[发明专利]自适应下垂和一致性相结合的孤岛微电网的分层控制方法

说明书

本发明公开了一种自适应下垂控制和一致性在孤岛微电网的分层控制方法，其内容包括：构建分层控制方案；构建本地层及改进本地层的控制方法；以改进下垂控制作为电压和角频率的一次控制；构建网络层及设计带有领航者并考虑数据通信过程中自适应丢包问题的一致性算法来完成对电压和角频率的二次控制；设计无功功率分配的控制方法；在微电网中，由于各线路阻抗的不同，使得各DER输出的无功功率，不能按照各自的额定容量比进行合理的分配；则通过一致性算法来控制各DER的输出电流比，以此来合理的分配无功功率；设置合理的实验场景验证所述分层控制方法的有效性。本发明提高了系统的可靠性，使系统的抗干扰能力显著提高。

技术领域

本发明属于智能电网控制领域，涉及一种自适应下垂和一致性相结合的孤岛微电网的分层控制方法，具体指含有多个智能体的交流微电网分布式分层协调控制方法。

背景技术

近年来，随着世界经济快速发展和人们生活水平的提高，全球对能源的需求水平急剧上升。分布式电源(Distributed Energy Resource，简称DER)的提出很好地解决了相关难题，也势必将成为未来大型电网的有力补充和有效支撑。尽管分布式电源具有灵活性高、投资低和环境友好等一系列优点，但由于受自然环境条件的制约，DER也存在一些缺点。为了把DER整合到主电网中去，同时削弱其对电网的负面影响，微电网概念随之衍生出来。对于微电网系统来说，电压和角频率是两个重要的电能质量指标。微电网在实际运行中，必须采用可靠的控制方法来维持系统的电压和角频率稳定在额定值附近，因此二次控制被广泛应用于微电网系统中。与此同时，功率均分问题也是诸多学者研究的重要方向。

传统的二次控制采用基于中央控制器的集中式控制结构，需要收集每个DER的全部信息，然后向每个DER发送控制指令。因而导致通信网络复杂，通信量巨大，控制结构复杂且经济成本高。系统中往往含有多个单元个体，所以系统数学模型的维数过大易产生维数灾，降低了系统的稳定性。为了减少系统的通信量和降低系统的经济成本，增加系统的稳定性，近些年来，分布式协调控制方法被广泛应用到微电网的二次控制中。在分布式协调控制中，每个DER的控制器仅与邻近的DER通信，且不需要中央控制器，减少了系统的通信量，提高了系统的控制效率，提高了系统的鲁棒性。

发明内容

为了实现微电网电压和角频率的稳定，本发明提出一种自适应下垂控制和一致性在孤岛微电网的分层控制方法。本发明方法基于微电网的分布式分层控制技术平台，主要实现电压，角频率和无功功率的调节。

为了实现上述目标，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自适应下垂控制和一致性在孤岛微电网的分层控制方法，该方法内容包括如下步骤：

(1)构建分层控制方案；

(2)构建本地层及改进本地层的控制方法；以改进下垂控制作为电压和角频率的一次控制；

(3)构建网络层及设计带有领航者并考虑数据通信过程中自适应丢包问题的一致性算法来完成对电压和角频率的二次控制；

(4)设计无功功率分配的控制方法；在微电网中，由于各线路阻抗的不同，使得各DER输出的无功功率，不能按照各自的额定容量比进行合理的分配；则通过一致性算法来控制各DER的输出电流比，以此来合理的分配无功功率；

(5)设置合理的实验场景验证所述分层控制方法的有效性。

由于采用上述技术方案，本发明提供的分层控制方法与现有技术相比，其有益效果具体体现在以下几个方面：

(1)每个DER在进行信息交流时只与与其相连的DER进行信息交换，而不需与其他所有的DER进行通信，这样的通信方式与传统集中式通信有本质的区别；在微电网中所有的DER都可以看成是对等节点，从而避免了传统方式下当中心节点出现故障将严重影响系统的稳定性的情况，从而提高了系统的可靠性，使系统的抗干扰能力显著提高；