一种基于牵制的微电网分布式协同控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微电网运行控制领域，具体来说，涉及一种基于牵制的微电网分布式 协同控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着传统能源的日益消耗，使用可再生能源的分布式发电技术在电力系统中得到 日益广泛的应用。微电网，是包含有分布式发电装置、储能装置和本地负荷，并具有一定的 自我调节和控制能力的配电子网。
[0003] 微电网的稳定控制，近来得到了特别的关注。基于多智能体系统的控制策略被认 识到能够在维持微电网稳定方面发挥重要作用，其控制方式包括集中式和分布式协同控 制。其中，集中式控制需要一个中央控制器，需要处理大量的数据，容易发生故障。分布式 控制的优点包括抗不确定干扰和分布式信息更新能力，从而使信息有效共享，最终使得决 策制定和实施更加迅速。牵制控制是一种多智能体系统有效的分布式控制方式，通过牵制 部分节点，牵制控制可以减少大型复杂控制系统的控制器数量，通常这种系统通过向所有 节点添加控制器是难以控制的。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于牵制的微电网分布式协 同控制方法，该控制方法是一种分布式控制方法，消除了中央控制器的需求和复杂的通信 拓扑，仅需控制一部分牵制代理，其余代理通过通信耦合与牵制代理跟踪同步，进而减少了 控制器的数量。
[0005] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
[0006] 一种基于牵制的微电网分布式协同控制方法，设微电网包含n个代理的多代理体 系统，其中，一部分代理是被控制的牵制代理，其余代理通过与牵制代理的通信耦合，以分 布的方式跟踪同步；该控制方法包括以下步骤：
[0007] 步骤10)进行一次控制，获取功率缺额：在孤岛模式下，微电网发生事故时，储能 系统代理自动进行如式（1)所示的一次控制，储能系统运行在恒压/恒频控制模式，维持微 电网的功率平衡：
【主权项】
1. 一种基于牵制的微电网分布式协同控制方法，其特征在于，设微电网包含η个代理 的多代理体系统，其中，一部分代理是被控制的牵制代理，其余代理通过与牵制代理的通信 耦合，以分布的方式跟踪同步；该控制方法包括以下步骤： 步骤10)进行一次控制，获取功率缺额：在孤岛模式下，微电网发生事故时，储能系统 代理自动进行如式（1)所示的一次控制，储能系统运行在恒压/恒频控制模式，维持微电网 的功率平衡：
式中，巧:表示储能系统输出有功功率的参考值，仏表示形成产,的PI控制器的比例参 数，仏:表示形成的PI控制器的积分参数，S是拉普拉斯变换中的复变量，/s表示积分运 算；fMf表示微电网频率的参考值，f表示微电网频率的测量值，表示储能系统输出无功 功率的参考值，思 p表示形成成的PI控制器的比例参数，表示形成0：,的PI控制器的积分 参数，Uref表示微电网电压的参考值，U表示微电网电压的测量值；对储能系统的逆变器输 出电压和电流进行派克变换，内环电流控制在dqO坐标系下进行，4/表示内环电流控制器 的d轴分量的参考值，4表示形成4,的PI控制器的比例参数，岛表示形成心的PI控制器 的积分参数，Pmu表示储能系统输出有功功率的测量值，C,表示内环电流控制器的q轴分 量的参考值，表示形成4/的PI控制器的比例参数，表示形成C,的PI控制器的积分参 数，表示储能系统输出无功功率的测量值；U 4t表示储能系统的逆变器输出电压测量 值的d轴分量，Uu表示储能系统的逆变器输出电压测量值的q轴分量，i diT表示储能系统 的逆变器输出电流测量值的d轴分量，表示储能系统的逆变器输出电流测量值的q轴分 量； 步骤20)进行二次控制，实现功率缺额共享：微电网按照式（2)实现系统的二次控制， 控制各分布式电源协同增发功率，实现分布式电源代替储能系统弥补系统功率缺额，调整 频率和电压恢复到额定值：
