一种低压交直流混合配电网分层控制架构及协同控制方法技术

本发明专利技术涉及低压交直流混合配电网智能控制技术领域，它涉及一种低压交直流混合配电网分层控制架构及协同控制方法，包括基础设备控制层，用于控制分布式电源、储能系统和负载的基础控制单元；局部协调控制层用于协调并管理分布式电源、储能系统和负载之间的功率输出的控制单元；局部集中控制层用于实现能量管理和经济性优化运行的能量管理系统，其包括孤岛能量管理策略和并网能量管理策略，全局集中控制层，用于整合混合配电网系统的控制资源和制定全局控制策略的智能控制中心，本发明专利技术低压交直流混合配电网四层分层控制架构，基于深度强化学习的控制策略生成方法，无需对混合配电网内部复杂的结构和元器件之间的相互影响关系进行分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低压交直流混合配电网智能控制，更具体地说，它涉及一种低压交直流混合配电网分层控制架构及协同控制方法。

技术介绍

1、随着电动汽车等柔性直流负荷、风机及光伏发电等新能源并网技术的快速发展，传统交流配电网正向交直流混合配电网过渡和发展。交直流混合配电网逐步成为配电网发展的主要趋势。低压交直流配电网通过双向ac/dc变换器实现电能的转换及柔性互联，多个低压交流配电网与直流配电网之间可实现协同互补。在交流电网正常运行情况下，实现互联的多个双向ac/dc变换器可采用传统的主从控制方式，然而该控制方式下系统稳定性主要取决于主控单元，系统稳定性及可靠性较差。

2、由于低压交直流混合配电网中双向ac/dc变换器具有平等的地位，宜采用对等分散式控制，但分散式控制仅能实现单一ac/dc变换器的有差控制，难以发挥多个基于双向ac/dc变换器构建的低压配网间的相互支撑潜力。

3、目前，面向分布式电源、柔性负荷接入的低压交直流混合配电网，通过互联变流器（双向ac/dc变换器）将交流电网与直流电网的母线相连，实现了交流电网与直流电网间的能量互补互济。但交直流混合微电网由于接入了多样化的分布式电源与负荷，其复杂的拓扑结构、多元的运行模式、功率波动性和不确定性、高维的特征变量，对低压交直流混合配电网的稳定运行与能量优化管理带来了诸多挑战。传统的分散式控制方法在单一能源形式且结构简单的电网中行之有效，但低压交直流混合配电网中的分布式电源等出力具有间歇性且能量交互复杂，给电网的稳定运行与调度优化带来巨大挑战。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供在电网分层协同控制的思想基础上，提出了面向低压交直流混合配电网的分层智能协同控制系统架构，进一步针对所提控制系统架构，提出基于深度强化学习的智能控制策略生成方法。

2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：

3、一种低压交直流混合配电网分层控制架构，包括：

4、基础设备控制层，配置用于控制分布式电源、储能系统和负载的基础控制单元；

5、局部协调控制层，配置用于协调并管理分布式电源、储能系统和负载之间的功率输出的控制单元；

6、局部集中控制层，配置用于实现能量管理和经济性优化运行的能量管理系统，其包括孤岛能量管理策略和并网能量管理策略，以便实现电力供需平衡；

7、全局集中控制层，配置用于整合混合配电网系统的控制资源和制定全局控制策略的智能控制中心。

8、本专利技术进一步设置为：所述基础设备控制层的控制策略为通过调整逆变器的输出电压，来维持交直流母线的电压稳定；通过调整逆变器的输出功率，来实现交直流配电网的功率平衡；过虚拟同步发电机控制 (vsg)方法，为逆变器增加虚拟惯性和阻尼，

9、在并网模式下，分布式电源可向系统注入恒定的功率；

10、在离网模式下，分布式电源需进行模式切换，提供电压和频率支撑，从而保证离网运行的稳定性。

11、本专利技术进一步设置为：所述局部集中控制层的控制策略为协调分布式电源、储能系统和负荷之间的功率输出，实现源、荷、储功率平衡；

12、通过调整分布式电源的出力，解决基础设备控制层频率偏差问题；

13、通过控制无功功率输出，实现电压幅值稳定控制；

14、通过控制并网开关和并网变流器，实现交直流混合配电网在并网与离网模式的平滑切换；

15、通过二次调节，消除一次控制中频率和电压偏差问题；

16、在并网模式下，混合配电网可以从上级电网获取电能；

17、在离网模式下，混合配电网需要依靠自身发电来满足负荷需求。

18、本专利技术进一步设置为：所述局部集中控制层的控制策略：根据混合配电网的并网/离网运行模式，制定不同的能量管理策略；

19、其中，

20、孤岛能量管理策略：为在混合配电网离网运行时，通过分布式电源与储能系统的协调控制，为混合配电网提供功率支撑，为重要负荷提供高质量电力供应；

21、并网能量管理策略：在混合配电网并网运行时，根据交直流两侧的运行关系，以及分布式电源和负荷情况，优化系统运行方式。

22、本专利技术进一步设置为：所述全局集中控制层的控制策略：通过智能控制中心采集各配电网的运行数据，建立全局状态信息模型；根据全局状态信息模型，制定全局控制策略，如互联节点电压稳定控制、全局能量管理、并网/离网运行优化控制。

