智能电网的电能质量优化方法及系统与流程

本发明涉及一种电能质量领域，特别是涉及一种智能电网的电能质量优化方法及系统。

背景技术：

智能电网是为用户提供智能用电的供电网络，其可靠的供电能力和供电质量即成为电力企业经济效益的直接体现，又影响着社会发展的先进程度。其中，智能电网的配电过程中的电能质量的好坏大大影响着供电能力的有效性。

目前，智能电网的针对电能质量优化仅仅针对电能质量的保护，即只对启动电机时的电流进行限制，由于保护范围设定的过大或过小，或者闪变、谐波的出现没有及时消除，均无法有效的保证电能质量的有效性，长时间下，电力设备也会造成不可修复的损坏，影响电网的电能质量，从而降低供电效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种智能电网的电能质量优化方法及系统，主要目的在于解决现有由于保护范围设定的过大或过小，或者闪变、谐波的出现没有及时消除，均无法有效的保证电能质量的有效性，长时间下，电力设备也会造成不可修复的损坏，影响电网的电能质量，从而降低供电效率的问题。

依据本发明一个方面，提供了一种智能电网的电能质量优化方法，包括：

通过检测设备采集智能电网中用电负载及变压器处的供电数据，所述供电数据包括电流值、电压值、输电安全系数；

根据所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数及预设优化数据表中的优化数据计算电能质量优化时长及电能质量补偿系数；

根据所述电能质量优化时长配置启动滤波器的时长，并根据电能质量补偿系数配置补偿器中补偿谐波参数；

向滤波器及补偿器分别发送启动指令，所述启动指令中分别携带有所述时长、所述补偿滤波值以及所述组合方式；

接收所述滤波器及所述补偿器反馈的优化数据，所述优化数据包括在供电过程中过滤谐波的数据以及补偿谐波的数据；

根据所述优化数据更新至预设优化数据表。

进一步地，所述根据所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数及预设优化数据表中的优化数据计算电能质量优化时长及电能质量补偿系数包括：

根据电能优化时长公式计算所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数、预设优化数据表中过滤谐波的数据对应的电能质量优化时长，以及根据电能质量补偿公式计算所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数、预设优化数据表中补偿谐波的数据对应的补偿谐波值，所述电能优化时长公式为t＝|ln(i×u)|+a/b，其中，i为电流值，u为电压值，a为输电安全系数，b为预设优化数据表中过滤谐波的数据，所述电能质量补偿公式为其中，i为电流值，u为电压值，a为输电安全系数，d为预设优化数据表中补偿谐波的数据对应的补偿谐波值。

进一步地，所述根据所述电能质量优化时长配置启动滤波器的时长，并根据电能质量补偿系数配置补偿器中补偿谐波参数包括：

根据所述电能质量优化时长选取确定小波神经网络去噪参数，并利用所述小波神经网络嵌入至滤波器中确定所述滤波器启动时长；

根据电能质量补偿系数选取有源滤波器apf与无功发生器svg之间的组合方式，并确定所述组合方式对应的补偿谐波参数，所述组合方式包括apf与svg串联、apf与svg并联、apf与svg桥接、apf与svg切换。

进一步地，所述根据所述优化数据更新至预设优化数据表包括：

按照所述优化数据的接收时间写入预设优化数据表中，并按照预设时间间隔进行输出。

进一步地，所述方法还包括：

判断所述优化数据中的过滤谐波的数据是否超过预设滤波极限值，以及补偿谐波的数据是否超过预设补偿极限值；

若是，则发送报警信息，并启动门限控制设备，所述门限控制设备用于补偿限制电流的输入。

依据本发明另一个方面，提供了一种智能电网的电能质量优化系统，包括：处理器、检测设备、滤波器、补偿器，

所述处理器，用于通过所述检测设备采集智能电网中用电负载及变压器处的供电数据，所述供电数据包括电流值、电压值、输电安全系数，所述检测设备安装于所述智能电网中用电负载及变压器处，用于检测供电数据并向所述处理器反馈所述用电数据；

所述处理器，还用于根据所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数及预设优化数据表中的优化数据计算电能质量优化时长及电能质量补偿系数；

所述处理器，还用于根据所述电能质量优化时长配置启动所述滤波器的时长，并根据电能质量补偿系数配置所述补偿器中补偿谐波值；

所述处理器，还用于向所述滤波器及所述补偿器分别发送启动指令，所述启动指令中分别携带有所述时长、所述补偿滤波值以及所述组合方式，所述滤波器及所述补偿器根据所述启动指令中所述时长及所述补偿滤波值进行滤波及补偿；

