本發明涉及配電調節,更具體地說,本發明涉及一種用于大規模百香果采摘的設備配電調節系統。
背景技術:
1、百香果果園多布局于農村或郊區丘陵地帶,受當地供電基礎設施水平限制,常出現電壓波動頻繁、線路壓降顯著、諧波含量偏高等電能質量問題。在大規模采摘作業中,機械臂式采摘設備需依賴穩定的電力驅動執行連續抓取、切割和搬運動作,而電網電壓有效值超限、波動持續時間過長或諧波畸變率升高時,會使電機扭矩輸出不足、驅動控制器誤觸發保護邏輯,導致采摘動作失敗率上升,輕則降低采摘效率,重則造成果實掉落破損,引起果損。
2、在實際果園生產中,單批次采摘作業通常涉及數十臺機械臂協同運行,其啟動過程產生的沖擊性負荷會進一步加劇電壓擾動,而具有周期性的機械動作會與電網諧波相互疊加放大,使局部供電支路的諧波能量集中于特定諧波次。與此同時,果園場景中普遍使用小型儲能或分布式光伏提供輔助電力,其輸出與電網功率交互關系復雜,在電壓下跌或諧波放大出現時,儲能容量有限、響應能力不足的問題愈發突出。
3、現有電壓調節與諧波治理設備多面向工業電力環境設計,難以根據果園采摘設備的作業特性動態調整補償參數,也無法與采摘失敗率等生產過程指標建立關聯,導致補償策略與實際果損風險脫節,無法形成兼顧電能質量管理與采摘作業穩定性的調節閉環。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的上述缺陷,本發明的實施例提供一種用于大規模百香果采摘的設備配電調節系統以解決上述背景技術中提出的問題。
2、為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
3、一種用于大規模百香果采摘的設備配電調節系統,其特征在于,包括:
4、數據采集模塊,用于采集電網接入點電壓生成電壓軌跡,將有效值超出額定閾值帶的區段標記為電壓擾動事件,并記錄其幅值偏離量與持續時間;
5、模型構建模塊,用于調用機械臂采摘作業記錄,獲取電壓擾動時段采摘失敗率,通過采摘失敗率與擾動幅值偏離量和持續時間建立回歸模型,回歸擬合結果生成每臺采摘設備的擾動敏感量;
6、電壓補償模塊,用于基于擾動敏感量與儲能單元可用能量,基于果損抑制最大化生成瞬時電壓補償指令,指令包括補償幅值與相位;
7、諧波分析模塊,用于分析負載電流波形,基于滑動時間窗計算總諧波畸變率,同時計算各次諧波對應的渦流因子;
8、電流補償模塊,用于依據渦流因子大小對諧波排序,按次序分配補償資源權重,并調整有源濾波器的補償電流輸出進行諧波針對性抑制;
9、模型更新模塊,用于采集補償動作后的機械臂采摘作業記錄,對回歸模型進行動態校正。
10、作為本發明的進一步方案,所述數據采集模塊中,采集電網接入點電壓生成電壓軌跡,將有效值超出額定閾值帶的區段標記為電壓擾動事件,并記錄其幅值偏離量與持續時間形成擾動特征具體包括:
11、以固定采樣頻率連續采集電網接入點的三相電壓瞬時信號,對每相電壓在一個工頻周期內的采樣點序列進行均方根運算,得到該周期的電壓有效值,按時間順序連接各周期的有效值點形成電壓軌跡;
12、將該電壓軌跡與根據采摘設備耐受范圍預設的上下限閾值帶進行比對,識別出電壓有效值連續超過閾值帶的軌跡片段,并標記為電壓擾動事件;
13、記錄每個電壓擾動事件對應軌跡片段內電壓有效值的幅值偏離量與時間跨度,并整合為電壓擾動事件集。
14、作為本發明的進一步方案,所述模型構建模塊中,調用機械臂采摘作業記錄,獲取電壓擾動時段采摘失敗率,通過采摘失敗率與擾動幅值偏離量和持續時間建立回歸模型,回歸擬合結果生成每臺采摘設備的擾動敏感量具體包括:
15、實時獲取單個采摘設備的機械臂采摘作業事件記錄,包含每次采摘動作的時間戳與成功失敗狀態;
16、依據電壓擾動事件的時間跨度,從作業事件記錄中提取完全落在擾動時間段內的所有采摘動作,統計其中失敗動作的數量占總動作數量的比例作為該擾動時段對應的采摘失敗率;
