到影响。因此，需要开发新的装置和技术，以保证CPS园区的供电质量。波形畸变是由于流过电网中非线性负荷的电流与加诸其上的电压不成线性关系，且这种畸变具有周期性，任何周期性或准周期性的畸变波形都能够用傅里叶级数表示，其中，频率为基波频率整数倍的分量被称为谐波，非基波频率整数倍的分量被称为分数谐波或间谐波，频率低于工频的间谐波又被称为次谐波。
CPS园区供电模式呈现多种形态，而多种新能源的引入，极易造成园区电网系统出现谐振，功率波动等典型的电能质量问题，因此对CPS园区电能质量问题进行快速识别。当园区供电系统某一元件出现持续性功率波动并且这一波动频率接近系统固有谐振频率时，就可能引起大范围的波动。引起持续性功率波动的原因可能有多种，包括变流器参数整定错误、电机励磁系统故障以及双馈风力发电机非同期并网等。处理这一类谐振的有效方法是在谐振发生时找到扰动源。如何对影响CPS园区电能质量的关键因素，即产生谐振的扰动源，进行快速有效的识别成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本公开的实施例的目的在于提供一种基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法及系统，能快速有效的识别产生谐振的扰动源。
第一方面，本发明提供一种基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法，包括：当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电气信息，并根据所述电气信息确定谐振频率；
检测所述供电系统中每个独立发电单元的电气信息，并计算每个独立发电单元的端口阻抗，绘制每个独立发电单元的频域阻抗曲线；
提取所述频域阻抗曲线中各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗，并根据各独立发电单元的端口阻抗以及与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗，确定各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值；
计算各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值与在所述供电系统在正常稳态条件下的端口阻抗的权重值之间的差值，将差值最大的独立发电单元确定为谐振源。
进一步地，所述当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电气信息，并根据所述电气信息确定谐振频率的步骤包括：
当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电压以及电流，根据所述电压以及电流的幅值、相位信息进行离散傅里叶分析，确定谐振频率；所述电气信息包括电压以及电流。
进一步地，所述根据各独立发电单元的端口阻抗以及与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗，确定各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值包括：
将各独立发电单元的端口阻抗与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗之间的比值，确定为各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值。
进一步地，在所述将差值最大的独立发电单元确定为谐振源的步骤之后还包括：
多次在所述供电系统中加入位于所述谐振频率处的谐波扰动，测量所述供电系统的输出电流响应，进而提取所述供电系统中的发电单元的传递函数；
根据所述传递函数确定谐振源为供电系统或者为供电系统与电网共同引起的谐振。
进一步地，所述供电系统包括交直流连接系统，所述交直流连接系统包括相连的第一级结构以及第二级结构，所述第一级结构包括三相级联H桥，第二级结构包括多个DAB模块：所述第一级结构与10kV交流电网相连；所述第二级结构中的多个DAB模块的一侧串联且与所述第一级结构连接，所述多个DAB模块的一侧并联形成多个不同电压等级的DC端口，所述多个不同电压等级的DC端口连接CPS的综合能源园区中不同电压等级的直流负荷。
第二方面，本发明提供一种基于CPS的综合能源园区电能质量控制系统，包括：
谐振频率确定模块，用于当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电气信息，并根据所述电气信息确定谐振频率；
端口阻抗计算模块，用于检测所述供电系统中每个独立发电单元的电气信息，并计算每个独立发电单元的端口阻抗，绘制每个独立发电单元的频域阻抗曲线；
阻抗权重确定模块，用于提取所述频域阻抗曲线中各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗，并根据各独立发电单元的端口阻抗以及与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗，确定各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值；
谐振源确定模块，用于计算各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值与在所述供电系统在正常稳态条件下的端口阻抗的权重值之间的差值，将差值最大的独立发电单元确定为谐振源。
