本發(fā)明涉及壓降補償，具體地說，涉及超大功率岸電電源的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)。

背景技術：

1、超大功率岸電電源指的是可以為大型船舶提供高功率電能的設備，這種設備通常用于替代船舶自身的柴油發(fā)電機，以減少港口區(qū)域的空氣污染。超大功率岸電電源的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)屬于電力系統(tǒng)中的輸電環(huán)節(jié)，特別是在遠距離輸電技術領域。

2、在現(xiàn)有的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)中，傾向于使用傳統(tǒng)的無功補償方法，雖然能夠有效補償線路壓降，降低線路損耗，但其補償是固定的，容抗不能改變，可能會引起次同步諧振，并缺少對遠距離輸電的實時監(jiān)測，導致遠距離輸電故障問題不能及時解決，以確保電力能夠高效、穩(wěn)定地有效傳輸，因此，設計超大功率岸電電源的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供超大功率岸電電源的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)，以解決上述背景技術中提出的在現(xiàn)有的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)中，傾向于使用傳統(tǒng)的無功補償方法，雖然能夠有效補償線路壓降，降低線路損耗，但其補償是固定的，容抗不能改變，可能會引起次同步諧振，并缺少對遠距離輸電的實時監(jiān)測，導致遠距離輸電故障問題不能及時解決。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的在于提供了超大功率岸電電源的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)，包括電壓檢測單元，所述電壓檢測單元基于監(jiān)測模塊采集相關的電力數(shù)據(jù)；

3、能源管理單元，所述能源管理單元基于電壓檢測單元采集相關的電力數(shù)據(jù)調(diào)整相應參數(shù)，用于優(yōu)化能源分配，預測負荷需求；

4、壓降補償單元，所述壓降補償單元基于能源管理單元調(diào)整后的參數(shù)通過壓降補償技術補償由于長距離輸電線路造成的電壓損失，用于提高電能的傳輸效率。

5、作為本技術方案的進一步改進，所述電壓檢測單元包括監(jiān)測模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；

6、其中，所述監(jiān)測模塊用于監(jiān)測電壓在傳輸過程中的損失；

7、所述數(shù)據(jù)采集模塊負責從監(jiān)測模塊獲取電力數(shù)據(jù)，并將電力數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字信號；

8、其中，電力數(shù)據(jù)包括：輸入電壓、輸出電壓、負載電流、線路電阻、線路電感、線路電容、壓降補償參數(shù)、環(huán)境溫度、頻率、功率等級。

9、作為本技術方案的進一步改進，所述能源管理單元包括電壓分析模塊、能耗分析模塊和能源優(yōu)化模塊，所述能源管理單元進行能源管理，則能源管理步驟具體為：

10、s3.1、電壓分析模塊基于電壓預測模型用于預測未來一段時間內(nèi)的電壓變化；

11、s3.2、能耗分析模塊基于能耗分析模型用于估算系統(tǒng)在不同操作條件下的能耗；

12、s3.3、能源優(yōu)化模塊基于優(yōu)化控制算法進行參數(shù)優(yōu)化。

13、作為本技術方案的進一步改進，所述s3.1中，電壓預測模型具體為：

14、

15、其中，表示預測的電壓值；vt-i表示過去的電壓值；∈t-j表示過去的誤差項；φi表示自回歸系數(shù)，用于衡量了過去的電壓值vt-i對當前預測電壓值的影響程度；θj表示移動平均系數(shù)，用于衡量了過去的誤差項∈t-j對當前預測電壓值的影響程度；c表示常數(shù)項；p表示自回歸的階數(shù)；q表示移動平均的階數(shù)。

16、作為本技術方案的進一步改進，所述s3.2中，能耗分析模型基于遺傳算法，遺傳算法具體為；

17、其中，能量平衡方程：

18、ein＝eout+eloss；

19、其中，ein表示輸入的能量；eout表示輸出的能量；eloss表示系統(tǒng)中的能量損失；

20、功率損失計算：

21、ploss＝i2×r；

22、其中，ploss表示功率損失；i表示電流；r表示電路的總電阻。

23、作為本技術方案的進一步改進，所述s3.3中，能源優(yōu)化模塊基于優(yōu)化控制算法實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化，優(yōu)化控制算法具體為：

