本發(fā)明涉及一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二次電壓控制方法，屬于智能電網(wǎng)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

為提高新能源滲透率以及大電網(wǎng)對可再生能源的容納能力，通常將包含分布式電源的小型電廠以微電網(wǎng)的形式接入大電網(wǎng)。微電網(wǎng)運行在并網(wǎng)模式時，其電壓穩(wěn)定由大電網(wǎng)支撐，當(dāng)切換到孤島運行模式時，微電網(wǎng)控制系統(tǒng)需要保證其電壓同步。而微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)多種不同類型的分布式電源間的協(xié)調(diào)控制是系統(tǒng)運行控制的關(guān)鍵。

目前針對分布式發(fā)電機的協(xié)調(diào)控制主要有集中式控制與分布式控制兩種策略。集中式控制要求中央控制器在復(fù)雜的雙向通信網(wǎng)絡(luò)中采集到所有分布式發(fā)電機的運行狀態(tài)信息，并統(tǒng)一下達控制指令，其成本高，而且容易發(fā)生單點故障，使得系統(tǒng)可靠性降低；而分布式控制模式可以管理大量的分布式發(fā)電機，僅使用鄰域信息即可達到較好的控制效果，成本低廉，可擴展性強。

為執(zhí)行微電網(wǎng)二次電壓分布式控制策略，各分布式發(fā)電機通常經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)完成信息交互。在未來智能電網(wǎng)建設(shè)中，將出現(xiàn)越來越多的分布式發(fā)電機，而通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬是有限的，為此在實際工程應(yīng)用中通常對每個分布式發(fā)電機信息進行高頻等周期采樣發(fā)送以達到設(shè)計控制器中信息連續(xù)傳輸?shù)囊?，對于個體數(shù)量龐大的多分布式發(fā)電機群，這種過于保守的信息傳遞方式會使得網(wǎng)絡(luò)通信壓力增大，進而出現(xiàn)通信時滯及丟包，并最終導(dǎo)致控制任務(wù)的失敗，嚴重影響微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全，目前尚缺乏對此類問題的有效解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)二次電壓分布式控制方法，通過建立分布式發(fā)電機電壓下垂控制策略，設(shè)計事件觸發(fā)機制，重新構(gòu)建分布式二次電壓控制策略，使得其輸出電壓的幅值跟蹤到領(lǐng)導(dǎo)者，維持微電網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二次電壓控制方法，具體包含如下步驟：

步驟1，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)；

步驟2，設(shè)置第i個分布式發(fā)電機在t時刻的無功功率-電壓下垂控制策略；

步驟3，設(shè)置二次電壓控制的輸入變量和輸出變量；

步驟4，描述多分布式發(fā)電機通信網(wǎng)絡(luò)拓撲：

步驟5，設(shè)計事件觸發(fā)策略；

步驟6，設(shè)計二次電壓控制策略。

作為本發(fā)明一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二次電壓控制方法的進一步優(yōu)選方案，在步驟1中，設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)包含給定微電網(wǎng)中所含分布式發(fā)電機個數(shù)，以及每臺分布式發(fā)電機的輸出電壓幅值的參考值。

作為本發(fā)明一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二次電壓控制方法的進一步優(yōu)選方案，在步驟2中，所述無功功率-電壓下垂控制策略具體為：

vodi(t)＝vsi(t)-niqi(t)；

其中,vsi(t)是下垂控制的電壓幅值參考信號,qi(t)是第i臺分布式發(fā)電機的無功功率,vodi(t)是第i臺分布式發(fā)電機的電壓控制器的電壓幅值參考信號,ni是下垂控制系數(shù)。

作為本發(fā)明一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二次電壓控制方法的進一步優(yōu)選方案，在步驟3中，輸入變量為步驟2所述下垂控制的參考輸入vsi(t)，其中，設(shè)置則輸出變量為發(fā)電機的輸出電壓幅值vodi(t)。