进一步地，所述谐振频率确定模块，具体用于当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电压以及电流，根据所述电压以及电流的幅值、相位信息进行离散傅里叶分析，确定谐振频率；所述电气信息包括电压以及电流。
进一步地，所述阻抗权重确定模块，具体用于将各独立发电单元的端口阻抗与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗之间的比值，确定为各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值。
进一步地，所述谐振源确定模块，具体用于多次在所述供电系统中加入位于所述谐振频率处的谐波扰动，测量所述供电系统的输出电流响应，进而提取所述供电系统中的发电单元的传递函数；根据所述传递函数确定谐振源为供电系统或者为供电系统与电网共同引起的谐振。
进一步地，所述供电系统包括交直流连接系统，所述交直流连接系统包括相连的第一级结构以及第二级结构，所述第一级结构包括三相级联H桥，第二级结构包括多个DAB模块：所述第一级结构与10kV交流电网相连；所述第二级结构中的多个DAB模块的一侧串联且与所述第一级结构连接，所述多个DAB模块的一侧并联形成多个不同电压等级的DC端口，所述多个不同电压等级的DC端口连接CPS的综合能源园区中不同电压等级的直流负荷。
本发明的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法及系统，当发生谐振时，测量供电系统端口的电气信息，并根据所述电气信息确定谐振频率，计算每个独立发电单元的端口阻抗，绘制每个独立发电单元的频域阻抗曲线；提取所述频域阻抗曲线中各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗，并根据各独立发电单元的端口阻抗以及与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗，确定各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值；计算各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值与在所述供电系统在正常稳态条件下的端口阻抗的权重值之间的差值，将差值最大的独立发电单元确定为谐振源，实现快速有效的识别产生谐振的扰动源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本公开的实施例的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法中的单发电装备等效模型的示意图。
图2是根据本公开的实施例的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法中的并联多台发电设备等效模型的示意图。
图3是根据本公开的实施例的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法中的强迫扰动源定位的流程图。
图4是根据本公开的实施例的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法的流程图。
图5是根据本公开的实施例的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法的仿真验证结果图。
图6是根据本公开的实施例的两级式一体化多端口交直流互联系统。
图7是传统控制方法下三相电流有效值波形图。
图8是根据本公开的实施例的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法中的三相电流有效值波形图。
图9是各控制方法效果对比图。
图10是根据本公开的实施例的基于CPS的综合能源园区电能质量控制系统的示意框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
本发明各实施例针对发电设备并联接入PCC点的结构为例，在在单环电流控制和双环电流控制两种控制方式下，推导了考虑PWM扰动的等效电路模型和s域数学模型，并对多发电装备引发谐振的机理进行分析。单发电装备的结构及等效电路如图1所示，与传统结构相比，该部分增加了由PWM过程引起的电压扰动Vdist对输出电流的影响，其描述了直流母线电压波动、电网谐波等经过PWM环节所引起的电流扰动，表示为公式(1)。
I2＝Gref(s)·Iref-Y(s)·VPCC+Gdist(s)·Vdist (1)
基于上述新型等效电路模型，推导多并联发电装备等效模型，如图2所示。式(2)为推导的同类型发电装备等效阻抗矩阵。
其中为单个发电单元端口导纳，线路导纳为Yfeeder,1(s)～Yfeeder,N(s)。每个逆变器通过LCL滤波器连接到PCC节点。电网阻抗为Lgrid和Rgrid。由于发电装备采用闭环电流控制，因此用s域诺顿等效模型来描述每个发电装备。整个系统可以等效为N个由参考电流引起的受控电流源，N个由PWM扰动电压引起的受控电流源，以及N个并联导纳并联接到PCC点，利用如上所建立的模型，可以推导出PCC点电压VPCC与逆变器1并网电流I2,1为
I2,1＝Gref,1(s)·Iref,1-Y1(s)·VPCC+Gdist,1(s)·Vdist,1 (4)
