CN115663878B - 一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统，涉及换流器运行控制技术领域，包括服务器，服务器通讯连接有控制方式分析选择单元、转化方式分析选择单元、换流过程检测分析单元、运行质量评估单元；本发明是将换流器在进行电量转换时进行电源控制，根据电网当前执行任务进行合理控制方式选择，保证换流器的运行效率，同时在微网与外部电网脱离时能够保证换流器的任务量执行合格率，增强换流器对应任务量的执行效率；还将换流器在主从控制方式和对等控制方式的转换方式进行分析选择，以保证换流器所属微网的运行效率。

Description

一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统

技术领域

本发明涉及换流器运行控制技术领域，具体为一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统。

背景技术

换流器是由单个或多个换流桥组成的进行交、直流转换的设备，换流器可以分为两类：整流器和逆变器，整流器是将交流电转换为直流电，而逆变器是将直流电转换为交流电；

但是在现有技术中，换流器在运行过程中无法通过任务量分析合理设置控制方式，以至于任务量执行的合格率无法保证，从而降低换流器的工作效率；同时在换流器进行控制方式切换过程时，不能够合理选择切换方式，以至于无法在保证运行效率的同时对其监管成本进行控制；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统，将换流器在进行电量转换时进行电源控制，根据电网当前执行任务进行合理控制方式选择，保证换流器的运行效率，同时在微网与外部电网脱离时能够保证换流器的任务量执行合格率，增强换流器对应任务量的执行效率；将换流器在主从控制方式和对等控制方式的转换方式进行分析选择，保证换流器所属微网的运行效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统，包括服务器，服务器通讯连接有：

控制方式分析选择单元，用于将换流器在进行电量转换时进行电源控制，根据电网当前执行任务进行合理控制方式选择，将换流器实时需执行任务量进行分析，将需执行任务量设置标号k，k为大于1的自然数，通过分析将换流器设置为主从控制方式或者对等控制方式；

转化方式分析选择单元，用于将换流器在主从控制方式和对等控制方式的转换方式进行分析选择，通过分析将换流器在当前执行周期内设置为有缝切换方式和无缝切换方式，并将其发送至服务器；

换流过程检测分析单元，用于将换流器的实时换流过程进行检测分析，判断不同时间段内换流过程中的效率是否合格，将换流器的换流时间段划分为i个子时间段，i为大于1的自然数，通过分析获取到各个子时间段内换流器的过程检测分析系数，根据过程检测分析系数比较生成换流检测异常信号和换流检测正常信号，并将其发送至服务器；

运行质量评估单元，用于将换流器的运行质量进行评估，判断换流器的实时运行质量是否合格，通过分析生成低质量运行信号和高质量运行信号，并将其发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，控制方式分析选择单元的运行过程如下：

采集到换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值以及换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量，并将其分别与单个平均电量值阈值和执行周期数量阈值进行比较：

若换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值超过单个平均电量值阈值，且换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量未超过执行周期数量阈值，则将当前换流器设置为主从控制方式；若换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值未超过单个平均电量值阈值，且换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量超过执行周期数量阈值，则将当前换流器设置为对等控制方式；

若换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值以及换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量均超过对应阈值或者均未超过对应阈值，则根据换流器实时任务量处理进度选择控制方式，即当前需转换电量超过对应阈值时则将其设置为主从控制方式，当前需转换执行周期数量超过对应阈值时，则将其设置为对等控制方式。

作为本发明的一种优选实施方式，转化方式分析选择单元的运行过程如下：

采集到换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长以及当前执行周期准确执行完成的概率，并将换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长以及当前执行周期准确执行完成的概率分别与剩余时长阈值和完成概率阈值进行比较：

若换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长超过剩余时长阈值，且当前执行周期准确执行完成的概率超过完成概率阈值，则判定当前执行周期执行风险低，将对应执行周期设置为有缝切换方式；

若换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长未超过剩余时长阈值，或者当前执行周期准确执行完成的概率未超过完成概率阈值，则判定当前执行周期执行风险高，将对应执行周期设置为无缝切换方式。

