CN106410808B - 包含恒功率和下垂控制的通用型微电网群分布式控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含恒功率和下垂控制的通用型微电网群分布式控制方法，包括以下步骤：步骤10)进行一次控制，维持微电网群的功率平衡；步骤20)确定牵制代理的预定义群一致性收敛值；步骤30)牵制代理以外的其他代理通过通信耦合与牵制代理寻求群一致性；步骤40)调整输出功率，完成二次控制。该控制方法采用分层控制，以牵制控制为基础，包含了恒功率控制和下垂控制两种控制方式的分布式电源集群，是一种分布式的控制方法。该方法消除了对中央控制器和复杂通信拓扑的需求，减少了控制器的数量，能够适应微电网群中通信拓扑变化，满足分布式电源即插即用的需求。

Description

包含恒功率和下垂控制的通用型微电网群分布式控制方法

技术领域

本发明属于微电网运行控制领域，具体来说，涉及一种包含恒功率和下垂控制的通用型微电网群分布式控制方法。

背景技术

随着环境问题和能源问题的日益严峻，使用可再生能源的分布式发电技术在电力系统中得到了广泛的应用。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能源系统。而微电网群是一种解决由分布式电源的高密度接入所引起有关问题的有效方式，将在未来的智能配电网中起到重要的作用。

微电网群的稳定和优化控制，近来得到了特别的关注。基于多代理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控制。其中，集中式控制存在一个中央控制器，用来处理大量的数据，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。牵制控制是一种多代理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，通常这种系统通过给所有节点添加控制器是难以实现的。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种包含恒功率和下垂控制的通用型微电网群分布式控制方法，该控制方法包含了下垂控制和恒功率控制两种方式的分布式电源，在微电网群产生扰动时，消除传统下垂控制所产生的频率和电压误差，实现分布式电源集群的功率分配；同时该方法消除了对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。

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：

一种包含恒功率和下垂控制的通用型微电网群分布式控制方法，所述微电网群包含m个下垂控制的分布式电源集群和n个恒功率控制的分布式电源集群；微电网群中分布式电源的控制及相互间的信息交互由多代理体系统负责，每个分布式电源对应一个代理，分布式电源的编号和与该分布式电源对应的代理的编号相同；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；所述控制方法包括以下步骤：

步骤10)进行一次控制，维持微电网群的功率平衡；

步骤20)确定牵制代理的预定义群一致性收敛值；

步骤30)牵制代理以外的其他代理通过通信耦合与牵制代理寻求群一致性；

步骤40)调整输出功率，完成二次控制。

作为优选例，所述的步骤10)具体包括：在孤岛模式下，当微电网群发生扰动时，下垂控制的分布式电源集群自动进行如式(1)所示的一次控制，下垂控制的分布式电源运行在对等控制模式，维持微电网群的功率平衡：

f_i＝f_n,i-m_P,i(P_i-P_0,i) 式(1)

U_i＝U_n,i-n_Q,i(Q_i-Q_0,i)

式中，f_i表示第i个下垂控制的分布式电源的频率，f_n,i表示第i个下垂控制的分布式电源频率初始值，m_P,i表示第i个下垂控制的分布式电源的有功下垂系数，P_i表示第i个下垂控制的分布式电源输出的有功功率，P_0,i表示第i个下垂控制的分布式电源的有功功率初始值，U_i表示第i个下垂控制的分布式电源的电压；U_n,i表示第i个下垂控制的分布式电源电压的参考值；n_Q,i表示第i个下垂控制的分布式电源的无功下垂系数；Q_i表示第i个下垂控制的分布式电源输出的无功功率；Q_0,i表示第i个下垂控制的分布式电源的无功功率初始值。

作为优选例，所述的步骤20)具体包括：在不确定通信拓扑下，确定牵制代理的预定义群一致性收敛值，包括基于下垂控制的牵制代理预定义群一致性值以及基于恒功率控制的牵制代理预定义群一致性值；

