一种电压检测型APF的本地控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电压检测型APF的本地控制方法和系统。该方法包括：以电网中各电压检测型APF所在节点为中心，将电网划分为多个控制区域；获取各控制区域中谐波污染源注入谐波电流的波动范围以及预设的电压检测型APF的本地运行特性；根据波动范围和本地运行特性，以控制区域中各节点谐波畸变均不越限为约束条件，以各次谐波电导调节量最小为目标函数，确定各控制区域内电压检测型APF的最优谐波电导调节量；根据最优谐波电导调节量调节各控制区域中电压检测型APF的电导值，以对电压检测型APF进行控制。本发明专利技术提供的电压检测型APF的本地控制方法和系统，能够在直观反映节点谐波畸变信息的同时，达到良好的治理效果。

【技术实现步骤摘要】
一种电压检测型APF的本地控制方法和系统
本专利技术涉及电力系统谐波治理
，特别是涉及一种电压检测型APF的本地控制方法和系统。
技术介绍
随着含变流器的分布式发电和电力电子用电设备大规模渗透到配电网中，以及交直流电网转换器、电力电子变压器等电网控制设备的迅速发展应用，现代配电网呈现出显著的电力电子化趋势。电力电子化配电网中单个电力电子设备的谐波排放量较为有限，可视为微谐波源；但大量微谐波源的叠加会严重增大谐波污染程度，使污染呈现高密度、分散化、全网化的特点。传统电网谐波源数量少、集中度高，常采用有源滤波器实现用户侧点对点的治理。电力电子化电网中微谐波源的大量存在，不仅从数量和分布广度上出现新情况，而且谐波分布的动态性和不确定性显著增大，对大量微谐波源实施点对点治理显然不具可行性。因而，探索新手段从电网侧系统解决配电网电力电子化造成的谐波问题十分必要。不同于传统的电压检测型有源电力滤波器(ActivePowerFilter，APF)，电压检测型APF的工作特性是检测接入点的谐波电压并使APF在谐波频率上表现为电导特性，以接入节点的谐波电压为参考信号、依据设定的电导值计算APF注入电流。电压检测型APF的核心思想是通过引入控制增益将谐波电压转化为指令电流，增益具有电导量纲。因而，电压检测型APF从外特性来看相当于在电网和地之间提供了一个谐波电导通路，该通路的存在使谐波电流有效释放，从而使电压畸变得到校正。现有技术通常是建立电压检测型APF谐波功率-谐波电导的一次线性关系。这种电压检测型APF中各APF通常按照总容量成比例分担谐波治理任务，而实际上，现有技术建立的电压检测型APF谐波功率-谐波电导一次关系并不能直观反映节点谐波畸变信息，并且谐波具有局部性特征，成比例分担并不能达到良好的治理效果。因此，提供一种能够直观反映节点谐波畸变信息，且能够达到良好的治理效果的电压检测型APF的本地控制方法，是本领域亟待解决的一个技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电压检测型APF的本地控制方法和系统，能够在直观反映节点谐波畸变信息的同时，达到良好的治理效果。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种电压检测型APF的本地控制方法，包括：以电网中各电压检测型APF所在节点为中心，将所述电网划分为多个控制区域；所述控制区域的控制节点为所述电压检测型APF的接入节点，所述控制区域的被控节点为未接入所述电压检测型APF的节点；获取各所述控制区域中谐波污染源注入谐波电流的波动范围以及预设的所述电压检测型APF的本地运行特性；所述本地运行特性为谐波电导与谐波电压间的上扬特性；根据所述波动范围和所述本地运行特性，以所述控制区域中各节点谐波畸变均不越限为约束条件，以各次谐波电导调节量最小为目标函数，确定各所述控制区域内所述电压检测型APF的最优谐波电导调节量；根据所述最优谐波电导调节量调节各所述控制区域中所述电压检测型APF的电导值，以对所述电压检测型APF进行控制。