[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

说明书

本发明提供一种基于边缘计算的微电网分布式协同控制系统及方法，涉及微电网运行控制技术领域。本系统包括微电网电力终端、边缘设备、通信网络和云端服务器；边缘设备通过传感器获取微电网电力终端中的实时数据，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，边缘计算节点利用本地信息和与其通信的邻居节点信息，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，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；多边缘计算节点采用分布式协同控制方法，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。

技术领域

本发明涉及微电网运行控制技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算的微电网分布式协同控制系统及方法。

背景技术

随着现代信息技术和先进通信技术在电力系统中的广泛应用，复杂电力网络运行控制，海量数据、多元化需求等带来更大的挑战。边缘计算聚焦实时、短周期数据的分析，在靠近物理环境或数据源头进行本地计算，力求实现本地化的实时采集、即时计算、及时响应和准确控制，具有安全、快捷、易于管理等优势。研究边缘计算与电力系统运行控制的深度融合技术，是全面推进电网智能化建设的必然举措。

边缘计算将信息从原来的集中在云端处理的方式，转移到接近用户的计算设备或终端上，这样会减小云端的负载及计算压力，并大大降低通信时延。相比于云计算的非实时、长周期的大数据分析，边缘计算适用于处理实时、短周期的数据分析和本地决策。目前学者对于云计算技术进行了深入的研究，但是云计算难以处理实时任务，并且现有基于边缘计算的分布式协同控制方法的研究较少。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于边缘计算的微电网分布式协同控制系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一方面，一种基于边缘计算的微电网分布式协同控制系统，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所述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。

另一方面，一种基于边缘计算的微电网分布式协同控制方法，基于前述一种基于边缘计算的微电网分布式协同控制系统实现，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，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，其中状态观测器为：

其中，和分别是边缘计算节点i、j观测的频率估计值，是的微分；N_i是边缘计算节点通信拓扑中所有与边缘计算节点i邻接的边缘计算节点集合；a_ij表示信息从边缘计算节点j传送到i的权重；当i为领导边缘计算节点时，g_i＝1，跟随微电网的参考频率ω_ref，当i为跟随边缘计算节点时，g_i＝0；t为时间。