一种适应多类型故障的微电网群柔性互联协调控制方法技术

本发明专利技术提供一种适应多类型故障的微电网群柔性互联协调控制方法，包括：

【技术实现步骤摘要】
一种适应多类型故障的微电网群柔性互联协调控制方法


[0001]本专利技术属于微电网群故障处理领域，更具体地涉及一种适应多类型故障的微电网群柔性互联协调控制方法
。

技术介绍

[0002]微电网是由分布式电源
、
能量转换装置
、
负载等构成的供配电系统，可以在并网模式下运行也可以运行在离网模式
。
微电网是分布式发电机组接入配电网的一种有效方式，它可以有效解决分布式发电间歇性和不稳定的缺点，提高可再生能源的使用效率，还具有能源互联的特点
。
但是由分布式发电单元组成的微电网的输出功率不稳定，受外部环境影响较大
。
针对以上问题，专家学者提出了微电网群的概念，其工作原理是将相邻的多个微电网柔性互联起来，形成一个微电网集群，通过为分布式电源配备容量合理的储能系统，实现各个微电网之间功率的协调互补，维持微电网群的稳定，增强系统可靠性
。
当微电网因发生故障而导致系统稳定时，微电网之间能够进行实时的能量和信息传递来协调系统，使微电网群系统中各微网稳定运行，提高了供电可靠性，此外，微电网群也可以和外部大电网相连接，通过与外部大电网之间实现能量互补，能够更好地发挥集中供电和分布式供电的优势
。
在微电网系统中，柔性互联技术可以提高系统的灵活性和可靠性，减少系统故障对电力供应的影响
。
当发生故障时，柔性互联技术可以通过调节电力负载和利用储能系统等手段实现电力供应的自动切换
。
[0003]常见的微电网柔性互联技术包括：
[0004]智能负荷管理技术：通过智能传感器
、
控制器和通信网络等手段监测电力负载变化，实现对电力负荷的精细化管理，从而提高电力供应的可靠性
。
[0005]储能系统技术：将储能设备直接与微电网相连，通过储能设备的蓄电池为电力负荷提供备用能源，实现电力供应的备份功能
。
[0006]运行管理系统技术：采用云计算
、
物联网
、
大数据等技术收集
、
分析
、
处理微电网系统的运行数据，通过智能控制算法实现对系统的实时监测
、
远程控制和故障诊断等功能，确保微电网的长期稳定运行
。
[0007]多源协同控制技术：通过多源协同控制，实现不同类型的电源之间的协同作业，提高微电网系统的供电能力和可靠性
。
[0008]然而，在柔性互联技术的应用过程中，也存在一些技术难题，比如设备的协同控制
、
数据的安全性和稳定性等问题
。
因此，在使用柔性互联技术的同时，需要综合考虑系统的实际情况和运行要求，适当选择合适的技术手段或组合方案
。
总的来说，微电网柔性互联技术的出现极大地促进了能源转型的进程，在提高能源利用效率和可靠性方面具有明显的优势
。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术旨在提供一种适应多类型故障的微
电网群柔性互联协调控制方法，针对并解决微电网群面对多类型故障时设备协同控制和安全性稳定性问题
。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术公开了一种适应多类型故障的微电网群柔性互联协调控制方法，包括如下步骤：
[0011](1)
采用微分方程描述单个微电网内部功率
、
频率以及其他物理量之间的数学关系，构建单个微电网的动态响应模型；
[0012](2)
综合考虑不同微电网之间输电线路和柔性互联装置的通信连接关系，构建多个微电网群的动态响应模型；
[0013](3)
综合考虑动态响应模型中微电网之间输电线路或柔性互联装置故障
、
微电网内发电机跳闸故障
、
微电网内负荷失电故障
、
微电网之间通信线路故障，判断故障类型，根据故障类型判断结果，实施微电网群柔性互联协调控制
。
[0014]进一步的，所述步骤
(1)
中，采用微分方程描述单个微电网内部功率
、
频率以及其他物理量之间的数学关系，构建单个微电网的动态响应模型，具体为：
[0015]微电网群第
i
个微电网的动力方程如下：
[0016][0017][0018][0019][0020][0021]式中，
