一种基于边缘计算的微电网电能质量控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于边缘计算的微电网电能质量控制系统及方法，属于新能源控制技术领域，解决了现有微电网系统分离电能质量采集、分析、控制过程造成的控制过程繁琐、控制难度大等问题。系统包括：DSP采样控制器，采集各节点电能质量数据，经A/D转换后传送至MCU分析模块及边缘计算模块；电能质量数据包括基本电能质量数据和综合电能质量数据；MCU分析模块判断基本电能质量数据是否偏离基准范围，若偏离，生成控制逆变器的工作状态的控制指令；若不偏离，判断综合电能质量数据是否异常，若异常，由边缘计算模块中内置的模型处理该异常得到异常诊断结果，生成控制逆变器的工作状态的控制指令；逆变器根据该控制指令调整自身的工作状态。

A micro grid power quality control system and method based on edge computing

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算的微电网电能质量控制系统及方法
本专利技术涉及新能源控制
，尤其涉及一种基于边缘计算的微电网电能质量控制系统及方法。
技术介绍
传统微电网控制，为保证微电网稳定运行，通过分开控制逆变器(变流器)来调节频率和电压来保证微电网运行，对于电能质量调节，通过单独加装电能质量监测装置，进行离线数据分析，最后形成解决方案，并加装治理装置，方案可行性难以有效验证、治理效果单一，过程繁琐，而且实时控制效果不明显。本专利技术旨在传统控制的基础上，结合边缘计算技术和逆变器(变流器)复用原理，实现动态的电能质量采集、分析、就地控制与调节，减少了传统解决方案的繁琐过程，提高了电能质量调节效率，通过前期合理规划，节约了后期微电网投资，并整体提高了微电网的运行水平。在能源互联网发展的背景下，随着大规模光伏、风电、潮汐电站、各类储能系统(电化学储能)、电动汽车、大功率充放电设施的出现和应用，供用电各个领域都面临能源互联网点对点服务带来电能质量扰动来源多样、关联复杂化等新问题。面临电能质量数据多元化、服务需求多样化等需求。建立一套数据采集设备灵活多样、边缘计算常规化、开放兼容的电能质量信息系统是未来的方向。微电网的安全稳定运行，必须具备‘协调参与”和“自我治愈”两项基本功能，参与的分散安装的清洁能源(光伏、风能等)、可控负荷以及既是电源也是负荷的储能系统，都对电能质量有着自身的要求，如负荷对供电电压的连续性、稳定性和频率偏差都有要求；储能系统对频率、电压、电流都有要求，清洁能源的出力必须要对频率、相位、相角、电压加以严格限制，否则也会出现内部电能质量事故，通过控制电能质量协调参与是不可或缺的手段。在微电网内部供电、并网或结合虚拟电厂参与电力交易过程中，供电质量同样受到指标要求；当在运行过程中发现电能质量问题，影响电力交易或者负荷运行时，实现自我治愈的功能是评估一个微电网可靠性的重要标准。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于边缘计算的微电网电能质量控制系统及方法，用以解决现有技术微电网系统分离电能质量采集、分析、控制过程造成的控制过程繁琐、控制难度大等问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一方面，公开了一种基于边缘计算的微电网电能质量控制系统，所述系统包括：DSP采样控制器，用于采集微电网中各节点的电能质量数据，并经A/D转换后，传送至MCU分析模块及边缘计算模块；所述电能质量数据包括基本电能质量数据和综合电能质量数据；所述MCU分析模块，用于判断经A/D转换后的各节点的基本电能质量数据是否偏离基准范围，若偏离，根据偏离程度生成控制逆变器的工作状态的控制指令；若不偏离，判断经A/D转换后的各节点的综合电能质量数据是否异常，若异常，将所述异常反馈至边缘计算模块；所述边缘计算模块，用于接收所述MCU分析模块反馈的异常，并将所述异常发送至内置的模型，由内置的模型处理得到异常诊断结果，并根据所述异常诊断结果生成控制逆变器的工作状态的控制指令；所述逆变器，用于接收所述控制逆变器的工作状态的控制指令，调整自身的工作状态。在上述方案的基础上，本专利技术还做了如下改进：进一步，所述基本电能质量数据包括频率、电压，所述综合电能质量数据至少包括以下一种：暂态事件、谐波、三相不平衡指标数据、三相信号的相位角。进一步，在所述MCU分析模块中，执行以下操作：若某节点的频率值偏离频率基准范围，则根据所述频率值所处的实际频率范围，发出对应于所述实际频率范围的、控制逆变器的工作状态的控制指令；若某节点的频率值在频率基准范围内、且该节点的电压值偏离电压基准范围，则根据所述电压值所处的实际电压范围，发出对应于所述实际电压范围的、控制逆变器的工作状态的控制指令。