基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法，适用于具有下垂特性的孤岛微电网分布式能源调频调压的问题，属于电力系统控制领域。基于所构造的分布式事件触发机制和协调控制策略，孤岛微电网中各分布式能源通过与其邻居的信息交互，确定自身的有功及无功功率调节量，使得电网频率及电压幅值在经过扰动后能够重新恢复至预设值，同时确保微电网有功及无功功率需求合理分配于所有分布式能源。本发明专利技术的优点在于在保证孤岛微电网频率电压调控任务有效完成的基础上，实现分布式能源间信息的按“需”传输，降低通信网络压力，避免网络拥塞，保障孤岛微电网安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统控制领域，特别是一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法。
技术介绍
近年来，由于分布式能源的环保、可再生、分布广泛等诸多优势，其越来越多的整合入现今的电力网络系统，使得传统的电力系统面临新的转变和挑战，由此诞生出“微电网”的概念。微电网是一种包含分布式能源、储能装置及负荷的低压电力系统，它可工作于并网和孤岛两种模式。当其运行于孤岛模式时，微电网的频率及电压幅值需通过自身的调控机制维持在使系统安全运行的水平，同时还要保证负荷的有功及无功功率需求合理的分配于微电网内部的分布式能源，实现分布式能源的公平利用。为实现上述目标，需对分布式能源设计相应的频率及电压幅值控制方法。传统的孤岛微电网电压频率控制方法采取集中式控制架构，即在微电网中构建集中式控制中心，集控中心收集微电网内所有设备单元的信息，通过所设计的控制算法计算各设备单元的控制指令，并将控制指令下发至各设备单元执行。面对包含大量分布式电源的孤岛微电网，集中式频率电压控制方式存在诸多缺陷：动态性能较差、需要昂贵的控制与通信中心、较低的鲁棒性和可扩展性。为此，集中式控制架构并不适合孤岛微电网的频率电压控制问题，分布式频率电压控制方法应运而生。在分布式控制架构下，孤岛微电网中的每个分布式电源通过与其相邻的其他分布式电源之间的局部通讯获取相关信息，通过所涉及的分布式控制协议在本地进行自身的频率及电压幅值控制指令并予以实施。分布式控制架构弥补了上述传统的集中式控制架构所存在的各种缺陷，避免了对集控中心的需求，同时具有较好的鲁棒性、可扩展性及控制性能，针对具有大量分布式能源的孤岛微电网具有较好的控制效果。然而，目前所存在的孤岛微电网分布式频率电压控制策略需要各分布式能源连续不断地经由通信网络与邻居实时交互信息。在未来电力系统发展中，分布式能源的数量将日趋增多，大量分布式单元的实时连续信息交互对通信网络有限的带宽资源带来了严峻的挑战，目前孤岛微电网频率电压协调控制方法中网络通信压力过大的问题，会带来诸如信息延迟、丢包等现象，并可进一步导致控制任务的失败，给微电网的稳定安全运行带来威胁。而目前尚缺乏针对此类问题的有效解决方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法，本方法可使得微电网频率及电压幅值在经过扰动后重新恢复至预设值，同时确保微电网有功及无功功率需求合理分配于所有分布式能源。在保证上述任务有效完成的基础上，实现各分布式能源间信息的按“需”传输，降低通信网络压力，保障孤岛微电网安全稳定运行。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法，包括如下步骤：步骤1、系统参数设置：根据孤岛微电网情况，给定分布式能源个数n，第i个分布式能源的额定有功功率和额定无功功率第i个分布式能源的有功及无功下垂系数分别为Dp,i与Dq,i；其中，i＝1,2,...,n；步骤2、令第i个分布式能源在t时刻的有功功率输出为Pi(t)，无功功率输出为Qi(t)；步骤3、令第i个分布式能源在t时刻的有功功率输出调节量为pi(t)，无功功率输出调节量为qi(t)；步骤4、描述孤岛微电网通信网络拓扑：设置一个通信连接系数aij，若第i个分布式能源与第j个分布式能源之间能够进行信息交互，则设置aij＝1；反之，设置aij＝0；约定aii＝0；其中，j＝1,2,...,n；步骤5、在初始时刻t0，令微电网中所有分布式能源均经由通信网络发送自身的有功及无功功率输出调节量，并设置触发时刻其中，表示第i个分布式能源关于其有功功率输出调节量的初始触发时刻，表示第i个分布式能源关于其无功功率输出调节量的初始触发时刻；步骤6、对于第i个分布式能源，若关于其有功功率输出调节量的最近一次事件触发时刻为第