本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，特別是一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)頻率電壓協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，由于分布式能源的環(huán)保、可再生、分布廣泛等諸多優(yōu)勢，其越來越多的整合入現(xiàn)今的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使得傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)面臨新的轉(zhuǎn)變和挑戰(zhàn)，由此誕生出“微電網(wǎng)”的概念。微電網(wǎng)是一種包含分布式能源、儲能裝置及負(fù)荷的低壓電力系統(tǒng)，它可工作于并網(wǎng)和孤島兩種模式。當(dāng)其運(yùn)行于孤島模式時(shí)，微電網(wǎng)的頻率及電壓幅值需通過自身的調(diào)控機(jī)制維持在使系統(tǒng)安全運(yùn)行的水平，同時(shí)還要保證負(fù)荷的有功及無功功率需求合理的分配于微電網(wǎng)內(nèi)部的分布式能源，實(shí)現(xiàn)分布式能源的公平利用。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需對分布式能源設(shè)計(jì)相應(yīng)的頻率及電壓幅值控制方法。

傳統(tǒng)的孤島微電網(wǎng)電壓頻率控制方法采取集中式控制架構(gòu)，即在微電網(wǎng)中構(gòu)建集中式控制中心，集控中心收集微電網(wǎng)內(nèi)所有設(shè)備單元的信息，通過所設(shè)計(jì)的控制算法計(jì)算各設(shè)備單元的控制指令，并將控制指令下發(fā)至各設(shè)備單元執(zhí)行。面對包含大量分布式電源的孤島微電網(wǎng)，集中式頻率電壓控制方式存在諸多缺陷：動態(tài)性能較差、需要昂貴的控制與通信中心、較低的魯棒性和可擴(kuò)展性。為此，集中式控制架構(gòu)并不適合孤島微電網(wǎng)的頻率電壓控制問題，分布式頻率電壓控制方法應(yīng)運(yùn)而生。在分布式控制架構(gòu)下，孤島微電網(wǎng)中的每個(gè)分布式電源通過與其相鄰的其他分布式電源之間的局部通訊獲取相關(guān)信息，通過所涉及的分布式控制協(xié)議在本地進(jìn)行自身的頻率及電壓幅值控制指令并予以實(shí)施。分布式控制架構(gòu)彌補(bǔ)了上述傳統(tǒng)的集中式控制架構(gòu)所存在的各種缺陷，避免了對集控中心的需求，同時(shí)具有較好的魯棒性、可擴(kuò)展性及控制性能，針對具有大量分布式能源的孤島微電網(wǎng)具有較好的控制效果。

然而，目前所存在的孤島微電網(wǎng)分布式頻率電壓控制策略需要各分布式能源連續(xù)不斷地經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)與鄰居實(shí)時(shí)交互信息。在未來電力系統(tǒng)發(fā)展中，分布式能源的數(shù)量將日趨增多，大量分布式單元的實(shí)時(shí)連續(xù)信息交互對通信網(wǎng)絡(luò)有限的帶寬資源帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，目前孤島微電網(wǎng)頻率電壓協(xié)調(diào)控制方法中網(wǎng)絡(luò)通信壓力過大的問題，會帶來諸如信息延遲、丟包等現(xiàn)象，并可進(jìn)一步導(dǎo)致控制任務(wù)的失敗，給微電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行帶來威脅。而目前尚缺乏針對此類問題的有效解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)頻率電壓協(xié)調(diào)控制方法，本方法可使得微電網(wǎng)頻率及電壓幅值在經(jīng)過擾動后重新恢復(fù)至預(yù)設(shè)值，同時(shí)確保微電網(wǎng)有功及無功功率需求合理分配于所有分布式能源。在保證上述任務(wù)有效完成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)各分布式能源間信息的按“需”傳輸，降低通信網(wǎng)絡(luò)壓力，保障孤島微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明提出的一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)頻率電壓協(xié)調(diào)控制方法，包括如下步驟：

步驟1、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：根據(jù)孤島微電網(wǎng)情況，給定分布式能源個(gè)數(shù)n，第i個(gè)分布式能源的額定有功功率和額定無功功率第i個(gè)分布式能源的有功及無功下垂系數(shù)分別為D_p,i與D_q,i；其中，i＝1,2,...,n；

