一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统，所述电池储能系统由各自的二次电压容错控制器控制，电池储能系统供电源由各自的能级容错控制器控制，通过微电网进行电力传输，所述二次电压容错控制器和能级容错控制器的输入端均与通信网络图G的输出端相连，输出端均与对应电池储能系统的输入端相连接；所提出的基于动态触发的多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制策略，既有效解决了电压能级失效故障和能级偏置故障问题，又在保证电压恢复，能级同步的同时避免了电池储能系统之间的连续通信。储能系统之间的连续通信。储能系统之间的连续通信。

【技术实现步骤摘要】
一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统


[0001]本专利技术涉及工业过程控制
，具体而言涉及一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统。

技术介绍

[0002]微电网是一种小规模的电力系统，可促进分布式电力发电机的有效集成，由发电源、储能系统和负载组成。由于微电网可以协调实现自主运行，微电网可以作为可调度源进行控制，在并网和孤岛运行模式下运行。近年来，电池储能系统通常在微电网中实现，以提高电能质量和网络可靠性。除此之外，由于可再生能源(即光电发电场和风力发电场)的不确定行为，它们还可以作为能源缓冲器来平衡可再生能源供应。
[0003]智能电网中的储能设备通常以集中式或分布式进行控制。在集中式控制中，将定义一个集中单元来控制所有分布的能源。微电网中央控制器收集储能系统的所有信息，然后将控制信号发送回给每个储能系统。因此，每个分布的能源与集中控制器之间需要双向通信链路。当系统规模较大时，中央控制器承受着大量的计算和通信负担，而且它本身就容易受到通信故障和单点故障的影响。因此，需要设计分布式控制协议来协调智能电网中多种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统，其特征在于，所述控制系统的控制对象包括给定参考电压的领导者和N个异构电池储能系统的跟随者，N≥1；领导者与至少一个跟随者之间存在单向通信链路，N个跟随者之间存在无向通信链路；电池储能系统之间的通信网络图采用无向图表示，其中是节点集合，为边的集合，边(i,j)表示第i个电池储能系统可以获得第j个电池储能系统的信息，i≠j；i、j为所述电池储能系统的编号，且1≤i≤N，1≤j≤N；所述电池储能系统由各自的二次电压和能级容错控制器控制，通过微电网进行电力传输，所述二次电压和能级容错控制器的输入端均与通信网络图的输出端相连，输出端均与对应电池储能系统的输入端相连接；所述二次电压容错控制器包括局部电压一致性误差计算单元、自适应增益观测单元、电压失效故障处理单元、电压控制输入计算单元、辅助动态参数计算单元、动态事件触发条件计算单元和输入
‑
输出反馈线性化计算单元；所述局部电压一致性误差计算单元的输入端分别为通信网络图的第j个电池储能系统触发时刻的输出电压电池储能系统的邻接通信权重a
ij
、领导者的邻接通信权重b
i
、领导者的输出标称电压v0(t)、第i个电池储能系统触发时刻的电压所述自适应增益观测单元的输入端为局部电压一致性误差计算单元的输出所述电压失效故障处理单元输入端分别为自适应增益观测单元的输出和局部电压一致性误差计算单元的输出所述电压控制输入计算单元的输入端分别为局部电压一致性误差计算单元触发时刻的输出电压失效故障处理单元的输出N
i
(χ
i
)和自适应增益观测单元的输出所述辅助动态参数计算单元的输入端为局部电压一致性误差计算单元触发时刻的输出和ξ
i
(t)；所述动态事件触发条件计算单元的输入端分别为局部电压一致性误差计算单元的输出ξ
i
(t)和辅助动态参数计算单元的输出η
i
(t)；所述输入
‑
输出反馈线性化计算单元的输入端为电压控制输入计算单元的输出ν
i
(t)经过执行器失效故障单元后的输出所述能级容错控制器包括局部能级补偿误差计算单元、能级补偿器自适应增益观测单元、动态能级补偿器导数计算单元、辅助动态参数计算单元、动态自触发条件计算单元、能级偏置故障估计单元、能级失效故障处理单元、能级控制输入计算单元、能级导数计算单元；所述局部能级补偿误差计算单元的输入端分别为通信网络图的第j个电池储能系统触发时刻的能级补偿信号电池储能系统的邻接通信权重a
ij
和第i个电池储能系统触发时刻的能级补偿信号所述能级补偿器自适应增益观测单元的输入端为局部能级补偿误差计算单元的输出所述动态能级补偿器导数计算单元的输入端局部能级补偿误差计算单元的的输出所述动态辅助参数计算单元的输入端为局部能级补偿误差计算单元的输出和能级补偿器自适应增益观测单元的输出所述动态自触发条件计算单元的输入端分别为局部能级补偿误差计算单元的输出能级补偿器自