Δ
f
是频率的变化量，
Δ
P
ti
是柴油发电机输出功率功率的变化量，
Δ
P
gi
是调速阀位置的变化量，
Δ
P
ei
是积分控制的变化量，
Δδ
i
是转子角的变化量，
Δ
P
ui
是柴油发电机控制的变化量，
Δ
P
di
是负载扰动的变化量，
k
pi
是电力系统增益，
k
ei
是积分控制增益，
k
bi
是频率偏置因子，
R
i
为调速系数，
T
pi
是电力系统的时间常数，
T
ti
是涡轮的时间常数，
T
gi
是调速器的时间常数，
ψ
i
是第
i
个微电网的物理邻居节点，
θ
i
是第
i
个微电网的网络邻居节点，
μ
il
是第
i
个微电网和第
l
个微电网之间的物理互连增益，
η
il
是第
i
个微电网和第
l
个微电网之间的网络互联增益；
[0022]上述方程表示为
[0023][0024][0025]x
i
＝
[
Δ
f
i Δ
P
ti Δ
P
gi Δ
P
ei Δδ
i
]T
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0026][0027]u
i
＝
[
Δ
P
ui Δ
P
di
]T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0028][0029]x
l
＝
[
Δ
f
l Δ
P
tl Δ
P
gl Δ
P
el Δδ
l
]T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0030]进一步的，所述步骤
(2)
中，综合考本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适应多类型故障的微电网群柔性互联协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
采用微分方程描述单个微电网内部功率
、
频率以及其他物理量之间的数学关系，构建单个微电网的动态响应模型；
(2)
综合考虑不同微电网之间输电线路和柔性互联装置的通信连接关系，构建多个微电网群的动态响应模型；
(3)
综合考虑动态响应模型中微电网之间输电线路或柔性互联装置故障
、
微电网内发电机跳闸故障
、
微电网内负荷失电故障
、
微电网之间通信线路故障，判断故障类型，根据故障类型判断结果，实施微电网群柔性互联协调控制
。2.
根据权利要求1所述的一种适应多类型故障的微电网群柔性互联协调控制方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中，采用微分方程描述单个微电网内部功率
、
频率以及其他物理量之间的数学关系，构建单个微电网的动态响应模型，具体为：微电网群第
i
个微电网的动力方程如下：个微电网的动力方程如下：个微电网的动力方程如下：个微电网的动力方程如下：个微电网的动力方程如下：式中，
Δ
f
是频率的变化量，
Δ
P
ti
是柴油发电机输出功率功率的变化量，
Δ
P
gi
是调速阀位置的变化量，
Δ
P
ei
是积分控制的变化量，
Δδ
i
是转子角的变化量，
Δ
P
ui
是柴油发电机控制的变化量，
Δ
P
di
是负载扰动的变化量，
k
pi
是电力系统增益，
k
ei
是积分控制增益，
k
bi
是频率偏置因子，
R
i
为调速系数，
T
pi
是电力系统的时间常数，
T
ti
是涡轮的时间常数，
T
gi
是调速器的时间常数，
ψ
i
是第
i
个微电网的物理邻居节点，
θ
i
是第
i
个微电网的网络邻居节点，
μ
il
是第
i
个微电网和第
l
个微电网之间的物理互连增益，
η
il
是第
i
个微电网和第
l
个微电网之间的网络互联增益；上述方程表示为
x
i
＝
[
Δ
f
i Δ
P
ti Δ
P
gi Δ
P
ei Δδ
i
]
T
ꢀꢀꢀꢀ
(8)u
i
＝
[
Δ
P
ui Δ
P
di
]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)x
l
＝
[
Δ
f
l Δ
P
tl Δ
P
gl Δ
P
el Δδ