17、將每個電壓擾動事件的幅值偏離量和持續時間作為輸入數據對,將計算得到的采摘失敗率作為對應的輸出目標,建立回歸模型進行擬合求解,回歸模型在線更新回歸系數;
18、將回歸模型求解得到的回歸系數組合,按預設的映射方式轉換為擾動敏感量。
19、作為本發明的進一步方案,所述電壓補償模塊中,基于擾動敏感量與儲能單元可用能量,基于果損抑制最大化生成瞬時電壓補償指令,指令包括補償幅值與相位具體包括:
20、獲取每臺采摘設備擾動敏感量,同時監測儲能單元的實時可用能量;
21、根據當前擾動敏感量相對于前一計算周期的變化方向,動態調整補償電壓的注入相位,相位調整方向與擾動敏感量變化方向一致;
22、以電壓擾動事件的幅值偏離量作為待補償的目標電壓缺口基準值,以擾動敏感量作為補償決策因子,建立以儲能單元實時可用能量為邊界條件的動態解算模型;
23、以綜合果損率抑制最大化為目標,在可用能量的邊界條件下求解對目標電壓缺口基準值的補償比例,將目標電壓缺口基準值與補償比例相乘,得出實際執行的補償電壓幅值;
24、基于補償電壓幅值和相位生成瞬時電壓補償指令。
25、作為本發明的進一步方案,所述綜合果損率為所有采摘設備因電網電壓波動導致的最終果實采摘損失率的總和預測值。
26、作為本發明的進一步方案,所述諧波分析模塊中,分析負載電流波形,基于滑動時間窗計算總諧波畸變率,同時計算各次諧波對應的渦流因子具體包括:
27、以固定采樣頻率采集電網接入點的負載電流波形,并劃分為連續滑動的等長監測時間窗序列;
28、對每個監測時間窗內的電流數據進行快速傅里葉變換,分離出基波電流與各整數次諧波電流分量,并記錄各次諧波分量的頻率數值與幅值大小;
29、基于所得到的各次諧波電流幅值,在監測時間窗內全部轉換為諧波電流有效值與基波電流有效值,計算當前時刻的總諧波畸變率;
30、針對每個整數次諧波分量,將其電流幅值的平方與其頻率數值的平方相乘,將所得的乘積定義為該次諧波在當前時間窗內的渦流損耗因子。
31、作為本發明的進一步方案,所述電流補償模塊中,依據渦流因子大小對諧波排序,按次序分配補償資源權重,并調整有源濾波器的補償電流輸出進行諧波針對性抑制具體包括:
32、獲取當前監測時間窗內所有整數次諧波對應的渦流損耗因子及各次諧波電流分量,將所有諧波按其渦流損耗因子數值進行降序排列,形成諧波優先級序列;
33、計算波優先級序列中每個次諧波對應的渦流損耗因子相對于所有諧波渦流損耗因子占比,定義為該次諧波應分配的有源濾波器補償資源權重;
34、依據補償優先級權重,按比例縮放有源濾波器的總補償電流輸出,為各次諧波分配一個目標補償電流幅值,并控制補償電流相位與對應諧波電流相位相反。
35、作為本發明的進一步方案,所述模型更新模塊中,采集補償動作后的機械臂采摘作業記錄,對回歸模型進行動態校正具體包括:
36、提取補償時段內每個采摘設備的機械臂采摘作業記錄,統計補償后的采摘失敗率,并與補償前的采摘失敗率進行對比;
37、提取在相同擾動條件的擾動事件下,補償前、后的采摘失敗率偏差,對每個采摘設備的回歸模型的回歸系數進行定向調整。
38、本發明一種用于大規模百香果采摘的設備配電調節系統的技術效果和優點:
39、通過引入面向大規模百香果采摘場景的配電調節機制,使果園生產設備在電網質量波動條件下仍能維持穩定運行。通過建立擾動特征與采摘失敗率之間的回歸關系,使系統能夠對不同機械臂的擾動敏感性進行量化刻畫,為后續補償提供能夠反映采摘負載特性的基礎參數。基于擾動敏感量與儲能可用能量動態生成補償幅值與相位,使補償決策與機械臂作業風險直接關聯,從而提高補償動作對果損控制的有效性。形成一套與場景負載特性匹配的諧波識別與針對性抑制流程,使有限的濾波能力能夠分配到渦流損耗貢獻更高的諧波次上,改善電能質量。利用補償后的采摘作業記錄更新回歸模型,使系統能夠在果園電網長期運行中保持對擾動行為的準確響應。
40、整體而言,本發明通過將電壓擾動、諧波污染、采摘失敗率與配電補償控制建立關聯,使采摘過程對電網質量變化更具魯棒性,提高果園自動化采摘設備的穩定性與作業效率。