g次触发时刻，标记其为在时刻t，若满足如下公式(1)中的事件触发条件，则标记时刻t为第i个分布式能源关于其有功功率输出调节量的第g+1次触发时刻，记为并且第i个分布式能源将其自身的有功功率输出调节量的触发信息存储并发送至孤岛微电网中能够与其通信的其他分布式能源；其中，表示第j个分布式能源距在时刻t之前的最近一次关于有功功率输出调节的触发时刻，|Ni|表示能够与第i个分布式能源进行信息通信的其他分布式能源数量，Dp,j为第j个分布式能源的有功下垂系数，为第j个分布式能源在时刻的有功功率输出调节量；对于第i个分布式能源，若关于其无功功率输出调节量的最近一次事件触发时刻为第h次触发时刻，标记其为在时刻t，若满足如下公式(2)中的事件触发条件，则标记时刻t为第i个分布式能源关于其无功功率输出调节量的第h+1次触发时刻，记为并且第i个分布式能源将其自身的无功功率输出调节量的触发信息存储并发送至孤岛微电网中能够与其通信的其他分布式能源；其中，表示第j个分布式能源距在时刻t之前的最近一次关于无功功率输出调节的触发时刻,表示第j个分布式能源在时刻的无功功率输出调节量；步骤7、当时，第i个分布式能源有功功率调节量动态规律为：当时，第i个分布式能源无功功率调节量动态规律为：作为本专利技术所述的一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法进一步优化方案，n＝6。作为本专利技术所述的一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法进一步优化方案，n＝7。作为本专利技术所述的一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法进一步优化方案，n＝8。作为本专利技术所述的一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法进一步优化方案，n＝9。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：(1)本专利技术针对具有下垂特性的分布式能源所构成的具有连通通信网络拓扑的孤岛微电网，提供了一种基于事件触发机制的分布式频率及电压幅值调控方法；使得微电网频率及电压幅值在经过扰动后能够重新恢复至预设值，同时确保微电网有功及无功功率需求合理分配于孤岛微电网中的所有分布式能源；在保证上述任务有效完成的基础上，各分布式能源将其自身信息按照所设置的事件触发条件以离散非等周期的形式按“需”发送至微电网中与其相邻的其它分布式能源；本专利技术能够有效降低通信网络压力，保障孤岛微电网的安全与稳定运行，同时降低通信网络压力，避免因通信故障而导致的控制失效；(2)本专利技术中所设计的事件触发机制及基于此机制的频率电压协调控制策略的执行均仅需利用本分布式能源及微电网中能够与本能源进行信息交互的其他分布式的信息，整体设计架构采用分布式控制模式，具有较好的鲁棒性、可扩展性及控制性能，针对具有大量分布式能源的孤岛具有较好的控制效果；(3)本专利技术可为通信网络带宽有限情况下孤岛微电网分布式能源的频率及电压幅值分布式协调控制问题提供解决之道。附图说明图1是孤岛微电网系统示意图；图2是各分布式能源的有功功率输出变化图；图3是各分布式能源的无功功率输出变化图；图4是各分布式能源的频率变化图；图5是各分布式能源的电压幅值变化图；图6是分布式能源1的有功功率输出调节量触发时间间隔示意图；图7是分布式能源1的无功功率输出调节量触发时间间隔示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本实例考虑一个具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、系统参数设置：根据孤岛微电网情况，给定分布式能源个数n，第i个分布式能源的额定有功功率和额定无功功率第i个分布式能源的有功及无功下垂系数分别为Dp,i与Dq,i；其中，i＝1,2,...,n；步骤2、令第i个分布式能源在t时刻的有功功率输出为Pi(t)，无功功率输出为Qi(t)；步骤3、令第i个分布式能源在t时刻的有功功率输出调节量为pi(t)，无功功率输出调节量为qi(t)；步骤4、描述孤岛微电网通信网络拓扑：设置一个通信连接系数aij，若第i个分布式能源与第j个分布式能源之间能够进行信息交互，则设置aij＝1；反之，设置aij＝0；约定aii＝0；其中，j＝1,2,...,n；步骤5、在初始时刻t0，令微电网中所有分布式能源均经由通信网络发送自身的有功及无功功率输出调节量，并设置触