l
]
T
ꢀꢀꢀꢀ
(12)。3.
根据权利要求1所述的一种适应多类型故障的微电网群柔性互联协调控制方法，其特征在于，所述步骤
(2)
中，综合考虑不同微电网之间输电线路和柔性互联装置的通信连接关系，构建多个微电网群的动态响应模型，具体为：包含
N
个微电网的整个微电网群的状态空间为式中，
x
＝
[row(
Δ
f
i
) row(
Δ
P
ti
) row(
Δ
P
gi
) row(
Δ
P
ei
) row(
Δδ
i
)]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)u
＝
[row(
Δ
P
ui
) row(
Δ
P
di
)]
T
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)g(
μ
i
,L
p
)
＝
column[
μ
i
L
p
,
i,1
…
μ
i
L
p
,
i,j
…
μ
i
L
p
,
i,N
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)g(
η
i
,L
c
)
＝
column[
η
i
L
c,i,1
…
η
i
L
c,i,j
…
η
i
L
c,i,N
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
式中，
Δ
f
i
是频率的变化量，
Δ
P
ti
是柴油发电机输出功率功率的变化量，
Δ
P
gi
是调速阀位置的变化量，
Δ
P
ei
是积分控制的变化量，
Δδ
i
是转子角的变化量，
Δ
P
ui
是柴油发电机控制的变化量，
Δ
P
di
是负载扰动的变化量，
k
pi
是电力系统增益，
k
ei
是积分控制增益，
k
bi
是频率偏置因子，
R
i
为调速系数，
T
pi
是电力系统的时间常数，
T
ti
是涡轮的时间常数，
T
gi
是调速器的时间常数，
μ
i
是物理互连增益，
η
i
是网络互联增益；
diag(a
i
)
是以变量
a
i
为对角线元素的对角矩阵，
row(a
i
)
以变量
a
i
为行元素的行向量，
column(a
i
)
是以变量
a
i
为列元素的列向量，
L
p,i,j
是微电网拉普拉斯矩阵
L
p
的第
i
行第
j
列元素，
L
c,i,j
是通信网络拉普拉斯矩阵
L
c
的第
i
行第
j
列元素
。4.
根据权利要求1所述的一种适应多类型故障的微电网群柔性互联协调控制方法，其特征在于，步骤
(3)
中的故障类型的的定义，具体为：
a.
输电线路或柔性互联装置故障：微电网群中各个子微电网间连接的电缆
、
线路或导体等物理连接出现问题或损坏，导致微电网系统无法正常运行，物理连接线路故障可能会对微电网的稳定性
、
可靠性
、
安全性产生重大影响，并可能导致严重后果；
b.
发电机跳闸故障：发电机内部元件损坏
、
电路连接不良
、
外部环境恶劣导致发电机性能下降甚至无法正常运行，发电机故障可能会导致微电网系统供电不足
、
设备损坏或者停机，影响整个微电网群的正常运行；
c.
负荷失电故障：微电网中由于设备故障
、
故意破坏
、
误操作等原因会导致某些负载突然消失，负荷缺失故障会导致微电网的电压和频率波动，运行设备过电流或过压，进而影响其稳定运行，甚至导致微电网群发生崩溃；
d.
通信线路故障：微电网群的各个子微电网之间的通信线路在信息传输过程中出现信息中断
、
延迟或者错误，通信故障可能会影响各个子微电网之间的信息交换和协调控制，导
致微电网群整体微电网或部分微电网的控制异常，导致通信故障的原因可能有网络拓扑结构不合理
、
硬件设备损坏
、
通讯协议不兼容
、
通讯频率不匹配
。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志淳，韩刚，王启航，闵怀东，杨帆，沈煜，韩佶，胡伟，雷杨，胡成奕，宋蕙慧，刘瑜，
申请(专利权)人：湖北方源东力电力科学研究有限公司哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：