光伏微网控制系统整体弹性优化方法、装置及系统与流程

本发明涉及光伏微网控制技术领域，具体涉及一种光伏微网控制系统整体弹性优化方法、装置及系统。

背景技术：

近年来，光伏微网发展迅速，越来越多的光伏微网发电系统接入到电网中，光伏微网系统所包括的各个子系统有：光伏板阵列系统，汇流箱，低压直流控制，逆变器控制，交流电压控制，升压变压器，以及并/离网切换控制等。光伏微网整体系统的稳定性和可靠性直接影响到整个电网的稳定性，光伏微网始终处于最佳运行状态才能保证并网后对电网的不利影响最小，光伏微网的运行稳定性以及可靠性的提高对光伏微网控制技术提出了更高的要求。

光伏微网控制系统由多个子系统组成，任何一个子系统的性能下降都有可能直接影响并威胁到系统整体运行的稳定性以及可靠性，甚至导致整个系统瘫痪。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的光伏微网控制系统整体弹性优化方法、装置及系统，整体实时优化控制的过程中同时考虑各个子系统的性能性能风险指标参数，以降低系统当机的可能性，从而大幅提高光伏发电的运行稳定性，提高光伏微网电能利用率，减少电能浪费。

第一方面，本发明的一种光伏微网控制系统整体弹性优化方法，包括：获取各个子系统的运行状态信息；根据各个所述子系统的运行状态信息得到各个所述子系统的性能风险指标；根据各个所述子系统的性能风险指标、运行状态信息调整各个子系统的控制参数，并反馈给各个所述子系统。

本发明提供的光伏微网控制系统整体弹性优化方法，通过实时计算子系统的性能风险指标，并根据子系统的实际运行状态和性能风险指标来整体优化系统的运行，最大限度地防止由于子系统突然停机而导致整个系统当机，从而提高整个系统的运行稳定性和可靠性。

优选地，所述根据各个所述子系统的性能风险指标、运行状态信息调整各个子系统的控制参数，包括：根据各个所述子系统的运行状态信息得到各个子系统的成本函数；将各个所述子系统的成本函数输入优化模型得到各个子系统的性能要求，所述优化模型以各个所述子系统的性能风险指标为权值；根据各个所述子系统的性能要求调整各个子系统的控制参数。

优选地，所述根据各个所述子系统的运行状态信息得到各个所述子系统的性能风险指标，包括：根据各个所述子系统的运行状态信息得到所述子系统的故障诊断结果和剩余使用寿命，根据各个所述子系统的故障诊断结果和剩余使用寿命得到各个所述子系统的性能风险指标。

第二方面，本发明的一种光伏微网控制系统整体弹性优化装置，包括：数据获取模块，用于获取各个子系统的运行状态信息；性能风险指标估计模块，用于根据各个所述子系统的运行状态信息得到各个子系统的性能风险指标；优化控制模块，用于根据各个所述子系统的性能风险指标、运行状态信息调整各个子系统的控制参数，并反馈给各个所述子系统。

本发明提供的光伏微网控制系统整体弹性优化装置，通过实时计算子系统的性能风险指标，并根据子系统的实际运行状态和性能风险指标来整体优化系统的运行，最大限度地防止由于子系统突然停机而导致整个系统当机，从而提高整个系统的运行稳定性和可靠性。

优选地，所述优化控制模块具体用于：根据各个所述子系统的运行状态信息得到各个子系统的成本函数；将各个所述子系统的成本函数输入优化模型得到各个子系统的性能要求，所述优化模型以各个所述子系统的性能风险指标为权值；根据各个所述子系统的性能要求调整各个子系统的控制参数。

优选地，所述性能风险指标估计模块具体用于：根据各个所述子系统的运行状态信息得到所述子系统的故障诊断结果和剩余使用寿命，根据各个所述子系统的故障诊断结果和剩余使用寿命得到各个所述子系统的性能风险指标。

