一种分层式分布控制方法及区域控制器与流程

本发明涉及一种分层式分布控制方法及区域控制器，属于储能装置区域控制器设备
技术领域：
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背景技术：
：随着人类社会文明程度的不断提升，人类活动对地球环境产生了巨大影响，能源短缺、环境污染和气候变化已成为困扰全球的严重问题。电力行业是国家能源产业的核心，其发展状况对以上问题有着直接的影响。为了应对不断提高的环境保护、节能减排和可持续性发展要求，世界各国提出和执行了很多与开发可再生能源相关的政策和措施。新能源发电技术在各种政策的扶持下得到迅猛的发展，大量的光伏、风电、三联供机组等以分布式电源(dg，distributedgeneration)的形式接入到电网中，在缓解电网供电和调峰压力的同时也给传统电网带来了电能质量和规划、运营、控制等方面的挑战。另一方面，随着以数字化和网络化为特征的信息时代的来临，社会对电能质量和供电可靠性的要求越来越严格，用户要求能更加方便和灵活的与配电网进行信息交互和功率交互，传统的电力行业面临着新时代赋予的新挑战。而多类型分布式电源区域协制器利用率越来越高，而其在工作时会不同程度的发热，当温度升高后会产生一系列不良现象：温度升高，直接影响到电能的损耗，会加大电能的损耗，温度升高，致使周围的绝缘材料设备加快老化，甚至容易引起火灾事故。现有的多类型分布式电源区域控制器的外壳是由上下普通铝合金盖板及左右普通铝合金侧板四面组装而成，在实际的生产过程中外壳与外壳的结合面采用螺丝固定或铆接，因区域控制器没有设置有效的散热结构，导致其使用寿命低下。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：提供一种分层式分布控制方法及区域控制器，以解决现有技术中存在的问题。本发明采取的技术方案为：一种分层式分布控制方法，该方法包括以下步骤：第一步，计算变电站配网出线控制误差变电站配网出线出口功率控制误差；第二步，根据配网出线出口功率控制误差归零的目标，调节pi调节器比例和积分，逆模糊化处理；第三步，根据步骤二形成的pi控制比例系数，由控制器自动根据对分布式电源和储能有功功率分配。所述变电站配网出线控制误差变电站配网出线出口功率控制误差的计算定义为：ki×δpf+δpar·ea-i＝0式中，δpf是变电站配网出线实际出口功率与优化目标值的偏差，ki是区域i参与的功率控制协调系数，δparea-i是第i个自治区域与变电站配网出线实际交换功率和优化目标值的差；其中，pf是变电站配网出线实际出口功率，是优化目标值；其中，paree-i是自治区域i与变电站配网出线的实际交换功率，是交换优化目标值。作为优选方案，其中：所述调节pi调节器的比例和积分，包括：其中，u(t)是调节器的输出信号；e(t)为调节器的偏差信号，它等于给定值与测量值之差；kp为比例系数；ti为积分时间常数；td为微分时间常数；为积分系数；kptd为微分系数；对式(1)进行拉氏变换，得到它的传递函数：对式(2)可以用多种方法进行离散，当采用向后差分法离散时：其中，式中kp、ki、kd分别是比例、积分、微分系数；对式(3)进行变换，得：(1-z-1)u(z)＝[kp(1-z-1)+ki+kd(1-z-1)2]e(z)(4)再对式(4)两端进行z反变换，得：u(k)＝u(k-1)+kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)](5)作为一种优选方案，其中：所述逆模糊化处理采用重心法，归纳的逆模糊化处理处理后输出的精确量的公式为：其中，ui为输入变量在第i个模糊规则中的隶属度，xi为第i个模糊子集的量化值，n表示变电站配网出线数目。