所述处理器，还用于接收所述滤波器及所述补偿器反馈的优化数据，所述优化数据包括在供电过程中过滤谐波的数据以及补偿谐波的数据；

所述处理器，还用于根据所述优化数据更新至预设优化数据表。

进一步地，所述处理器，还用于根据电能优化时长公式计算所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数、预设优化数据表中过滤谐波的数据对应的电能质量优化时长，以及根据电能质量补偿公式计算所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数、预设优化数据表中补偿谐波的数据对应的补偿谐波值，所述电能优化时长公式为t＝|ln(i×u)|+a/b，其中，i为电流值，u为电压值，a为输电安全系数，b为预设优化数据表中过滤谐波的数据，所述电能质量补偿公式为其中，i为电流值，u为电压值，a为输电安全系数，d为预设优化数据表中补偿谐波的数据对应的补偿谐波值。

进一步地，所述处理器，还用于根据所述电能质量优化时长选取确定小波神经网络去噪参数，并利用所述小波神经网络嵌入至滤波器中确定所述滤波器启动时长；根据电能质量补偿系数选取有源滤波器apf与无功发生器svg之间的组合方式，并确定所述组合方式对应的补偿谐波参数，所述组合方式包括apf与svg串联、apf与svg并联、apf与svg桥接、apf与svg切换。

进一步地，所述处理器，还用于按照所述优化数据的接收时间写入预设优化数据表中，并按照预设时间间隔进行输出。

进一步地，所述处理器，还用于判断所述优化数据中的过滤谐波的数据是否超过预设滤波极限值，以及补偿谐波的数据是否超过预设补偿极限值；若是，则发送报警信息，并启动门限控制设备，所述门限控制设备用于补偿限制电流的输入。

借由上述技术方案，本发明实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

本发明提供了一种智能电网的电能质量优化方法及系统，与现有技术智能电网的针对电能质量优化仅仅针对电能质量的保护，即只对启动电机时的电流进行限制相比，本发明实施例通过采集用电负载及变压器处的供电数据，根据供电数据计算出电能质量优化时长及电能质量补偿系数，配置对应的启动滤波器的时长及补偿器中的补偿谐波参数，发送时长及补偿谐波参数值对应的滤波器及补偿器中，以便滤波器及补偿器进行电能优化，并通过接收优化后的数据更新至预设优化数据表中，实现自动的对任意一种闪变、谐波进行及时的消除，长期高效使电网处于稳定电能，提高电能质量，从而提高供电效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种智能电网的电能质量优化方法流程图；

图2示出了本发明实施例提供的一种桥接电路结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种切换电路结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种智能电网的电能质量优化系统组成框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供了一种智能电网的电能质量优化方法，如图1所示，该方法包括：

101、通过检测设备采集智能电网中用电负载及变压器处的供电数据。

其中，所述供电数据包括电流值、电压值、输电安全系数，所述检测设备可以为任意一种型号的电压、或电流传感器，用于检测用电负载及变压器中的电压值、电流值。所述用电负载可以为商用的用电负载，也可以为居民的用电负载，所述变压器包括升压变压器、降压变压器等，本发明实施例不做具体限定。

需要说明的是，供电数据中的电流值、电压值为实时采集的数据，而输电安全系数则为预先配置于用电负载及变压器中的安全系数值，系数范围包括1-10，用于标识在出现输电闪变时，负载或变压器需要安全保护的程度，例如，升压变压器1可以适用的输电安全系数为10，则说明出现闪变时，此升压变压器1需要最高级别的滤波及补充，本发明实施例不做具体限定。

102、根据所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数及预设优化数据表中的优化数据计算电能质量优化时长及电能质量补偿系数。

其中，所述预设优化数据表中存储有不同电流值范围、不同电压值范围、不同输电安全系数分别对应的过滤谐波数值、补充谐波数值，以便根据电流值、电压值、输电安全系数查找到对应的优化数据计算出电能质量优化时长及电能质量补充系数。其中，电能质量优化时长为滤波器滤波的时间，电能质量补充系数对应为补偿器启动补偿的组合关系。

对于本发明实施例，对步骤102的进一步地细化及扩展，包括：根据电能优化时长公式计算所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数、预设优化数据表中过滤谐波的数据对应的电能质量优化时长，以及根据电能质量补偿公式计算所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数、预设优化数据表中补偿谐波的数据对应的补偿谐波值，所述电能优化时长公式为t＝|ln(i×u)|+a/b，其中，i为电流值，u为电压值，a为输电安全系数，b为预设优化数据表中过滤谐波的数据，所述电能质量补偿公式为其中，i为电流值，u为电压值，a为输电安全系数，d为预设优化数据表中补偿谐波的数据对应的补偿谐波值。

