本發(fā)明涉及測量電變量，尤其涉及一種應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、調(diào)壓系統(tǒng)能夠自動調(diào)整輸出電壓，以適應不同的負載需求和操作條件。主要在于提供穩(wěn)定的直流電源以應對電力系統(tǒng)突發(fā)的電壓波動或斷電情況，確保關(guān)鍵設備和系統(tǒng)在電力不穩(wěn)定或緊急情況下能繼續(xù)運行。

2、但是現(xiàn)有技術(shù)在實時電壓調(diào)整和預測電壓變化趨勢方面存在明顯短板。傳統(tǒng)調(diào)壓系統(tǒng)在電壓波動已明顯影響到負載后才開始響應，缺乏動態(tài)和預見性的電壓調(diào)控能力。這種反應遲緩常導致關(guān)鍵設備在電力供應不穩(wěn)定時無法獲得足夠的保護，增加了操作中斷的風險，如在醫(yī)療和數(shù)據(jù)服務領(lǐng)域，短暫的電壓不穩(wěn)定可能引發(fā)嚴重的設備功能障礙或數(shù)據(jù)損失。此外，手動調(diào)節(jié)pid參數(shù)的需求使得系統(tǒng)缺乏靈活性，維護成本高，效率低下，難以適應快速變化的電力需求場景。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)包括：

3、電壓數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過滑動時間窗口法收集電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算每個時間窗口的平均值和標準偏差，生成電壓波動數(shù)據(jù)，基于所述電壓波動數(shù)據(jù)判斷電源穩(wěn)定性，生成穩(wěn)定性初評結(jié)果；

4、電壓異常檢測模塊，基于所述穩(wěn)定性初評結(jié)果，通過統(tǒng)計分析識別所述穩(wěn)定性初評結(jié)果中電壓的異常點，生成異常電壓指標，對所述異常點進行分析，確定潛在的不穩(wěn)定因素，生成電壓異常分析結(jié)果；

5、pid調(diào)壓反饋控制模塊，基于所述電壓異常分析結(jié)果，使用pid控制器對電源輸出進行調(diào)整，讓所述電源輸出的電壓回歸至預設的穩(wěn)定范圍，生成調(diào)壓結(jié)果；

6、控制優(yōu)化模塊，基于所述調(diào)壓結(jié)果和收集的電壓數(shù)據(jù)，優(yōu)化所述pid控制器的控制參數(shù)，根據(jù)每個環(huán)境和負載條件調(diào)整所述控制參數(shù)，生成調(diào)參建議，根據(jù)所述調(diào)參建議中的調(diào)整來更新控制策略，生成優(yōu)化后的控制策略。

7、較佳的，所述電壓波動數(shù)據(jù)的獲取步驟為：

8、通過滑動時間窗口法收集指定時間范圍內(nèi)的電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，得到每個時間窗口的電壓讀數(shù)集合；

9、基于所述電壓讀數(shù)集合，計算所述電壓讀數(shù)集合的平均值和標準偏差，計算公式為：

10、；

11、其中，表示第個電壓讀數(shù)，表示總讀數(shù)數(shù)量；

12、基于所述平均值和標準偏差，判斷電源的波動情況，得到電源穩(wěn)定性的初評結(jié)果。

13、較佳的，所述穩(wěn)定性初評結(jié)果的獲取步驟為：

14、根據(jù)所述電壓波動數(shù)據(jù)獲取每個時間窗口的電壓波動特征，得到電壓波動特征集合；

15、基于所述電壓波動特征集合，通過設定閾值判斷每個時間窗口的電壓波動幅度是否在穩(wěn)定范圍內(nèi)，基于公式，判斷電壓波動穩(wěn)定性，表達式為：

16、；

17、其中，代表穩(wěn)定性百分比，是標準偏差，是平均電壓值；

18、根據(jù)所述電壓波動穩(wěn)定性，匯總每個時間窗口穩(wěn)定性百分比，得到穩(wěn)定性初評結(jié)果。

19、較佳的，所述異常電壓指標的獲取步驟為：

20、根據(jù)所述穩(wěn)定性初評結(jié)果，對每個時間窗口的電壓波動特征數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到穩(wěn)定性分析結(jié)果集合；

21、基于所述穩(wěn)定性分析結(jié)果集合，計算每個數(shù)據(jù)點的加權(quán)標準化異常值，計算公式為：

22、；

23、其中，為加權(quán)標準化異常值，為當前電壓值，為每個時間窗口內(nèi)電壓值的加權(quán)平均值，為每個時間窗口內(nèi)電壓值的加權(quán)標準偏差，為時間窗口內(nèi)電壓讀數(shù)的總數(shù)，為電壓變化對檢測靈敏度的權(quán)重參數(shù)，為平均值平滑系數(shù)；