一种便于散热的区域控制器，它包括：上箱组件，包括左板、后板和下板，所述左板的一条侧边与所述后板相连接，与之垂直的另一条侧边与所述下板相连接，所述后板的一条侧边与所述下板相连接；下箱组件，包括右板、前板和上板，所述右板的一条侧边与所述前板相连接，与之垂直的另一条侧边与所述上板相连接，所述前板的一条侧边与所述上板相连接；其中，上箱组件和所述下箱组件通过连接件固定组装成箱体；控制电路，安装于箱体内；散热组件，包括散热风扇和散热孔，所述散热孔设于所述后板和前板上，所述散热风扇设于所述上箱组件的内部，同时设于所述散热孔处。作为一种优选方案，其中：所述后板上端设有第一凸出连接块，所述左板上端和前端分别设有第二凸出连接块和第三凸出连接块，所述第一凸出连接块、所述第二凸出连接块和第三凸出连接块上均设有固定孔；所述上板和前板左端均设有穿透孔，所述连接件穿过固定孔和穿透孔固定所述上箱组件和所述下箱组件，所述连接件为螺钉，所述固定孔和穿透孔为螺纹孔。作为一种优选方案，其中：所述后板右端后侧设有第一定位件，所述第一定位件截面呈l型，其一面与所述后板相贴合固定，另一面与所述后板相垂直。作为一种优选方案，其中：所述前板右端外侧设有第二定位件，所述第二定位件截面呈l型，其一面与所述前板相贴合固定，另一面与所述前板相垂直。作为一种优选方案，其中：所述第一定位件和所述第二定位件上均设有定位孔。作为一种优选方案，其中：所述右板上设置有复位键孔和插接端口。作为一种优选方案，其中：所述控制电路包括线路板、复位键和串口，所述复位键和串口分别与所述线路板相连接；所述复位键穿过所述复位键孔，所述串口穿过所述插接端口。本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的分层式分布的控制方法优化配电网的稳定经济运行，通过本发明的便于散热的多类型分布式电源区域协制器的散热组件，可以散出装置内部的热量，提高设备使用寿命，且方便、成本低。附图说明图1为本发明提供的分层式分布控制方法中的配电网分布式能源协调控制技术路线图；图2为本发明提供的分层式分布控制方法中的多时间尺度下的配电网分层协调控制框架；图3为本发明提供的分层式分布控制方法中负反馈环节示意图；图4为本发明提供的分层式分布控制方法中的负荷效率曲线；图5为本发明提供的分层式分布控制方法中电池内电阻、电压与soc关系图；图6为本发明提供的一种实施例中便于散热的多类型分布式电源区域协制器的整体结构爆炸示意图；图7为本发明提供的一种实施例中便于散热的多类型分布式电源区域协制器的所述上箱组件结构示意图；图8为本发明提供的一种实施例中便于散热的多类型分布式电源区域协制器的所述下箱组件的整体结构示意图；图9为本发明提供的一种实施例中便于散热的多类型分布式电源区域协制器的所述rj45插头的整体结构示意图；图10为本发明提供的一种实施例中便于散热的多类型分布式电源区域协制器的所述串口的整体结构示意图。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍。实施例1：目前，配电网的分布式能源协调控制技术通过全局优化能量管理和区域自治控制在不同时间尺度下相协调，提高电网运行的鲁棒性和经济性。其整体技术路线如图1所示，通过配电网的控制指标体系的研究，以指导配电网的有功功率协调控制，在此基础上提出基于配电网的有功功率协调控制方法，并设计开发相应的区域控制器。参照图2，配电网全局能量管理系统采集整个配电网的实时运行数据，其中包括了各个分布式能源发电的运行数据，根据最优潮流算法计算出全局优化控制方法，这个全局的优化控制策略是长时间尺度下的。全局优化控制方法生成各个区域控制的局部目标值，即自治区域与配网的功率交换目标值，各个区域再根据这个功率交换目标值和实际的功率交换值，通过区域自治的控制策略，实现相对较短时间尺度下的自治控制，以使得配电网的整体运行状态在受到外界扰动的情况下能够更快的响应这个变化，并由分布式能源消纳这个变化，使得整个配电网更加趋于全局最优目标。一种区域控制器的分层式分布控制方法，该方法包括以下步骤：第一步，计算变电站配网出线出口功率控制误差；第二步，根据配网出线出口功率控制误差归零的目标，调节pi调节器，逆模糊化处理；第三步，根据步骤二形成的pi控制比例系数，由控制器自动根据对分布式电源和储能有功功率分配。