一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度装置及方法与流程

本发明涉及电力系统经济调度
技术领域：
，尤其涉及一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度装置及方法。
背景技术：
安全经济稳定运行是微电网追求的一个重要目标，微电网的经济调度是实现这个目标的重要组成部分。经济调度是电力系统运行的一个基本问题，它是指在满足供需平衡与各元件出力约束条件下，合理的调节各发电机组出力并分配给各负荷。微电网的发电单元种类较多，不同的发电单元的运行特性也各不相同，微电网的优化调度，就是合理高效地安排这些发电单元的出力，这也是体现微电网技术经济性和环境友好性的关键。传统上常采用集中式优化方法来解决电力系统经济调度问题，然而集中式优化算法需要一个调度中心收集全局信息，并需和每一个元件进行信息交换。随着电力系统从传统的集中式结构转变成具有分布式特性的智能电网，这些需要全局信息的集中式方法，已经显现出了许多弊端。如：在大规模电网系统中，集中式算法的计算量大、通信要求高、可靠性差等。不能很好地适应电网的要求。除此之外，由于微电网系统是变化的，特别是风机、太阳能等不太稳定的发电单元的应用会导致系统结构的变化，集中式的调度算法将不能很好地适应这种变化情况(如，即插即用)。为了弥补集中式优化的不足，减轻通信负担，提高运算效率，适应未来智能电网的发展，近年来，借助多智能体一致性理论的分布式优化算法受到越来越广泛的关注。另一方面，在实际应用中受网络传送带宽有限而出现的通信信道堵塞、信息传递不对称以及信息传递的有限性等问题，都有可能导致各种各样时滞的产生。故而，时滞成为影响多智能体系统一致性的一个重要因素。所以，研究存在时滞的分布式经济调度算法更具有现实意义。综上分析，针对传统集中式经济调度算法的不足和延时在实际中是不可避免的，本专利提出了一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度算法及装置，若时滞与初值满足条件，本算法能够收敛得到最优解。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度装置及方法，本方法弥补集中式优化方法的不足，减轻通信负担，提高运算效率，适应未来智能电网的发展。为解决上述技术问题，本发明是采取以下技术方案来实现的：一方面，本发明提供一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度装置，包括数据采集单元、通信单元、数据处理与计算单元和液晶显示单元；所述的数据采集单元包括降噪模块、采样模块、a/d转换模块和单片机模块，所述降噪模块用于降低来自周围环境和传输媒介引入的干扰；采样模块用于采集微电网中各发电机的信息；a/d转换模块用于模拟信号转换成数字信号；单片机模块用于处理来自a/d转换模块的数字信号；所述的通信单元包括串行接口模块、无线发送模块、功率放大模块、无线接收模块和无线控制模块，所述串行接口模块包括串行接口1和串行接口2，用于是接收和输出数据；无线发送模块用于将数据无线传输发送；功率放大模块用于将信号放大；无线接收模块用于接收无线发送模块传来的数据；无线控制模块用于控制通信单元中各个模块；所述的数据处理与计算单元包括数据读取模块、时滞判断模块、增量成本迭代模块和功率计算模块，所述数据读取模块用于读取接收过来的数据；时滞判断模块用于判断各线路时滞是否满足系统稳定的条件；初值判断模块用于判断各发电机初值是否满足系统能够收敛的条件；计算模块用于数据处理和迭代，计算满足成本最低时各发电机发出功率；所述的液晶显示单元包括按键模块和显示模块，所述按键模块作用是选择所要读取的发电机；显示模块作用是显示所选发电机的功率；所述降噪模块、采样模块、a/d转换模块和单片机模块依次相连接，单片机模块与串行接口1相连接，串行接口1、无线发送模块、功率放大模块、无线接收模块、串行接口2依次相连接，无线控制模块分别与无线发送模块、功率放大模块、无线接收模块相连接，数据读取模块的输入端与串行接口2的输出端相连接，数据读取模块、时滞判断模块、初值判断模块模块和计算模块依次相连接，计算模块与显示模块模块相连接，显示模块与按键模块相连接。