根据式(2)确定下垂控制分布式电源集群的分配系数：

其中，表示第k个下垂控制分布式电源集群的有功分配系数；ω_k,D,i表示第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的参与因子，如果与代理i对应的分布式电源参与二次控制，则ω_k,D,i＝1，否则ω_k,D,i＝0；表示第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的有功容量，ω_k,PQ,i表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的参与因子，如果与代理i对应的的分布式电源参与二次控制，则ω_k,PQ,i＝1，否则ω_k,PQ,i＝0；表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的有功容量，表示第k个下垂控制分布式电源集群的无功分配系数，表示第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的无功容量，表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的无功容量；

根据式(3)确定恒功率控制分布式电源集群的分配系数：

其中，表示第k个恒功率控制分布式电源集群的有功分配系数；ω_k,PQ,i表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的参与因子，如果该分布式电源参与二次控制，则ω_k,PQ,i＝1，否则ω_k,PQ,i＝0；表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的有功容量，表示第k个恒功率控制分布式电源集群的无功分配系数，表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的无功容量；

根据式(4)确定基于下垂控制的牵制代理预定义的群一致性值：

式中，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的有功预设群一致性值，表示整个微电网群中有功缺额，η_k,D表示第k个下垂控制分布式电源集群中非零参与因子的总数，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的无功预设群一致性值，表示整个微电网群中无功缺额，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的频率预设群一致性值，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的电压预设群一致性值，m_P,i表示有功下垂系数，n_Q,i表示无功下垂系数；

根据式(5)确定基于恒功率控制的牵制代理预定义的群一致性值：

式中，表示第k个恒功率控制分布式电源集群的有功预设群一致性值，整个微电网群中有功缺额，η_k,PQ表示第k个恒功率控制分布式电源集群中非零参与因子的总数；表示第k个恒功率控制分布式电源集群的无功预设群一致性值，表示整个微电网群中无功缺额。

作为优选例，所述的步骤30)具体包括：通过牵制控制，使分布式电源集群内与集群间的其他代理同牵制代理跟踪同步，寻求达到预定义的群一致性；

按照式(6)确定下垂控制分布式电源代理i的控制误差e_fUk,i：

式中，e_fk,i表示下垂控制分布式电源代理i的频率控制误差，e_Uk,i表示下垂控制分布式电源代理i的电压控制误差，Δf_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中频率的修正量，ΔU_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中电压的修正量；

按照式(7)确定恒功率控制分布式电源代理i的控制误差e_PQk,i：

其中，e_Pk,i表示恒功率控制分布式电源代理i的有功功率控制误差，e_Qk,i表示恒功率控制分布式电源代理i的无功功率控制误差，ΔP_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中有功功率的修正量，ΔQ_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中无功功率的修正量；

通过式(8)进行第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的牵制控制

式中，表示对e_fUk,i进行求导，表示t_m时刻第k个分布式电源集群中与代理i相邻的代理的集合，表示在t_m时刻代理i和该集群内的其他代理之间的通信耦合系数，若存在通信线路连接，否则，e_fk,j表示下垂控制分布式电源代理j的频率控制误差，表示t_m时刻第l个分布式电源集群中与代理i相邻的代理的集合；表示在t_m时刻代理i和其他集群中的代理之间的通信耦合系数，若存在通信线路连接，否则， 表示在t_m时刻代理i的牵制控制增益，表示没有针对代理i的牵制控制；e_Uk,j表示下垂控制分布式电源代理j的电压控制误差；

通过式(9)进行第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的牵制控制：

式中，表示对e_PQk,i进行求导，e_Pk,j表示恒功率控制分布式电源代理j的有功功率控制误差，e_Qk,j表示恒功率控制分布式电源代理j的无功功率控制误差。

作为优选例，所述的步骤40)具体包括：各分布式电源代理根据达到的预定义群一致性值，基于恒功率控制的分布式电源调整输出功率，基于下垂控制的分布式电源恢复系统频率和电压，共同完成微电网群的二次控制；

按照式(10)进行下垂控制分布式电源代理i的二次控制：

式中，表示下垂控制分布式电源代理i通过二次控制调整的频率的参考值，f_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在一次控制中频率的参考值，Δf_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中频率的修正量,表示下垂控制分布式电源代理i通过二次控制调整的电压的参考值，U_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在一次控制中电压的参考值，ΔU_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中电压的修正量；

