[发明专利]一种基于边缘计算的微电网分布式协同控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于边缘计算的微电网分布式协同控制系统，其特征在于，包括微电网电力终端、边缘设备、通信网络和云端服务器；

所述微电网电力终端包括分布式电源DG、传感器以及执行器，所述分布式电源包括微型燃气轮机、风机、光伏阵列和储能设备，采用下垂控制，并且每个分布式电源通过传感器和执行器与所述边缘设备连接；

所述边缘设备通过下行通信接口连接微电网电力终端的传感器和执行器，进行微电网实时数据采集，以及向电力终端发送控制决策，通过上行通信网络与所述云端服务器进行互联，将处理后的数据上传至云端服务器，所述边缘设备包含N个边缘计算节点，N为正整数，边缘计算节点之间相互通信协作，通过自身采集和与邻接边缘计算节点之间交互的信息，实时执行分布式协同控制方法；

所述云端服务器对所述边缘设备上传的微电网数据进行分析，并根据任务要求制定周期或非周期的控制决策下发到边缘设备中；

所述微电网分布式协同控制系统，用于实现一种基于边缘计算的微电网分布式协同控制方法，包括以下步骤：

步骤1：边缘设备通过传感器获取微电网电力终端中的实时数据，包括微电网系统的拓扑结构、电压幅值、频率、输出功率数据，数据被边缘设备处理后用于本地计算同时上传至云端服务器；

步骤2：针对微电网的频率控制，边缘计算节点利用本地信息和与其通信的邻居节点信息，所述本地信息利用状态观测器进行观测；

步骤3：结合边-边通信信息的可信性，设计边缘信息置信度评价机制，利用云端服务器数据分析后周期或非周期下发的置信度阈值，分别评价本地信息观测值以及接收的邻居节点信息的置信度，并表示为置信因子的形式；

所述边缘信息置信度评价机制包括本地信息置信度评价机制以及邻居信息置信度评价机制；

所述本地信息置信度评价机制为，设置本地置信因子，评价每个边缘计算节点对自己观测到的的置信度，本地置信因子为：

其中置信因子0≤T_i≤1，α0为权重系数用于权衡当前信息与过去的信息，并且变量d_i(t)的表达式为：

△_i是一个设定阈值；参数ε_i(t)为本地邻居跟踪误差，t→∞时ε_i(t)收敛于0；参数σ_i(t)为偏差，如果边缘计算节点i的本地信息没有失真，当系统处于稳态同步时||σ_i-ε_i||＝0，此时T_i＝1；否则，当系统处于稳态同步时||σ_i-ε_i||＞＞△_i，T_i1；

所述邻居信息置信度评价机制为，设置邻居置信因子，评价每个边缘计算节点对接收到的邻居信息的置信度，邻居置信因子表示为：

T_ij(t)＝max(T_j(t),b_ij(t))

其中置信因子0≤T_ij≤1；T_j为邻居节点j的本地置信因子；b_ij(t)为置信因子T_ij的控制变量；β0为权重系数用于权衡当前信息与过去的信息，并且变量s_ij(t)的表达式为：

k为计算节点i的邻居节点，并且k≠j；|N_i|是边缘计算节点i所有邻居边缘计算节点的数量；Θ_i是一个设定阈值，如果邻居节点j传送的信息没有失真，当系统处于稳态同步时此时T_ij＝1；否则,T_j趋近于0,邻居节点j传送信息的置信度取决于和的差距越大，置信因子T_ij越趋近于0；

步骤4：利用步骤3计算得到的置信因子，多边缘计算节点采用分布式协同控制方法，实现微电网频率的二次控制，并将二次控制所得到的控制决策命令发送到微电网DG的下垂控制中实现微电网频率同步稳定到参考值。