一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法，通过完整的电力传输带运输动力模型和电能质量约束模型，提高电能利用效率和多样电力供给，减少工作时动力异常，提高运输效率和运输稳定性；保持运输量、供能电压和供能补偿三方面的平衡，在保持最大运输量的同时降低交流电网和补偿电压的消耗，提高运输效率，减少能源浪费。减少能源浪费。减少能源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法


[0001]本专利技术涉及传输带控制领域，尤其是涉及一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法。

技术介绍

[0002]为了响应节能减排政策，水泥熟料仓储及转运开始实施全电运输、全电仓储、全电装卸、全电泊船的“全电物流”电能替代项目；其仓储及转运系统采用带式输送机完成。
[0003]带式输送机是以输送带兼作牵引机构和承载机构的一种连续运输机械，具有运输量大、单位耗能低、运输平稳、电驱动及易实现自动控制等优点。目前带式输送机一般采用变频驱动，这为系统能源效率的提升创造了条件。
[0004]例如，一种在中国专利文献上公开的一种“具有零级接头的传送带”，包括运输效率低且不稳定，电力消耗较大，运输过程产生异常无法及时发现并维护等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了克服现有技术中，传送带运输效率较低，运输稳定性差，电力消耗差，动力源供给方式单一，电力消耗较大，运输过程产生异常无法及时发现并维护等问题，提供一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1：以带式输送机能量计算模型为基础，结合带式运输系统约束条件，建立电力传输带运输动力模型；步骤S2：建立电能质量约束模型，通过调节交流电网输入传输带的电流和电压幅值，使得传输带的负荷功率通过交流电网和直流母线同时提供，以高压电网为主要供电，光伏电池和风力发电对交流网电压和直流网电压进行电力输出补偿；步骤S3：根据电能质量约束模型，对电力传输带的启动过程进行启动激活预处理；步骤S4：若所述电力传输带启动激活失败，则发出传输带功能异常警告；若启动激活正常则传输带正常启动并进入工作状态；步骤S5：传输带进入正常工作状态后，根据电力传输带运输动力模型，进行传输带工作状态控制，并与传输带动力管理系统建立信号连接，所述传输带动力管理系统根据电力运输带运输动力模型实时向传输带发送控制信号并接收传输带反馈的动力数据；步骤S6：传输带动力管理系统根据传输带反馈的动力数据判断传输带工作过程是否产生异常，若产生异常，则发送停止信号和报警信号。
[0007]通过完整的电力传输带运输动力模型和电能质量约束模型，提高电能利用效率和多样电力供给，减少工作时动力异常，提高运输效率和运输稳定性。
[0008]作为优选，所述带式运输系统约束条件包括带速约束、负载约束、运输量约束、产量约束和供能约束。
[0009]作为优选，所述带速约束为传输带工作时的带速v
j
和运输量T
j
之间满足以下数学关系：关系：其中，和—线路1、线路2和线路3中第i台输送机在j时刻的带速。q
G_max{1}i
、q
G_max{2}i
和q
G_max{2}i
—3条线路第i台输送机单位长度传输带上的最大物料质量，kg；所述负载约束即为单位长度传输带上的最大物料负载质量；所述运输量约束满足当前运输量T
j
小于等于传输带最大运输量所述产量约束满足在任意传输时域，物料出库量大于等于入库量，具体如下所示：其中，O
MS
为物料厂熟料产量，t/h；所述功能约束即为电能质量约束模型中，电流和电压波动幅值以及光伏电池和风力发电对交流网电压和直流网电压进行电力输出补偿。
[0010]作为优选，所述电流和电压波动幅值以及光伏电池和风力发电对交流网电压和直流网电压进行电力输出补偿采用权重法对相频特性进行优化，得到补偿目标函数，对目标函数中的增益裕度进行条件约束，具体如下所示：函数中的增益裕度进行条件约束，具体如下所示：函数中的增益裕度进行条件约束，具体如下所示：
△
Z(s)＝Lms+Rm。
[0011]其中，G(s
l
)为光伏发电机组的高通滤波传递函数，G(s
c
)为风力发电机组的高通滤波传递函数，m
l
为光伏发电机组高通滤波传递系数，m
c
为风力发电机组的高通滤波传递系数，
△
E为供电补偿电压，Tsl为光伏发电机组的高通滤波时间常数，Tsc为风力发电机组的高通滤波时间常数，s为整体电路的高通滤波传递函数，上标t、t
‑
1、t
‑
2分别为当前计算补偿周期内、上一个计算补偿周期内的相关电气量、上一间隔计算补偿周期内的相关电气量，
△
Z(s)为补偿阻抗，Lms为变压器电感漏感值，Rm为直流阻抗值。
[0012]作为优选，所述步骤S3启动激活处理包括以下步骤：步骤S3
‑
1：判断传输带动力管理系统的通信功能是否正常，若传输带动力管理系统通信功能正常，则判断传输带启动激活成功；步骤S3
‑
2：当传输带动力管理系统通信功能异常，则发送控制信号到交流电网，通过交流电网提供低于额定电压和额定电流的第一启动电压和第一启动电流，持续时间为一
