[发明专利]一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法

权利要求书

1.一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法，用于对孤岛微电网的下垂运行模式下的信息交互实现控制，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A.基于微电网无功均分和平均电压恢复的二次电压控制目标，在微电网所有分布式通讯拓扑中，选取具有通讯连通性的分布式通讯拓扑结构，作为微电网的候选拓扑结构，然后进入步骤B；

上述步骤A中，基于微电网无功均分和平均电压恢复的二次电压控制目标，在微电网所有分布式通讯拓扑中，按如下步骤A01至步骤A02，选取具有通讯连通性的分布式通讯拓扑结构，作为微电网的候选拓扑结构；

步骤A01.针对分布式通讯拓扑结构，引入所对应的连通度矩阵如下式所示：

其中，RC表示分布式通讯拓扑结构的连通度矩阵；表示分布式通讯拓扑结构的连接矩阵，由各分布式电源间的连接元素组成，+表示矩阵的布尔和，a_ij表示微电网中第i个分布式电源与第j个分布式电源的直接通讯连通性；

步骤A02.基于式(5)，获得RC＝[r_ij]，其中，r_ij表示微电网中第i个分布式电源与第j个分布式电源之间的通讯连通性，r_ij＝1表示微电网中第i个分布式电源与第j个分布式电源之间具有通讯连通性，r_ij＝0表示微电网中第i个分布式电源与第j个分布式电源之间不具有通讯连通性，若RC中所有的非对角元素r_ij均等于1，则该分布式通讯拓扑结构具有通讯连通性，若RC中存在非对角元素r_ij等于0，则该分布式通讯拓扑结构不具有通讯连通性；

步骤B.分别获得各个候选拓扑结构所对应的代数连通度、时延裕度、通讯成本，然后进入步骤C；

步骤C.基于步骤B所提出的代数连通度、延时裕度和通讯成本，分别获取各个候选拓扑结构的性能指标，并选择最大性能指标所对应的分布式通讯拓扑结构，作为微电网所对应的最优分布式通讯拓扑结构，然后进入步骤D；

步骤D.基于微电网的最优分布式通讯拓扑结构，建立微电网分布式二次电压控制，实现无功均分和平均电压恢复。

2.根据权利要求1所述一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法，其特征在于，所述步骤B中，分别针对各个候选拓扑结构，根据如下公式：

获得各个候选拓扑结构分别所对应的代数连通度λ₂(L)；其中，x表示候选拓扑结构中各分布式电源的状态变量；L表示候选拓扑结构的Laplacian矩阵。

3.根据权利要求1所述一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法，其特征在于，所述步骤B中，分别针对各个候选拓扑结构，根据如下公式：

获得各个候选拓扑结构分别所对应的时延裕度τ^*；其中，L表示候选拓扑结构的Laplacian矩阵，λ_max(L)表示Laplacian矩阵L的最大特征根。

4.根据权利要求1所述一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法，其特征在于，所述步骤B中，分别针对各个候选拓扑结构，根据如下公式：

获得各个候选拓扑结构分别所对应的通讯成本C；其中，i∈{1、…、n}，j∈{1、…、n}，n表示微电网中分布式电源的数量，sgn(.)表示符号函数，a_ij表示微电网中第i个分布式电源与第j个分布式电源的直接通讯连通性。

5.根据权利要求1所述一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法，其特征在于，所述步骤C中，针对低于或等于预设通讯成本上限的各个候选拓扑结构，基于代数连通性和延时裕度的加权和进行性能指标计算，并选择最大性能指标所对应的候选拓扑结构，作为微电网的最优分布式通讯拓扑结构。

6.根据权利要求5所述一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法，其特征在于，针对低于或等于预设通讯成本上限C^*的各个候选拓扑结构，分别针对各个候选拓扑结构，按如下公式：

J(L)＝γ₁λ₂(L)+γ₂τ^*

获取各个候选拓扑结构分别所对应的性能指标J(L)，并选择最大性能指标所对应的候选拓扑结构，作为微电网的最优分布式通讯拓扑结构，其中，λ₂(L)表示候选拓扑结构所对应的代数连通度，τ^*表示候选拓扑结构所对应的时延裕度。