步驟2、令第i個(gè)分布式能源在t時(shí)刻的有功功率輸出為P_i(t)，無功功率輸出為Q_i(t)；

步驟3、令第i個(gè)分布式能源在t時(shí)刻的有功功率輸出調(diào)節(jié)量為p_i(t)，無功功率輸出調(diào)節(jié)量為q_i(t)；

步驟4、描述孤島微電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌涸O(shè)置一個(gè)通信連接系數(shù)a_ij，若第i個(gè)分布式能源與第j個(gè)分布式能源之間能夠進(jìn)行信息交互，則設(shè)置a_ij＝1；反之，設(shè)置a_ij＝0；約定a_ii＝0；其中，j＝1,2,...,n；

步驟5、在初始時(shí)刻t₀，令微電網(wǎng)中所有分布式能源均經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送自身的有功及無功功率輸出調(diào)節(jié)量，并設(shè)置觸發(fā)時(shí)刻其中，表示第i個(gè)分布式能源關(guān)于其有功功率輸出調(diào)節(jié)量的初始觸發(fā)時(shí)刻，表示第i個(gè)分布式能源關(guān)于其無功功率輸出調(diào)節(jié)量的初始觸發(fā)時(shí)刻；

步驟6、對于第i個(gè)分布式能源，若關(guān)于其有功功率輸出調(diào)節(jié)量的最近一次事件觸發(fā)時(shí)刻為第g次觸發(fā)時(shí)刻，標(biāo)記其為在時(shí)刻t，若滿足如下公式(1)中的事件觸發(fā)條件，則標(biāo)記時(shí)刻t為第i個(gè)分布式能源關(guān)于其有功功率輸出調(diào)節(jié)量的第g+1次觸發(fā)時(shí)刻，記為并且第i個(gè)分布式能源將其自身的有功功率輸出調(diào)節(jié)量的觸發(fā)信息存儲并發(fā)送至孤島微電網(wǎng)中能夠與其通信的其他分布式能源；

其中，表示第j個(gè)分布式能源距在時(shí)刻t之前的最近一次關(guān)于有功功率輸出調(diào)節(jié)的觸發(fā)時(shí)刻，|N_i|表示能夠與第i個(gè)分布式能源進(jìn)行信息通信的其他分布式能源數(shù)量，D_p,j為第j個(gè)分布式能源的有功下垂系數(shù)，為第j個(gè)分布式能源在時(shí)刻的有功功率輸出調(diào)節(jié)量；

對于第i個(gè)分布式能源，若關(guān)于其無功功率輸出調(diào)節(jié)量的最近一次事件觸發(fā)時(shí)刻為第h次觸發(fā)時(shí)刻，標(biāo)記其為在時(shí)刻t，若滿足如下公式(2)中的事件觸發(fā)條件，則標(biāo)記時(shí)刻t為第i個(gè)分布式能源關(guān)于其無功功率輸出調(diào)節(jié)量的第h+1次觸發(fā)時(shí)刻，記為并且第i個(gè)分布式能源將其自身的無功功率輸出調(diào)節(jié)量的觸發(fā)信息存儲并發(fā)送至孤島微電網(wǎng)中能夠與其通信的其他分布式能源；

其中，表示第j個(gè)分布式能源距在時(shí)刻t之前的最近一次關(guān)于無功功率輸出調(diào)節(jié)的觸發(fā)時(shí)刻,表示第j個(gè)分布式能源在時(shí)刻的無功功率輸出調(diào)節(jié)量；

步驟7、當(dāng)時(shí)，第i個(gè)分布式能源有功功率調(diào)節(jié)量動態(tài)規(guī)律為：

當(dāng)時(shí)，第i個(gè)分布式能源無功功率調(diào)節(jié)量動態(tài)規(guī)律為：

作為本發(fā)明所述的一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)頻率電壓協(xié)調(diào)控制方法進(jìn)一步優(yōu)化方案，n＝6。

作為本發(fā)明所述的一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)頻率電壓協(xié)調(diào)控制方法進(jìn)一步優(yōu)化方案，n＝7。

