用于多种被控对象的实现电网自趋优与等微增率加速方法技术

本发明专利技术公开了一种用于多种被控对象的实现电网自趋优与等微增率加速方法。针对微网中的不同被控对象，采用功率-频率控制方式或者频率-功率控制方式进行控制；构造任意通信网络，存在通信线路的被控对象之间具有成本微增率的数据传递；对存在通信线路的被控对象之间采用微增率一致性加速方法，得到各被控对象加速收敛之后的成本微增率，通过迭代计算使得所有被控对象的微增率相等，实现任意通信环境下的电网自趋优与等微增率加速。本发明专利技术可使被控对象实现自趋优，同时在任意通信网络环境下进行信息传递与微增率一致性方法，使被控对象的微增率加速收敛，实现经济最优；并且通信网络不存在连通性要求，加速了微增率一致的收敛速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电网与微增率的优化方法，尤其是涉及一种用于多种被控对象的 实现电网自趋优与等微增率加速方法，可同时适用于连通通信网络环境与非连通通信网络 环境。
技术介绍
随着新能源的发展和新技术的不断涌现，传统电力系统的发、输、配、送几大环节 都面临着更新换代的命运。而整体的发展趋势就是以分布式发电为主的智能电网。微网、 多智能体控制、虚拟发电厂是智能电网中的一种有效的运行方式，在分散电力管理系统的 管理下它们能够为拥有者和电能的生产者以及用户提供很好的经济效益和电能服务。 目前，这些系统广泛采用三层分层控制（Three-levelHierarchicalControl，简 称为TLHC)，即一次控制、二次控制和三次控制。通过一次控制实现系统频率有差调节。通 过二次控制使得系统频率偏差足够小以及系统的全局控制。三次控制一般考虑各系统的经 济分配问题，为系统提供了一种经济最优的运行方式。 根据通信网络拓扑结构的不同，可以分为集中控制、全分散控制和分布式控制。集 中控制的中央控制器和每台发电机组之间都存在通信线路，当机组台数较多时所需的通信 线路非常多；全分散控制适合小型电网，在微网中比较常见，每台发电机仅利用本地信息来 进行控制；分布式控制则介于二者之间，不存在中央控制器，在机组之间设置通信线路，机 组可以交换信息，本地控制器进行控制，最终达到控制目标。分布式控制一般要求一个连通 的通信网络，通信网络设计复杂。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了适用于多种被控对象的网络自趋优结构和微增率 一致性加速方法，可使被控对象在任意通信网络条件下，按照等微增率准则来分摊负荷。 本专利技术的技术方案采用如下步骤： 1)针对微网中的被控对象，采用功率-频率控制方式或者频率-功率控制方式进 行频率或者功率的控制； 2)构造任意通信网络，存在通信线路的被控对象之间具有成本微增率^(k)的数 据传递，不存在通信线路的被控对象之间不具有成本微增率Ai(k)的数据传递； 3)对存在通信线路的被控对象之间采用微增率一致性加速方法，得到各被控对象 加速收敛之后的成本微增率A, (k+1)，通过迭代计算使得所有被控对象的微增率相等，实 现任意通信环境下的电网自趋优与等微增率加速。 所述步骤1)的功率-频率（P-F)控制方式具体是：先采用分散一次控制方式 (DPC)根据容量分摊功率，实现频率的有差调节；再采用分散二次控制方式（DSC)使得频率 偏差足够小；然后采用考虑成本微增率的分布式三次控制方式（DTC)实现经济分配；将上 述的分散一次控制方式、分散二次控制方式、分布式三次控制方式得到的频率相加，得到被 控对象最终频率控制量fi，对被控对象的频率进行控制。 所述步骤1)的频率-功率（F-P)控制方式具体是：先采用分散一次控制方式 (DPC)根据容量分摊功率，实现频率的有差调节；再采用分散二次控制方式（DSC)使得频率 偏差足够小；然后采用考虑成本微增率的分布式三次控制方式（DTC)实现经济分配；最后 将上述的分散一次控制方式、分散二次控制方式、分布式三次控制方式得到的频率相加得 到被控对象目标频率fi'，经过反馈与PI(比例积分）控制，得到被控对象的目标功率，对 被控对象的功率进行控制。所述步骤1)的频率-功率（F-P)控制方式是：先通过分散二次控制方式（DSC)， 由被控对象出口侧的电压频率计算得到不含二次分量的被控对象出口侧电压频率，再通过 分散一次控制方式（DPC)计算得到有功功率参考值的一次分量；然后通过分布式三次控制 方式（DTC)计算得到有功功率参考值的三次分量；最后通过对功功率参考值的一次分量和 三次分量计算得到被控对象的目标功率，对被控对象的功率进行控制。 