23、一种对智能协同控制系统分层架构控制策略的方法，具体步骤如下：

24、s1、构建神经网络模型：根据不同的控制目标和场景，构建不同形式的神经网络模型；

25、s2、获取训练数据：从物理层获取不同范围的混合配电网系统状态信息数据；

26、s3、设计训练函数：根据神经网络模型模拟控制策略的不同，设计不同的训练函数；

27、s4、交互学习：与电力仿真系统进行交互学习，不断更新神经网络模型参数；

28、s5、模型封装：将完成训练的神经网络模型封装好；

29、s6、选择策略：根据控制任务，从策略库中选取对应的神经网络模型；

30、s7、获取实时状态信息：从物理层获取实时状态信息；

31、s8、生成控制策略：将实时状态信息输入神经网络模型，得到控制指令。

32、本专利技术进一步设置为：步骤s1中针对单个交直流混合配电网的控制建立神经网络模型ⅰ，

33、针对多个交直流混合配电网系统建立输入/输出神经元更多的神经网络模型ⅱ。

34、本专利技术进一步设置为：步骤s2中是物理层为交直流混合配电网相互连接构成的交直流混合配电网系统实体，该实体中的各交流电网和直流电网之间可以互联也可通过互联开关脱离电网系统。

35、本专利技术进一步设置为：步骤s6中所述策略库用于储存训练好的神经网络系统，且储存于交直流混合配电网控制系统的本地控制单元中，当要执行相应控制任务时选取对应的神经网络模型来使用，以便神经网络模型在控制决策时只需将物理层的实时状态信息输入网络，即可快速获取整个混合配电网系统的控制指令。

36、对比现有技术的不足，本专利技术的有益效果为：

37、低压交直流混合配电网四层分层控制架构，基于深度强化学习的控制策略生成方法，无需对混合配电网内部复杂的结构和元器件之间的相互影响关系进行分析，有效的简化了微电网群系统的建模规模和建模难度；无需分析在高耦合系统中拓扑变化带来的巨大波动，适合在数据量大、数据维度高、控制目标复杂和物理建模困难的复杂电力系统控制场景中使用。将能够大幅度提高混合配电网系统运行的稳定性、可靠性和经济性，从而解决由新能源高渗透率接入带来的电压越限、频率波动等问题，提高交直流混合配电网的智能管理能力和分布式可再生能源消纳能力。

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【技术保护点】

1.一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：所述基础设备控制层的控制策略为通过调整逆变器的输出电压，来维持交直流母线的电压稳定；通过调整逆变器的输出功率，来实现交直流配电网的功率平衡；过虚拟同步发电机控制(VSG)方法，为逆变器增加虚拟惯性和阻尼，

3.根据权利要求2所述一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：所述局部集中控制层的控制策略为协调分布式电源、储能系统和负荷之间的功率输出，实现源、荷、储功率平衡；

4.根据权利要求2所述一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：所述局部集中控制层的控制策略：根据混合配电网的并网/离网运行模式，制定不同的能量管理策略；

5.根据权利要求2所述一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：所述全局集中控制层的控制策略：通过智能控制中心采集各配电网的运行数据，建立全局状态信息模型；根据全局状态信息模型，制定全局控制策略，如互联节点电压稳定控制、全局能量管理、并网/离网运行优化控制。</p>

6.一种对智能协同控制系统分层架构控制策略的方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述一种对智能协同控制系统分层架构控制策略的方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述一种对智能协同控制系统分层架构控制策略的方法，其特征在于，步骤102中是物理层为交直流混合配电网相互连接构成的交直流混合配电网系统实体，该实体中的各交流电网和直流电网之间可以互联也可通过互联开关脱离电网系统。

9.根据权利要求6所述一种对智能协同控制系统分层架构控制策略的方法，其特征在于，步骤S6中所述策略库用于储存训练好的神经网络系统，且储存于交直流混合配电网控制系统的本地控制单元中，当要执行相应控制任务时选取对应的神经网络模型来使用，以便神经网络模型在控制决策时只需将物理层的实时状态信息输入网络，即可快速获取整个混合配电网系统的控制指令。

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【技术特征摘要】

1.一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：所述基础设备控制层的控制策略为通过调整逆变器的输出电压，来维持交直流母线的电压稳定；通过调整逆变器的输出功率，来实现交直流配电网的功率平衡；过虚拟同步发电机控制(vsg)方法，为逆变器增加虚拟惯性和阻尼，

3.根据权利要求2所述一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：所述局部集中控制层的控制策略为协调分布式电源、储能系统和负荷之间的功率输出，实现源、荷、储功率平衡；

4.根据权利要求2所述一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：所述局部集中控制层的控制策略：根据混合配电网的并网/离网运行模式，制定不同的能量管理策略；

5.根据权利要求2所述一种低压交直流混合配电网分层控制架构，其特征在于：所述全局集中控制层的控制策略：通过智能控制中心采集各配电网的运行数据，建立全局状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘强，靳继勇，陈禄，窦巍，庄友淳，陈彬，李运旺，任逸章，王瑞东，孙戬全，李政辉，焦亚琴，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：