级预设时间；步骤S3
‑
3：若步骤S3
‑
2中通过第一启动电压、第一启动电流和一级预设时间后，传输带无法完成启动激活，则提供额定电压和额定电流的第二启动电压和第二启动电流，持续时间为二级预设时间；步骤S3
‑
4：若步骤S3
‑
3中通过第二启动电压、第二启动电流和二级预设时间后，传输带无法完成启动激活，则提供高于额定电压和额定电流的第三启动电压和第三启动电流，持续时间为三级预设时间；步骤S3
‑
5：若在步骤S3
‑
2中通过第一启动电压、第一启动电流和一级预设时间后，传输带完成启动激活，则判断传输带启动激活成功；若在步骤S3
‑
4中通过三级启动电压、三级启动电流和三级预设时间后，传输带无法完成启动激活，则判断传输带启动激活失败，反馈失败信号并发送报警信号；步骤S3
‑
6：重复步骤S3
‑
2～S3
‑
5的步骤，完成传输带启动激活处理过程。
[0013]通过启动预激活过程对传输带工作时的电压、电流、供电效率有提前预估，并且在整体过程中，在保持最大运输效率的同时保持较低的启动和工作电压，降低能耗，减少资源浪费，提高供能效率；同时，低电压会降低传输带各个用电设备的运动损耗，提高传输带使用寿命。
[0014]作为优选，所述步骤S5包括以下步骤：步骤S5
‑
1：完成启动激活，传输带启动进行正常工作，当前工作电压小于或等于额定工作电压；步骤S5
‑
2：反馈当前单位长度传输带上的物料质量，并根据所述单位长度传输带上的物料质量提高传输带的当前工作电压，保持当前运输量T
j
小于等于传输带最大运输量步骤S5
‑
3：当当前运输量T
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1：以带式输送机能量计算模型为基础，结合带式运输系统约束条件，建立电力传输带运输动力模型；步骤S2：建立电能质量约束模型，通过调节交流电网输入传输带的电流和电压幅值，使得传输带的负荷功率通过交流电网和直流母线同时提供，以高压电网为主要供电，光伏电池和风力发电对交流网电压和直流网电压进行电力输出补偿；步骤S3：根据电能质量约束模型，对电力传输带的启动过程进行启动激活预处理；步骤S4：若所述电力传输带启动激活失败，则发出传输带功能异常警告；若启动激活正常则传输带正常启动并进入工作状态；步骤S5：传输带进入正常工作状态后，根据电力传输带运输动力模型，进行传输带工作状态控制，并与传输带动力管理系统建立信号连接，所述传输带动力管理系统根据电力运输带运输动力模型实时向传输带发送控制信号并接收传输带反馈的动力数据；步骤S6：传输带动力管理系统根据传输带反馈的动力数据判断传输带工作过程是否产生异常，若产生异常，则发送停止信号和报警信号。2.根据权利要求1所述的一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法，其特征是，所述带式运输系统约束条件包括带速约束、负载约束、运输量约束、产量约束和供能约束。3.根据权利要求1或2所述的一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法，其特征是，所述带速约束为传输带工作时的带速v
j
和运输量T
j
之间满足以下数学关系：之间满足以下数学关系：其中，和—线路1、线路2和线路3中第i台输送机在j时刻的带速；q
G_max{1}i
、q
G_max{2}i
和q
G_max{2}i
—3条线路第i台输送机单位长度传输带上的最大物料质量，kg；所述负载约束即为单位长度传输带上的最大物料负载质量；所述运输量约束满足当前运输量T
j
小于等于传输带最大运输量所述产量约束满足在任意传输时域，物料出库量大于等于入库量，具体如下所示：其中，O
MS
为物料厂熟料产量，t/h；所述功能约束即为电能质量约束模型中，电流和电压波动幅值以及光伏电池和风力发电对交流网电压和直流网电压进行电力输出补偿。4.根据权利要求1所述的一种基于电能质量约束的电力传输带的柔性控制方法，其特征是，所述电流和电压波动幅值以及光伏电池和风力发电对交流网电压和直流网电压进行电力输出补偿采用权重法对相频特性进行优化，得到补偿目标函数，对目标函数中的增益裕度进行条件约束，具体如下所示：
△
Z(s)＝Lms+Rm；其中，G(s
l
)为光伏发电机组的高通滤波传递函数，G(s
c
)为风力发电机组的高通滤波传递函数，m
l
为光伏发电机组高通滤波传递系数，m
c
为风力发电机组的高通滤波传递系数，
△
E为供电补偿电压，Tsl为光伏发电机组的高通滤波时间常数，Tsc为风力发电机组的高通滤波时间常数，s为整体电路的高通滤波传递函数，上标t、t
‑
1、t
‑
2分别为当前计算补偿周期内、上一个计算补偿周期内的相关电气量、上一间隔计算补偿周期内的相关电气量，
△

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，尹小明，王晟，李跃华，董国平，章宙文，刘鑫丽，陈力，陈福如，蒋勇，崔嫒璐，沈文琪，曾晓炜，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司长兴县供电公司，
类型：发明
国别省市：