按照式(11)进行恒功率控制分布式电源代理i的二次控制：

式中，表示恒功率控制分布式电源代理i通过二次控制调整的有功的参考值，P_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i初始的有功的参考值，ΔP_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中有功功率的修正量，表示恒功率控制分布式电源代理i通过二次控制调整的无功的参考值，Q_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i初始的无功的参考值，ΔQ_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中无功功率的修正量。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的包含恒功率和下垂控制的通用型微电网群分布式控制方法，面向微电网群和分布式电源集群，能够在系统出现扰动时进行控制，恢复系统频率和电压，维持系统稳定。本发明实施例以一次控制和二次控制的分层控制为基础，采用集群的概念来实施基于多代理系统的牵制控制，是一种分布式的控制方法，消除了中央控制器的需求和复杂的通信拓扑，减少了控制器的数量，满足分布式电源即插即用的需求。本发明所提的控制方法通过分布式电源集群内和集群间进行基于牵制的群一致性过程，下垂控制分布式电源集群协同恢复系统的频率和电压，恒功率控制分布式电源集群协同分担功率缺额，能够实现分布式电源集群的全局协调和本地自治，改善了微电网群的可靠性和适应性。本发明的方法能够实现微电网群和分布式电源集群的全局协调控制和本地自治控制，并包含恒功率控制和下垂控制两种控制方式，是一种通用型的方法。

附图说明

图1是本发明的流程框图；

图2是本发明实施例中微电网群仿真系统的结构示意图；

图3是本发明实施例中微电网群通信拓扑示意图；

图4是本发明实施例中仿真场景一的控制效果图；

图5是本发明实施例中仿真场景二的控制效果图；

图6是本发明实施例中仿真场景三的控制效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例对本发明进行深入地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

本发明实施例中，所述微电网群包含m个下垂控制的分布式电源集群和n个恒功率控制的分布式电源集群；微电网群中分布式电源的控制及相互间的信息交互由多代理体系统负责，每个分布式电源对应一个代理，分布式电源的编号和与该分布式电源对应的代理的编号相同；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。

如图1所示，本发明实施例的包含恒功率和下垂控制的通用型微电网群分布式控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤10)进行一次控制，维持微电网群的功率平衡。

所述的步骤10)具体包括：在孤岛模式下，当微电网群发生扰动时，下垂控制的分布式电源集群自动进行如式(1)所示的一次控制，下垂控制的分布式电源运行在对等控制模式，维持微电网群的功率平衡：

式中，f_i表示第i个下垂控制的分布式电源的频率，f_n,i表示第i个下垂控制的分布式电源频率初始值，m_P,i表示第i个下垂控制的分布式电源的有功下垂系数，P_i表示第i个下垂控制的分布式电源输出的有功功率，P_0,i表示第i个下垂控制的分布式电源的有功功率初始值，U_i表示第i个下垂控制的分布式电源的电压；U_n,i表示第i个下垂控制的分布式电源电压的参考值；n_Q,i表示第i个下垂控制的分布式电源的无功下垂系数；Q_i表示第i个下垂控制的分布式电源输出的无功功率；Q_0,i表示第i个下垂控制的分布式电源的无功功率初始值。

步骤20)确定牵制代理的预定义群一致性收敛值。

所述的步骤20)具体包括：在不确定通信拓扑下，确定牵制代理的预定义群一致性收敛值，包括基于下垂控制的牵制代理预定义群一致性值以及基于恒功率控制的牵制代理预定义群一致性值；

根据式(2)确定下垂控制分布式电源集群的分配系数：

其中，表示第k个下垂控制分布式电源集群的有功分配系数；ω_k,D,i表示第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的参与因子，如果与代理i对应的分布式电源参与二次控制，则ω_k,D,i＝1，否则ω_k,D,i＝0；表示第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的有功容量，ω_k,PQ,i表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的参与因子，如果与代理i对应的的分布式电源参与二次控制，则ω_k,PQ,i＝1，否则ω_k,PQ,i＝0；表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的有功容量，表示第k个下垂控制分布式电源集群的无功分配系数，表示第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的无功容量，表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的无功容量；