进一步，在所述MCU分析模块中，还执行以下操作：若某节点的频率值在频率基准范围内、电压值在电压基准范围内，则判断：是否捕获暂态事件，若是，触发所述边缘计算模块，所述边缘计算模块通过接收逆变器开关动作信号确定暂态事件的干扰来源，并将所述暂态事件、所述暂态事件的干扰来源发送至所述边缘计算模块中内置的暂态事件模型，由所述暂态事件模型处理得到暂态事件的异常诊断结果；是否存在谐波超标，若是，触发所述边缘计算模块，所述边缘计算模块通过接收逆变器开关动作信号确定谐波超标的干扰来源，并将所述谐波超标、所述谐波超标的干扰来源发送至所述边缘计算模块中内置的谐波治理模型，由所述谐波超标模型处理得到谐波超标的异常诊断结果；是否存在三相不平衡超标，若是，触发所述边缘计算模块，所述边缘计算模块通过接收逆变器开关动作信号确定三相不平衡超标的干扰来源，并将所述三相不平衡超标、三相不平衡超标的干扰来源发送至所述边缘计算模块中内置的三相不平衡模型，由所述三相不平衡模型处理得到三相不平衡超标的异常诊断结果；是否存在三相信号的相位角不一致，若是，触发所述边缘计算模块，所述边缘计算模块通过接收逆变器开关动作信号确定三相信号的相位角不一致的干扰来源，并将所述三相信号的相位角、三相信号的相位角不一致的干扰来源发送至所述边缘计算模块中内置的相位角调节模型，由所述相位角调节模型处理得到三相信号的相位角不一致的异常诊断结果。进一步，所述若某节点的频率值偏离频率基准范围，则根据所述频率值所处的实际频率范围，发出对应于所述实际频率范围的、控制逆变器的工作状态的控制指令，包括：当所述某节点的频率值在FH2区域，则控制逆变器进行储能充电，并对其进行扰动监测，若扰动时长大于30min，则限制DG出力；当所述某节点的频率值在FL2区域，则控制逆变器进行储能放电，并对其进行扰动监测，若扰动时长大于30min，则切除不重要负荷；当所述某节点的频率值在FH3区域，则限制DG出力；当所述某节点的频率值在FL3区域，则切除不重要负荷；当所述某节点的频率值在FL4或FH4区域，则进行保护、故障隔离。进一步，若某节点的频率值在频率基准范围内、且该节点的电压值偏离电压基准范围，则根据所述电压值所处的实际电压范围，发出对应于所述实际电压范围的、控制逆变器的工作状态的控制指令，包括：当所述某节点的电压值在UL2区域，则增加无功；当所述某节点的电压值在UH2区域，则减少无功；当所述某节点的电压值在UL3区域，则切除不重要负荷；当所述某节点的电压值在UH3区域，则限制DG出力；当所述某节点的电压值在UL4或UH4区域，则进行保护、故障隔离。进一步，所述系统还包括储能控制器、光伏控制器；所述逆变器包括储能逆变器、光伏逆变器；其中，所述储能控制器级联各储能逆变器，用于接收级联的各储能逆变器开关动作信号并发送至所述边缘计算模块；还用于接收所述MCU分析模块或所述边缘计算模块生成的控制逆变器工作状态的控制指令，并下发至相应的储能逆变器；所述光伏逆变器级联各光伏逆变器，用于接收级联的各光伏逆变器开关动作信号并发送至所述边缘计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边缘计算的微电网电能质量控制系统，其特征在于，所述系统包括：/nDSP采样控制器，用于采集微电网中各节点的电能质量数据，并经A/D转换后，传送至MCU分析模块及边缘计算模块；所述电能质量数据包括基本电能质量数据和综合电能质量数据；/n所述MCU分析模块，用于判断经A/D转换后的各节点的基本电能质量数据是否偏离基准范围，若偏离，根据偏离程度生成控制逆变器的工作状态的控制指令；若不偏离，判断经A/D转换后的各节点的综合电能质量数据是否异常，若异常，将所述异常反馈至边缘计算模块；/n所述边缘计算模块，用于接收所述MCU分析模块反馈的异常，并将所述异常发送至内置的模型，由内置的模型处理得到异常诊断结果，并根据所述异常诊断结果生成控制逆变器的工作状态的控制指令；/n所述逆变器，用于接收所述控制逆变器的工作状态的控制指令，调整自身的工作状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的微电网电能质量控制系统，其特征在于，所述系统包括：
DSP采样控制器，用于采集微电网中各节点的电能质量数据，并经A/D转换后，传送至MCU分析模块及边缘计算模块；所述电能质量数据包括基本电能质量数据和综合电能质量数据；
所述MCU分析模块，用于判断经A/D转换后的各节点的基本电能质量数据是否偏离基准范围，若偏离，根据偏离程度生成控制逆变器的工作状态的控制指令；若不偏离，判断经A/D转换后的各节点的综合电能质量数据是否异常，若异常，将所述异常反馈至边缘计算模块；
所述边缘计算模块，用于接收所述MCU分析模块反馈的异常，并将所述异常发送至内置的模型，由内置的模型处理得到异常诊断结果，并根据所述异常诊断结果生成控制逆变器的工作状态的控制指令；
所述逆变器，用于接收所述控制逆变器的工作状态的控制指令，调整自身的工作状态。


