[发明专利]一种考虑通信问题的孤岛微电网分布式协调控制方法

说明书

本发明提供一种考虑通信问题的孤岛微电网分布式协调控制方法，基于分布式信息并考虑信息传输过程中遇到的实际通信问题有效解决脱网自治下交流微电网频率和电压的稳定控制问题，避免集中通讯压力和频率电压波动过大以及通信中断造成的系统失稳。设计下垂控制器，优化频率和电压的动态性能。在二次控制中，引入集中式事件触发一致性协议，节约通信资源，考虑网络拓扑结构的不规律切换，在通信中断故障下设计一种数据补偿机制，采用邻居数据补偿和集中数据补偿相结合的方案；在数据预测上，提出了改进的基于时间序列的指数平滑模型，最终实现频率和电压的二次调整。

技术领域

本发明涉及智能电网控制技术领域，具体而言，尤其涉及一种考虑通信问题的孤岛微电网分布式协调控制方法。

背景技术

近年来，发展清洁能源，保障能源安全成为能源领域的核心内容。风力发电、光伏发电等分布式电源凭借其投资少、发电方式灵活、环保效应好等优点得到极大的发展。由于分布式电源种类不同、归属不同、数量庞大且分散难以直接接入配电网，提出了微电网概念。微电网是一个自治系统，有并网和孤岛两种运行模式。并网运行下，微电网的电压和频率主要由大电网来维护。可再生能源的发电比较依赖于当地天气条件，一般具有随机性，而负荷的跟随能力差，导致自治微电网的安全稳定性缺乏保障，因此，在孤岛运行下，如何保证既能满足负荷需求又能维持系统的安全稳定性是不小的挑战。这就要求自治微电网依托灵活的控制方法来解决，孤岛自治微电网控制技术是微电网运行的一项关键性技术难题。为适应智能电网互联需求，越来越多的电力设备具备嵌入式系统结构，大量的电器设备、数据采集设备通过电网、通信网两个实体网络连接，在一定程度上做到了计算、通信和物理的融合，具备了信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)的基本特征。未来，越来越多的微电网将与通信网络深度融合，演变成电力CPS系统。但通信技术的引入也同时带来了很多问题，如时滞、丢包和通信中断等。这也就要求设计出更安全、高效和实时的应对策略来解决这些通信问题。

目前，在微电网系统中普遍采用下垂控制来实现分布式电源(DistributedEnergy Resources,DER)的即插即用。但在稳态时，系统频率和电压与参考值存在偏差并且不能合理分配无功功率。因此，通常需要改进下垂控制或者添加二次控制而形成分层控制来校正频率和电压。传统的二次控制采用基于中央控制器的集中式控制结构，需要收集每个DER的全部信息，然后向每个DER发送控制指令。集中通讯不仅会带来信息传输压力，也会由于信息传输时滞恶化系统控制性能。近些年来，分布式协调控制策略被广泛应用到微电网的二次控制中。在分布式协调控制中，每个DER的控制器仅与邻近的DER通信，且不需要中央控制器，提高了系统的鲁棒性，但是仅仅如此还不足以满足微电网系统的各种随机变化。在此基础上，考虑通信中断等扰动问题，目前急需发展既智能又可靠的控制策略，使孤岛运行的微电网在负荷波动和通信故障下，还可以保证微电网中各DER输出良好的电压和频率的质量。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种考虑通信问题的孤岛微电网分布式协调控制方法。本发明基于多智能体技术平台和分布式通讯，考虑网络拓扑结构切换和信息传输中断等实际问题，设计既可行又经济，既智能又可靠的分布式协调控制策略，进而确保脱网运行的微电网在大扰动下的安全稳定性，并改善频率和电压的动态性能。

本发明采用的技术手段如下：

一种考虑通信问题的孤岛微电网分布式协调控制方法，包括：

S1、基于多智能体技术平台和分布式通讯，考虑信息传输通信因素，设计下垂控制器；

S2、设计数据预测模型；

S3、在网络拓扑结构切换条件下，设计数据预测补偿机制。

进一步地，所述下垂控制器为通过在传统的下垂控制器中添加额外电压/频率补偿项的下垂控制器，具体表示如下：

且