作为本发明的一种优选实施方式，换流过程检测分析单元的运行过程如下：

采集到各个子时间段内换流器对应换流速度的浮动值以及换流器接收换流指令时刻与执行换流指令时刻的缓冲时长，并将各个子时间段内换流器对应换流速度的浮动值以及换流器接收换流指令时刻与执行换流指令时刻的缓冲时长分别标记为FDZi和HCSi；采集到各个子时间段内换流器换流速度出现浮动的频率，并将各个子时间段内换流器换流速度出现浮动的频率标记为SDFi；

通过公式

获取到各个子时间段内换流器的过程检测分析系数Xi，其中，a1、a2以及a3均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞＞0；将各个子时间段内换流器的过程检测分析系数与过程检测分析系数阈值进行比较：

若子时间段内换流器的过程检测分析系数超过过程检测分析系数阈值，则判定对应子时间段的换流过程检测分析不合格，生成换流检测异常信号并将换流检测异常信号发送至服务器；若子时间段内换流器的过程检测分析系数未超过过程检测分析系数阈值，则判定对应子时间段的换流过程检测分析合格，生成换流检测正常信号并将换流检测正常信号发送至服务器。

作为本发明的一种优选实施方式，运行质量评估单元的运行过程如下：

采集到换流器在换流过程中电量的损耗值以及完成换流后的电量使用合格率，并将换流器在换流过程中电量的损耗值以及完成换流后的电量使用合格率分别与损耗值阈值和合格率阈值进行比较：

若换流器在换流过程中电量的损耗值超过损耗值阈值，或者完成换流后的电量使用合格率未超过合格率阈值，则判定换流器的运行质量不合格，生成低质量运行信号并将低质量运行信号发送至服务器；

若换流器在换流过程中电量的损耗值未超过损耗值阈值，且完成换流后的电量使用合格率超过合格率阈值，则判定换流器的运行质量合格，生成高质量运行信号并将高质量运行信号发送至服务器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，将换流器在进行电量转换时进行电源控制，根据电网当前执行任务进行合理控制方式选择，保证换流器的运行效率，同时在微网与外部电网脱离时能够保证换流器的任务量执行合格率，增强换流器对应任务量的执行效率；将换流器在主从控制方式和对等控制方式的转换方式进行分析选择，保证换流器所属微网的运行效率，其中，微电网的运行是以采集不同特性的微源单元信息为基础，然后通过单元级、微网级、配网级各级控制器间的通信来实现；保证微网内复合安全运行的合格性，同时在满足实际需求后对换流过程进行成本管控；

2、本发明中，将换流器的实时换流过程进行检测分析，判断不同时间段内换流过程中的效率是否合格，从而保证换流器的运行稳定性，同时增强换流器的运行监管效率，在换流器存在运行风险时能够及时进行控制，提高了换流器的工作效率；将换流器的运行质量进行评估，判断换流器的实时运行质量是否合格，从而对换流器的运行质量进行检测，加强换流器的管控力度，有利于增强换流器的工作效率。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1所示，一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统，包括服务器，服务器通讯连接有控制方式分析选择单元、转化方式分析选择单元、运行质量评估单元以及换流过程检测分析单元，其中，服务器与控制方式分析选择单元、转化方式分析选择单元、运行质量评估单元以及换流过程检测分析单元均为双向通讯连接；

在换流器运行过程中，服务器生成控制方式分析选择信号并将控制方式分析选择信号发送至控制方式分析选择单元，控制方式分析选择单元接收到控制方式分析选择信号后，将换流器在进行电量转换时进行电源控制，根据电网当前执行任务进行合理控制方式选择，保证换流器的运行效率，同时在微网与外部电网脱离时能够保证换流器的任务量执行合格率，增强换流器对应任务量的执行效率；

将换流器实时需执行任务量进行分析，将需执行任务量设置标号k，k为大于1的自然数，采集到换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值以及换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量，并将换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值以及换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量分别与单个平均电量值阈值和执行周期数量阈值进行比较：