所述的分散一次控制方式采用以下公式表示的线性下垂控制方法： 其中，表示一次控制频率，f_^Pfmin分别为微网频率的上限和下限，Si是被控 对象的视在功率容量，Pi为被控对象的有功功率，i表示被控对象的序数。 所述的分散二次控制方式采用以下公式： fsec (a,f,) =a(5〇-f / (1+T2s) 其中，fse。表示二次控制频率，a为二次控制方式的增益系数，finieas为被控对象输 出频率的测量值，T2为第一低通滤波器的时间常数，s为频域变量，h表示被控对象最终频 率控制量，i表示被控对象的序数。 所述的分布式三次控制方式采用以下公式表示的非线性下垂控制方法： fter=(fmax-(fmax-fmin) 0Ai(k+1))/(1+T3s) 其中，ftCT表示三次控制频率，fmax和fmin分别为电网频率的上限和下限，Xi(k+l) 为被控对象的成本微增率；0为分布式三次控制方式的系数，t3为第二低通滤波器的时间 常数，S为频域变量。 所述的反馈与PI(比例积分）控制具体是：将由检测得到的被控对象输出频率 测量值4_s与被控对象目标频率fV-起通过PI控制得到被控对象有功功率参考值的 反馈分量/;通过频率-功率倒下垂曲线计算得到被控对象有功功率参考值的前馈分 量;由被控对象有功功率参考值的前馈分量和有功功率参考值的反馈分量 湘加得到被控对象的有功功率参考值pi;Mf，使得被控对象输出的有功功率与被控对 象有功功率参考值相等，形成了闭环反馈，完成控制。 所述频率-功率（F-P)控制方式具体是： a)采用以下公式表示的分散二次控制方式（DSC)计算得到不含二次分量的被控 对象出口侧电压频率 其中，是不含二次分量的被控对象出口侧电压频率，f' ^_3是被控对象出口 侧的电压频率，a为分散二次控制方式的增益系数，T2为第一低通滤波器的时间常数，s为 频域变量； b)采用以下公式表示的分散一次控制方式（DPC)计算得到有功功率参考值的一 次分量Ppi:其中，Si是被控对象的视在功率容量，f是不含二次分量的被控对象出口侧电压 频率，fma，fmin分别为微网的频率上限和下限； C)采用以下公式表示的分布式三次控制方式（DTC)计算得到有功功率参考值的 三次分量Pter: 其中，/是不含二次分量的被控对象出口侧电压频率，为非线性频率-功 率倒下垂函数，非线性频率-功率倒下垂函数为以下公式的反函数： 其中，圪"和别为微网的频率上限和下限，0为分布式三次控制方式的系 数，Xi(k+1)为第i个被控对象的成本微增率； d)以下公式对有功功率参考值的一次分量和三次分量进行计算得到被控对象的 有功功率参考值Pi，对微网进行全分布式自趋优功率控制： 其中，s为频域变量，i为被控对家的序数，Pi;Mf为苐i个被控对象的有功功率参 考值，为不含二次分量的被控对象出口侧电压频率，T3为第二低通滤波器的时间常数。 所述步骤3)的微增率一致性加速方法具体是采用以下公式： 其中，Ai(k)为第k次第i个被控对象的成本微增率（CIV)，k为迭代次数，n表示 被控对象的总数，i、j表示不同被控对象的序数，为矩阵D中的元素，矩阵D中各行的元 素之和均为1以使得加速微增率一致性的收敛。 所述的微增率一致性加速方法利用通信网络传递信息进行，使各被控对象达到微 增率一致性的进程加快。微增率一致性加速方法采用以下公式： 具中，AJk)为谷被捏对家的成本微增率（CIV)函数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多种被控对象的实现电网自趋优与等微增率加速方法，其特征在于包含以下步骤：1)针对微网中的被控对象，采用功率‑频率控制方式或者频率‑功率控制方式进行频率或者功率的控制；2)构造任意通信网络，存在通信线路的被控对象之间具有成本微增率λi(k)的数据传递，不存在通信线路的被控对象之间不具有成本微增率λi(k)的数据传递；3)对存在通信线路的被控对象之间采用微增率一致性加速方法，得到各被控对象加速收敛之后的成本微增率λi(k+1)，通过迭代计算使得所有被控对象的微增率相等，实现任意通信环境下的电网自趋优与等微增率加速。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴莹，赵睿，章雷其，辛焕海，汪震，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33