关于变电站配网出线出口功率控制误差的计算，首先定义为：ki×δpf+δparea-i＝0式中，δpf是变电站配网出线实际出口功率与优化目标值的偏差，其中，pf是变电站配网出线实际出口功率，是优化目标值，δparea-i是第i个自治区域与变电站配网出线实际交换功率和优化目标值的差，ki是区域i参与的功率控制协调系数，其中，paree-i是自治区域i与变电站配网出线的实际交换功率，是交换优化目标值。多类型分布式电源区域协制器的输出间接控制分布式能源的出力，继而影响δparea-i的值，从而影响变电站配网出线出口功率控制误差值的计算，因此，实际上通过分布式能源输出功率影响变电站配网出线出口功率控制误差形成控制结构上的负反馈，整个系统形成闭环控制。闭环系统就是指控制系统的结果在输出的同时，也会被送回到控制器的输入处，从而影响控制器以后的输出，形成一个环。闭环控制系统存在正反馈和负反馈，闭环控制系统一般情况下都采用负反馈。所谓负反馈就是把输出信号一部分或者全部通过一定的方式回送到输入端进行比较，使净输入量减小的反馈，用框图表示如图3。调节pi调节器：由于需要将pid算法在计算机中编程实现，而计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样许可的偏差计算控制量，不能像模拟控制那样连续输出控制量，进行连续控制。由于这一特点，公式(1)中的积分和微分项不能直接使用，必须进行离散化处理。其中，u(t)是调节器的输出信号；e(t)为调节器的偏差信号，它等于给定值与测量值之差；kp为比例系数；ti为积分时间常数；td为微分时间常数；为积分系数；kptd为微分系数；对式(1)进行拉氏变换，得到它的传递函数：对式(2)进行离散，当采用向后差分法离散时：其中，式中kp、ki、kd分别是比例、积分、微分系数；对式(3)进行变换，得：(1-z-1)u(z)＝[kp(1-z-1)+ki+kd(1-z-1)2]e(z)(4)再对式(4)两端进行z反变换，得：u(k)＝u(k-1)+kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)](5)其中，式(5)就是多类型分布式电源区域协制器中实现pi调节的算式，一般称为位置式pid。所述逆模糊化处理采用重心法，归纳的逆模糊化处理处理后输出的精确量的公式为：其中，ui为输入变量在第i个模糊规则中的隶属度，xi为第i个模糊子集的量化值，n表示变电站配网出线数目。控制器对分布式电源和储能有功功率分配方法：分配方法是决定区域内pi调节输出结果的分配方式，即对分布式电源和储能有功功率的分配算法。区域功率分配方法的目标就是在保证整个系统以及区域供电稳定的前提下，综合考虑各种分布式电源和储能设备的运行约束，提高系统全寿命周期的经济性。除了光伏发电和风力发电这类利用可再生能源的分布式电源，类似微型燃气轮机依靠化石能源的分布式电源运行效率问题值得关注。如图4，如果此类dg长期运行在低负荷状态，它的效率将非常低下。因此，可以对dg定下约束条件，设定dg最小运行功率，此外，dg的启停费用相对于运行成本较高，因此一旦启动dg后，设定dg的最小运行时间。总结为下式：对储能电池来说，电池的soc是一个重要的指标，它是指电池当前的剩余电量。图5表示了电池内电阻、充放电电压与soc的关系。从图中可以看到，soc＝0.2是一个明显的分界点，当储能电池的soc在[0，0.2]阶段内，其内阻较大，并且端电压呈现非线性变化特性；而储能电池的soc在[0.2，1]阶段内，储能电池的内阻较小，并且内阻值变化不大，几乎可以认为是一个常值，而端电压则呈现线性变化的特性。在多类型分布式电源区域协制器进行区域控制时，虽然它是间接控制储能运行状态，但在收集储能运行状态后，可以根据储能的这个运行特点，保证储能的soc工作区域在0.2<soc<1之间，也即当电池放电至soc＝0.2时，电池停止放电，而当电池充电至soc＝1时，电池停止充电。