优选的，所述以电网中各电压检测型APF所在节点为中心，将所述电网划分为多个控制区域，具体包括：获取所述被控节点的谐波电压和所述控制节点的虚拟谐波电导；根据所述被控节点的所述谐波电压和所述控制节点的所述虚拟谐波电导确定该谐波电压对该虚拟谐波电导的灵敏度，并根据所述灵敏度构建灵敏度矩阵；获取所述灵敏度矩阵中各行元素的灵敏度最大值，并将与所述灵敏度最大值的谐波电压相对应的被控节点分配到与所述灵敏度最大值的虚拟谐波电导相对应的控制节点所在的控制区域中。优选的，所述上扬特性为：式中，为电压检测型APFi的指令谐波电导，G0为谐波电导基准值，bi为电导调节度，Uh,i0为电压检测型APFi所在节点允许的最大谐波电压值，Uh,i为电压检测型APFi所在节点的实际谐波电压值。优选的，所述根据所述波动范围和所述本地运行特性，以所述控制区域中各节点谐波畸变均不越限为约束条件，以各次谐波电导调节量最小为目标函数，确定各所述控制区域内所述电压检测型APF的最优谐波电导调节量，具体包括：采用本地控制器检测所述控制节点的谐波电压；根据所述谐波电压确定所述控制节点的谐波电导值；获取谐波电导基准值，并根据所述谐波电导值和谐波电导基准值确定所述最优谐波电导调节量。优选的，所述根据所述最优谐波电导调节量调节各所述控制区域中所述电压检测型APF的电导值，以对所述电压检测型APF进行控制，具体包括：获取控制节点受扰动前的谐波电压值和受扰动后的谐波电压值；根据所述最优谐波电导调节量、所述控制节点受扰动前的谐波电压值和受扰动后的谐波电压值确定谐波电导调节度的最小值；根据所述谐波电导调节度的最小值调节各所述控制区域中所述电压检测型APF的电导值，以对所述电压检测型APF进行控制。优选的，所述约束条件为：Uh≤UhmaxTHDV≤THDVmax；式中，Uh为被控节点的h次谐波电压，Uhmax为被控节点的h次谐波电压Uh的最大值，THDV为电压总畸变率，THDVmax为电压总畸变率THDV的最大值；所述目标函数为f：f＝minΔGi式中，ΔGi为电压检测型APFi的谐波电导调节量。一种电压检测型APF的本地控制系统，包括：控制区域划分模块，用于以电网中各电压检测型APF所在节点为中心，将所述电网划分为多个控制区域；所述控制区域的控制节点为所述电压检测型APF的接入节点，所述控制区域的被控节点为未接入所述电压检测型APF的节点；获取模块，用于获取各所述控制区域中谐波污染源注入谐波电流的波动范围以及预设的所述电压检测型APF的本地运行特性；所述本地运行特性为谐波电导与谐波电压间的上扬特性；最优谐波电导调节量确定模块，用于根据所述波动范围和所述本地运行特性，以所述控制区域中各节点谐波畸变均不越限为约束条件，以各次谐波电导调节量最小为目标函数，确定各所述控制区域内所述电压检测型APF的最优谐波电导调节量；电导值调节模块，用于根据所述最优谐波电导调节量调节各所述控制区域中所述电压检测型APF的电导值，以对所述电压检测型APF进行控制。优选的，所述控制区域划分模块具体包括：第一获取单元，用于获取所述被控节点的谐波电压和所述控制节点的虚拟谐波电导；灵敏度矩阵构建单元，用于根据所述被控节点的所述谐波电压和所述控制节点的所述虚拟谐波电导确定该谐波电压对该虚拟谐波电导的灵敏度，并根据所述灵敏度构建灵敏度矩阵；控制区域划分单元，用于获取所述灵敏度矩阵中各行元素的灵敏度最大值，并将与所述灵敏度最大值的谐波电压相对应的被控节点分配到与所述灵敏度最大值的虚拟谐波电导相对应的控制节点所在的控制区域中。优选的，所述最优谐波电导调节量确定模块具体包括：谐波电压检测单元，用于采用本地控制器检测所述控制节点的谐波电压；...