发时刻其中，表示第i个分布式能源关于其有功功率输出调节量的初始触发时刻，表示第i个分布式能源关于其无功功率输出调节量的初始触发时刻；步骤6、对于第i个分布式能源，若关于其有功功率输出调节量的最近一次事件触发时刻为第g次触发时刻，标记其为在时刻t，若满足如下公式(1)中的事件触发条件，则标记时刻t为第i个分布式能源关于其有功功率输出调节量的第g+1次触发时刻，记为并且第i个分布式能源将其自身的有功功率输出调节量的触发信息存储并发送至孤岛微电网中能够与其通信的其他分布式能源；(pi(t)-pi(tgi))2>Dp,i24|Ni|Σj=1naij(pj(tg′(t)j)Dp,j-pi(tgi)Dp,i)2+Dp,i2|Ni|(Pi*-Pi(t)-pi(t))2---(1)]]>其中，表示第j个分布式能源距在时刻t之前的最近一次关于有功功率输出调节的触发时刻，|Ni|表示能够与第i个分布式能源进行信息通信的其他分布式能源数量，Dp,j为第j个分布式能源的有功下垂系数，为第j个分布式能源在时刻的有功功率输出调节量；对于第i个分布式能源，若关于其无功功率输出调节量的最近一次事件触发时刻为第h次触发时刻，标记其为在时刻t，若满足如下公式(2)中的事件触发条件，则标记时刻t为第i个分布式能源关于其无功功率输出调节量的第h+1次触发时刻，记为并且第i个分布式能源将其自身的无功功率输出调节量的触发信息存储并发送至孤岛微电网中能够与其通信的其他分布式能源；(qi(t)-qi(τhi))2>Dq,i24|Ni|Σj=1naij(qj(τh′(t)j)Dq,j-qi(τhi)Dq,i)2+Dq,i2|Ni|(Qi*-Qi(t)-qi(t))2---(2)]]>其中，表示第j个分布式能源距在时刻t之前的最近一次关于无功功率输出调节的触发时刻,表示第j个分布式能源在时刻的无功功率输出调节量；步骤7、当时，第i个分布式能源有功功率调节量动态规律为：Dp,iddtpi(t)=Pi*-Pi(t)-pi(t)+Σj=1naij(pj(tg′(t)j)Dp,j-pi(tgi)Dp,i);]]>当时，第i个分布式能源无功功率调节量动态规律为：Dq,iddtqi(t)=Qi*-Qi(t)-qi(t)+Σj=1naij(qj(τh′(t)j)Dq,j-qi(τhi)Dq,i).]]>...

【技术特征摘要】
1.一种基于事件触发机制的孤岛微电网频率电压协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、系统参数设置：根据孤岛微电网情况，给定分布式能源个数n，第i个分布式能源的额定有功功率和额定无功功率第i个分布式能源的有功及无功下垂系数分别为Dp,i与Dq,i；其中，i＝1,2,...,n；步骤2、令第i个分布式能源在t时刻的有功功率输出为Pi(t)，无功功率输出为Qi(t)；步骤3、令第i个分布式能源在t时刻的有功功率输出调节量为pi(t)，无功功率输出调节量为qi(t)；步骤4、描述孤岛微电网通信网络拓扑：设置一个通信连接系数aij，若第i个分布式能源与第j个分布式能源之间能够进行信息交互，则设置aij＝1；反之，设置aij＝0；约定aii＝0；其中，j＝1,2,...,n；步骤5、在初始时刻t0，令微电网中所有分布式能源均经由通信网络发送自身的有功及无功功率输出调节量，并设置触发时刻其中，表示第i个分布式能源关于其有功功率输出调节量的初始触发时刻，表示第i个分布式能源关于其无功功率输出调节量的初始触发时刻；步骤6、对于第i个分布式能源，若关于其有功功率输出调节量的最近一次事件触发时刻为第g次触发时刻，标记其为在时刻t，若满足如下公式(1)中的事件触发条件，则标记时刻t为第i个分布式能源关于其有功功率输出调节量的第g+1次触发时刻，记为并且第i个分布式能源将其自身的有功功率输出调节量的触发信息存储并发送至孤岛微电网中能够与其通信的其他分布式能源；(pi(t)-pi(tgi))2>Dp,i24|Ni|Σj=1naij(pj(tg′(t)j)Dp,j-pi(tgi)Dp,i)2+Dp,i2|Ni|(Pi*-Pi(t)-pi(t))2---(1)]]>其中，表示第j个分布式能源距在时刻t之前的最近一次关于有功功率输出调节的触发时刻，|Ni|表示能够与第i个分布式能源进行信息通信的其他分布式能源数量，D...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁盛煊，岳东，解相朋，黄崇鑫，张慧峰，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32