式中，h表示微电网中参与二次控制的分布式电源代理的总数，表示第k个分布 式电源代理增发有功功率的参考值，k为整数，且I < k < h 表示第k个分布式电源 代理增发无功功率的参考值；匕表示储能系统输出有功功率的参考值，成/表示储能系统输 出无功功率的参考值；Kit表示第k个分布式电源代理输出有功功率的初始参考值，/丨^^表 示第k个分布式电源代理在二次控制后输出的有功功率参考值；试《表示第k个分布式电源 代理输出无功功率的初始参考值，αζι表示第k个分布式电源代理在二次控制后输出的无 功功率参考值；对分布式电源的逆变器输出电压和电流进行派克变换，分布式电源内环电 流控制在dqO坐标系下进行，4?表示第k个分布式电源内环电流控制器的d轴分量参考值， 表示形成4?的PI控制器的比例参数，表示形成4?的PI控制器的积分参数，P 1^kS 第k个分布式电源输出有功功率的测量值；4α表示第k个分布式电源内环电流控制器的q 轴分量参考值，私#表示形成4m的PI控制器的比例参数，<?表示形成4?的PI控制器的积 分参数，QDak表示第k个分布式电源输出无功功率的测量值。
2.按照权利要求1所述的基于牵制的微电网分布式协同控制方法，其特征在于，所述 的步骤20)包括以下过程： 根据式（3)计算牵制控制的预定义一致值，该预定义一致值包括有功功率预定义一致 值ΔΡ。和无功功率预定义一致值AQ。：
式中，m表示参与牵制控制的代理数量，X表示牵制代理的数量； 通过式（4)进行代理i的牵制控制：
按照式（5)定义控制误差ei:
则式⑷根据e,_，变为式（6):
整个微电网的牵制控制使用矩阵形式，如式（7)所示：
式中，表示Δ/^ν的导数表示连接代理i的代理集合，W表示通信耦合矩阵，Wij 表示W矩阵的第（i，j)个元素，若代理i和代理j通过通信线路连接，Wij辛0,否则，w ij = 〇 ; 表示第i个代理增发有功功率的参考值，表示第j个代理增发有功功率的参 考值，ΔΡ。表示有功功率预定义一致值,Cli表示第i个代理的牵制控制增益，Cl iS 0 ;屯=0 表示第i个代理没有牵制控制，Δ01Λ,表示Δ2【/ν的导数，表示第j个代理增发无功 功率的参考值，Δβ〗/ν表示第i个代理增发无功功率的参考值，AQ。表示无功功率预定义一 致值；ei表示第i个代理的控制误差，ep;i表示第i个代理的有功功率控制误差，e u表示第 i个代理的无功功率控制误差，e」表示第j个代理的控制误差，^表示4的导数，E表示微 电网控制误差矩阵，￡_表示E的导数；Ep= [61)，1、61)，2、"*、61)， 11]41)表示微电网有功功率控 制误差矩阵，其中，ep，i表示第1个代理的有功功率控制误差，e p，2表示第2个代理的有功功 率控制误差，ep，n表示第η个代理的有功功率控制误差；E Q= [e u、…、^n]，Eq表示微 电网无功功率控制误差矩阵，e(U表示第1个代理的无功功率控制误差，e u表示第2个代 理的无功功率控制误差，表示第η个代理的无功功率控制误差；D = [d i、d2、…、dn]，D 表示微电网牵制矩阵，Cl1表示第1个代理的牵制控制增益，d2表示第2个代理的牵制控制 增益，d n表示第η个代理的牵制控制增益；I _"表示单位矩阵。
【专利摘要】本发明公开了一种基于牵制的微电网分布式协同控制方法，包括以下步骤：步骤10）在孤岛模式下，微电网发生事故时，储能系统代理自动进行一次控制，储能系统运行在恒压/恒频控制模式，维持微电网的功率平衡；步骤20）微电网实现系统的二次控制，控制各分布式电源协同增发功率，实现分布式电源代替储能系统弥补系统功率缺额，调整频率和电压恢复到额定值。该控制方法以一次控制和二次控制的分层控制为基础，是一种分布式控制方法，消除了中央控制器的需求和复杂的通信拓扑，仅需控制一小部分牵制代理，其余代理通过通信耦合与牵制代理跟踪同步，进而减少了控制器的数量。
【IPC分类】H02J3-38
【公开号】CN104659811
【申请号】CN201510045261
【发明人】顾伟, 薛帅, 柳伟, 陈明, 曹戈, 赵波, 周金辉
【申请人】东南大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月28日