一种考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法技术

本发明专利技术公开一种考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法。所述判断方法包括：实际微电网延时下的微电网牵制一致性控制方程，将所述控制方程进行拉普拉斯变换获得所述微电网的特征方程；根据所述特征方程的解判断所述微电网的稳定性。在基于微电网二次控制系统中引入了实际的延时，与实际工程符合较好，同时计算简单，能够通过对已知的系统参数进行简单的计算而判定微电网稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法
本专利技术涉及电网频率控制领域，特别是涉及一种考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法。
技术介绍
基于一致性算法的控制策略常被用于微电网的二次控制，通过稀疏通信网络实现分布式电源之间的协同运行。在微电网分布式二次控制系统中，系统中的延时会对微电网的运行性能产生显著的影响，过大的延时将导致微电网的稳定性差。现有技术中的相关研究仅仅指出了微电网控制中的延时问题，或基于较强的理想化假设对延时下微电网的控制系统的性能的变化进行了分析，未能在一般模式下分析延时在微电网中的影响。目前，微电网存在延时时微电网的稳定性难以计算的问题，存在通信延时时，微电网一致性控制系统可能存在失稳的情况，而延时对微电网的稳定性的影响是复杂的。现有技术中，提出了微电网的对称延时的假设，该假设要求微电网中的全部的分布式电源的本地采样延时以及每一条通信线路的传输延时都为相同的延时，但是该假设与实际工程情形偏差较大。一方面，分布式电源的本地采样延时由控制器的采样频率决定，通信线路的传输延时由线路的结构和长度决定，另一方面，所有通信线路的传输延时相同要求每条通信线路都具有相同的结构和长度，但是，在实际工程中很难保证，因此，现有技术中采用的对称延时假设与实际工程偏差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够适用于微电网实际延时情况下的考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法，所述判断方法包括：实际微电网延时下的微电网牵制一致性控制方程将所述控制方程进行拉普拉斯变换获得所述微电网的特征方程根据所述特征方程的解判断所述微电网的稳定性。可选的，所述根据所述特征方程的解判断所述微电网的稳定性具体包括：矩阵G(s)＝(gij)n×n＝sI+Dτ(s)+Fτ(s)-Aτ(s)；对于一个虚轴上的复数，即s＝jω，矩阵G(s)＝G(jω)的元素具有以下表达式为分析极点s＝jω的存在性，判断矩阵G(s)行列式是否为零，通过严格对角占优矩阵的性质进行判断；根据矩阵相关理论，若矩阵G(s)为严格对角占优矩阵，满足式，则G(s)必然有非零的行列式，对应的s不是微电网控制系统的极点；将式代入式有等价于fi2+2difi+ω2＞2ω(di+fi)sin(ωτii)略去不等号左侧fi2+2difi，式fi2+2difi+ω2＞2ω(di+fi)sin(ωτii)成立时，式必然成立；式中|ωτiicsc(ωτii)|有最小值1，因此只要式成立，就能够保证任意的s＝jω都不是微电网二次控制系统的极点，其中di、fi分别为分布式电源i的度和牵制系数。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术在基于微电网二次控制系统中引入了实际的延时，与实际工程符合较好，同时计算简单，能够通过对已知的系统参数进行简单的计算而判定微电网稳定。与已有技术相比，本专利技术具有较高的实用性。建设大规模微电网时，需要根据电网规模选取合适的分布式控制器，本专利技术可以为分布式控制器采样频率的设计提供指导，有助于微电网参数的设计和设备的选取。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的微电网二次控制的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种能够适用于微电网实际延时情况下的考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。