一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法技术

本发明专利技术涉及微电网运行控制技术领域，公开了一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法，首先，建立各分布式电源本地硬件时钟模型，并引入修正系数得到校正后的逻辑时钟读数，接着在各个节点的本地采样时刻，将本地信息传递给邻居节点，当某节点接收到邻居节点信息时，采样本地信息，应用随机近似方法估计本地和邻居时钟的相对频率，并计算辅助变量信息，在此基础上，判断如果邻居时钟比本地更快或者离它们相同的参考节点更近，且同时满足事件触发条件时，更新本地时钟校正系数以实现与邻居时钟同步，最终，依据校正后的逻辑时钟确定二次控制时刻，建立分布式二次控制，提高控制性能，保障系统的安全稳定运行。保障系统的安全稳定运行。保障系统的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法


[0001]本专利技术涉及微电网运行控制
，具体的是一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法。

技术介绍

[0002]随着地球资源的日渐衰竭以及人们对环境问题的关注，可再生能源的接入越来越受到世界各国的重视。微电网是一种在能量供应系统中增加可再生能源和分布式能源渗透率的新兴能量传输模式，其组成部分包括不同种类的分布式能源(distributed energy resources，DER，包括微型燃气轮机、风力发电机、光伏、燃料电池、储能设备等)、各种电负荷和/或热负荷的用户终端以及相关的监控、保护装置。
[0003]微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必须的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。微电网与大电网之间通过公共连接点进行能量交换，双方互为备用，从而提供了供电的可靠性。由于微电网是规模较小的分散系统，与负荷的距离较近，可以增加本地供电的可靠性、降低网损，大大增加了能源利用效率，是一种符合未来智能电网发展要求的新型供电模式。
[0004]正常情况下，微电网并网运行，由大电网提供电压、频率支撑；当发生突发性或计划性事件导致微电网脱网时，微电网将工作在自治状态。下垂控制策略由于不需要主导分布式电源及联络线间联系而获得了广泛的关注。当需要微电网由并网模式转向独立运行模式时，各分布式电源可以自动分担微网内负荷电流。但由于下垂控制是比例有差控制，会引起电压的稳态偏差，且电流分配的效果不理想，因此，需要采用协同控制以协助电压恢复及电流经济优化分配。传统的分布式协同控制应用一致性理论实现，对邻居节点间的同步通信有较强的依赖性，但在实际分布式通信中，由于缺乏集中式时钟发送全局控制触发信号，各分布式电源将依据本地时钟独立触发控制操作，而考虑到各时钟的工作条件并非完全相同，不同时钟的频率及初始时间设定值间不可避免地存在差异，对应由本地时钟确定的二次控制采样时刻不同步，从而引发异步信息交互并最终导致状态量稳态偏差的产生，严重时甚至会引起系统不稳定。因此，时钟同步操作在分布式控制中将发挥重要的作用。另一方面，在时钟同步控制中，邻居间的时钟信息将通过稀疏通信网络进行交换，而随着开放式通信方式的广泛应用，随机通信延时普遍存在，因此，有必要研究具有延时鲁棒性的分布式时钟同步控制策略，保障系统稳定性并提升分布式控制性能。