适应增益观测单元的输出和辅助动态参数计算单元的输出能级偏置故障估计单元的输入端分别为能级导数计算单元的输出Y
i
(t)和动态能级补偿器导数计算单元的输出ε
i
(t)；所述能级失效故障处理单元的输入端为能级导数计算单元的输出Y
i
(t)、动态补偿器导数计算单元触发时刻的输出和能级偏置故障处理单元的输出所述能级控制输入计算单元的输入端分别为能级导数计算单元的输出Y
i
(t)、动态能级补偿器导数计算单元触发时刻的输出能级失效故障处理单元的输出和能级偏置故障估计单元的输出所述能级导数计算单元的输入端为能级控制输入计算单元的输出u
i
(t)经过能级容错控制器中执行器失效故障和偏置故障后的输出2.根据权利要求1所述的多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统，其特征在于，所述电池储能系统的邻接矩阵记作a
ij
是第i个电池储能系统和第j个电池储能系统之间的通信权重，定义为，若第i个电池储能系统和第j个电池储能系统之间存在边(i,j)，则a
ij
＝1；若第i个电池储能系统和第j个电池储能系统之间不存在边，则a
ij
＝0；i≠j；无向图的拉普拉斯矩阵表示为其中为电池储能系统的通信网络的入度矩阵，为电池储能系统的邻接矩阵第i行通信权重之和，l
ij
为无向图拉普拉斯矩阵中的元素，定义为：3.根据权利要求2所述的多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统，其特征在于，领导者与电池储能系统的通信邻接矩阵记为其中b
i
为领导者和第i个电池储能系统之间的通信权重，当第i个电池储能系统能得到领导者的信号时，b
i
＝1，当第i个电池储能系统能得不到领导者的信号时，b
i
＝0；由一个领导者和N个电池储能系统所构成的信息交互矩阵为4.根据权利要求1所述的多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统，其特征在于，所述跟随者中第i个电池储能系统的下垂控制电压策略为：其中和分别为功率控制器的输出电压的直接分量和二次分量，V
inom
为第i个电池储能系统下垂控制的电压标称值，为第i个电池储能系统中功率控制器的下垂控制系数，Q
i
为第i个电池储能系统输出端测得的瞬时无功功率的基波分量；
结合功率控制器、电流控制器、电压控制器、输出LC滤波器和输出连接器，跟随者中第i个电池储能系统的大信号模型为：其中状态向量x
i
＝[δ
i P
i Q
i φ
di φ
qi γ
di γ
qi i
ldi i
lqi v
odi v
oqi i
odi i
oqi
]
T
，分别为第i个电池储能系统参考系相对于公共参考系的角度表示为δ
i
、电压控制器中PI控制器定义的状态辅助变量的直接分量φ
di
和二次分量φ
qi
、电流控制器中PI控制器定义的辅助状态变量的直接分量γ
di
和二次分量γ
qi
、LC滤波器输出电流直接分量i
odi
、二次分量i
oqi
、输出电压的直接分量v
odi
和二次分量v
oqi
以及输出连接器的输出电流的直接分量i
ldi
和二次分量i
lqi
，D
i
＝[ω
com v
bdi v
bqi
]
T
，其中ω
com
为参考系的旋转频率，v
bdi
和v
bqi
分别为输出连接器的输出电压的直接分量和二次分量；u
i
为第i个电池储能系统下垂控制的电压标称值V
inom
，y
i
为LC滤波器的输出电压的直接分量v
odi
；基于输入
‑
输出反馈线性化控制，选择辅助变量ν
i
，转换后的第i个电池储能系统的动态模型表示为：其中v
odi
和为LC滤波器的输出电压v
od
的直接分量及其变化率，为电压控制器中控制输入计算单元的输出和执行器失效故障合并后的控制输入。5.根据权利要求4所述的多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统，其特征在于，所述跟随者中第i个电池储能系统供电电池的动态模型为：其中E
i
为第i个电池的能级，P
i*
为第i个电池的有功功率，代表微电网中每个电池的异质性，异质性，分别为第i个电池的能级和有功功率控制输入。6.一种基于权利要求1
‑
4任一项中的控制系统的设计方法，其特征在于，包含以下步骤：A、第i个电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杨，钱月，齐畅，岳东，张腾飞，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：