另一方面，本发明还提供一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度方法，通过一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度装置实现，包括以下步骤：步骤1：假定微网有n个发电机，依次给每个发电机编号1,2,3···n；确定已知的配电网通信拓扑结构，给每个发电机编号，建立微网的邻接矩阵a，邻接矩阵a中的元素按下列公式求取：其中，i∈n；j∈n；步骤2：输入发电机成本函数参数αi和βi；输入各发电机组网损系数γgi；步骤3：判断发电机之间时滞是否超过时滞上界，具体方法为：步骤3.1：输入发电机之间时滞τij，τij表示发电机i和发电机j之间传递信息的通信时滞；步骤3.2：求出发电机之间传输信息时滞上界τmax，按下式求取：式中，di为发电机i的度。步骤3.3：将步骤3.2所求发电机时滞上界排序，最小的即为系统时滞上界τmax；步骤3.4：比较发电机之间延时τij和τmax大小；步骤3.5：若存在τij>τmax，输出“算法无法收敛请重新输入延时”并转至步骤3.1；若存在τij≤τmax,则转至步骤4步骤4：计算发电机增量成本初值λi(0)；步骤4.1：输入发电机发出功率初值pgi(0)和总负荷pd；步骤4.2：判断下式是否成立：若不成立转至步骤4.1；若成立执行步骤4.3；步骤4.3：设i＝1；步骤4.4：若i＞n，转至步骤5；步骤4.5：若i≤n，计算发电机增量成本初值λi(0)，按下式计算：λi(0)＝αipgi(0)+βi步骤4.6：i＝i+1，转至步骤4.4；步骤5：计算发电机增量成本满足成本最低时收敛值λ*；步骤5.1：设k＝0；步骤5.2：设i＝1；步骤5.3：若下式成立转至步骤6；反之则执行步骤5.4；其中，λi(k)为发电机i的增量成本；步骤5.4：若i＞n，转至步骤5.7；步骤5.5：若i≤n，计算发电机增量成本λi(k)；式中，aij为邻接矩阵a中第i行第j列对应元素；ε为采样周期；[·]为取整函数；步骤5.6：i＝i+1，转至步骤5.3；步骤5.7：k＝k+1，转至步骤5.2；步骤6：计算发电机满足成本最低时发出功率pgi*；步骤6.1：设i＝1；步骤6.2：若i＞n，转至步骤7；步骤6.3：若i≤n，计算发电机发出功率pgi*，按下式计算：步骤6.4：i＝i+1，转至步骤6.2；步骤7：显示结果：“发电机发出功率pgi*”。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度算法及装置，本方法弥补集中式优化方法的不足，减轻通信负担，提高运算效率，适应未来智能电网的发展；同时，在实际应用中受网络传送带宽有限而出现的通信信道堵塞、信息传递不对称以及信息传递的有限性等问题，都有可能导致各种各样时滞的产生，本算法考虑了通信时滞，更具实际意义。附图说明图1为本发明具体实施方式中考虑通信时滞的微电网分布式经济调度装置的结构示意图；图2为本发明具体实施方式中考虑通信时滞的微电网分布式经济调度方法总流程图；图3为本发明具体实施方式中考虑通信时滞的微电网分布式经济调度方法时滞判断模块流程图；图4为本发明具体实施方式中考虑通信时滞的微电网分布式经济调度方法初值判断模块流程图；图5为本发明具体实施方式中考虑通信时滞的微电网分布式经济调度方法计算模块流程图；图6为本发明实施例提供的5-bus系统通信拓扑图；图7为本发明实施例提供的5-bus系统仿真图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本实施例的方法如下所述：一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度装置，如图1所示，包括数据采集单元、通信单元、数据处理与计算单元和液晶显示单元；所述的数据采集单元包括降噪模块、采样模块、a/d转换模块和单片机模块，所述降噪模块用于降低来自周围环境和传输媒介引入的干扰；采样模块用于采集微电网中各发电机的信息；a/d转换模块用于模拟信号转换成数字信号；单片机模块用于处理来自a/d转换模块的数字信号；所述的通信单元包括串行接口模块、无线发送模块、功率放大模块、无线接收模块和无线控制模块，所述串行接口模块包括串行接口1和串行接口2，用于是接收和输出数据；无线发送模块用于将数据无线传输发送；功率放大模块用于将信号放大；无线接收模块用于接收无线发送模块传来的数据；无线控制模块用于控制通信单元中各个模块；所述的数据处理与计算单元包括数据读取模块、时滞判断模块、增量成本迭代