而储能电池的寿命与其充放电次数有密切的关系，因此在储能充电期间，在条件允许情况下应尽量避免电池soc达到上限前使得储能放电，同样，在储能放电期间，在条件允许情况下应尽量避免电池soc达到下限前使得储能充电。所谓调节允许的情况就是指区域内有其他分布式能源能够承担其指标，而不需要储能装置打破现有状态来承担。实施例2：如图6-图10所示，一种便于散热的多类型分布式电源区域协制器，该控制器包括上箱组件100和下箱组件200，上箱组件100和下箱组件200通过连接件固定，组装成箱体，箱体中安装有控制电路。具体的，上箱组件100包括左板101、后板102和下板103，左板101的一条侧边与后板102相连接，与之垂直的另一条侧边与下板103相连接，后板102的一条侧边与下板103相连接，通过左板101、后板102和下板103组成一个类似于三个面组成的一个顶角的样式；下箱组件200包括右板201、前板202和上板203，右板201的一条侧边与前板202相连接，与之垂直的另一条侧边与上板203相连接，前板202的一条侧边与上板203相连接，与上箱组件100相对应的，通过右板201、前板202和上板203组成一个类似于三个面组成的一个顶角的样式。上箱组件100和下箱组件200之间通过螺栓螺丝的固定配合，形成一个完整的箱体。因为上箱组件100和下箱组件200合并为箱体后，内部的温度会比较高，若温度高会影响机器的运行，因此在本实施例中提供了散热组件400。散热组件400包括散热风扇401和散热孔402，所述散热孔402设于所述后板102和前板202上，散热风扇401设于所述上箱组件100的内部，同时设于所述散热孔402处。这样设计可以使得，当散热风扇401通电后，热量通过散热风扇401吹散开，并通过散热孔402散出到箱体外部，除去箱体内部的热量。参照图6-图8，后板102上端设有第一凸出连接块102a，左板101上端和前端分别设有第二凸出连接块101b第三凸出连接块101c，第一凸出连接块102a、第二凸出连接块101b第三凸出连接块101c上均设有固定孔b，上板203左端上均设有穿透孔c，连接件穿过固定孔b和穿透孔c固定上箱组件100和下箱组件200，连接件为螺钉，且固定孔b和穿透孔c为螺纹孔。参照图6-图10，后板102右端后侧设有第一定位件102b，第一定位件102b截面呈l型，其一面与后板102相贴合固定，另一面与后板102相垂直。前板202右端外侧设有第二定位件202a，第二定位件202a截面呈l型，其一面与前板202相贴合固定，另一面与前板202相垂直，且第一定位件102b和第二定位件202a上均设有定位孔a。右板201设有复位键孔201a和插接端口201b。路由器还包括控制电路300,控制电路300置于上箱组件100和下箱组件200围成的箱体内，控制电路300包括线路板301、复位键302和串口303，复位键302和串口303分别与线路板301相连接，复位键302穿过复位键孔201a，串口303穿过插接端口201b，便于拆卸区域控制器。复位键302能够使多类型分布式电源区域协制器复位，按下复位键302后，多类型分布式电源区域协制器将重新启动。串口303一般采用rs232/rs485串口，根据软件配置自动适应，不需要采用其他设置，串口303管脚定义如下，参照表1和图9-10：表1而插接在rs232/rs485串口中的rj45插接口303有8个引脚，每个引脚的定义不同，参照表2和图9-10：表2引脚号名称描述建议颜色1tx+发送正极橙白2tx-发送负极橙3rx+接收正极绿白4-蓝5-蓝白6rx-接收负极绿7-棕白8-棕在本实施例中的后板102上集成有冗余电源的一个电源输入端子、系统复位开关、默认开关、保护接地端子等。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
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的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页12