可以理解的是，单个执行周期对应平均电量值越大，需执行周期数量少，则表示任务量的单次转换电量多且任务类型少，即当前换流器可以设置主从控制；反之单个执行周期对应平均电量值越小，需执行周期数量多，则表示任务量的单次转换电量大且任务类型多，即当前换流器可以设置对等控制；

若换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值超过单个平均电量值阈值，且换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量未超过执行周期数量阈值，则将当前换流器设置为主从控制方式；若换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值未超过单个平均电量值阈值，且换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量超过执行周期数量阈值，则将当前换流器设置为对等控制方式；

若换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值以及换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量均超过对应阈值或者均未超过对应阈值，则根据换流器实时任务量处理进度选择控制方式，即当前需转换电量超过对应阈值时则将其设置为主从控制方式，当前需转换执行周期数量超过对应阈值时，则将其设置为对等控制方式；

主从控制方式是将各个电源采取不同的控制策略，并赋予其不同的职能；其中，一个(或几个)作为主电源，来检测电网中的各种电气量，根据电网的运行情况来采取相应的调节手段，通过通信线路来控制其他“从属”电源的输出来达到整个电网的功率平衡，使频率电压稳定在额定值；

主从控制下，首先由主电源根据负荷变化自动调节输出电流，增大或者减小输出功率；同时检测并计算功率的变化量，根据现有电源的可用容量来调节某些从属电源的设定值，增大或减小它们的输出功率；当其他微源输出功率增大时，主电源的输出相应地自动减小，从而保证主电源始终有足够的容量来调节瞬时功率变化；

对等控制方式，是指电网中所有的电源在控制上都具有相同的地位，各控制器间不存在主从关系，每个电源根据系统接入点频率和电压的就地信息进行控制；

完成控制方式设定后将对应选择的控制方式发送至服务器；

服务器接收控制方式后，生成转化方式分析选择信号并将转化方式分析选择信号发送至转化方式分析选择单元，转化方式分析选择单元接收到转化方式分析选择信号后，将换流器在主从控制方式和对等控制方式的转换方式进行分析选择，保证换流器所属微网的运行效率，其中，微电网的运行是以采集不同特性的微源单元信息为基础，然后通过单元级、微网级、配网级各级控制器间的通信来实现；保证微网内复合安全运行的合格性，同时在满足实际需求后对换流过程进行成本管控；

采集到换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长以及当前执行周期准确执行完成的概率，并将换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长以及当前执行周期准确执行完成的概率分别与剩余时长阈值和完成概率阈值进行比较：

若换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长超过剩余时长阈值，且当前执行周期准确执行完成的概率超过完成概率阈值，则判定当前执行周期执行风险低，将对应执行周期设置为有缝切换方式；若换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长未超过剩余时长阈值，或者当前执行周期准确执行完成的概率未超过完成概率阈值，则判定当前执行周期执行风险高，将对应执行周期设置为无缝切换方式；

有缝切换方式表示为允许短时停电，当外部电网故障时，微网内的电源首先断电(对于逆变接口电源，停止触发脉冲；对于同步发电机，则处于备用状态)，然后微网与外部电网的并网开关打开，微网内的主电源切换控制策略，重新建立微网的电压频率，微网独立运行；当微网需要从独立运行切换到并网运行，首先检测外部电网恢复正常，然后主电源退出运行，微网失压，负荷短时停电，其他电源检测到并网点失压退出运行，然后闭合微网并网开关，负荷恢复供电，经过一定时间微网所有电源重新并网；

无缝切换方式表示为外部电网故障时，仍可以维持微网内负荷不断电进行切换，但对微网控制要求较高，这就需要微源能够快速从并网控制模式切换到独立控制模式，需要并网开关快速将微网与主网解列；

通过转化方式合理选择能够保证执行效率未影响的同时管控微网运行控制成本；

服务器生成换流过程检测分析信号并将换流过程检测分析信号发生至换流过程检测分析单元，换流过程检测分析单元接收到换流过程检测分析信号后，将换流器的实时换流过程进行检测分析，判断不同时间段内换流过程中的效率是否合格，从而保证换流器的运行稳定性，同时增强换流器的运行监管效率，在换流器存在运行风险时能够及时进行控制，提高了换流器的工作效率；