作為本發(fā)明所述的一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)頻率電壓協(xié)調(diào)控制方法進(jìn)一步優(yōu)化方案，n＝8。

作為本發(fā)明所述的一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的孤島微電網(wǎng)頻率電壓協(xié)調(diào)控制方法進(jìn)一步優(yōu)化方案，n＝9。

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)明針對具有下垂特性的分布式能源所構(gòu)成的具有連通通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓聧u微電網(wǎng)，提供了一種基于事件觸發(fā)機(jī)制的分布式頻率及電壓幅值調(diào)控方法；使得微電網(wǎng)頻率及電壓幅值在經(jīng)過擾動后能夠重新恢復(fù)至預(yù)設(shè)值，同時(shí)確保微電網(wǎng)有功及無功功率需求合理分配于孤島微電網(wǎng)中的所有分布式能源；在保證上述任務(wù)有效完成的基礎(chǔ)上，各分布式能源將其自身信息按照所設(shè)置的事件觸發(fā)條件以離散非等周期的形式按“需”發(fā)送至微電網(wǎng)中與其相鄰的其它分布式能源；本發(fā)明能夠有效降低通信網(wǎng)絡(luò)壓力，保障孤島微電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)降低通信網(wǎng)絡(luò)壓力，避免因通信故障而導(dǎo)致的控制失效；

(2)本發(fā)明中所設(shè)計(jì)的事件觸發(fā)機(jī)制及基于此機(jī)制的頻率電壓協(xié)調(diào)控制策略的執(zhí)行均僅需利用本分布式能源及微電網(wǎng)中能夠與本能源進(jìn)行信息交互的其他分布式的信息，整體設(shè)計(jì)架構(gòu)采用分布式控制模式，具有較好的魯棒性、可擴(kuò)展性及控制性能，針對具有大量分布式能源的孤島具有較好的控制效果；

(3)本發(fā)明可為通信網(wǎng)絡(luò)帶寬有限情況下孤島微電網(wǎng)分布式能源的頻率及電壓幅值分布式協(xié)調(diào)控制問題提供解決之道。

附圖說明

圖1是孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)示意圖；

圖2是各分布式能源的有功功率輸出變化圖；

圖3是各分布式能源的無功功率輸出變化圖；

圖4是各分布式能源的頻率變化圖；

圖5是各分布式能源的電壓幅值變化圖；

圖6是分布式能源1的有功功率輸出調(diào)節(jié)量觸發(fā)時(shí)間間隔示意圖；

圖7是分布式能源1的無功功率輸出調(diào)節(jié)量觸發(fā)時(shí)間間隔示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

本實(shí)例考慮一個(gè)具有6個(gè)分布式能源和1個(gè)負(fù)荷所構(gòu)成的孤島微電網(wǎng)，其系統(tǒng)示意圖如圖1所示，其中，inverter表示分布式能源逆變器，load表示負(fù)荷，實(shí)線表示電力網(wǎng)絡(luò)連接，虛線表示通信網(wǎng)絡(luò)連接。本發(fā)明所設(shè)計(jì)方法具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1.系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：給定分布式能源個(gè)數(shù)n＝6，第i(i＝1,2,...,6)個(gè)分布式能源的有功及無功下垂系數(shù)分別為D_p,i＝4×10⁴W/rad·s^-1與D_q,i＝160Var/V·s^-1，其額定有功功率額定無功功率

2.令第i(i＝1,2,...,n)個(gè)分布式能源在t時(shí)刻的有功功率輸出為P_i(t)，無功功率輸出為Q_i(t)；

3.令第i(i＝1,2,...,n)個(gè)分布式能源在t時(shí)刻的有功功率輸出調(diào)節(jié)量為p_i(t)，無功功率輸出調(diào)節(jié)量為q_i(t)；

4.描述孤島微電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌涸O(shè)置一個(gè)通信連接系數(shù)a_ij，若第i(i＝1,2,...,6)個(gè)分布式能源與第j(j＝1,2,...,6)個(gè)分布式能源之間能夠進(jìn)行信息交互，則設(shè)置a_ij＝1；反之，設(shè)置a_ij＝0；同時(shí)，約定a_ii＝0；如表1所示：