第三方面，本发明的一种光伏微网控制系统整体弹性优化系统，包括：风险评估装置、整体优化控制装置；所述风险评估装置用于获取各个子系统的运行状态信息，根据各个所述子系统的运行状态信息得到各个所述子系统的性能风险指标，并将各个所述子系统的性能风险指标发送给所述整体优化控制装置；所述整体优化控制装置用于获取各个子系统的运行状态信息，根据各个所述子系统的性能风险指标、运行状态信息调整各个所述子系统的控制参数，并将各个所述子系统的控制参数反馈给各个所述子系统。

优选地，所述风险评估装置包括多个风险评估器，所述风险评估装置采用分布式系统结构，每个风险评估器均与所述整体优化控制装置连接。

优选地，所述风险评估器用于对风险评估器覆盖范围内的子系统进行风险评估。

优选地，所有风险评估器均相互连接，所述风险评估器用于根据实际运算量动态分配运算任务。

本发明提供的光伏微网控制系统整体弹性优化系统，利用两层优化控制回路来提高光伏微网控制系统的稳定性，并延长整个系统的有效工作时间。第一优化层针对实际运行和外部环境干扰的情况，实时快速优化回路通过优化各个子系统的控制参数来保证各个子系统的正常运行；第二优化层利用分布式结构的风险评估器，实时收集各个子系统的运行状态信息并进行故障诊断和剩余使用寿命的预估，从而得到各个子系统的性能风险指标，并将性能风险指标叠加到系统整体优化回路中来实现对各个子系统的最佳参数调整，从而最大限度地保证系统正常运行，极大地提高系统的抗干扰性。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的光伏微网控制系统整体弹性优化方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的光伏微网控制系统整体弹性优化装置的结构框图；

图3为发明实施例所提供的光伏微网控制系统整体弹性优化系统的结构框图；

图4为本发明实施例所提供的分布式风险评估装置的结构示意图；

图5为整体系统弹性性能指标量化示意图；

图6为整体系统弹性性能指标提升示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本发明实施例提供的一种光伏微网控制系统整体弹性优化方法，包括：

步骤S1，获取各个子系统的运行状态信息。

其中，运行状态信息包括子系统所处的环境状况、子系统的各项参数指标(如电压、电流参数等)、运行情况等。可以利用现有或者新建的控制信息接收渠道实时收集各个子系统的运行状态信息。

步骤S2，根据各个子系统的运行状态信息得到各个子系统的性能风险指标。

其中，性能风险指标用来表示子系统的实时健康情况。

步骤S3，根据各个子系统的性能风险指标、运行状态信息调整各个子系统的控制参数，并反馈给各个子系统。

本发明实施例提供的光伏微网控制系统整体弹性优化方法，通过实时计算子系统的性能风险指标，并根据子系统的实际运行状态和性能风险指标来整体优化系统的运行，最大限度地防止由于子系统突然停机而导致整个系统当机，从而提高整个系统的运行稳定性和可靠性。

步骤S2的优选实施例方式包括：根据各个子系统的运行状态信息得到子系统的故障诊断结果和剩余使用寿命，根据各个子系统的故障诊断结果和剩余使用寿命得到各个子系统的性能风险指标。

其中，根据故障诊断结果判断子系统是否已发生故障，若子系统发生已发生故障，则性能风险指标为1，若子系统未发生故障，则根据剩余使用寿命(RUL_i)计算性能风险指标，性能风险指标W_i可以用以下公式表示：

其中，步骤S3的优选实施例方式包括：根据各个子系统的运行状态信息得到各个子系统的成本函数f_i(r_i)；将各个子系统的成本函数f_i(r_i)输入优化模型得到各个子系统的性能要求r_i，优化模型以各个子系统的性能风险指标W_i为权值；根据各个子系统的性能要求调整各个子系统的控制参数。其中，优化模型为：

$y=min\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{W}_i{f}_i\left(r_i\right)$

其中，该优化模型的约束条件为R为系统整体性能要求，如果W_i＝1，则r_i＝0，否则r_ilb≤r_i≤r_iub。在满足系统整体性能要求的前提下，通过调整各个子系统的性能要求r_i，使y值最小，即系统的成本最小。上述优化控制方法考虑了各个子系统的性能变化和下降趋势，优化模型以子系统的性能风险指标作为权重，根据各个子系统的实时健康情况来分配性能要求，可以避免将更多的性能要求强加于性能已经下降的子系统，从而降低了子系统因超负荷运行而带来的系统提前或突然当机的风险，延长了光伏微网控制系统的工作寿命。