根据式(3)确定恒功率控制分布式电源集群的分配系数：

其中，表示第k个恒功率控制分布式电源集群的有功分配系数；ω_k,PQ,i表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的参与因子，如果该分布式电源参与二次控制，则ω_k,PQ,i＝1，否则ω_k,PQ,i＝0；表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的有功容量，表示第k个恒功率控制分布式电源集群的无功分配系数，表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的无功容量；

根据式(4)确定基于下垂控制的牵制代理预定义的群一致性值：

式中，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的有功预设群一致性值，表示整个微电网群中有功缺额，η_k,D表示第k个下垂控制分布式电源集群中非零参与因子的总数，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的无功预设群一致性值，表示整个微电网群中无功缺额，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的频率预设群一致性值，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的电压预设群一致性值，

m_P,i表示有功下垂系数，n_Q,i表示无功下垂系数；

根据式(5)确定基于恒功率控制的牵制代理预定义的群一致性值：

式中，表示第k个恒功率控制分布式电源集群的有功预设群一致性值，整个微电网群中有功缺额，η_k,PQ表示第k个恒功率控制分布式电源集群中非零参与因子的总数；表示第k个恒功率控制分布式电源集群的无功预设群一致性值，表示整个微电网群中无功缺额。

步骤30)牵制代理以外的其他代理通过通信耦合与牵制代理寻求群一致性。

所述的步骤30)具体包括：通过牵制控制，使分布式电源集群内与集群间的其他代理同牵制代理跟踪同步，寻求达到预定义的群一致性；

按照式(6)确定下垂控制分布式电源代理i的控制误差e_fUk,i：

式中，e_fk,i表示下垂控制分布式电源代理i的频率控制误差，e_Uk,i表示下垂控制分布式电源代理i的电压控制误差，Δf_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中频率的修正量，ΔU_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中电压的修正量；

按照式(7)确定恒功率控制分布式电源代理i的控制误差e_PQk,i：

其中，e_Pk,i表示恒功率控制分布式电源代理i的有功功率控制误差，e_Qk,i表示恒功率控制分布式电源代理i的无功功率控制误差，ΔP_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中有功功率的修正量，ΔQ_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中无功功率的修正量；

通过式(8)进行第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的牵制控制：

式中，表示对e_fUk,i进行求导，表示t_m时刻第k个分布式电源集群中与代理i相邻的代理的集合，表示在t_m时刻代理i和该集群内的其他代理之间的通信耦合系数，若存在通信线路连接，否则，e_fk,j表示下垂控制分布式电源代理j的频率控制误差，表示t_m时刻第l个分布式电源集群中与代理i相邻的代理的集合；表示在t_m时刻代理i和其他集群中的代理之间的通信耦合系数，若存在通信线路连接，否则， 表示在t_m时刻代理i的牵制控制增益，表示没有针对代理i的牵制控制；e_Uk,j表示下垂控制分布式电源代理j的电压控制误差；

通过式(9)进行第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的牵制控制：

式中，表示对e_PQk,i进行求导，e_Pk,j表示恒功率控制分布式电源代理j的有功功率控制误差，e_Qk,j表示恒功率控制分布式电源代理j的无功功率控制误差。

步骤40)调整输出功率，完成二次控制。

所述的步骤40)具体包括：各分布式电源代理根据达到的预定义群一致性值，基于恒功率控制的分布式电源调整输出功率，基于下垂控制的分布式电源恢复系统频率和电压，共同完成微电网群的二次控制；

按照式(10)进行下垂控制分布式电源代理i的二次控制：

式中表示下垂控制分布式电源代理i通过二次控制调整的频率的参考值，f_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在一次控制中频率的参考值，Δf_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中频率的修正量,表示下垂控制分布式电源代理i通过二次控制调整的电压的参考值，U_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在一次控制中电压的参考值，ΔU_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中电压的修正量；

按照式(11)进行恒功率控制分布式电源代理i的二次控制：

式中，表示恒功率控制分布式电源代理i通过二次控制调整的有功的参考值，P_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i初始的有功的参考值，ΔP_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中有功功率的修正量，表示恒功率控制分布式电源代理i通过二次控制调整的无功的参考值，Q_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i初始的无功的参考值，ΔQ_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中无功功率的修正量。