一种考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法，所述判断方法包括：实际微电网延时下的微电网牵制一致性控制方程将所述控制方程进行拉普拉斯变换获得所述微电网的特征方程根据所述特征方程的解判断所述微电网的稳定性。可选的，所述根据所述特征方程的解判断所述微电网的稳定性具体包括：矩阵G(s)＝(gij)n×n＝sI+Dτ(s)+Fτ(s)-Aτ(s)；对于一个虚轴上的复数，即s＝jω，矩阵G(s)＝G(jω)的元素具有以下表达式为分析极点s＝jω的存在性，判断矩阵G(s)行列式是否为零，通过严格对角占优矩阵的性质进行判断；根据矩阵相关理论，若矩阵G(s)为严格对角占优矩阵，满足式，则G(s)必然有非零的行列式，对应的s不是微电网控制系统的极点；将式代入式有等价于fi2+2difi+ω2＞2ω(di+fi)sin(ωτii)(13)略去不等号左侧fi2+2difi，式fi2+2difi+ω2＞2ω(di+fi)sin(ωτii)成立时，式必然成立；式中|ωτiicsc(ωτii)|有最小值1，因此只要式成立，就能够保证任意的s＝jω都不是微电网二次控制系统的极点，其中di、fi分别为分布式电源i的度和牵制系数。本专利技术中考虑的微电网二次控制策略基于牵制一致性算法实现。牵制一致性算法是一类较为常用的一致性算法，这类算法在系统中一部分节点处引入参考值，从而令全部节点的状态最终一致收敛至给定的参考值。记n个节点的状态为x1(t)至xn(t)，参考值为xref，典型的牵制一致性算法如式所示，其中fi≥0为节点i的牵制系数，fi＞0代表节点i为牵制节点。记矩阵F＝diag(f1…fn)为牵制系数矩阵，1n＝[1…1]T，则式可改写为式的矩阵形式。若通信网络为连通网络，则L为半正定矩阵且仅有1个零特征值。进一步，若矩阵F非零矩阵，则L+F全部特征值均为正实数，于是式描述的控制系统是稳定的，且各节点状态终值为即全部节点的状态最终都能一致地收敛至给定的参考值。基于牵制一致性算法进行微电网二次控制策略的设计时，如何合理地选取状态量x(t)以实现控制目标是主要问题。微电网二次控制的目标主要包括两方面：1)使微电网中各分布式电源的有功、无功出力按其容量比例分配；2)消除微电网中频率、电压与额定值的偏差。常用的微电网二次控制策略包含两层控制，如图1所示：其中底层控制为分散式的下垂控制，这是一种在逆变器中常用的控制策略，通过模拟传统旋转电机的P-f、Q-V下垂特性而实现微电网频率、电压的静态稳定。微电网分布式电源的下垂控制策略如式所示。其中Pi、Qi为分布式电源i的实际有功、无功出力；Piset、为有功、无功出力设定值，该值由顶层的一致性控制策略给定；Dp,i、Dq,i为下垂系数，通常与分布式电源i的额定容量成正比；ωi、Vi为当前分布式电源实际输出的角频率和电压幅值；ωb、Vb为微电网额定角频率、电压。忽略微电网的线路阻抗，则微电网实际运行时各分布式电源的频率、电压应基本一致，记微电网总有功、无功负荷为PL、QL，不计线路损耗，则微电网二次控制的目标可表述为式的形式。由式可得使用牵制一致性控制策略，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法，其特征在于，所述判断方法包括：实际微电网延时下的微电网牵制一致性控制方程

【技术特征摘要】
2018.11.22 CN 20181139696661.一种考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法，其特征在于，所述判断方法包括：实际微电网延时下的微电网牵制一致性控制方程将所述控制方程进行拉普拉斯变换获得所述微电网的特征方程根据所述特征方程的解判断所述微电网的稳定性。2.根据权利要求1所述的一种考虑通信延时的分布式频率控制稳定性判断方法，其特征在于，所述根据所述特征方程的解判断所述微电网的稳定性具体包括：矩阵G(s)＝(gij)n×n＝sI+Dτ(s)+Fτ(s)-Aτ(s)；对于一个虚轴上的复数，即s＝jω，矩阵G(s)＝G(jω)...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅生伟，陈来军，李春来，郑天文，杨立滨，邓思成，郭岩，
申请(专利权)人：清华大学，国网青海省电力公司电力科学研究院，清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11