[发明专利]在CPS概念下考虑通信数据扰动的孤岛微电网分层控制方法

摘要

本发明公开了一种基于CPS概念下考虑通信数据扰动的孤岛微电网分层控制方法。本发明基于CPS的概念，并利用微电网内部的通信网络，将该分层控制结构分为两层：网络层和物理层；在网络层中，分析了CDD对系统控制效果的影响，并提出采用反向传播神经网络的策略来完成数据补偿和消除CDD的影响。在物理层中，采用P‑ω/Q‑U下垂控制作为微电网电压和频率的一次控制，同时利用网络层中的通信数据和有虚拟领航者的一致性协议来完成对各DER输出电压和角频率的二次控制，进而确保微电网的电压和角频率得到可靠的控制效果。

主权项

1.一种在CPS概念下考虑通信数据扰动的孤岛微电网分层控制方法，其特征在于：该方法具体内容包括以下步骤：步骤1：首先阐述CPS技术的概念，并将CPS技术应用于微电网系统组成电力CPS，并构建微电网分层控制结构，分层控制结构包括网络层和物理层；在所述网络层中，各分布式电源均被视为一个智能体，且每个智能体均具有两个功能：数据通信和一致性计算；在本发明方法中，基于通信数据扰动提出的几种数学模型、图论知识和一致性理论来分析通信数据扰动对一致性的影响；使用反向神经网络来构建运行时间和下垂控制输出数据之间的内在关系；本发明所提出的数据补偿方法就是通过这种内在关系而设计的。在所述网络层中包括：通信网络、通信数据扰动检测设备和一致性控制环节；P-ω/Q-U下垂控制作为孤岛微电网中各分布式电源输出电压和频率的一次控制；在本发明方法中基于网络层中的通信数据和一致性理论，针对孤岛微电网中各分布式电源输出电压和频率提出二次控制策略；所述网络层中的通信数据是下垂控制输出的电压值和角频率值；在所述物理层中包括：下垂控制器、功率控制器、一致性控制、二次控制器、虚拟控制器和电压电流双闭环；步骤2：在网络层中，利用图论和多智能体理论来构建微电网系统的整体通信结构，并在此基础上分析通信数据发生扰动对一致性控制效果的影响，及采取相应的措施进行数据补偿来克服数据扰动的影响；2.1.通信数据扰动分析2.1.1首先对以扰乱数据的完整性进行分析，其分析过程如下：定义：在本发明方法中定义存在一个函数如下： u ( t ) = 0 t < 0 1 t ≥ 0 - - - ( 1 ) ]]>(1)数据下降和数据上升数据下降是指数据在遭受通信数据扰动后，低于正常情况下的数据现象；数据上升则是指数据在遭受通信数据扰动后，高于正常情况下的数据现象；用数学模型表示如下：X(t)＝(1-α(u(t-t1)-u(t-t2)))·x(t) (2)其中，α是增益,如果0＜α,则代表发送了数据下降，其中若α＝1则代表数据中断；如果α＜0,则代表发生了数据上升；u(t)是定义的函数；x(t)是通信数据；t1是通信数据扰动开始的时间；t2是通信数据扰动结束的时间；X(t)是发生通信数据扰动之后的通信数据；扰动时间可以由数据检测装置测得，比如采用小波检测装置检测；(2)数据脉冲暂态脉冲是指在稳态条件下，电压发生的非工频的、单极性的突然变化现象，其持续时间很短；用数学模型表示如下：X(t)＝α·(u(t-t1)-u(t-t2))+x(t) (3)(3)数据振荡暂态振荡是一种在稳态条件下，电压出现的非工频、有正负极性的突然变化现象，用数学模型表示如下：X(t)＝x(t)+α·(u(t-t1)-u(t-t2))·x'(t) (4)基于上述构建的通信数据扰动数学模型(5)、(6)和(7)，以1个Leader和两个follower通信结构发生数据下降为例，来分析通信数据扰动对leader-following一致性控制的影响，一致性协议如下： x · 1 ( t ) = K 1 ( Σ j = 1 n a 12 ( x 2 ( t ) - x 1 ( t ) ) + b