一种柔性互联微电网群分层自触发协同控制方法技术

本发明专利技术提供一种柔性互联微电网群分层自触发协同控制方法，涉及微电网群运行控制领域

【技术实现步骤摘要】
一种柔性互联微电网群分层自触发协同控制方法


[0001]本专利技术涉及微电网群运行控制
，具体为一种柔性互联微电网群分层自触发协同控制方法
。

技术介绍

[0002]微电网群是促进源网荷储友好互动
、
新能源高效利用的重要方式
。
智能软开关
(Soft open point,SOP)
作为一种新兴互联方案成为解决多个微电网集成问题的全新选择，其直流隔离环节将互联各侧解耦，适用于多个相同或不同标称电压
/
频率的微电网聚合互联，能够灵活调节微电网间功率双向流动，在更大范围内实现了各可调节资源的高效利用
。
然而，
SOP
具有非线性受控源特性，互联各微电网不再遵从线路阻抗的功率传输规律，此时系统频率变为“局部变量”，导致扰动平抑只能由各自区域内的可调节资源承担
。
[0003]传统方法大多以
SOP
各侧频率
/
电压信号生成对应传输功率参考值实现扰动均担，导致各微电网频率
/
电压恢复以及全网功率均分的控制目标无法同时实现，难以实现全局最优控制
。
分布式控制因其具有高可靠性和灵活性特点更适用于集群协同控制，但现有分布式方法一般采用连续或固定时间触发方式进行控制，存在信号冗余
、
通信成本偏高等问题，尤其是在控制主体多
、
维数大的微电网群中应用会由于实际通信带宽限制而影响其控制性能
。<br/>因此，有必要研究一种兼顾控制性能
、
通信成本以及执行效率的柔性互联微电网群分布式协同控制策略，提高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柔性互联微电网群分层自触发协同控制方法，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，提供了一种柔性互联微电网群分层自触发协同控制方法，包括：
[0009]步骤
A
：确定柔性互联微电网群协同控制目标，基于牵制思想建立能同时实现各控制目标的分层分布式控制架构；
[0010]步骤
B
：引入与控制架构相匹配的分层自触发通信机制，各层根据当前状态量预测各触发条件下一检测时刻，进而判断各通信网络中的节点是否需要触发信息交互；
[0011]步骤
C
：基于所构造的分层自触发通信机制，进一步利用一致性算法分别计算各微电网频率
/
电压二次控制
、
功率均分控制所需补偿量；
[0012]步骤
D
：计算实现微电网间功率互济所需的各
SOP
调节量，并对所求调节量积分处理后叠加于对应初始功率值，动态生成
SOP
传输功率参考值
。
[0013]进一步地，所述步骤
A
中，建立柔性互联微电网群分层分布式控制架构包括步骤
A01
至
A03
：
[0014]步骤
A01
：根据
SOP
互联微电网群的异步解耦特性及各微电网中分布式电源
(DG)
下垂控制的有差调节特性，系统协同控制目标分解如下：
[0015]各微电网频率
ω
k
保持在其额定值同时各微电网平均电压保持在其额定值
[0016]各微电网内，根据各
DG
的按容量分配有功功率和无功功率出力，即
[0017][0018]式中，
P
k,I
,Q
k,i
和
P
k,maxi
,Q
k,maxi
分别表示微电网
k
中第
i
个
DG
输出的有功无功功率以及对应的有功和无功功率容量
。i
＝
1,2,
…
n
k
[0019]协调各
SOP
传输功率以在互联微电网间实现有功和无功功率均分，即
[0020][0021]式中，下标
M
，
n
M
表示微电网
M
中第
n
M
个
DG
对应的状态量
。
[0022]步骤
A02
：对于微电网
k
，将
n
k
个
DG
分为1个牵制节点和
n
k
‑1个非牵制节点，则
M
个微电网中的
M
个牵制节点共同构成微电网群层通信网络，其中各牵制节点按下式更新状态：
[0023][0024]式中，
x
k,pin
(t)
和
x
l,pin
(t)
表示
t
时刻微电网
k
和微电网
l
牵制节点状态量；
Η
k
为微电网
k
牵制节点的邻居节点集合；
a
kl
为微电网
l
到微电网
k
通信链路权重
。
因此，微电网间功率互济可通过微电网群层通信网络中牵制节点交互其功率状态量，转化为对各
SOP
传输功率灵活调控来实现
。
[0025]步骤
A03
：将
M
个微电网中的各非牵制节点建立
M
个微电网层通信网络，对于微电网
k
中的非牵制节点
i
kh
按下式更新状态：
[0026][0027]式中，为和表示
t
时刻微电网
k
非牵制节点
i
kh
和
j
kh
状态量；为非牵制到的通信链路权重；为牵制增益；
x
kref
为所需跟踪参考值
。
因此，各非牵制节点在各微电网内交换信息，并从对应牵制节点接收信息，实现各微电网内频率
/
电压调节
、
功率均分协同控制
。
