[发明专利]一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统

说明书

本发明公开了一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统，所述电池储能系统由各自的二次电压容错控制器控制，电池储能系统供电源由各自的能级容错控制器控制，通过微电网进行电力传输，所述二次电压容错控制器和能级容错控制器的输入端均与通信网络图G的输出端相连，输出端均与对应电池储能系统的输入端相连接；所提出的基于动态触发的多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制策略，既有效解决了电压能级失效故障和能级偏置故障问题，又在保证电压恢复，能级同步的同时避免了电池储能系统之间的连续通信。

技术领域

本发明涉及工业过程控制技术领域，具体而言涉及一种多微电网完全分布式二次电压和能级容错控制系统。

背景技术

微电网是一种小规模的电力系统，可促进分布式电力发电机的有效集成，由发电源、储能系统和负载组成。由于微电网可以协调实现自主运行，微电网可以作为可调度源进行控制，在并网和孤岛运行模式下运行。近年来，电池储能系统通常在微电网中实现，以提高电能质量和网络可靠性。除此之外，由于可再生能源(即光电发电场和风力发电场)的不确定行为，它们还可以作为能源缓冲器来平衡可再生能源供应。

智能电网中的储能设备通常以集中式或分布式进行控制。在集中式控制中，将定义一个集中单元来控制所有分布的能源。微电网中央控制器收集储能系统的所有信息，然后将控制信号发送回给每个储能系统。因此，每个分布的能源与集中控制器之间需要双向通信链路。当系统规模较大时，中央控制器承受着大量的计算和通信负担，而且它本身就容易受到通信故障和单点故障的影响。因此，需要设计分布式控制协议来协调智能电网中多种储能设备的运行。ThomasMorstyn提出了一种分布式存储设备之间的动态能级平衡策略，以改善下垂控制微电网中的频率调节和可靠性。这是通过分布式多智能体协同控制系统实现的,电压和频率恢复可视为同步问题，而有功功率共享和能级平衡可视为一致问题，该系统可以修改下垂控制存储设备的输出功率，使其达到能量平衡状态。当存储设备接近一个共同的能量水平时，它们能够贡献其全部功率容量来应对微电网中的发电和需求波动。协同控制系统还提供了二次频率控制，将微电网恢复到标称频率。但在设计控制器时，需要计算通信图拉普拉斯矩阵的最小正特征值，这意味着控制策略没有完全分布，仍然需要全局信息。Hu等人解决了上述问题，所提出的控制策略是完全分布的，因此每个电池储能系统只需要自己的信息和通过通信网络来自其邻居的信息。其采用了基于分布式一致性的方法，通过使用电池储能系统间通信来实现储能设备的能级平衡、有功/无功功率共享和电压/频率同步，同时考虑了电池的异构性和分级控制结构。因此，提出的控制方案提高了系统的可靠性，降低了对故障的敏感性，并消除了对中央处理单元的需要。Thomas Morstyn等人将储能系统电池的荷电状态平衡问题表述为异构二阶多智能系统的一致性控制。分析了重新配置电池储能系统电池模块之间平衡电荷状态的分布式协同控制策略，该策略利用其邻居的信息同步微电网中所有电池存储系统的电荷状态水平。

事件触发被应用在微电网中以减少分布式发电机之间的信息交流。YuanFan等人通过引入采样和保持方案，提出了逆变器之间具有事件触发通信的非线性状态反馈控制。事件触发控制方法可以显著减少微电网的通信量，并显著降低逆变器之间精确实时信息传输的要求。验证了事件触发和时间触发具有几乎相同的无功功率分配精度，且基于事件触发机制的控制策略可以有效地减少通信总数。然而，电压状态是不断更新的，需要实时测量。为此，MengChen等人通过使用仅在事件触发时重置为实际值的估计器输出，替换反馈控制律中的实际值，所提出的控制策略只要求分布式二次控制器在某些特定时刻进行通信，同时具有频率和电压恢复功能以及精确的有功功率共享。