一种微电网群应急协同控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种微电网群应急协同控制方法和系统，涉及微电网群运行控制领域。该微电网群应急协同控制方法，首先依据协同控制目标确立系统稳态收敛式；结合本地已知信息，基于动态收敛算法估计各状态量平均值并计算邻居节点交互信息，建立群间

【技术实现步骤摘要】
一种微电网群应急协同控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及微电网群运行控制
，具体为一种微电网群应急协同控制方法和系统。

技术介绍

[0002]微电网群作为多个微电网互联互供构成的一体化网络，已成为提升分布式电源(Distributed Generation,DG)渗透率、改善供电可靠性以及增强电网的弹性的主要途径。当发生大负荷投切或DG故障退出时，为应对微电网群供需功率不平衡，此时需动态改变系统拓扑并加以紧急控制提供频率电压支撑，确保最大程度对重要负荷持续供电。然而，受限于可控DG容量及新能源波动性，此时孤岛特性下的微电网群可能并不足以满足持续供电需求。因此，有必要在系统中分配一定数量的移动应急电源，主动提升空间灵活性和生存能力。
[0003]移动式储能系统(mobile energy storage system,MESS)通过移动储能车应急接入故障下分布式发电系统，具有机动性强、响应速度快、运营成本低等一系列优势而被应用于故障应急控制。MESS与DG间的协同控制是实现系统灵活调控的关键，传统的集中式控制需要强大的通信和计算能力，且存在“单点故障”问题，限制了其应用。分布式控制因其具有高可靠性和灵活性等特点更适用于集群协同控制，平均一致性算法是实现微电网集群协同控制的常用方法。然而，基于通信图拉普拉斯矩阵的平均一致性算法在迭代过程中全局平均一致性是渐近达成的，其控制有效性很大程度上取决于系统通信拓扑结构以及交互信息的同步和准确获取。同时考虑到应急供电控制场景中MESS频繁投切，系统拓扑、通信网络不断变化，且DG与接入的MESS间通信链路为临时搭建，通信环境较差，常规一致性算法在实现微电网群应急控制过程中存在的诸多难点与挑战。因此，有必要研究一种兼顾收敛性能与通信成本的微电网群分布式协同控制策略，提高故障下系统的稳定性和灵活性。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种微电网群应急协同控制方法和系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]一方面，提供了一种微电网群应急协同控制方法，包括：
[0009]根据系统稳态收敛式以及有功功率和无功功率平均值估计模型，建立有功功率和无功功率均分控制器，得到有功功率和无功功率均分控制补偿量；
[0010]故障解列，移动式储能通过预同步应急接入，提供频率和电压支撑，通过有功功率和无功功率平均值估计模型及线性二次型调节器得到满足移动式储能有功功率均分和荷电状态均衡的补偿量；
[0011]通过所估计平均值的不平衡量及信息传输误差构造事件触发条件；
[0012]故障恢复，通过供需功率转移实现移动式储能无缝退出；
[0013]根据有功功率和无功功率均分控制补偿量以及满足移动式储能有功功率均分和荷电状态均衡的补偿量实现系统各项控制目标。
[0014]优选的，所述系统稳态收敛式包括微电网间有功功率和无功功率稳态收敛等式以及各微电网内有功功率和无功功率稳态收敛等式；
[0015]所述微电网间有功功率和无功功率稳态收敛等式，包括：
[0016]根据互联微电网之间功率按容量均分的协同控制目标，建立等式：
[0017][0018][0019]式中，ε
XY
表示互联微电网X和Y间联络开关的状态，ε
XY
＝0为闭合，ε
XY
＝1则为断开；m
