[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

说明书

本发明涉及一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法，首先选取微电网中具有通讯连通性的候选拓扑结构；接着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最优分布式通讯拓扑结构；最后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；该设计方法基于图论连通度，以二次电压控制的收敛性和延时鲁棒性作为分布式通讯拓扑的性能指标，为分布式二次控制策略的设计提供依据，实现微电网无功功率均分和平均电压恢复，从而提高微电网整体电能质量。

技术领域

本发明涉及一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法，属于微电网运行控制技术领域。

背景技术

随着地球资源的日渐衰竭以及人们对环境问题的关注，可再生能源的接入越来越受到世界各国的重视。微电网是一种在能量供应系统中增加可再生能源和分布式能源渗透率的新兴能量传输模式，其组成部分包括不同种类的分布式能源(distributed energyresources，DER，包括微型燃气轮机、风力发电机、光伏、燃料电池、储能设备等)、各种电负荷和/或热负荷的用户终端以及相关的监控、保护装置。

微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必须的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。微电网与大电网之间通过公共连接点进行能量交换，双方互为备用，从而提供了供电的可靠性。由于微电网是规模较小的分散系统，与负荷的距离较近，可以增加本地供电的可靠性、降低网损，大大增加了能源利用效率，是一种符合未来智能电网发展要求的新型供电模式。

正常情况下，微电网与大电网连接，由大电网提供电压、频率支撑；当配网侧出现故障时，公共连接点断开，微电网进入孤岛模式。采用下垂控制策略的对等控制模式，由于不需要主导分布式电源及联络线间联系，因此获得了广泛的关注。当需要微电网由并网模式转向独立运行模式时，各分布式电源可以自动分担微网内负载功率。但由于下垂控制是比例有差控制，会引起各分布式电源输出电压与额定参考值的偏差，以及无功功率不能按照分布式电源的容量精确均分，因此需要二次电压控制。目前，微电网二次电压控制的实现形式包括集中式控制和分布式协同控制。集中式控制基于中央控制器，需要复杂的通讯网络和处理大量的数据，而且点对点通讯的失败、可再生能源的即插即用，可能导致通信拓扑变化，进一步加大了集中式控制的负担。相反，分布式协同控制基于本地分布式电源与相邻分布式电源直接通讯，进行高效的信息交互，最终在简单的通讯拓扑下实现更快的决策和操作。随着开放式通讯方式尤其是无线通讯的发展，分布式通讯拓扑设计成为分布式二次控制的主要内容，对系统控制性能产生重要影响，但目前已有的分布式控制策略并未对拓扑设计的内容进行深入研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于图论连通性的微电网分布式通讯拓扑设计方法，基于分布式通讯拓扑的代数连通度、延时裕度、通讯成本与图论连通性的关系，提出在一定通讯成本限制下，考虑二次控制收敛性能、延时鲁棒性的拓扑优化指标，从而为分布式通讯拓扑的设计提供指导，进而实现分布式电源无功功率均分和平均电压恢复，提高微电网的整体电能质量。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了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，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；

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；