[发明专利]一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统

说明书

本发明涉及一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统，属于智能电网领域。系统由设备层、控制层和通信层组成；通信层由通信收发器和收发器之间的通信连接构成，用于发电单元间的信息交换；控制层利用本地测量信息和通信网络交换的信息，根据设计的控制器来产生分布式发电装置的控制信号；设备层是物理电力基础设施，其中的分布式发电装置对控制信号做出响应，实现电力能量的传送。相比于现有的有限时间和固定时间控制方案仅实现成比例的有功分配控制，所设计的快速鲁棒控制方案实现多种优化目标下的有功经济分配控制，有利于提高总的效益。此外，控制器利用指数函数能使控制系统的收敛速率更快。

技术领域

本发明属于智能电网领域，涉及一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统。

背景技术

微电网不仅是有效利用光伏发电、风力发电、燃料电池等分布式发电的有效方式，也能提供黑启动、频率调节、紧急需求响应等辅助服务。通常，微电网可视为由分布式发电、局部负荷、监控保护装置等形成的小型电力系统，其既可以与大电网进行联网运行，也可以孤立运行。孤立运行的微电网不仅要确保频率同步和电压稳定，也要实现合理的有功和无功分配控制。为了让微电网能稳定且经济的运行，分层控制被广泛使用。

由于微电网具有设备数量众多、地理位置分散、间歇性发电和小惯性等特点，这需要微电网控制系统具有优良的可扩展性、快速的响应性、较强的鲁棒性等特性。为此，基于分布式控制的智能电网控制方法受到越来越多的关注。一些分布式控制方法已被用于孤岛微电网的控制和优化。例如，申请号为201910170431.5的文献[1]，发明名称为一种基于一致性理论的孤岛微电网分层分布式控制策略；申请号为201610054613.2的文献[2]，发明名称为基于有限时间一致性的孤岛微电网分布式协调控制方法；申请号为201710797183.8的文献[3],发明名称为孤岛微电网的分布式固定时间协调控制方法；申请号为201910495672.7的文献[4]，发明名称为一种基于有限时间一致性理论的孤岛微电网控制策略；发表在IEEE Transactions on Industrial Electronics期刊的文献[5],题目为Robust finite-time frequency and voltage restoration of inverter-basedmicrogrids via sliding-mode cooperative control。

现有的基于有限时间或固定时间的控制方案[2,3,4,5]仅能实现频率恢复和成比例的有功功率分配，未考虑发电经济性，方案[1]仅考虑单一优化目标下的功率分配，不能解决多种相互冲突优化目标下的发电经济性问题。此外，控制器的鲁棒性也是一个重要方面。方案[1][2][3][4]仅能确保在无干扰的条件下正常运行,未考虑鲁棒性；方案[5]仅适用于功率及功率变化率均为有界干扰下的鲁棒运行，而无法保证在一般干扰下的鲁棒性。除了经济性和鲁棒性，收敛速率也是控制系统的重要性能指标之一。方案[1][2][4][5]实现有限时间收敛，其收敛时间依赖于系统初始值，方案[3]的固定时间收敛克服了对初始值的依赖，但其收敛速率仍然可能是缓慢的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种分布式鲁棒的孤岛微电网多目标功率分配和控制系统，

系统由设备层、控制层和通信层组成；

通信层由通信收发器和收发器之间的通信连接构成，用于发电单元间的信息交换；

控制层利用本地测量信息和通信网络交换的信息，根据设计的控制器来产生分布式发电装置的控制信号；

设备层是物理电力基础设施，其中的分布式发电装置对控制信号做出响应，实现电力能量的传送；