其中Gref,1(s)_Gref,N(s)是由参考电流引起的受控电流源闭环传递函数，Gdist,1(s)_Gdist,N(s)是由参考电流引起的受控电流源闭环传递函数，Y1(s)_YN(s)是并联导纳，Ygrid(s)是电网阻抗，Iref,1(s)_Iref,N(s)是并联逆变器的电流参考，Vdist,1(s)_Vdist,N(s)是并联逆变器的PWM电压扰动。逆变器1并网电流可以被改写为
可以看到公式(5)由三部分组成，每项代表一种谐振类型。第一项(内部谐振)表示由逆变器本身的电流参考所引发的谐振；第二项(并联谐振)表示由其他逆变器的电流参考所引发的谐振，反映了并联逆变器之间的相互作用；第三项(串联谐振)表示由电网引发的谐振，反映了电网与并联逆变器系统之间的串联交互；第四部分表示由逆变器自身的PWM扰动电压所引发的谐振，第五部分表示由其他逆变器的PWM扰动电压所引发的谐振。
扰动源定位的思路：首先通过双谱分析分离强迫谐振信号和系统中其他随机噪声信号的频谱，并得出强迫谐振的中心频率。再利用小波变换获得谐振中心频率的相位信息，根据所获得相位信息计算系统暂态能量的流向，判断强迫谐振扰动源是否位于风电场中。双谱的表达式为：
双普由信号的三阶累积量定义，其中c3x(τ1，τ2)为信号的三阶累积量。本研究利用双谱对角切片的方法对谐振的中心频率进行判别，该方法保留了多数的信号特征和抑制高斯噪声的能力，同时具有直观、易于计算的优点。
令ω1-ω2＝ω，则双谱的对角切片定义为：
由于噪声信号的双谱几乎为零，而强迫谐振的功率波动具有非线性特征，因此可以利用双谱将其与噪声信号分离开，提取出谐振中心频率。
选用Morlet小波作为分析的基小波：
设谐振的中心频率为ω0，选取小波参数，使得aω0-ωw＝0，则远离谐振中心频率的其他分量的小波系数由于项衰减为0，进而提取出谐振中心频率附近的幅值和相位信息。
扰动源定位流程根据以上分析，扰动源定位方法如图3所示，具体步骤包括：
①获取发生强迫谐振区域的功率谐振信号；
②信号预处理，截取稳定时的谐振信号；
③利用双谱分析获取强迫谐振的中心频率f0；
④利用小波变换获取谐振信号中频率为f0的分量的相位信息；
⑤根据相位信息，计算系统的能量函数流向，判断强迫谐振扰动源所在位置。
将以上谐振源分析推广到多机系统后，计算母线多个发电单元的端口阻抗曲线，对比判断阻抗曲线，体现了发电单元在此频率上的阻抗因子，其实质为一个谐振周期内能量流动方向。理论上讲，接口变流器谐振频率附近负阻抗越大，该单元是谐振源的概率越高，在同一时间断面越靠谐振频率，系统阻抗曲线变化越明显，谐振源与其他非谐振源单元阻抗曲线差距越大。利用单个发电单元输出线电流I2,1通过基尔霍夫定律得到多并联发电单元分层辨识策略。
根据上述思想给出在线快速谐振源(电能质量问题)定位方法如图4所示：
步骤401：当系统发生谐振时，测量发电基地端口电压、电流幅值、相位信息，对实时波形进行DFT分析，确定谐振频率。
步骤402：检测多同类发电单元中每个独立发电单元端口电压、电流信息，计算当前稳态点单个独立发电单元端口阻抗，绘制频域阻抗曲线。
步骤403：提取当前谐振频率处各独立单元端口阻值，利用线性权重法设置单个发电单元权重为单个发电单元阻抗比上基地内全部同类发电单元阻抗值。
步骤404：将权重值与系统正常稳态条件下系统阻抗网络矩阵元素对应权重值做差，权重差最大的则被确定为谐振源。
优选地，在步骤404之后还包括：确定系统谐振源为第N个发电单元后，在整个测量期间在其他受控量不发生突变的前提下，多次在系统中加入宽频带谐波绕动或谐振对应频率的小扰动，通过对端口电流进行多次测量，在电流参考中加入ΔIref,1的小扰动。如公式(9)所示：
其中，
式(9)描述了系统在电流参考中加入小扰动后量测结果，其中K为量测中需要控制到与初始量测相同状态的输入量和控制参数且在量测期间不发生突变。重复量测得到电流参考的传递系数，得到对应自身变流器传函P1N(s)'与式(10)中P1N(s)相减得到式(11)。
取Ax(x＝1,2,3…)的最大值Amax，取Ai,j(i≠j,i＝1,2,3…,j＝1,2,3…)的最大值Amax′，若存在且存在x＝i或x＝j，则第x台则为谐振源，若且/>则认为谐振源为各个发电单元间交互产生谐振，谐振源可定义为整个场站，若/>且且/> 则认为谐振源存在于场站外，或场站与电网共同引起的谐振。
此处加入ΔVdist,1作为量测的输入小扰动信号，可以代表直流电压波动，变流器调制引入的波动分量等。此处由于宽频带的引入ΔVdist,1较难，所以采用在工作点多次引入谐振频率附近所对应扰动，测量输出电流响应。提取对应频率发电单元传函。与D1(s)、K12(s)相减得到之后的方法与以上一致。
具体操作时，可以仿真验证该方法阻抗测量进行谐振源定位的有效性。将直驱风力发电机或其他新能源发电设备简化为其端口处的全功率变流器，以下以LCL滤波器的全功率逆变器为例进行仿真验证。滤波器参数为L1＝2.5mH,L2＝1mH，Cf＝1μF，控制器参数Kout-p＝0.2,Kout-r＝3，Kin-p＝2,Kin-i＝10，为第二台设备并联谐波源，共计台数4台。如图5所示。利用以上端口阻抗测量方法可以得到以下阻抗曲线。其中蓝色线条对应加入了谐振源的第二台变流器，可以看出在500Hz左右其与其他变流器存在明显区别，在谐振频率处呈现负阻尼效果，验证了该方法的可行性。