模块和功率计算模块，所述数据读取模块用于读取接收过来的数据；时滞判断模块用于判断各线路时滞是否满足系统稳定的条件；初值判断模块用于判断各发电机初值是否满足系统能够收敛的条件；计算模块用于数据处理和迭代，计算满足成本最低时各发电机发出功率；所述的液晶显示单元包括按键模块和显示模块，所述按键模块作用是选择所要读取的发电机；显示模块作用是显示所选发电机的功率；所述降噪模块、采样模块、a/d转换模块和单片机模块依次相连接，单片机模块与串行接口1相连接，串行接口1、无线发送模块、功率放大模块、无线接收模块、串行接口2依次连接，无线控制模块分别与无线发送模块、功率放大模块、无线接收模块相连接，数据读取模块的输入端与串行接口2的输出端相连接，数据读取模块、时滞判断模块、初值判断模块模块和计算模块依次相连接，计算模块与显示模块模块相连接，显示模块与按键模块相连接。一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度方法，通过一种考虑通信时滞的微电网分布式经济调度装置实现，如图2所示，包括以下步骤：步骤1：假定微网有n个发电机，依次给每个发电机编号1,2,3···n，确定已知的配电网通信拓扑结构，给每个发电机编号，建立微网的邻接矩阵a，邻接矩阵a中的元素按下列公式求取：其中，i∈n；j∈n；步骤2：输入各发电机成本函数参数αi和βi；输入各发电机组网损系数γgi；步骤3：判断各发电机时滞是否超过时滞上界，如图3所示，具体方法为：步骤3.1：输入各发电机之间延时τij，τij表示发电机i和发电机j之间传递信息的通信时滞；步骤3.2：求出各发电机时滞上界，按下式求取：式中，di为发电机i的度。步骤3.3：将步骤3.2所求各发电机时滞上界排序，最小的即为系统时滞上界τmax；步骤3.4：比较智能体之间延时τij和τmax大小；步骤3.5：若存在τij大于τmax，输出“算法无法收敛请重新输入延时”并转至步骤3.1；若存在τij≤τmax,则转至步骤4；步骤4：计算各发电机增量成本初值λi(0)，如图4所示，具体步骤如下：步骤4.1：输入各发电机发出功率初值pgi(0)和总负荷pd；步骤4.2：判断下式是否成立：若不成立转至步骤4.1，若成立执行步骤4.3；步骤4.3：设i＝1；步骤4.4：若i＞n，转至步骤5；步骤4.5：若i≤n，计算各发电机增量成本初值λi(0)，按下式计算：λi(0)＝αipgi(0)+βi步骤4.6：i＝1，转至步骤4.4；步骤5：计算各发电机增量成本满足成本最低时收敛值λ*，如图5所示，具体步骤如下：步骤5.1：设k＝0；步骤5.2：设i＝1；步骤5.3：若下式成立转至步骤6；反之则执行步骤5.4；其中，λi(k)为发电机i的增量成本；步骤5.4：若i＞n，转至步骤5.7；步骤5.5：若i≤n，计算各发电机增量成本λi(k)；式中，aij为邻接矩阵a中第i行第j列对应元素；ε为采样周期；[·]为取整函数；步骤5.6：i＝i+1，转至步骤5.3；步骤5.7：k＝k+1，转至步骤5.2；步骤6：计算各发电机满足成本最低时发出功率pgi*；步骤6.1：设i＝1；步骤6.2：若i＞n，转至步骤7；步骤6.3：若i≤n，计算各智能体(发电机)发出功率pgi*，按下式计算：步骤6.4：i＝i+1，转至步骤6.2；步骤7：显示结果：“各发电机发出功率pgi*”。本实施例中以如图6所示5-bus节点配电网络为例，邻接矩阵a为：参数如表1所示：表15-bus节点参数表busg1g2g3g4g5αi0.1920.1440.210.1480.176βi1.223.412.533.172.24γgi0.020.020.020.020.02经计算τmax＝0.9817s输入各线路时滞τ12＝0.5sτ13＝0.5sτ14＝0.5sτ15＝0.5s满足时滞要求，进行下一步；输入λ1＝10.82λ2＝10.61λ3＝13.03λ4＝10.57λ5＝11.04，和pd＝245mw经计算判断满足满足初值要求，进行下一步；对增量成本进行迭代计算，计算仿真如图7所示，最终收敛值为λ*＝11.12；输出各发电机发出功率：p1＝52mwp2＝54mwp3＝41mwp4＝53mwp5＝50mw可以看出当时滞满足要求时，最终所有发电机发出的总功率减去系统网损近似等于总负荷；证明了本方法是有效的。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。当前第1页12