对于本发明实施例，为了准确确定出滤波器及补偿器的使用方式，根据电能优化时长公式计算电流值、电压值、输电安全系数、预设优化数据表中过滤谐波的数据对应的电能优化时长，以及根据电能质量补偿公式计算电流值、电压值、输电安全系数、预设优化数据表中补偿谐波的数据对应的补偿谐波值，以便使得滤波器根据电能优化时长进行滤波，补偿器根据补偿谐波值进行补偿，本发明实施例不做具体限定。

103、根据所述电能质量优化时长配置启动滤波器的时长，并根据电能质量补偿系数配置补偿器中补偿谐波参数。

其中，所述根据电能质量优化时长配置启动滤波器时长即为向滤波器中发送指示滤波器设定滤波时长的指令，指令中携带有电能质量优化时长。另外，对于根据电能质量补偿系数配置补偿器中的补偿谐波值即为向补偿器中发送指示补偿器设定补偿谐波值的指令，指令中携带有补偿谐波参数，从而使得当前处理器指示补偿器、滤波器进行电能质量的优化。

对于本发明实施例，为了进一步地进行细化及说明，步骤103还包括：根据所述电能质量优化时长选取确定小波神经网络去噪参数，并利用所述小波神经网络嵌入至滤波器中确定所述滤波器启动时长；根据电能质量补偿系数选取有源滤波器apf与无功发生器svg之间的组合方式，并确定所述组合方式对应的补偿谐波参数，所述组合方式包括apf与svg串联、apf与svg并联、apf与svg桥接、apf与svg切换。

对于本发明实施例，在对滤波器及补偿器进行配置时，为了增强滤波器及补偿器对电能质量优化的性能，利用小波神经网络优化出滤波器启动时长，即根据电能质量优化时长选取出小波神经网络的去噪参数，对计算出的电能质量优化时长进行优化，确定出最优的滤波器启动时长，其中，小波神经网络为嵌入至滤波器中的优化算法，本发明实施例不做具体限定。另外，为了提高补偿器对谐波的补偿的效率，通过电能质量补偿系数确定补偿器中有源滤波器apf与无功发生器svg之间的组合方式。本发明实施例中，由于计算出的电能质量补偿系数为一个数值，则对应的组合方式可以为不同数值范围分别对应的组合方式，例如，计算出的电能质量补偿系数为1-4，对应的组合方式为apf与svg并联，5-6对应的组合方式为apf与svg串联，7-9对应的组合方式为apf与svg桥接，10以上为apf与svg切换。其中，桥接为通过多个电阻、apf、svg组成电路桥接形式的补偿器电路，如图2所示的桥接电路结构示意图，对应的电阻值本发明实施例不做具体限定，切换为利用一个单刀双掷继电器选择性的切换至连接apf、svg的电路中，如图3所示的切换电路结构示意图。另外，不同的组合方式对应不同的补偿谐波参数，当选择对应的组合方式后，对应的补偿谐波参数根据组合方式与补充谐波值对应列表中查找对应参数值，本发明实施例对数值不做具体限定。

104、向滤波器及补偿器分别发送启动指令。

其中，当确定出时长及补偿谐波值后，发送启动指令，所述启动指令中分别携带有所述时长、所述补偿滤波值以及所述组合方式。

105、接收所述滤波器及所述补偿器反馈的优化数据。

对于本发明实施例，由于当前处理器需要及时的对电能质量进行优化，因此，当进行了滤波及补偿后，接收滤波器及补偿器反馈的优化数据，所述优化数据包括在供电过程中过滤谐波的数据以及补偿谐波的数据，以便根据优化数据确定当前电能质量的优化情况。

106、根据所述优化数据更新至预设优化数据表。

其中，所述预设优化数据表中记录有不同优化数据对应的电能质量优化时长，以及补偿谐波参数及补偿器中的组合方式，以便技术人员根据电能质量优化时长对小波神经网络中的去噪参数进行优化，以及根据补偿谐波值对补偿器中的组合方式进行调整，本发明实施例不做具体限定。

对于本发明实施例，为了进一步的进行细化及说明，步骤106包括：按照所述优化数据的接收时间写入预设优化数据表中，并按照预设时间间隔进行输出。

对于本发明实施例，便于技术人员掌握优化数据的接收情况，按照接收到优化数据的时间点直接将优化数据写入值预设优化数据表中，并按照预设时间间隔输出给技术人员，例如1周输出一次等，本发明实施例不做具体限定。