结合CPS园区不同敏感度负荷的供电要求，该一体化多端口交直流互联系统如图6所示。整个多端口互联装备分为两级，前级利用三相级联H桥与10kV交流电网相连；后级采用多双有源桥(DAB)模块串并联结构，在进行隔离的同时通过直流输出侧多个DAB模块间的串并联形成多个不同电压等级的DC端口。
通过此拓扑，10kV交流电网仅通过2级变换器即可向CPS园区不同电压等级直流负荷进行直接供电，整体供电效率大大提高。
但值得注意的是，由于多端口间的功率耦合复杂，对此系统进行合理控制，保证其在多种类工况下的稳定可靠运行，是装备应用的基础。为此，本节基于该系统电压暂降而引起的并网电流不对称以及电容电压不均衡问题，提出了基于零序电压注入和二次电容电压均衡控制的综合运行控制策略，良好保障了一体化装备在多种典型工况下的稳定可靠运行。相关仿真和实验结果证明了所提策略的有效性。
通过零序电压注入和二次电压均衡控制，一体化多端口设备在电网电压发生暂降和负荷波动时均能保证稳定可靠运行，仿真结果如图7-图9所示，可以看出，采用传统控制方法时，当输出端口负荷发生突变后，三相并网电流出现不均衡，这将导致整个系统出现脱网风险。而采用所提控制策略后，在三相负荷不均衡的情况下仍能保证三相并网电流的对称性。此外，当电网电压出现电压暂降时，传统控制策略将失去对电容电压的平衡控制，进而导致系统直流电压波动。而采用所提控制策略后，在电网电压暂降时仍能保证系统的稳定可靠运行。
图10是根据本公开的实施例三的基于CPS的综合能源园区电能质量控制系统的示意框图。图1-图9所示的实施例可以用于解释本实施例。如图10所示：一种基于CPS的综合能源园区电能质量控制系统，包括：
谐振频率确定模块1001，用于当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电气信息，并根据所述电气信息确定谐振频率；
端口阻抗计算模块1002，用于检测所述供电系统中每个独立发电单元的电气信息，并计算每个独立发电单元的端口阻抗，绘制每个独立发电单元的频域阻抗曲线；
阻抗权重确定模块1003，用于提取所述频域阻抗曲线中各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗，并根据各独立发电单元的端口阻抗以及与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗，确定各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值；
谐振源确定模块1004，用于计算各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值与在所述供电系统在正常稳态条件下的端口阻抗的权重值之间的差值，将差值最大的独立发电单元确定为谐振源。
进一步地，所述谐振频率确定模块1001，具体用于当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电压以及电流，根据所述电压以及电流的幅值、相位信息进行离散傅里叶分析，确定谐振频率；所述电气信息包括电压以及电流。
进一步地，所述阻抗权重确定模块1003，具体用于将各独立发电单元的端口阻抗与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗之间的比值，确定为各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值。
进一步地，所述谐振源确定模块1004，具体用于多次在所述供电系统中加入位于所述谐振频率处的谐波扰动，测量所述供电系统的输出电流响应，进而提取所述供电系统中的发电单元的传递函数；根据所述传递函数确定谐振源为供电系统或者为供电系统与电网共同引起的谐振。
具体地，所述供电系统包括交直流连接系统，所述交直流连接系统包括相连的第一级结构以及第二级结构，所述第一级结构包括三相级联H桥，第二级结构包括多个DAB模块：所述第一级结构与10kV交流电网相连；所述第二级结构中的多个DAB模块的一侧串联且与所述第一级结构连接，所述多个DAB模块的一侧并联形成多个不同电压等级的DC端口，所述多个不同电压等级的DC端口连接CPS的综合能源园区中不同电压等级的直流负荷。
本实施例具有上述基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法相应的技术效果，在此不再赘述。
本发明还提供一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使所述处理器执行所述的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法，其特征在于，包括：
当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电气信息，并根据所述电气信息确定谐振频率；
检测所述供电系统中每个独立发电单元的电气信息，并计算每个独立发电单元的端口阻抗，绘制每个独立发电单元的频域阻抗曲线；
提取所述频域阻抗曲线中各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗，并根据各独立发电单元的端口阻抗以及与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗，确定各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值；