技术实现思路

[0005]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法，所述包括如下步骤：
[0008]步骤A：建立本地硬件时钟模型，并引入修正系数得到校正后的逻辑时钟读数，在此基础上初始化本地状态量信息，然后进入步骤B；
[0009]步骤B：如果当前为本地采样时刻，则将本地信息传递给邻居节点；如果当前时刻接收到邻居节点信息，则应用随机近似方法估计本地和邻居时钟的相对频率，并计算用于比较逻辑时钟频率的辅助变量信息，然后进入步骤C；
[0010]步骤C：设置事件触发条件判断相对频率估计值是否收敛，判断如果邻居时钟比本地更快或者更靠近它们共同的参考节点，且同时满足事件触发条件时，更新本地时钟校正系数以实现与邻居时钟同步，然后进入步骤D；
[0011]步骤D：依据校正后的逻辑时钟确定二次控制时刻，建立分布式二次控制。
[0012]进一步的，所述步骤A中，建立本地硬件时钟模型：
[0013]τ
i
(t)＝a
i
t+b
i
式(1)
[0014]其中，τ
i
表示分布式电源i的本地时钟，t表示绝对时间，a表示频率漂移系数，b表示时钟偏移量；
[0015]接着引入修正系数得到校正后的逻辑时钟读数τ
′
i
：
[0016]τ
i
′
(t)＝α
i
(t)(a
i
t+b
i
)+β
i
(t)式(2)
[0017]其中，α
i
，β
i
分别为对应频率和偏移量的修正系数；
[0018]在此基础上，初始化本地状态量信息为：
[0019]α
i
＝1,β
i
＝0,w
i
＝0,r
i
＝i式(3)
[0020]其中，r(i)表示节点i当前的参考节点，w
i
表示节点i与节点r(i)之间的距离。
[0021]进一步的，所述步骤B中，对于节点i，判断如果满足mod(τ
i
(t),T)＝0，则当前为本地采样时刻，采样本地状态量τ
j
，α
j
，β
j
，w
j
，r(j)信息并传递给邻居节点，其中，T为采样间隔预设值。
[0022]进一步的，所述步骤B中，对于节点i，如果当前时刻接收到邻居节点的信息，则基于接收到的邻居信息和本地采样得的时钟信息估计本地和邻居时钟间的相对频率：
[0023][0024]其中，表示从节点j处获取的硬件时钟信息，表示节点i和节点j时钟间的相对频率；
[0025]在此基础上，考虑到随机通信延时的存在，应用随机近似方法校正相对频率估计值，求取前一次校正后的相对频率值和式(4)中估计值的加权和，作为当前本地和邻居时钟相对频率值a
ij
：
[0026][0027]其中，h表示当前的迭代次数；
[0028]并进一步计算用于比较本地和邻居逻辑时钟频率的辅助变量q
ij
的值：
[0029]q
ij
(h)＝α
j
a
ij
(h)/α
i
式(6)
[0030]进一步的，所述步骤C中，设置如下的事件触发条件以判断相对频率估计值是否收敛：
[0031]|a
ij
(h)
‑
a
ij
(h
‑
1)|＞ε/h式(7)
[0032]其中，ε为与事件触发阈值相关的参数。
[0033]进一步的，所述步骤C中，首先判断本地和邻居节点当前的参考节点是否相同，进而分为以下两种情况：
[0034](1)当本地与邻居参考节点不同，即r(i)≠r(j)时，接着判断邻居逻辑时钟频率是否大于本地逻辑时钟频率，即q
ij
>1，若满足，则按下式更新本地频率和偏移量信息以和邻居时钟保持一致：
[0035][0036]同时，更新参考节点以及与参考节点之间的距离信息为w
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤A：建立本地硬件时钟模型，并引入修正系数得到校正后的逻辑时钟读数，在此基础上初始化本地状态量信息，然后进入步骤B；步骤B：如果当前为本地采样时刻，则将本地信息传递给邻居节点；如果当前时刻接收到邻居节点信息，则应用随机近似方法估计本地和邻居时钟的相对频率，并计算用于比较逻辑时钟频率的辅助变量信息，然后进入步骤C；步骤C：设置事件触发条件判断相对频率估计值是否收敛，判断如果邻居时钟比本地更快或者更靠近它们共同的参考节点，且同时满足事件触发条件时，更新本地时钟校正系数以实现与邻居时钟同步，然后进入步骤D；步骤D：依据校正后的逻辑时钟确定二次控制时刻，建立分布式二次控制。2.根据权利要求1所述一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法，其特征在于，所述步骤A中，建立本地硬件时钟模型：τ
i
(t)＝a
i
t+b
i
式(1)其中，τ
i
表示分布式电源i的本地时钟，t表示绝对时间，a表示频率漂移系数，b表示时钟偏移量；接着引入修正系数得到校正后的逻辑时钟读数τ
′
i
：τ
′
i
(t)＝α
i
(t)(a
i
t+b
i
)+β
i
(t)式(2)其中，α
i
，β
i
分别为对应频率和偏移量的修正系数；在此基础上，初始化本地状态量信息为：α
i
＝1,β
i
＝0,w
i
＝0,r
i
＝i式(3)其中，r(i)表示节点i当前的参考节点，w
i
表示节点i与参考节点r(i)之间的距离。3.根据权利要求1所述一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法，其特征在于，所述步骤B中，对于节点i，判断如果满足mod(τ
i
(t),T)＝0，则当前为本地采样时刻，采样本地状态量τ
j
，α
j
，β
j
，w
j
，r(j)信息并传递给邻居节点，其中，T为采样间隔预设值。4.根据权利要求3所述一种具有延时鲁棒性的微电网二次控制时钟同步方法，其特征在于，所述步骤B中，对于节点i，如果当前时刻接收到邻居节点的信息，则基于接收到的邻居信息和本地采样得的时钟信息估计本地和邻居时钟间的相对频率：其中，表示从节点j处获取的硬件时钟信息，表示节点i和节点j时钟间的相对频率；在此基础上，考虑到随机通信延时的存在，应用随机近似方法校正相对频率估计值，求取前一次校正后的相对频率值和式(4)中估计值的加权和，作为当前本地和邻居时钟相对频率值a
ij
：其中，h表示当前的迭代次数；并进...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼冠男，洪吟秋，谢吉华，顾伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：