2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的微电网电能质量控制系统，其特征在于，所述基本电能质量数据包括频率、电压，所述综合电能质量数据至少包括以下一种：暂态事件、谐波、三相不平衡指标数据、三相信号的相位角。


3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的微电网电能质量控制系统，其特征在于，在所述MCU分析模块中，执行以下操作：
若某节点的频率值偏离频率基准范围，则根据所述频率值所处的实际频率范围，发出对应于所述实际频率范围的、控制逆变器的工作状态的控制指令；
若某节点的频率值在频率基准范围内、且该节点的电压值偏离电压基准范围，则根据所述电压值所处的实际电压范围，发出对应于所述实际电压范围的、控制逆变器的工作状态的控制指令。


4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的微电网电能质量控制系统，其特征在于，在所述MCU分析模块中，还执行以下操作：
若某节点的频率值在频率基准范围内、电压值在电压基准范围内，则判断：
是否捕获暂态事件，若是，触发所述边缘计算模块，所述边缘计算模块通过接收逆变器开关动作信号确定暂态事件的干扰来源，并将所述暂态事件、所述暂态事件的干扰来源发送至所述边缘计算模块中内置的暂态事件模型，由所述暂态事件模型处理得到暂态事件的异常诊断结果；
是否存在谐波超标，若是，触发所述边缘计算模块，所述边缘计算模块通过接收逆变器开关动作信号确定谐波超标的干扰来源，并将所述谐波超标、所述谐波超标的干扰来源发送至所述边缘计算模块中内置的谐波治理模型，由所述谐波超标模型处理得到谐波超标的异常诊断结果；
是否存在三相不平衡超标，若是，触发所述边缘计算模块，所述边缘计算模块通过接收逆变器开关动作信号确定三相不平衡超标的干扰来源，并将所述三相不平衡超标、三相不平衡超标的干扰来源发送至所述边缘计算模块中内置的三相不平衡模型，由所述三相不平衡模型处理得到三相不平衡超标的异常诊断结果；
是否存在三相信号的相位角不一致，若是，触发所述边缘计算模块，所述边缘计算模块通过接收逆变器开关动作信号确定三相信号的相位角不一致的干扰来源，并将所述三相信号的相位角、三相信号的相位角不一致的干扰来源发送至所述边缘计算模块中内置的相位角调节模型，由所述相位角调节模型处理得到三相信号的相位角不一致的异常诊断结果。


5.根据权利要求3所述的基于边缘计算的微电网电能质量控制系统，其特征在于，所述若某节点的频率值偏离频率基准范围，则根据所述频率值所处的实际频率范围，发出对应于所述实际频率范围的、控制逆变器的工作状态的控制指令，包括：
当所述某节点的频率值在FH2区域，则控制逆变器进行储能充电，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兰旭，董中凯，夏季，
申请(专利权)人：远光软件股份有限公司，远光能源互联网产业发展横琴有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44