24、

25、其中，u(k)表示第k次采樣時刻的控制輸出；e(k)表示第k次采樣時刻的誤差信號；表示從第0次采樣到第k次采樣期間所有誤差信號的總和；e(j)表示第j次采樣時刻的誤差信號；t表示采樣周期；kp表示控制器的比例增益參數(shù)；ki表示控制器的積分增益參數(shù)；kd表示控制器的微分增益參數(shù)。

26、作為本技術方案的進一步改進，所述壓降補償單元包括控制模塊和補償模塊，所述壓降補償單元用于實現(xiàn)壓降補償操作，則操作步驟具體為：

27、s7.1、控制模塊基于有限狀態(tài)模型預測控制算法實現(xiàn)自動調(diào)整補償；

28、s7.2、基于有限狀態(tài)模型預測控制算法得到的結果，通過補償模塊實現(xiàn)壓降補償操作。

29、作為本技術方案的進一步改進，所述s7.1中，有限狀態(tài)模型預測控制算法具體為：

30、

31、其中，gi表示成本函數(shù)；和表示參考電流的α和β分量；iα(k+1)和iβ(k+1)表示預測的電流分量；k表示當前控制周期的索引。

32、作為本技術方案的進一步改進，所述s7.2中，補償模塊基于自適應控制算法實現(xiàn)壓降補償；

33、其中，自適應控制算法具體為：

34、e(t)＝vdesired(t)-vactual(t)；

35、

36、其中，誤差信號e(t)表示為vdesired(t)與vactual(t)之間的差值；vdesired(t)表示期望的輸出電壓；vactual(t)表示實際的輸出電壓；u(t)表示控制輸入；de(t)表示誤差信號的微分，表示誤差隨時間的變化趨勢；dt是時間的微小增量；kp(t)表示隨時間自適應調(diào)整的比例系數(shù)；ki(t)表示隨時間自適應調(diào)整的積分系數(shù)，kd(t)表示隨時間自適應調(diào)整微分系數(shù)；表示kp(t)的導數(shù)；表示ki(t)的導數(shù)，表示kd(t)的導數(shù)；αp表示比例增益的自適應調(diào)整速率，αp決定了比例增益kp隨時間變化現(xiàn)象的速度；αi表示積分增益的自適應調(diào)整速率，αi決定了積分增益ki隨時間調(diào)整的快慢；αd表示微分增益的自適應調(diào)整速率，αd決定了微分增益kd隨時間調(diào)整的速率。

37、通過自適應控制算法，使得電力系統(tǒng)可以實時反饋調(diào)整控制參數(shù)，能在第一時間內(nèi)實現(xiàn)快速的壓降補償，確保了電力能夠高效、穩(wěn)定地有效傳輸。

38、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

39、1、該超大功率岸電電源的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)中，電壓檢測單元基于監(jiān)測模塊采集相關的電力數(shù)據(jù)，為能源管理單元提供數(shù)據(jù)支撐。

40、2、該超大功率岸電電源的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)中，能源管理單元基于電壓分析模塊、能耗分析模塊和能源優(yōu)化模塊對電力數(shù)據(jù)進行了分析，并基于優(yōu)化控制算法實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化。

41、3、該超大功率岸電電源的遠距離輸電壓降補償系統(tǒng)中，壓降補償單元基于有限狀態(tài)模型預測控制算法實現(xiàn)自動調(diào)整補償，根據(jù)有限狀態(tài)模型預測控制算法得到的結果通過自適應控制算法實現(xiàn)壓降補償；

42、自適應控制算法是一種能夠根據(jù)系統(tǒng)的實時反饋調(diào)整控制參數(shù)，以適應系統(tǒng)動態(tài)變化的控制策略，在電壓補償系統(tǒng)中，自適應控制算法可以有效地應對負載變化、電源波動等不確定因素，保持電壓穩(wěn)定。