将换流器的换流时间段划分为i个子时间段，i为大于1的自然数，采集到各个子时间段内换流器对应换流速度的浮动值以及换流器接收换流指令时刻与执行换流指令时刻的缓冲时长，并将各个子时间段内换流器对应换流速度的浮动值以及换流器接收换流指令时刻与执行换流指令时刻的缓冲时长分别标记为FDZi和HCSi；采集到各个子时间段内换流器换流速度出现浮动的频率，并将各个子时间段内换流器换流速度出现浮动的频率标记为SDFi；

通过公式

获取到各个子时间段内换流器的过程检测分析系数Xi，其中，a1、a2以及a3均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞＞0；

将各个子时间段内换流器的过程检测分析系数Xi与过程检测分析系数阈值进行比较：

若子时间段内换流器的过程检测分析系数Xi超过过程检测分析系数阈值，则判定对应子时间段的换流过程检测分析不合格，生成换流检测异常信号并将换流检测异常信号发送至服务器，服务器接收到换流检测异常信号后，将对应子时间段的运行环境以及换流器设备进行检测，并在检测异常后将其进行管控；

若子时间段内换流器的过程检测分析系数Xi未超过过程检测分析系数阈值，则判定对应子时间段的换流过程检测分析合格，生成换流检测正常信号并将换流检测正常信号发送至服务器；

服务器接收到换流检测正常信号后，生成运行质量评估信号并将运行质量评估信号发送至运行质量评估单元，运行质量评估单元接收到运行质量评估信号后，将换流器的运行质量进行评估，判断换流器的实时运行质量是否合格，从而对换流器的运行质量进行检测，加强换流器的管控力度，有利于增强换流器的工作效率；

采集到换流器在换流过程中电量的损耗值以及完成换流后的电量使用合格率，并将换流器在换流过程中电量的损耗值以及完成换流后的电量使用合格率分别与损耗值阈值和合格率阈值进行比较：

若换流器在换流过程中电量的损耗值超过损耗值阈值，或者完成换流后的电量使用合格率未超过合格率阈值，则判定换流器的运行质量不合格，生成低质量运行信号并将低质量运行信号发送至服务器；服务器接收到低质量运行信号后，将对应换流器进行设备维护；

若换流器在换流过程中电量的损耗值未超过损耗值阈值，且完成换流后的电量使用合格率超过合格率阈值，则判定换流器的运行质量合格，生成高质量运行信号并将高质量运行信号发送至服务器。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

本发明在使用时，通过控制方式分析选择单元将换流器在进行电量转换时进行电源控制，根据电网当前执行任务进行合理控制方式选择，将换流器实时需执行任务量进行分析，将需执行任务量设置标号k，k为大于1的自然数，通过分析将换流器设置为主从控制方式或者对等控制方式；通过转化方式分析选择单元将换流器在主从控制方式和对等控制方式的转换方式进行分析选择，通过分析将换流器在当前执行周期内设置为有缝切换方式和无缝切换方式，并将其发送至服务器；通过换流过程检测分析单元将换流器的实时换流过程进行检测分析，判断不同时间段内换流过程中的效率是否合格，将换流器的换流时间段划分为i个子时间段，i为大于1的自然数，通过分析获取到各个子时间段内换流器的过程检测分析系数，根据过程检测分析系数比较生成换流检测异常信号和换流检测正常信号，并将其发送至服务器；通过运行质量评估单元将换流器的运行质量进行评估，判断换流器的实时运行质量是否合格，通过分析生成低质量运行信号和高质量运行信号，并将其发送至服务器。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统，其特征在于，包括服务器，服务器通讯连接有：

控制方式分析选择单元，用于将换流器在进行电量转换时进行电源控制，根据电网当前执行任务进行合理控制方式选择，将换流器实时需执行任务量进行分析，将需执行任务量设置标号k，k为大于1的自然数，通过分析将换流器设置为主从控制方式或者对等控制方式；