本发明的控制方法面向微电网群和分布式电源集群，以一次控制和二次控制的分层控制为基础，采用集群的概念来实施基于多代理系统的牵制控制。通过分布式电源集群内和集群间进行基于牵制的群一致性过程，下垂控制分布式电源集群协同恢复系统的频率和电压，恒功率控制分布式电源集群协同分担功率缺额，能够实现分布式电源集群的全局协调和本地自治，减少了控制器的数量和复杂的通信拓扑，改善了微电网群的可靠性和适应性。

下面例举一个实施例。

图2为本实施例采用的微电网群仿真结构图。该仿真模型由10个分布式电源(简称DG)和5个负荷单元(Load1、Load2、Load3、Load4、Load5)组成，各分布式电源由电力电子元件接入0.4kV低压配电网。系统有2个恒功率控制分布式电源集群和1个下垂控制分布式电源集群，分别对应微电网1，微电网2和微电网3。共有10个分布式电源代理(Agent)，分别用A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，A10表示，其中A4为恒功率控制集群1的牵制代理，A5为恒功率控制集群2的牵制代理，A8为下垂控制集群3的牵制代理。一个代理只能与其在通信拓扑上直接相邻的代理进行通信。基于电力系统计算机辅助设计/含直流电磁暂态仿真(英文简称：PSCAD/EMTDC)平台搭建仿真微电网模型，在矩阵实验室(英文简称MATLAB)中模拟多代理系统，建立多代理系统基于牵制群的微电网群分布式控制算法程序，利用PSACD中的用户自定义接口(英文简称UDI)模型将MATLAB中的算法与电力系统计算机辅助设计(英文简称PSCAD)模型联合运行，从而利用联合仿真技术实现本发明的控制方法的仿真验证。

针对孤岛模式的微电网群发生扰动的情况进行仿真，验证本发明方法的控制效果。在仿真系统中，A1到A7工作在恒功率控制(PQ control)模式，A8到A10工作在下垂控制(Droop control)模式。本实施例设定三个仿真场景：

场景一是微电网群从并网模式转为孤岛模式。仿真开始时，微电网群运行在并网模式，在t＝1s时微电网群与主网断开。每个微电网均独立运行，下垂控制的分布式电源通过一次控制维持微电网的功率平衡。在二次控制中，首先通过分布式电源集群牵制控制的全局协调，将微电网群的功率缺额转化为分布式电源集群的牵制预定义一致性值；然后各分布式电源集群中的代理寻求与牵制代理跟踪同步，达到预定义群一致性值；最后分布式电源集群根据预定义群一致性值调整输出功率。仿真结果如图4所示。图4(a)表示微电网1中各分布式电源有功功率变化，图4(b)表示微电网1中各分布式电源无功功率变化，图4(c)表示微电网1中各分布式电源电压变化，图4(d)表示微电网1的频率变化。从图4(a)到图4(d)可以看出，恒功率控制微电网1在孤岛模式下能够维持功率平衡，基本恢复分布式电源电压和系统频率。图4(e)表示微电网2中各分布式电源有功功率变化，图4(f)表示微电网2中各分布式电源无功功率变化，图4(g)表示微电网2中各分布式电源电压变化，图4(h)表示微电网2的频率变化。从图4(e)到图4(h)可以看出，恒功率控制微电网2在孤岛模式下能够维持功率平衡，基本恢复分布式电源电压和系统频率。图4(i)表示微电网3中各分布式电源有功功率变化，图4(j)表示微电网3中各分布式电源无功功率变化，图4(k)表示微电网3中各分布式电源电压变化，图4(l)表示微电网3的频率变化。从图4(i)到图4(l)可以看出，下垂控制微电网3在孤岛模式下能够维持功率平衡，基本恢复分布式电源电压和系统频率。

场景二是针对本地自治控制，消除本地扰动。仿真开始时，微电网群运行在孤岛模式，在t＝1s时，孤岛微电网1发生负荷突然减少，A1，A2和A3通过跟踪同步牵制代理A4，改变相应的输出功率，而微电网2和微电网3均保持不变，仿真结果如图5所示。图5(a)表示孤岛微电网1中各分布式电源的有功功率变化，图5(b)表示孤岛微电网1中各分布式电源的无功功率变化，图5(c)表示孤岛微电网1中各分布式电源的电压变化，图5(d)表示孤岛微电网1的频率变化。从图5中可以看出，微电网1在负荷突然减少时，各分布式电源能够协同调整输出功率，保持系统频率基本不变。

