一种多母线直流微电网分布式预设时间优化与控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多母线直流微电网分布式预设时间优化与控制方法，属于多母线直流微电网优化控制领域，该方法基于电压

【技术实现步骤摘要】
一种多母线直流微电网分布式预设时间优化与控制方法


[0001]本专利技术属于多供电端多母线直流微电网优化控制领域，更具体地，涉及一种多母线直流微电网分布式预设时间优化与控制方法
。

技术介绍

[0002]随着分布式发电技术与储能技术的大规模应用，可高效利用分布式可再生能源的微电网逐步走进了人们的生活
。
直流微电网较交流微电网具备能量利用效率高
、
无需考虑无功补偿及相位控制问题等优势；多母线微电网较单母线微电网因其更高的可用性
、
可靠性与更多的拓扑结构拥有了更加广泛的应用场景，故设计一种保证多母线直流微电网稳定
、
高效运行的优化与控制方法非常重要
。
作为一种稳定的优化与控制策略，集中式优化与控制在微电网中被广泛应用，但其存在可靠性低
、
响应速度慢等缺陷
。
故基于近年来高速发展的通讯网络，运用分布式优化与控制方法实现微电网的母线电压调控
、
电流均衡分配与输电损耗最小化是当下的一个研究热点，但如何保证分布式策略实施的便捷性与系统收敛的快速性是一个难题
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种多母线直流微电网分布式预设时间优化与控制方法，无需采集电力节点输出电流，节约成本，并且可保障系统快速收敛，可在预设时间内实现母线电压调控
、
电流均衡分配与输电损耗最小化
。
[0004]为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种多母线直流微电网分布式预设时间优化与控制方法，包括：
[0005]S1
，以最小化网络中各电力节点的母线电压与电压额定值的偏差
、
最小化输电线路损耗及各电力节点输出电流均衡分配为控制目标，构建性能函数并进行求解，得到各电力节点的母线电压的全局最优解；
[0006]S2
，在所述全局最优解下，利用分布式预设时间观测器估计网络中所有电力节点的电流均衡分配系数的平均值
α
sa
；根据
α
sa
，运用分布式预设时间优化策略得到第
i
个电力节点中的变换器的参考电压
[0007]S3
，基于控制第
i
个电力节点中的变换器调控所述第
i
个电力节点的母线电压
。
[0008]按照本专利技术的第二方面，提供了一种多母线直流微电网分布式预设时间优化与控制系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
[0009]所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
[0010]所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行如第一方面所述的方法
。
[0011]按照本专利技术的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行如第一方面所述的方法
。
[0012]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0013]本专利技术提供的方法，基于电压
、
电流惩罚项设计了优化问题的性能函数，求解了系统的全局最优解，并根据全局最优解设计了分布式预设时间优化与控制策略，分布式预设时间优化与控制策略的实施保障微电网母线电压
、
输出电流与潮流可在预设时间内稳定，即微电网中电压
、
电流与潮流的收敛时间可被预先设定，故可以通过调节参数灵活调整收敛时间；该方法能够有效保证方案实施的便捷性
、
系统收敛的快速性，为多母线直流微电网的稳定
、
高效运行提供了保障；并且，该方法无需采集电力节点输出电流信息，有效减少了系统中电流传感器数量，节约成本
。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例提供的连接在直流母线上的
DC/DC
变换器及其优化与控制结构图；
[0015]图2为本专利技术实施例提供的分布式预设时间观测器结构图；
[0016]图3为本专利技术实施例提供的分布式预设时间优化策略结构图
。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合
。
[0018]本专利技术实施例提供一种多母线直流微电网分布式预设时间优化与控制方法，包括：
[0019]S1
，以最小化网络中各电力节点的母线电压与电压额定值的偏差
、
最小化输电线路损耗及各电力节点输出电流均衡分配为控制目标，构建性能函数并进行求解，得到各电力节点的母线电压的全局最优解
。
[0020]具体地，
S1
包括：
[0021]S11
，针对多母线直流微电网，建立系统模型，提出控制目标
[0022]多母线直流微电网的优化与控制结构示意图如图1所示
。
由多个分布式发电设备组成的电力节点通过母线为负载提供电能，其物理特性为：分布式发电设备供电电压
V
s
，
V
b,i
和
I
s,i
分别为第
i
个电力节点的母线电压和输出电流
。
双闭环
PI
控制器的快速跟踪特性为优化与控制策略提供了高效调控微电网母线电压的接口，即双闭环
PI
控制器可以使变换器输出电压快速跟踪至其参考值：
[0023]针对多母线直流微电网，其控制目标为在潮流方程的约束下实现：
1)
微电网母线电压调控；
2)
电力节点输出电流均衡分配；
3)
输电线路损耗最小化，即：
[0024][0025][0026][0027][0028]其中，
n
为多母线直流微电网的电力节点总数，
V
*
为母线电压额定值，
δ
V
、
δ
I
分别为电网允许的电压
、
电流偏差
。
为第
i
个电力节点单位输出电流，
α
s,i
为第
i
个电力节点电流均衡分配系数，为系统的单位稳态输出电流
。
输电线路损耗输电线路损耗
G
ij
为电力节点
i
与
j
之间的输电线路导纳，
I
L,i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多母线直流微电网分布式预设时间优化与控制方法，其特征在于，包括：
S1
，以最小化网络中各电力节点的母线电压与电压额定值的偏差
、
最小化输电线路损耗及各电力节点输出电流均衡分配为控制目标，构建性能函数并进行求解，得到各电力节点的母线电压的全局最优解；
S2
，在所述全局最优解下，利用分布式预设时间观测器估计网络中所有电力节点的电流均衡分配系数的平均值
α
sa
；根据
α
sa
，运用分布式预设时间优化策略得到第
i
个电力节点中的变换器的参考电压
S3
，基于控制第
i
个电力节点中的变换器调控所述第
i
个电力节点的母线电压
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式预设时间观测器为：其中，为第
i
个观测器对的估计值，
α
s,i
为第
i
个电力节点的电流均衡分配系数，
s
i
为中间变量，为中间变量，
γ
、
χ
为观测增益，
r
为常数，时变增益
n
为电力节点总数，
G
ij
为电力节点
i
与
j
之间的输电线路导纳，
t
b
为观测器的预设收敛时间
。3.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用分布式预设时间观测器估计网络中所有电力节点的电流均衡分配系数的平均值
α
sa
，包括：
(1)
根据本地信息
s
i
与及网络中邻居电力节点的
s
j
与求取误差与
(2)
将误差与
α
s,i
代入分布式预设时间观测器更新
s
i
、(3)
重复步骤
(1)
‑
(2)
，直至状态
s
i
、
收敛，得到
α
sa
。4.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分布式预设时间观测器在预先设定的时间
t
b
内收敛，即
5.
如权利要求1‑4任一项所述的方法，其特征在于，所述分布式预设时间优化策略为：
其中，
ζ
i
、
θ
i
、
ξ
i
为中间变量，为中间变量，
k
p
为时变增益，
k
p
＝
ε
p
(
ω
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕舞，张宇，刘骁康，肖江文，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：