计算各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值与在所述供电系统在正常稳态条件下的端口阻抗的权重值之间的差值，将差值最大的独立发电单元确定为谐振源。
2.根据权利要求1所述的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法，其特征在于，所述当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电气信息，并根据所述电气信息确定谐振频率的步骤包括：
当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电压以及电流，根据所述电压以及电流的幅值、相位信息进行离散傅里叶分析，确定谐振频率；所述电气信息包括电压以及电流。
3.根据权利要求2所述的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法，其特征在于，所述根据各独立发电单元的端口阻抗以及与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗，确定各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值包括：
将各独立发电单元的端口阻抗与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗之间的比值，确定为各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值。
4.根据权利要求3所述的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法，其特征在于，在所述将差值最大的独立发电单元确定为谐振源的步骤之后还包括：
多次在所述供电系统中加入位于所述谐振频率处的谐波扰动，测量所述供电系统的输出电流响应，进而提取所述供电系统中的发电单元的传递函数；
根据所述传递函数确定谐振源为供电系统或者为供电系统与电网共同引起的谐振。
5.根据权利要求4所述的基于CPS的综合能源园区电能质量控制方法，其特征在于，所述供电系统包括交直流连接系统，所述交直流连接系统包括相连的第一级结构以及第二级结构，所述第一级结构包括三相级联H桥，第二级结构包括多个DAB模块：所述第一级结构与10kV交流电网相连；所述第二级结构中的多个DAB模块的一侧串联且与所述第一级结构连接，所述多个DAB模块的一侧并联形成多个不同电压等级的DC端口，所述多个不同电压等级的DC端口连接CPS的综合能源园区中不同电压等级的直流负荷。
6.一种基于CPS的综合能源园区电能质量控制系统，其特征在于，包括：
谐振频率确定模块，用于当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电气信息，并根据所述电气信息确定谐振频率；
端口阻抗计算模块，用于检测所述供电系统中每个独立发电单元的电气信息，并计算每个独立发电单元的端口阻抗，绘制每个独立发电单元的频域阻抗曲线；
阻抗权重确定模块，用于提取所述频域阻抗曲线中各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗，并根据各独立发电单元的端口阻抗以及与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗，确定各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值；
谐振源确定模块，用于计算各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值与在所述供电系统在正常稳态条件下的端口阻抗的权重值之间的差值，将差值最大的独立发电单元确定为谐振源。
7.根据权利要求6所述的基于CPS的综合能源园区电能质量控制系统，其特征在于，所述谐振频率确定模块，具体用于当基于CPS的综合能源园区的供电系统发生谐振时，测量供电系统端口的电压以及电流，根据所述电压以及电流的幅值、相位信息进行离散傅里叶分析，确定谐振频率；所述电气信息包括电压以及电流。
8.根据权利要求7所述的基于CPS的综合能源园区电能质量控制系统，其特征在于，所述阻抗权重确定模块，具体用于将各独立发电单元的端口阻抗与独立发电单元属于相同类别的发电单元的总阻抗之间的比值，确定为各独立发电单元对应所述谐振频率的端口阻抗的权重值。
9.根据权利要求8所述的基于CPS的综合能源园区电能质量控制系统，其特征在于，所述谐振源确定模块，具体用于多次在所述供电系统中加入位于所述谐振频率处的谐波扰动，测量所述供电系统的输出电流响应，进而提取所述供电系统中的发电单元的传递函数；根据所述传递函数确定谐振源为供电系统或者为供电系统与电网共同引起的谐振。
10.根据权利要求9所述的基于CPS的综合能源园区电能质量控制系统，其特征在于，所述供电系统包括交直流连接系统，所述交直流连接系统包括相连的第一级结构以及第二级结构，所述第一级结构包括三相级联H桥，第二级结构包括多个DAB模块：所述第一级结构与10kV交流电网相连；所述第二级结构中的多个DAB模块的一侧串联且与所述第一级结构连接，所述多个DAB模块的一侧并联形成多个不同电压等级的DC端口，所述多个不同电压等级的DC端口连接CPS的综合能源园区中不同电压等级的直流负荷。
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