场景三是针对不确定通信拓扑变化。仿真开始时，微电网群运行在孤岛模式，在t＝1s时，孤岛微电网1中DG3由于故障而被切除，相应的通信拓扑发生改变，如图2所示，微电网1的预定义群一致性值改变，A1和A2以分布的方式跟踪同步牵制代理A4，增加输出功率以维持功率平衡，恢复系统电压和频率，仿真结果如图6所示。图6(a)表示孤岛微电网1中各分布式电源的有功功率变化，图6(b)表示孤岛微电网1中各分布式电源的无功功率变化，图6(c)表示孤岛微电网1中各分布式电源的电压变化，图6(d)表示孤岛微电网1的频率变化。从图6中可以看出，微电网1中DG3切除后，其余分布式电源能够协同承担由DG3切除而减少的功率，使系统频率保持不变。

从本实施例可以看出，采用本发明的控制方法后，微电网群可以进行有效的分布式协同控制，各分布式电源集群通过一次控制和二次控制，维持系统的功率平衡，恢复系统频率和电压，说明本发明提出的方法有很好地控制效果。

Claims (1)

1.一种包含恒功率和下垂控制的通用型微电网群分布式控制方法，其特征在于，所述微电网群包含m个下垂控制的分布式电源集群和n个恒功率控制的分布式电源集群；微电网群中分布式电源的控制及相互间的信息交互由多代理体系统负责，每个分布式电源对应一个代理，分布式电源的编号和与该分布式电源对应的代理的编号相同；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；所述控制方法包括以下步骤：

步骤10)进行一次控制，维持微电网群的功率平衡；

所述的步骤10)具体包括：在孤岛模式下，当微电网群发生扰动时，下垂控制的分布式电源集群自动进行如式(1)所示的一次控制，下垂控制的分布式电源运行在对等控制模式，维持微电网群的功率平衡：

式中，f_i表示第i个下垂控制的分布式电源的频率，f_n,i表示第i个下垂控制的分布式电源频率初始值，m_P,i表示第i个下垂控制的分布式电源的有功下垂系数，P_i表示第i个下垂控制的分布式电源输出的有功功率，P_0,i表示第i个下垂控制的分布式电源的有功功率初始值，U_i表示第i个下垂控制的分布式电源的电压；U_n,i表示第i个下垂控制的分布式电源电压的参考值；n_Q,i表示第i个下垂控制的分布式电源的无功下垂系数；Q_i表示第i个下垂控制的分布式电源输出的无功功率；Q_0,i表示第i个下垂控制的分布式电源的无功功率初始值；

步骤20)确定牵制代理的预定义群一致性收敛值；所述的步骤20)具体包括：在不确定通信拓扑下，确定牵制代理的预定义群一致性收敛值，包括基于下垂控制的牵制代理预定义群一致性值以及基于恒功率控制的牵制代理预定义群一致性值；

根据式(2)确定下垂控制分布式电源集群的分配系数：

其中，表示第k个下垂控制分布式电源集群的有功分配系数；ω_k,D,i表示第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的参与因子，如果与代理i对应的分布式电源参与二次控制，则ω_k,D,i＝1，否则ω_k,D,i＝0；表示第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的有功容量，ω_k,PQ,i表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的参与因子，如果与代理i对应的分布式电源参与二次控制，则ω_k,PQ,i＝1，否则ω_k,PQ,i＝0；表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的有功容量，表示第k个下垂控制分布式电源集群的无功分配系数，表示第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的无功容量，表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的无功容量；

根据式(3)确定恒功率控制分布式电源集群的分配系数：

其中，表示第k个恒功率控制分布式电源集群的有功分配系数；ω_k,PQ,i表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的参与因子，如果该分布式电源参与二次控制，则ω_k,PQ,i＝1，否则ω_k,PQ,i＝0；表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的有功容量，表示第k个恒功率控制分布式电源集群的无功分配系数，表示第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的无功容量；