表1

5.在初始時(shí)刻t₀，令微電網(wǎng)中所有分布式能源均經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送自身的有功及無功功率輸出調(diào)節(jié)量，并設(shè)置觸發(fā)時(shí)刻

6.對于第i(i＝1,2,...,6)個(gè)分布式能源，若關(guān)于其有功功率輸出調(diào)節(jié)量的最近一次事件觸發(fā)時(shí)刻為第g次觸發(fā)時(shí)刻，標(biāo)記其為在時(shí)刻t，若如下事件觸發(fā)條件：

滿足，其中，表示第j個(gè)分布式能源距在時(shí)刻t之前的最近一次關(guān)于有功功率輸出調(diào)節(jié)的觸發(fā)時(shí)刻，|N_i|表示能夠與第i個(gè)分布式能源進(jìn)行信息通信的其他分布式能源數(shù)量，則標(biāo)記時(shí)刻t為第i個(gè)分布式能源關(guān)于其有功功率輸出調(diào)節(jié)量的第g+1次觸發(fā)時(shí)刻，記為并且第i個(gè)分布式能源將其自身的有功功率輸出調(diào)節(jié)量的觸發(fā)信息存儲并發(fā)送至孤島微電網(wǎng)中能夠與其通信的其他分布式能源；

7.當(dāng)時(shí)，設(shè)計(jì)第i個(gè)分布式能源有功功率調(diào)節(jié)量動態(tài)規(guī)律為：

8.對于第i(i＝1,2,...,6)個(gè)分布式能源，若關(guān)于其無功功率輸出調(diào)節(jié)量的最近一次事件觸發(fā)時(shí)刻為第h次觸發(fā)時(shí)刻，標(biāo)記其為在時(shí)刻t，若如下事件觸發(fā)條件：

滿足，其中，表示第j個(gè)分布式能源距在時(shí)刻t之前的最近一次關(guān)于無功功率輸出調(diào)節(jié)的觸發(fā)時(shí)刻，則標(biāo)記時(shí)刻t為第i個(gè)分布式能源關(guān)于其有功功率輸出調(diào)節(jié)量的第h+1次觸發(fā)時(shí)刻，記為并且第i個(gè)分布式能源將其自身的無功功率輸出調(diào)節(jié)量的觸發(fā)信息存儲并發(fā)送至孤島微電網(wǎng)中能夠與其通信的其他分布式能源；

9.當(dāng)時(shí)，設(shè)計(jì)第i個(gè)分布式能源無功功率調(diào)節(jié)量動態(tài)規(guī)律為：

為了驗(yàn)證本發(fā)明的有效性，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。

附圖2和附圖3分別表示了各分布式能源的有功及無功功率輸出變化，其中，橫軸time表示時(shí)間，縱軸active power和reactive power分別表示有功功率和無功功率，可以看出所有分布式能源的有功及無功功率輸出區(qū)域一致，這體現(xiàn)了負(fù)荷的有功與無功功率需求合理的分配在了每個(gè)能源上；附圖4和附圖5反映了微電網(wǎng)頻率及電壓幅值的變化情況，其中，橫軸time表示時(shí)間，縱軸frequency deviation和voltage magnitude分別表示頻率波動和電壓幅值，可知在所涉及的分布式調(diào)控策略下頻率及電壓均趨于穩(wěn)定，能夠滿足孤島微電網(wǎng)安全運(yùn)行需求；附圖6和附圖7中，橫軸time表示時(shí)間，縱軸period表示周期，其分別展現(xiàn)了分布式能源1的有功及無功功率輸出調(diào)節(jié)量觸發(fā)時(shí)間間隔變化情況，其中‘?！柕臋M坐標(biāo)表示相應(yīng)調(diào)節(jié)量的觸發(fā)時(shí)間，縱坐標(biāo)表示本次觸發(fā)據(jù)上次觸發(fā)的時(shí)間間隔，可以看出各分布式能源間的信息實(shí)現(xiàn)了非等周期形式的按“需”發(fā)送，由此能夠大幅降低通信網(wǎng)絡(luò)壓力，避免通信網(wǎng)絡(luò)擁塞，保障孤島微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替代，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。