基于与上述光伏微网控制系统整体弹性优化方法相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种光伏微网控制系统整体弹性优化装置，如图2所示，包括：数据获取模块10，用于获取各个子系统的运行状态信息；性能风险指标估计模块20，用于根据各个子系统的运行状态信息得到各个子系统的性能风险指标；优化控制模块30，用于根据各个子系统的性能风险指标、运行状态信息调整各个子系统的控制参数，并反馈给各个子系统。

本发明实施例提供的光伏微网控制系统整体弹性优化装置，通过实时计算子系统的性能风险指标，并根据子系统的实际运行状态和性能风险指标来整体优化系统的运行，最大限度地防止由于子系统突然停机而导致整个系统当机，从而提高整个系统的运行稳定性和可靠性。

其中，优化控制模块30具体用于：根据各个子系统的运行状态信息得到各个子系统的成本函数；将各个子系统的成本函数输入优化模型得到各个子系统的性能要求，优化模型以各个子系统的性能风险指标为权值；根据各个子系统的性能要求调整各个子系统的控制参数。

其中，性能风险指标估计模块20具体用于：根据各个子系统的运行状态信息得到子系统的故障诊断结果和剩余使用寿命，根据各个子系统的故障诊断结果和剩余使用寿命得到各个子系统的性能风险指标。

基于与上述光伏微网控制系统整体弹性优化方法相同的构思，本发明实施例还提供了一种光伏微网控制系统整体弹性优化系统，如图3所示，包括：风险评估装置、整体优化控制装置；风险评估装置用于获取各个子系统的运行状态信息，根据各个子系统的运行状态信息得到各个子系统的性能风险指标，并将各个子系统的性能风险指标发送给整体优化控制装置；整体优化控制装置用于获取各个子系统的运行状态信息，根据各个子系统的性能风险指标、运行状态信息调整各个子系统的控制参数，并将各个子系统的控制参数反馈给各个子系统。

其中，风险评估装置包括多个风险评估器，风险评估装置采用分布式系统结构，每个风险评估器均与整体优化控制装置连接，具体结构如图4所示。风险评估器用于对风险评估器覆盖范围内的子系统进行风险评估。分布式的系统结构，方便风险评估器就近收集子系统的运行状态信息并进行故障分析和风险预估，减少了数据传输量，提高了运算效率，保证系统能够对光伏微网控制系统进行实时调节控制。

本发明实施例提供的光伏微网控制系统整体弹性优化系统，利用两层优化控制回路来提高光伏微网控制系统的稳定性，并延长整个系统的有效工作时间。第一优化层针对实际运行和外部环境干扰的情况，实时快速优化回路通过优化各个子系统的控制参数来保证各个子系统的正常运行；第二优化层利用分布式结构的风险评估器，实时收集各个子系统的运行状态信息并进行故障诊断和剩余使用寿命的预估，从而得到各个子系统的性能风险指标，并将性能风险指标叠加到系统整体优化回路中来实现对各个子系统的最佳参数调整，从而最大限度地保证系统正常运行，极大地提高系统的抗干扰性。

由于所有风险评估器均相互连接，各个风险评估器之间会根据实际运算量动态分配运算任务，避免应个别风险评估器超负荷工作，进一步提高运算效率。

系统的弹性性能指标是描述整体系统在遇到干扰从而子系统性能下降的情况下，还能保持一定正常的工作时间和整体性能的量化指标，系统的弹性指标越好代表系统的稳定性和抗干扰性越好。如图5所示，ΔTmax代表在有子系统性能下降直至当机的情况下，整体系统能够保持正常工作性能的最长时间，ΔPmax代表当有子系统当机的情况下，整体系统工作性能最大下降程度。系统的弹性指标越好代表系统可以更长时间的稳定工作以及更小的性能下降。

如图6所示，给出了利用本发明实施例的光伏微网控制系统整体弹性优化方法优化后的整体系统弹性性能指标提升示意图，从图6中的数据可知本发明实施例提供的方法可以延长系统正常工作时间并提高系统抗干扰性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。