根据式(4)确定基于下垂控制的牵制代理预定义的群一致性值：

式中，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的有功预设群一致性值，表示整个微电网群中有功缺额，η_k,D表示第k个下垂控制分布式电源集群中非零参与因子的总数，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的无功预设群一致性值，表示整个微电网群中无功缺额，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的频率预设群一致性值，表示第k个基于下垂控制分布式电源集群的电压预设群一致性值，m_P,i表示有功下垂系数，n_Q,i表示无功下垂系数；

根据式(5)确定基于恒功率控制的牵制代理预定义的群一致性值：

式中，表示第k个恒功率控制分布式电源集群的有功预设群一致性值，整个微电网群中有功缺额，η_k,PQ表示第k个恒功率控制分布式电源集群中非零参与因子的总数；表示第k个恒功率控制分布式电源集群的无功预设群一致性值，表示整个微电网群中无功缺额；

步骤30)牵制代理以外的其他代理通过通信耦合与牵制代理寻求群一致性；

所述的步骤30)具体包括：通过牵制控制，使分布式电源集群内与集群间的其他代理同牵制代理跟踪同步，寻求达到预定义的群一致性；

按照式(6)确定下垂控制分布式电源代理i的控制误差e_fUk,i：

式中，e_fk,i表示下垂控制分布式电源代理i的频率控制误差，e_Uk,i表示下垂控制分布式电源代理i的电压控制误差，Δf_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中频率的修正量，ΔU_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中电压的修正量；

按照式(7)确定恒功率控制分布式电源代理i的控制误差e_PQk,i：

其中，e_Pk,i表示恒功率控制分布式电源代理i的有功功率控制误差，e_Qk,i表示恒功率控制分布式电源代理i的无功功率控制误差，ΔP_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中有功功率的修正量，ΔQ_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中无功功率的修正量；

通过式(8)进行第k个下垂控制分布式电源集群中代理i的牵制控制：

式中，表示对e_fUk,i进行求导，表示t_m时刻第k个分布式电源集群中与代理i相邻的代理的集合，表示在t_m时刻代理i和该集群内的其他代理之间的通信耦合系数，若存在通信线路连接，否则，e_fk,j表示下垂控制分布式电源代理j的频率控制误差，表示t_m时刻第l个分布式电源集群中与代理i相邻的代理的集合；表示在t_m时刻代理i和其他集群中的代理之间的通信耦合系数，若存在通信线路连接，否则， 表示在t_m时刻代理i的牵制控制增益，表示没有针对代理i的牵制控制；e_Uk,j表示下垂控制分布式电源代理j的电压控制误差；

通过式(9)进行第k个恒功率控制分布式电源集群中代理i的牵制控制：

式中，表示对e_PQk,i进行求导，e_Pk,j表示恒功率控制分布式电源代理j的有功功率控制误差，e_Qk,j表示恒功率控制分布式电源代理j的无功功率控制误差；

步骤40)调整输出功率，完成二次控制；

所述的步骤40)具体包括：各分布式电源代理根据达到的预定义群一致性值，基于恒功率控制的分布式电源调整输出功率，基于下垂控制的分布式电源恢复系统频率和电压，共同完成微电网群的二次控制；

按照式(10)进行下垂控制分布式电源代理i的二次控制：

式中，表示下垂控制分布式电源代理i通过二次控制调整的频率的参考值，f_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在一次控制中频率的参考值，Δf_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中频率的修正量,表示下垂控制分布式电源代理i通过二次控制调整的电压的参考值，U_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在一次控制中电压的参考值，ΔU_n,i表示下垂控制分布式电源代理i在二次控制中电压的修正量；

按照式(11)进行恒功率控制分布式电源代理i的二次控制：

式中，表示恒功率控制分布式电源代理i通过二次控制调整的有功的参考值，P_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i初始的有功的参考值，ΔP_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中有功功率的修正量，表示恒功率控制分布式电源代理i通过二次控制调整的无功的参考值，Q_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i初始的无功的参考值，ΔQ_ref,i表示恒功率控制分布式电源代理i在二次控制中无功功率的修正量。