X,i
(m
Y,j
)和n
X,i
(n
Y,j
)分别表示微电网X(Y)内第i(j)个分布式电源的有功及无功下垂系数；和分别表示t时刻微电网X(Y)平均有功及无功出力；所述各微电网内有功功率和无功功率稳态收敛等式，包括：
[0020]根据各微电网内分布式电源按容量分配有功功率和无功功率出力的协同控制目标，建立等式：
[0021][0022][0023]其中，P
X,i
(t)和P
X,j
(t)分别表示t时刻微电网X内第i和第j个分布式电源的有功功率；Q
X,i
(t)和Q
X,j
(t)分别表示t时刻微电网X内第i和第j个分布式电源的无功功率；优选的，所述有功功率和无功功率平均值估计模型的建立包括：
[0024]对于各微电网内的分布式电源，采样当前时刻输出电压电流计算得到有功功率和无功功率值，结合本地已获得的其余节点状态量平均值信息并利用下式计算表征有功功率和无功功率均分的中间临时变量和无功功率均分的中间临时变量
[0025][0026][0027]其中，k表示迭代次数；γ
X,i
＝m
X,i
P
X,i
和η
X,i
＝n
X,i
Q
X,i
分别表示微电网X内第i个分布式电源有功功率以及无功功率与其下垂系数的乘积；w
γX,i
(w
ηX,i
)表示第i个分布式电源有功(无功)功率在平均值估算中的权重信息；s
γj
→
i
(s
ηj
→
i
)为从分布式电源j传递给邻居节点i但又不包含节点i有功(无功)功率均分信息的权重值；x
γj
→
i
(x
ηj
→
i
)为从分布式电源j传递给邻居节点i但又不包含节点i有功(无功)功率按权重进行加权的状态量平均值信息；N
i
为节点i邻居节点的集合；
[0028]利用所求取的中间临时变量，代入下式动态估计有功功率和无功功率的平均值：
[0029][0030][0031]其中，和分别表示微电网X中第i个分布式电源本地估计得到的有功功率和无功功率状态量平均值；
[0032]计算下一时刻分布式电源i需要传递给各邻居节点的信息。
[0033]优选的，所述建立有功功率和无功功率均分控制器，得到有功功率和无功功率均分控制补偿量，具体包括：
[0034]所述有功功率和无功功率均分控制补偿量包括互联微电网间有功功率和无功功率均分控制器和各微电网内有功功率和无功功率均分控制器；
[0035]所述互联微电网间有功功率和无功功率均分控制器的建立：
[0036][0037]其中，Ω
PXY,i
和Φ
QXY,i
为互联微电网间有功功率和无功功率均分补偿量；k
PXY,i
和k
QXY,i
为积分系数；
[0038]所述各微电网内有功功率和无功功率均分控制器的建立：
[0039][0040]其中，Ω
PX,i
和Φ
QX,i
为微电网X内分布式电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电网群应急协同控制方法，其特征在于，包括：根据系统稳态收敛式以及有功功率和无功功率平均值估计模型，建立有功功率和无功功率均分控制器，得到有功功率和无功功率均分控制补偿量；故障解列，移动式储能通过预同步应急接入，提供频率和/或电压支撑，通过有功功率和无功功率平均值估计模型及线性二次型调节器得到满足移动式储能有功功率均分和荷电状态均衡的补偿量；通过所估计平均值的不平衡量及信息传输误差构造事件触发条件；故障恢复，通过供需功率转移实现移动式储能无缝退出；根据有功功率和无功功率均分控制补偿量以及满足移动式储能有功功率均分和荷电状态均衡的补偿量实现系统各项控制目标。2.根据权利要求1所述的一种微电网群应急协同控制方法，其特征在于：所述系统稳态收敛式包括微电网间有功功率和无功功率稳态收敛等式以及各微电网内有功功率和无功功率稳态收敛等式；所述微电网间有功功率和无功功率稳态收敛等式，包括：根据互联微电网之间功率按容量均分的协同控制目标，建立等式：根据互联微电网之间功率按容量均分的协同控制目标，建立等式：式中，ε