作為本發(fā)明一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二次電壓控制方法的進一步優(yōu)選方案，在步驟4中，描述多分布式發(fā)電機通信網(wǎng)絡(luò)拓撲：設(shè)置一個通信連接系數(shù)aij，若i,i＝1,2,...n與j,j＝1,2,...n存在能夠交互d軸電壓信息vodi(t)與vodj(t)的通信鏈路，則設(shè)置aij＝1，反之a(chǎn)ij＝0，同時約定aii＝0；若第i個分布式發(fā)電機能接收vref，則設(shè)置ai0＝1，反之a(chǎn)i0＝0；

作為本發(fā)明一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二次電壓控制方法的進一步優(yōu)選方案，在步驟5中，在初始時刻t0，令所有分布式發(fā)電機均經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送自身的電壓幅值，并設(shè)置初始觸發(fā)時刻為對于第i個分布式發(fā)電機，若關(guān)于其電壓幅值的最近一次觸發(fā)時刻為在時刻，若如下事件觸發(fā)條件：

滿足，其中，bi(t)＝|αxi(t)+βsign(xi(t))|+γ，α，β和γ為正常數(shù)，sign()表示符號函數(shù)，表示第j(j＝1，2，...，n)個分布式發(fā)電機在t時刻之前的最近一次關(guān)于電壓幅值的觸發(fā)時刻，|ni|表示第i個分布式發(fā)電機的鄰居個數(shù)，則標(biāo)記時刻t為并且第i個分布式發(fā)電機將其自身的電壓幅值的觸發(fā)信息存儲并發(fā)送至群組中能夠與其通信的其他分布式發(fā)電機。

作為本發(fā)明一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二次電壓控制方法的進一步優(yōu)選方案，在步驟6中，當(dāng)時，設(shè)置第i(i＝1，2，...，n)個分布式發(fā)電機二次電壓控制策略為

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1)本發(fā)明的協(xié)調(diào)控制策略使得微電網(wǎng)中n臺分布式發(fā)電機的輸出電壓的幅值趨于一致，在并網(wǎng)模式下跟蹤到主網(wǎng)的電壓，在離網(wǎng)模式下跟蹤到領(lǐng)導(dǎo)者的電壓，最終實現(xiàn)微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定；

2)相比于傳統(tǒng)的信息連續(xù)發(fā)送及周期采樣離散發(fā)送方式，本發(fā)明實現(xiàn)了微電網(wǎng)中各分布式發(fā)電機間信息的按需發(fā)送，有效降低網(wǎng)絡(luò)通信壓力；

3)本發(fā)明的協(xié)調(diào)控制策略整體設(shè)計架構(gòu)采用分布式控制模式，建設(shè)成本低廉，可擴展性強。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法流程圖；

圖2是本發(fā)明群組分布式發(fā)電機的物理拓撲連接圖；

圖3是本發(fā)明群組分布式發(fā)電機的通信拓撲連接圖；

圖4是本發(fā)明群組分布式發(fā)電機輸出電壓幅值變化情況；

圖5是本發(fā)明分布式發(fā)電機2的輸出電壓幅值觸發(fā)時間間隔；

圖6是本發(fā)明分布式發(fā)電機3的輸出電壓幅值觸發(fā)時間間隔；

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，一種基于事件觸發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二層電壓控制方法，具體包括以下步驟：步驟1，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)；

步驟2，設(shè)置第i個分布式發(fā)電機在t時刻的無功功率-電壓下垂控制策略；

步驟3，設(shè)置二次電壓控制的輸入變量和輸出變量；

步驟4，描述多分布式發(fā)電機通信網(wǎng)絡(luò)拓撲：

步驟5，設(shè)計事件觸發(fā)策略；

步驟6，設(shè)計二次電壓控制策略。

具體原理如下：

在步驟1中.設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)：給定微電網(wǎng)中所含分布式發(fā)電機個數(shù)為4，以及每臺分布式發(fā)電機的輸出電壓幅值的參考值311v；

在步驟2中.設(shè)置第i(i＝1，2，3，4)個分布式發(fā)電機在t時刻的無功功率-電壓下垂控制策略為：

vodi(t)＝vsi(t)-niqi(t)；

其中,vsi(t)是下垂控制的電壓幅值參考信號,qi(t)是第i臺分布式發(fā)電機的無功功率,vodi(t)是第i臺分布式發(fā)電機的電壓控制器的電壓幅值參考信號,ni是下垂控制系數(shù)；