24、根據(jù)所述加權(quán)標準化異常值，將超過設定閾值的電壓波動點標記為異常點，得到異常電壓指標。

25、較佳的，所述電壓異常分析結(jié)果的獲取步驟為：

26、根據(jù)所述異常電壓指標，對識別的異常電壓點進行數(shù)據(jù)篩選，提取每個異常點對應的電壓讀數(shù)和時間特征，得到異常電壓特征集合；

27、基于異常電壓特征集合，計算每個異常點的異常程度，計算公式為：

28、；

29、其中，為異常程度，為當前異常電壓值，為前一個時間點的電壓值，為后一個時間點的電壓值，為正常電壓值的標準偏差，為異常強度調(diào)整系數(shù)；

30、根據(jù)每個異常點的異常程度，分析和識別潛在的不穩(wěn)定因素，得到電壓異常分析結(jié)果。

31、較佳的，所述調(diào)壓結(jié)果的獲取步驟為：

32、接收所述電壓異常分析結(jié)果，分析所述電壓異常分析結(jié)果的集合，對于每個異常點，提取電壓值和時間特征，得到需要調(diào)整的電壓目標集合；

33、根據(jù)所述電壓目標集合中的電壓異常值，調(diào)整輸出電壓，獲取pid控制參數(shù)，修改電源輸出，得到調(diào)整后的電源輸出；

34、通過觀測調(diào)整后的電源輸出，檢驗電壓是否穩(wěn)定維持在預定范圍內(nèi)，對于每個時間窗口的輸出結(jié)果進行記錄和分析，得到調(diào)壓結(jié)果。

35、較佳的，所述調(diào)參建議的獲取步驟為：

36、根據(jù)所述調(diào)壓結(jié)果，獲取每次調(diào)壓后的電壓值與預設值之間的偏差，以及對應pid控制參數(shù)，得到調(diào)壓性能數(shù)據(jù)集合；

37、分析所述調(diào)壓性能數(shù)據(jù)集合，對pid控制參數(shù)進行效能評估，得到性能評估結(jié)果；

38、基于所述性能評估結(jié)果，優(yōu)化pid控制參數(shù)的配置，針對每個環(huán)境和負載條件，制定pid控制參數(shù)調(diào)整策略，得到調(diào)參建議。

39、較佳的，所述優(yōu)化后的控制策略的獲取步驟為：

40、分析所述調(diào)參建議，通過模擬測試確定pid控制參數(shù)中的每項參數(shù)在每個電壓波動情況下的表現(xiàn)，得到初步的控制策略配置；

41、應用所述初步控制策略配置，并進行實時監(jiān)控，記錄參數(shù)調(diào)整前后的電壓穩(wěn)定性和響應速度，收集反饋數(shù)據(jù)，得到實際操作數(shù)據(jù)集合；

42、根據(jù)實際操作數(shù)據(jù)集合，判斷每項控制參數(shù)的效能，識別還需改進的方面，細化控制策略，生成優(yōu)化后的控制策略。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

44、本發(fā)明中，通過實施滑動時間窗口法對電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)進行連續(xù)采集和動態(tài)分析，能夠提供更精細的電壓波動評估。增強了在預警機制上的能力，使其能夠在電壓異常實際發(fā)生之前預測和識別潛在風險，從而提前采取措施。而通過細化的電壓穩(wěn)定性評估，異常電壓點得以準確識別，促進了對背后不穩(wěn)定因素的深入分析，進而允許通過精確調(diào)整pid控制參數(shù)來優(yōu)化調(diào)壓響應。這一系列措施使得整個電源系統(tǒng)的輸出更穩(wěn)定，有效減少了能源浪費，并提升了可靠性和安全性，特別是在面臨復雜或極端操作條件時。

技術(shù)特征：

1.一種應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓波動數(shù)據(jù)的獲取步驟為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)定性初評結(jié)果的獲取步驟為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述異常電壓指標的獲取步驟為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓異常分析結(jié)果的獲取步驟為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)壓結(jié)果的獲取步驟為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)參建議的獲取步驟為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)，其特征在于，所述優(yōu)化后的控制策略的獲取步驟為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及測量電變量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種應急直流電源的智能調(diào)壓系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：電壓數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過滑動時間窗口法收集電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算每個時間窗口的平均值和標準偏差，生成電壓波動數(shù)據(jù)，基于所述電壓波動數(shù)據(jù)判斷電源穩(wěn)定性，生成穩(wěn)定性初評結(jié)果。本發(fā)明中，通過實施滑動時間窗口法對電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)進行連續(xù)采集和動態(tài)分析，能夠提供更精細的電壓波動評估。增強了在預警機制上的能力，使其能夠在電壓異常實際發(fā)生之前預測和識別潛在風險，從而提前采取措施。而通過細化的電壓穩(wěn)定性評估，異常電壓點得以準確識別，促進了對背后不穩(wěn)定因素的深入分析，進而允許通過精確調(diào)整PID控制參數(shù)來優(yōu)化調(diào)壓響應。

技術(shù)研發(fā)人員：馬驍旭,韓濤,王爍塵,王政,李巖,李季,別義遠,朱宗岳,劉燕,張洪帥
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26