一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统，属于智能电网领域。系统由设备层、控制层和通信层组成；通信层由通信收发器和收发器之间的通信连接构成，用于发电单元间的信息交换；控制层利用本地测量信息和通信网络交换的信息，根据设计的控制器来产生分布式发电装置的控制信号；设备层是物理电力基础设施，其中的分布式发电装置对控制信号做出响应，实现电力能量的传送。相比于现有的有限时间和固定时间控制方案仅实现成比例的有功分配控制，所设计的快速鲁棒控制方案实现多种优化目标下的有功经济分配控制，有利于提高总的效益。此外，控制器利用指数函数能使控制系统的收敛速率更快。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统
本专利技术属于智能电网领域，涉及一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统。
技术介绍
微电网不仅是有效利用光伏发电、风力发电、燃料电池等分布式发电的有效方式，也能提供黑启动、频率调节、紧急需求响应等辅助服务。通常，微电网可视为由分布式发电、局部负荷、监控保护装置等形成的小型电力系统，其既可以与大电网进行联网运行，也可以孤立运行。孤立运行的微电网不仅要确保频率同步和电压稳定，也要实现合理的有功和无功分配控制。为了让微电网能稳定且经济的运行，分层控制被广泛使用。由于微电网具有设备数量众多、地理位置分散、间歇性发电和小惯性等特点，这需要微电网控制系统具有优良的可扩展性、快速的响应性、较强的鲁棒性等特性。为此，基于分布式控制的智能电网控制方法受到越来越多的关注。一些分布式控制方法已被用于孤岛微电网的控制和优化。例如，申请号为201910170431.5的文献[1]，专利技术名称为一种基于一致性理论的孤岛微电网分层分布式控制策略；申请号为201610054613.2的文献[2]，专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统，其特征在于：/n该系统由设备层、控制层和通信层组成；/n通信层由通信收发器和收发器之间的通信连接构成，用于发电单元间的信息交换；/n控制层利用本地测量信息和通信网络交换的信息，根据设计的控制器来产生分布式发电装置的控制信号；/n设备层是物理电力基础设施，其中的分布式发电装置对控制信号做出响应，实现电力能量的传送；/n假设设备层中有n个分布式发电装置，每个分布式发电装置均配备一个控制层中的控制器和一个通信层中的通信收发器，这样的一组系统称为一个分布式发电单元；/n在一个控制阶段，每个分布式发电单元主要包括以下控制步骤：分布式发电单元利用通信...

【技术特征摘要】
1.一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统，其特征在于：
该系统由设备层、控制层和通信层组成；
通信层由通信收发器和收发器之间的通信连接构成，用于发电单元间的信息交换；
控制层利用本地测量信息和通信网络交换的信息，根据设计的控制器来产生分布式发电装置的控制信号；
设备层是物理电力基础设施，其中的分布式发电装置对控制信号做出响应，实现电力能量的传送；
假设设备层中有n个分布式发电装置，每个分布式发电装置均配备一个控制层中的控制器和一个通信层中的通信收发器，这样的一组系统称为一个分布式发电单元；
在一个控制阶段，每个分布式发电单元主要包括以下控制步骤：分布式发电单元利用通信层获取部分其它分布式发电单元的信息；基于本地测量信息和获得的信息，控制器的分布式经济调度模块计算最优有功发电参考，分散频率控制模块进行频率恢复控制和有功输出控制，一次下垂控制模块产生分布式发电装置的控制参考信号；分布式发电装置对各自的控制参考信号进行响应；
第i个分布式发电单元的分布式经济调度模块采用如下算法



其中，yi是第i个分布式发电单元的有功经济调度辅助变量，yj是第j个分布式发电单元的有功经济调度辅助变量，即第i个分布式发电单元通过通信网络获得的第j个分布式发电单元信息，和分别是第i个分布式发电单元的有功经济调度控制输入1和2，是第i个分布式发电单元的有功经济调度控制器所受的未知但有界的干扰，Pi*是估计的第i个分布式发电单元的最优有功发电参考，是第i个分布式发电单元的局部有功需求，且所有的局部有功需求之和为微电网的总有功需求，Ni表示与第i个分布式发电单元进行通信的分布式发电单元的集合，aij表示权重系数，即当第i个分布式发电单元和第j个分布式发电单元之间有通信连接时，j∈Ni,i∈Nj且aij＝aji＞0，否则且aij＝aji＝0；
第i个分布式发电单元的有功经济调度控制输入1和2分别设计如下



其中，和是控制增益，且要大于等于干扰的上界，0≤α1,γ1≤1和β1,ρ1≥1是控制参数，sig(x)μ表示sign(x)是符号函数，|x|表示x的绝对值，ex表示x的指数函数，k0,1是一个控制参数，其取值为0或者1，表示第i个分布式发电单元的局部梯度不一致，和分别是第i个和第j个分布式发电单元的加权目标函数和的梯度，aij和Ni的定义与式(1)中的一样，syi是第i个分布式发电单元的有功经济调度滑模变量；
第i个分布式发电单元的有功经济调度滑模变量syi设计如下



其中,ryi是第i个分布式发电单元的有功经济调度滑模辅助变量，其余参数和函数的定义与式(1)和(2)相同；
第i个分布式发电单元的加权目标函数如下



其中，是第i个分布式发电单元的第h个权重系数，是第i个分布式发电单元的第h个目标函数，H表示需要优化的目标函数个数(例如，当需要考虑发电成本、环境成本、运维成本这三个优化目标时，H＝3)；
第i个分布式发电单元的第h个目标函数如下



其中，是第i个分布式发电单元的第h个目标函数，max(a,b)表示取a和b中的最大值，这一项是惩罚成本函数，用于限制有功功率的输出范围，θ和φ是正的控制参数，gi,1(Pi*)＝Pim-Pi*，gi,2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，李志勇，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50