[0028]进一步地，所述步骤
B
中，按如下步骤
B01
至
B05
构造基于预测检测的分层自触发通信机制：
[0029]步骤
B01
：按下式计算各微电网牵制<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种柔性互联微电网群分层自触发协同控制方法，其特征在于，包括：步骤
A
：确定柔性互联微电网群协同控制目标，基于牵制思想建立能同时实现各控制目标的分层分布式控制架构；步骤
B
：引入与控制架构相匹配的分层自触发通信机制，各层根据当前状态量预测各触发条件下一检测时刻，进而判断各通信网络中的节点是否需要触发信息交互；步骤
C
：基于所构造的分层自触发通信机制，进一步利用一致性算法分别计算各微电网频率
/
电压二次控制
、
功率均分控制所需补偿量；步骤
D
：计算实现微电网间功率互济所需的各
SOP
调节量，并对所求调节量积分处理后叠加于对应初始功率值，动态生成
SOP
传输功率参考值
。2.
根据权利要求1所述的一种柔性互联微电网群分层自触发协同控制方法，其特征在于，在所述步骤
A
中建立柔性互联微电网群分层分布式控制架构，具体包括如下步骤：步骤
A01
：针对
SOP
互联微电网群的异步解耦特性，以及各微电网中分布式电源
DG
下垂控制的有差调节特性，系统协同控制目标能分解表示为：各微电网频率
ω
k
保持在其额定值
ω
k*
；各微电网平均电压保持在其额定值各微电网内，根据各
DG
的按容量分配有功功率和无功功率出力，即式中，
P
k,I
,Q
k,i
和
P
k,maxi
,Q
k,maxi
分别表示微电网
k
中第
i
个
DG
输出的有功无功功率以及对应的有功和无功功率容量；
i
＝
1,2,
…
n
k
协调各
SOP
传输功率以在互联微电网间按容量分配有功和无功功率，即式中，下标
M
，
n
M
表示微电网
M
中第
n
M
个
DG
对应的状态量；步骤
A02
：以微电网
k
为例，将
n
k
个
DG
分为1个牵制节点，以及
n
k
‑1个非牵制节点，则
M
个微电网中的
M
个牵制节点共同构成微电网群层通信网络，各牵制节点基于本身和邻居节点信息按下式更新状态：式中，
x
k,pin
(t)
和
x
l,pin
(t)
表示
t
时刻微电网
k
和微电网
l
牵制节点状态量；
Η
k
为微电网
k
牵制节点的邻居节点集合；
a
kl
为微电网
l
到微电网
k
通信链路权重；因此，微电网间功率互济能通过微电网群层通信网络中牵制节点交互其功率状态量，转化为对各
SOP
传输功率灵活调控来实现；步骤
A03
：将
M
个微电网中的各非牵制节点建立
M
个微电网层通信网络，则对于微电网
k
中的非牵制节点
i
kh
，利用自身和邻居节点信息及对应牵制节点信息按下式更新状态：式中，为
x
k,ikh
(t)
和
x
k,ikh
(t)
表示
t
时刻微电网
k
非牵制节点
i
kh
和
j
kh
状态量；
a
k,ikhjkh
为非
牵制
DG
jkh
到
DG
ikh
的通信链路权重；
g
k,ikh
为牵制增益；
x
kref
为所需跟踪参考值；因此，各非牵制节点在各微电网内交换信息，并从对应牵制节点接收信息，实现各微电网内频率
/
电压调节
、
功率均分协同控制
。3.
根据权利要求1所述的一种柔性互联微电网群分层自触发协同控制方法，其特征在于，所述步骤
B
中构造基于预测检测的分层自触发通信机制，具体包括如下步骤：步骤
B01
：按下式计算各微电网牵制
DG
和非牵制
DG
的状态量误差函数：其中，表示微电网群层通信网络的第
s
次触发时刻；表示微电网层通信网络中微电网
k
的第
s
次触发时刻，
s
＝
0,1,
…
；步骤
B02
：基于微电网群层状态量误差函数以及表征其信息交互的拉普拉斯矩阵
L
11
，构造如下形式的微电网群层通信网络触发条件：式中，
υ
u
,
η
u
为常数，需满足
0&lt;
υ
u
&lt;1,
η
u
&gt;1
；满足步骤
B03
：根据当前触发时刻以及各牵制
DG
状态量信息，预测计算微电网群层触发条件下一次检测间隔件下一次检测间隔上式能计算得到微电网群层触发条件下一检测时刻当当微电网群层不进行信息传输交互，直到此时判断是否违反触发条件，若违反，则下一触发时刻各牵制
DG
更新信息并通过上式继续预测下一检测时刻；反之，继续基于预测下一检测时刻以此类推，能使微电网群层通信网络避免对其触发条件实时检测，同时降低通信成本；步骤
B04
：基于微电网层状态量误差函数，结合表征其内部信息交互的拉普拉斯矩阵
L
22k
和表征其与微电网群层之间信息交互的拉普拉斯矩阵
L
21k
，构造如下形式的各微电网层通信网络触发条件：式中，为微电网群层的最新触发时刻；
υ
dk
,
η
1dk
,

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