XY
表示互联微电网X和Y间联络开关的状态，ε
XY
＝0为闭合，ε
XY
＝1则为断开；m
X,i
和n
X,i
分别表示微电网X内第i个分布式电源的有功及无功下垂系数；m
Y,j
和n
Y,j
分别表示微电网Y内第j个分布式电源的有功及无功下垂系数；和分别表示t时刻微电网X平均有功及无功出力；和分别表示t时刻微电网Y平均有功及无功出力。所述各微电网内有功功率和无功功率稳态收敛等式，包括：根据各微电网内分布式电源按容量分配有功功率和无功功率出力的协同控制目标，建立等式：立等式：其中，P
X,i
(t)和P
X,j
(t)分别表示t时刻微电网X内第i和第j个分布式电源的有功功率；Q
X,i
(t)和Q
X,j
(t)分别表示t时刻微电网X内第i和第j个分布式电源的无功功率。3.根据权利要求2所述的一种微电网群应急协同控制方法，其特征在于：所述有功功率和无功功率平均值估计模型的建立包括：对于各微电网内的分布式电源，采样当前时刻输出电压电流计算得到有功功率和无功功率值，结合本地已获得的其余节点状态量平均值信息，本地已知所有信息并利用下式计算表征有功功率和无功功率均分的中间临时变量
其中，k表示迭代次数；γ
X,i
＝m
X,i
P
X,i
和η
X,i
＝n
X,i
Q
X,i
分别表示微电网X内第i个分布式电源有功功率以及无功功率与其下垂系数的乘积；表示第i个分布式电源有功(无功)功率在平均值估算中的权重信息；s
γj
→
i
(s
ηj
→
i
)为从分布式电源j传递给邻居节点i但又不包含节点i有功(无功)功率均分信息的权重值；x
γj
→
i
(x
ηj
→
i
)为从分布式电源j传递给邻居节点i但又不包含节点i有功(无功)功率按权重进行加权的状态量平均值信息；N
i
为节点i邻居节点的集合；利用所求取的中间临时变量，代入下式动态估计有功功率和无功功率的平均值：利用所求取的中间临时变量，代入下式动态估计有功功率和无功功率的平均值：其中，和分别表示微电网X中第i个分布式电源本地估计得到的有功功率和无功功率状态量平均值；计算下一时刻分布式电源i需要传递给各邻居节点的信息。4.根据权利要求3所述的一种微电网群应急协同控制方法，其特征在于：所述建立有功功率和无功功率均分控制器，得到有功功率和无功功率均分控制补偿量，具体包括：所述有功功率和无功功率均分控制补偿量包括互联微电网间有功功率和无功功率均分控制器和各微电网内有功功率和无功功率均分控制器；所述互联微电网间有功功率和无功功率均分控制器的建立：其中，Ω
PXY,i
和Φ
QXY,i
为互联微电网间有功功率和无功功率均分补偿量；k
PXY,i
和k
QXY,i
为积分系数；所述各微电网内有功功率和无功功率均分控制器的建立：其中，Ω
PX,i
和Φ
QX,i
为微电网X内分布式电源有功功率和无功功率均分补偿量；k
PX,i
和k
QX,i
为积分系数。
5.根据权利要求4所述的一种微电网群应急协同控制方法，其特征在于：所述故障解列，移动式储能通过预同步应急接入，提供频率和电压支撑，通过有功功率和无功功率平均值估计模型及线性二次型调节器得到满足移动式储能有功功率均分和荷电状态均衡的补偿量，具体包括：系统故障解列后，通过同步接入点两侧电压相角和幅值实现移动式储能的平滑接入故障微电网r：其中，β
r,m
表征故障微电网r中第m个移动式储能的工作状态，β
r,m
＝1，表示移动式储能需要接入系统，β
r,m
＝0，表示已经接入系统；Ω
θr,m
和Φ
Er,m
为预同步补偿项；...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦琦，楼冠男，顾伟，赵波，陈哲，林达，李志浩，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：