【技术保护点】
1.一种电压检测型APF的本地控制方法，其特征在于，包括：/n以电网中各电压检测型APF所在节点为中心，将所述电网划分为多个控制区域；所述控制区域的控制节点为所述电压检测型APF的接入节点，所述控制区域的被控节点为未接入所述电压检测型APF的节点；/n获取各所述控制区域中谐波污染源注入谐波电流的波动范围以及预设的所述电压检测型APF的本地运行特性；所述本地运行特性为谐波电导与谐波电压间的上扬特性；/n根据所述波动范围和所述本地运行特性，以所述控制区域中各节点谐波畸变均不越限为约束条件，以各次谐波电导调节量最小为目标函数，确定各所述控制区域内所述电压检测型APF的最优谐波电导调节量；/n根据所述最优谐波电导调节量调节各所述控制区域中所述电压检测型APF的电导值，以对所述电压检测型APF进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种电压检测型APF的本地控制方法，其特征在于，包括：
以电网中各电压检测型APF所在节点为中心，将所述电网划分为多个控制区域；所述控制区域的控制节点为所述电压检测型APF的接入节点，所述控制区域的被控节点为未接入所述电压检测型APF的节点；
获取各所述控制区域中谐波污染源注入谐波电流的波动范围以及预设的所述电压检测型APF的本地运行特性；所述本地运行特性为谐波电导与谐波电压间的上扬特性；
根据所述波动范围和所述本地运行特性，以所述控制区域中各节点谐波畸变均不越限为约束条件，以各次谐波电导调节量最小为目标函数，确定各所述控制区域内所述电压检测型APF的最优谐波电导调节量；
根据所述最优谐波电导调节量调节各所述控制区域中所述电压检测型APF的电导值，以对所述电压检测型APF进行控制。


2.根据权利要求1所述的一种电压检测型APF的本地控制方法，其特征在于，所述以电网中各电压检测型APF所在节点为中心，将所述电网划分为多个控制区域，具体包括：
获取所述被控节点的谐波电压和所述控制节点的虚拟谐波电导；
根据所述被控节点的所述谐波电压和所述控制节点的所述虚拟谐波电导确定该谐波电压对该虚拟谐波电导的灵敏度，并根据所述灵敏度构建灵敏度矩阵；
获取所述灵敏度矩阵中各行元素的灵敏度最大值，并将与所述灵敏度最大值的谐波电压相对应的被控节点分配到与所述灵敏度最大值的虚拟谐波电导相对应的控制节点所在的控制区域中。


3.根据权利要求1所述的一种电压检测型APF的本地控制方法，其特征在于，所述上扬特性为：



式中，为电压检测型APFi的指令谐波电导，G0为谐波电导基准值，bi为电导调节度，Uh,i0为电压检测型APFi所在节点允许的最大谐波电压值，Uh,i为电压检测型APFi所在节点的实际谐波电压值。


4.根据权利要求1所述的一种电压检测型APF的本地控制方法，其特征在于，所述根据所述波动范围和所述本地运行特性，以所述控制区域中各节点谐波畸变均不越限为约束条件，以各次谐波电导调节量最小为目标函数，确定各所述控制区域内所述电压检测型APF的最优谐波电导调节量，具体包括：
采用本地控制器检测所述控制节点的谐波电压；
根据所述谐波电压确定所述控制节点的谐波电导值；
获取谐波电导基准值，并根据所述谐波电导值和谐波电导基准值确定所述最优谐波电导调节量。


5.根据权利要求1所述的一种电压检测型APF的本地控制方法，其特征在于，所述根据所述最优谐波电导调节量调节各所述控制区域中所述电压检测型APF的电导值，以对所述电压检测型APF进行控制，具体包括：
获取控制节点受扰动前的谐波电压值和受扰动后的谐波电压值；
根据所述最优谐波电导调节量、所述控制节点受扰动前的谐波电压值和受扰动后的谐波电压值确定谐波电导调节度的最小值；
根据所述谐波电导调节度的最小值调节各所述控制区域中所述电压检测型APF的电导值，以对所述电压检测型APF进行控制。


6.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾清泉，林丽娟，王宁，石磊磊，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13