进一步地，为了确保电能优化过程中的安全性、稳定性，本发明实施例还包括：判断所述优化数据中的过滤谐波的数据是否超过预设滤波极限值，以及补偿谐波的数据是否超过预设补偿极限值；若是，则发送报警信息，并启动门限控制设备，所述门限控制设备用于补偿限制电流的输入。

对于本发明实施例，预先设定有一个滤波极限值、补偿极限值，用于限定安全范围的滤波值，根据预设滤波极限值判断优化数据中过滤谐波的数据是否超过安全范围，以及判断优化数据中补偿谐波的数据是否超过安全范围的补偿值，若超过，则报送报警，并通过启动门限控制设备限制电流，从而限制电能的优化，即限制了滤波及补偿。

本发明提供了一种智能电网的电能质量优化方法，本发明实施例通过采集用电负载及变压器处的供电数据，根据供电数据计算出电能质量优化时长及电能质量补偿系数，配置对应的启动滤波器的时长及补偿器中的补偿谐波参数，发送时长及补偿谐波参数值对应的滤波器及补偿器中，以便滤波器及补偿器进行电能优化，并通过接收优化后的数据更新至预设优化数据表中，实现自动的对任意一种闪变、谐波进行及时的消除，长期高效使电网处于稳定电能，提高电能质量，从而提高供电效率。

进一步的，作为对上述图1所示方法的实现，本发明实施例提供了一种智能电网的电能质量优化系统，如图4所示，该系统包括：处理器21、检测设备22、滤波器23、补偿器24，

所述处理器21，用于通过所述检测设备22采集智能电网中用电负载及变压器处的供电数据，所述供电数据包括电流值、电压值、输电安全系数，所述检测设备22安装于所述智能电网中用电负载及变压器处，用于检测供电数据并向所述处理器反馈所述用电数据；

所述处理器21，还用于根据所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数及预设优化数据表中的优化数据计算电能质量优化时长及电能质量补偿系数；

所述处理器21，还用于根据所述电能质量优化时长配置启动所述滤波器23的时长，并根据电能质量补偿系数配置所述补偿器24中补偿谐波值；

所述处理器21，还用于向所述滤波器23及所述补偿器24分别发送启动指令，所述启动指令中分别携带有所述时长、所述补偿滤波值以及所述组合方式，所述滤波器23及所述补偿器24根据所述启动指令中所述时长及所述补偿滤波值进行滤波及补偿；

所述处理器21，还用于接收所述滤波器23及所述补偿器24反馈的优化数据，所述优化数据包括在供电过程中过滤谐波的数据以及补偿谐波的数据；

所述处理器21，还用于根据所述优化数据更新至预设优化数据表。

进一步地，所述处理器21，还用于根据电能优化时长公式计算所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数、预设优化数据表中过滤谐波的数据对应的电能质量优化时长，以及根据电能质量补偿公式计算所述电流值、所述电压值、所述输电安全系数、预设优化数据表中补偿谐波的数据对应的补偿谐波值，所述电能优化时长公式为t＝|ln(i×u)|+a/b，其中，i为电流值，u为电压值，a为输电安全系数，b为预设优化数据表中过滤谐波的数据，所述电能质量补偿公式为其中，i为电流值，u为电压值，a为输电安全系数，d为预设优化数据表中补偿谐波的数据对应的补偿谐波值。

进一步地，所述处理器21，还用于根据所述电能质量优化时长选取确定小波神经网络去噪参数，并利用所述小波神经网络嵌入至滤波器23中确定所述滤波器23启动时长；根据电能质量补偿系数选取有源滤波器apf与无功发生器svg之间的组合方式，并确定所述组合方式对应的补偿谐波参数，所述组合方式包括apf与svg串联、apf与svg并联、apf与svg桥接、apf与svg切换。

进一步地，所述处理器21，还用于按照所述优化数据的接收时间写入预设优化数据表中，并按照预设时间间隔进行输出。

进一步地，所述处理器21，还用于判断所述优化数据中的过滤谐波的数据是否超过预设滤波极限值，以及补偿谐波的数据是否超过预设补偿极限值；若是，则发送报警信息，并启动门限控制设备，所述门限控制设备用于补偿限制电流的输入。

本发明提供了一种智能电网的电能质量优化方法，本发明实施例通过采集用电负载及变压器处的供电数据，根据供电数据计算出电能质量优化时长及电能质量补偿系数，配置对应的启动滤波器的时长及补偿器中的补偿谐波参数，发送时长及补偿谐波参数值对应的滤波器及补偿器中，以便滤波器及补偿器进行电能优化，并通过接收优化后的数据更新至预设优化数据表中，实现自动的对任意一种闪变、谐波进行及时的消除，长期高效使电网处于稳定电能，提高电能质量，从而提高供电效率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。