转化方式分析选择单元，用于将换流器在主从控制方式和对等控制方式的转换方式进行分析选择，通过分析将换流器在当前执行周期内设置为有缝切换方式和无缝切换方式，并将其发送至服务器；

换流过程检测分析单元，用于将换流器的实时换流过程进行检测分析，判断不同时间段内换流过程中的效率是否合格，将换流器的换流时间段划分为i个子时间段，i为大于1的自然数，通过分析获取到各个子时间段内换流器的过程检测分析系数，根据过程检测分析系数比较生成换流检测异常信号和换流检测正常信号，并将其发送至服务器；

运行质量评估单元，用于将换流器的运行质量进行评估，判断换流器的实时运行质量是否合格，通过分析生成低质量运行信号和高质量运行信号，并将其发送至服务器；

控制方式分析选择单元的运行过程如下：

采集到换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值以及换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量，并将其分别与单个平均电量值阈值和执行周期数量阈值进行比较：

若换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值超过单个平均电量值阈值，且换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量未超过执行周期数量阈值，则将当前换流器设置为主从控制方式；若换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值未超过单个平均电量值阈值，且换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量超过执行周期数量阈值，则将当前换流器设置为对等控制方式；

若换流器对应实时需执行任务量的单个执行周期对应平均电量值以及换流器对应实时需执行任务量内需执行周期的数量均超过对应阈值或者均未超过对应阈值，则根据换流器实时任务量处理进度选择控制方式，即当前需转换电量超过对应阈值时则将其设置为主从控制方式，当前需转换执行周期数量超过对应阈值时，则将其设置为对等控制方式。

2.根据权利要求1所述的一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统，其特征在于，转化方式分析选择单元的运行过程如下：

采集到换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长以及当前执行周期准确执行完成的概率，并将换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长以及当前执行周期准确执行完成的概率分别与剩余时长阈值和完成概率阈值进行比较：

若换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长超过剩余时长阈值，且当前执行周期准确执行完成的概率超过完成概率阈值，则判定当前执行周期执行风险低，将对应执行周期设置为有缝切换方式；

若换流器运行过程中当前执行周期的剩余时长未超过剩余时长阈值，或者当前执行周期准确执行完成的概率未超过完成概率阈值，则判定当前执行周期执行风险高，将对应执行周期设置为无缝切换方式。

3.根据权利要求1所述的一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统，其特征在于，换流过程检测分析单元的运行过程如下：

采集到各个子时间段内换流器对应换流速度的浮动值以及换流器接收换流指令时刻与执行换流指令时刻的缓冲时长；采集到各个子时间段内换流器换流速度出现浮动的频率；通过分析获取到各个子时间段内换流器的过程检测分析系数；将各个子时间段内换流器的过程检测分析系数与过程检测分析系数阈值进行比较：

若子时间段内换流器的过程检测分析系数超过过程检测分析系数阈值，则判定对应子时间段的换流过程检测分析不合格，生成换流检测异常信号并将换流检测异常信号发送至服务器；若子时间段内换流器的过程检测分析系数未超过过程检测分析系数阈值，则判定对应子时间段的换流过程检测分析合格，生成换流检测正常信号并将换流检测正常信号发送至服务器。

4.根据权利要求1所述的一种面向直流配电控制系统的换流器运行控制系统，其特征在于，运行质量评估单元的运行过程如下：

采集到换流器在换流过程中电量的损耗值以及完成换流后的电量使用合格率，并将换流器在换流过程中电量的损耗值以及完成换流后的电量使用合格率分别与损耗值阈值和合格率阈值进行比较：

若换流器在换流过程中电量的损耗值超过损耗值阈值，或者完成换流后的电量使用合格率未超过合格率阈值，则判定换流器的运行质量不合格，生成低质量运行信号并将低质量运行信号发送至服务器；

若换流器在换流过程中电量的损耗值未超过损耗值阈值，且完成换流后的电量使用合格率超过合格率阈值，则判定换流器的运行质量合格，生成高质量运行信号并将高质量运行信号发送至服务器。

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