在步驟3中.設(shè)置二層電壓控制的輸入變量和輸出變量，輸入變量為步驟(2)所述下垂控制的參考輸入vsi(t)，輸出變量為發(fā)電機的輸出電壓幅值vodi(t)；并設(shè)置則輸入變量為：

在步驟4中.描述多分布式發(fā)電機通信網(wǎng)絡(luò)拓撲：設(shè)置一個通信連接系數(shù)aij，若i(i＝1，2，3，4)與j(j＝1，2，3，4)存在能夠交互d軸電壓信息vodi(t)與vodj(t)的通信鏈路，則設(shè)置aij＝1，反之a(chǎn)ij＝0，同時約定aii＝0。若第i(i＝1，2，3，4)個分布式發(fā)電機能接收vref，則設(shè)置ai0＝1，反之a(chǎn)i0＝0；其中圖2是本發(fā)明群組分布式發(fā)電機的物理拓撲連接圖；圖3是本發(fā)明群組分布式發(fā)電機的通信拓撲連接圖。

在步驟5中.在初始時刻t0，令所有分布式發(fā)電機均經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送自身的電壓幅值，并設(shè)置初始觸發(fā)時刻為對于第i(i＝1，2，3，4)個分布式發(fā)電機，若關(guān)于其電壓幅值的最近一次觸發(fā)時刻為在時刻，若如下事件觸發(fā)條件：

滿足，其中，bi(t)＝|αxi(t)+βsign(xi(t))|+γ，α，β和γ為正常數(shù)，sign(·)表示符號函數(shù)，表示第j(j＝1，2，...，n)個分布式發(fā)電機在t時刻之前的最近一次關(guān)于電壓幅值的觸發(fā)時刻，|ni|表示第i個分布式發(fā)電機的鄰居個數(shù)，則標(biāo)記時刻t為并且第i個分布式發(fā)電機將其自身的電壓幅值的觸發(fā)信息存儲并發(fā)送至群組中能夠與其通信的其他分布式發(fā)電機；

在步驟6中.當(dāng)時，設(shè)置第i(i＝1，2，...，n)個分布式發(fā)電機二次電壓控制策略為

此步驟需與步驟5同時執(zhí)行，以確?；谑录|發(fā)機制的微電網(wǎng)分布式二次電壓控制策略的實施。

為了驗證本發(fā)明的有效性，進行了仿真實驗，在0.3秒時微電網(wǎng)切換到孤島運行模式。附圖4表示群組中所有分布式發(fā)電機輸出電壓幅值變化情況，最終分別趨于期望值311v；附圖5描述了分布式發(fā)電機2的輸出電壓幅值觸發(fā)時間間隔，附圖6則描述了分布式發(fā)電機3的無功功率輸出率的觸發(fā)時間間隔，圖中‘°’號的橫坐標(biāo)表示相應(yīng)變量的觸發(fā)時間，縱坐標(biāo)表示本次觸發(fā)據(jù)上次觸發(fā)的時間間隔?？梢钥闯鲂畔⒂|發(fā)時刻是離散的，且具有不等的觸發(fā)周期。這說明了事件觸發(fā)機制可以根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的變化情況動態(tài)的調(diào)整觸發(fā)周期，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的按需發(fā)送，從而減少通信網(wǎng)絡(luò)壓力。

本發(fā)明針對包含多臺分布式發(fā)電機的微電網(wǎng)系統(tǒng)，提供一種基于事件觸發(fā)機制的二次電壓控制策略，屬于智能電網(wǎng)控制領(lǐng)域。每臺分布式發(fā)電機利用自身信息及能夠與其進行信息交互的其他分布式發(fā)電機的信息，構(gòu)建合理的事件觸發(fā)機制及相應(yīng)的分布式協(xié)調(diào)控制策略，使得所有分布式發(fā)電機的輸出電壓幅值跟蹤到領(lǐng)導(dǎo)者。本發(fā)明的優(yōu)點在于在保證控制任務(wù)有效完成的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)分布式發(fā)電機之間信息的按需發(fā)送，降低網(wǎng)絡(luò)通信壓力，從而保障智能電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的一般步驟，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。