CN113328425A - 一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电气技术领域，公开一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，包括：构建直流配电网的能量传输及控制通信的网络结构；基于Metropolis法，建立网络动态权重更新算法结构；构建直流配电网二次控制策略；基于Lyapunov渐进稳定策略构建直流配电网的事件触发通信控制架构；基于上述步骤，构建直流配电网考虑事件触发的一致性经济控制架构。本发明实施例在配电网控制方面，通过直流配电网的动态网络权重更新技术，实现了分布式电源的即插即用；在传统经济下垂控制中引入基于一致性协议的成本及电压分配二次调整项，实现了配电网的功率经济分配；在一致性控制策略基础上引入事件触发控制，实现了配电网内部通信资源的高效利用。

Description

一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法

技术领域

本发明涉及电气技术领域，特别涉及一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法。

背景技术

近年来，光伏、风电等分布式发电发展迅速，不仅使配电网更加环保，也给配电网的安全稳定运行带来了严峻的挑战。直流配电网技术作为直接接受分布式发电的有效手段，已成为分布式发电并网和消纳的重要手段。

现有配电网通常采用下垂控制策略，根据各分布式电源(distributedgeneration,DG)单元的容量实现功率的均衡分配。这种控制方法虽然能满足配电网自主运行的要求，但没有考虑分布式发电机组在配电中的经济特性，不能实现对配电网的经济控制。同时，现有的一致性控制通常是通过周期通信来实现的，这会增加系统的通信负担，消耗额外的控制器资源，进而影响系统稳态运行时的通信稳定性。因此，研究具有高效通信的配电网经济控制方法是十分必要的。

国内杂志《电力自动化设备》第39卷第4期名称为“基于自适应经济下垂控制的微电网分布式经济控制”公开了一种基于边际成本的经济下垂控制框架，依据等微增率原则，考虑分布式能源的最大出力，设计了基于一致性的自适应控制器，相较于传统下垂控制降低了系统运行成本，实现了微电网的最优经济运行。

但是上述控制方法未对配电网的考虑事件触发的一致性经济控制方法及网络拓扑的动态网络权重更新方法展开研究，无法实现配电网通信资源的合理运用及DG的“即插即用”。

因此，为了实现直流配电网的经济控制，减少对通信资源的不必要占用，设计一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足，本发明实施例提供了一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法。

在一些可选实施例中，一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，包括：

步骤(1)，构建直流配电网的能量传输及控制通信的网络结构；

步骤(2)，基于Metropolis法，建立网络动态权重更新算法结构；

步骤(3)，构建直流配电网二次控制策略，包括采用电压及有功下垂控制策略的一次控制项，以及采用基于一致性控制策略的配电网电压二次控制项；

步骤(4)，基于Lyapunov渐进稳定策略构建直流配电网的事件触发通信控制架构，包括事件触发函数及Lyapunov函数；

步骤(5)，基于上述步骤(1)至(4)，构建直流配电网考虑事件触发的一致性经济控制架构。

进一步地，所述步骤(1)中的网络结构，可基于图论将网络结构记为图G，G＝(V,E)，其中V＝(v₁,v₂,...,v_n)为点集，表示图中的主体元素，E＝(e₁,e₂,...,e_m)为边集，表示图中主体元素之间的连接线。

进一步地，若所述图G中任意两个主体元素之间可由点集和边集中的元素构成一条通路，则称该图G为连通图，并且该连通图的连接矩阵定义为A＝(α_ij)，其中当(v_i,v_j)所构成的点对属于E时，α_ij＝1，否则α_ij＝0。

进一步地，所述连通图的度矩阵表示为一个对角矩阵D＝diag{d_i,i∈V}，其中

进一步地，所述步骤(2)中采用Metropolis方法构造网络动态权重系数：

其中，n_ii表示与节点i具有通信关系的节点数目，n_jj表示与节点j具有通信关系的节点数目，N_i表示与节点i相连的节点的集合。

进一步地，所述步骤(3)中的一致性控制策略，其实现的两个控制目标为使直流配电网内各DG按照等成本微增量的原则分配有功功率以及使直流配电网公共母线处电压恢复至参考值。

进一步地，所述使直流配电网内各DG按照等成本微增量的原则分配有功功率为：

IC₁＝…＝IC_j＝…＝IC_q

其中，IC_j为第n个直流配电网中第j个分布式电源的成本微增量。

进一步地，所述使直流配电网公共母线处电压恢复至参考值为：

其中，U_PCC与

分别为直流配电网公共连接母线的电压测量值与参考值。

进一步地，所述步骤(3)中，在离散多智能体系统中，各分布式节点的动态特性可表示为：

x_i(t+1)＝S_ix_i(t)+c_i(t)

其中，x_i(t)为节点i的动态特性，S_i为分布式节点i的自反馈系数；c_i(t)为一致性协议；一致性协议使相邻节点趋于一致性稳定，使得各分布式节点的状态信息满足：

其中，x_j(t)为节点j的动态特性。

进一步地，解决各分布式节点的动态特性一致性问题的一致性协议为：

其中，a_ij为分布式节点之间的通信权重。

进一步地，所述步骤(3)中，各直流DG的控制策略如下所示：

U_i＝U^*-k^PIC_i+u_i

其中，U^*为直流子微网的额定电压；u_i为DG有功功率的二次控制项；k^P为直流子微网的成本微增量/直流电压下垂系数，IC_i为成本微增量，U_i为DG节点端口电压；

二次控制项u_i由有功二次控制项

及电压二次控制项

构成：

进一步地，所述步骤(4)中，定义系统状态误差如下式所示：

e(t)＝x(t)-x(t_k),t∈[t_k,t_k+1)

其中x(t)是系统的实时状态值，x(t_k)是系统在最后一次通信时的状态值；

根据系统状态误差设置如下的事件触发函数：

其中e_i(t)为智能体i控制信号的状态误差，σ_i为一待定的正系数，α_ij为系统连通图对应连接矩阵的元素，x_i(t_k)为智能体i上一次通信时刻的系统状态值，x_j(t_k)为智能体j上一次通信时刻的系统状态值，N_i为与智能体i相连的智能体集合；

与上述事件触发函数对应的事件状态函数为：

系统的动态特性可表述为：

其中，x(t)＝[x₁(t),x₂(t),…,x_n(t)]，e(t)＝[e₁(t),e₂(t),…,e_n(t)]，

为t_k<t<t_k+1时的x(t_k)，

L为系统拓扑图的拉普拉斯矩阵。

进一步地，构造如下的Lyapunov函数：

演变过程可表示为：

其中，c为一致性控制参数。

上式经过推导可得：

将上式带入如下不等式：

可得：

根据所述状态函数，如上的不等式可表示为：

其中σ_max＝max{σ_i}，λ_n为拉普拉斯矩阵的最大特征根，则当c>0，0<σ_max<1/λ_n时，易得

即系统在该控制条件下是Lyapunov渐进稳定的。

进一步地，针对所述步骤(5)中的一致性经济控制架构，基于步骤(3)的一致性控制策略及步骤(4)中的事件触发函数，设置有功功率的二次控制项

为：

其中，

与k_i ^IC分别为PI控制器的比例与积分参数，

为DG_i通过一致性得到的成本微增量整定值，1/s表明其为控制理论中的积分过程，IC_j(t_k)表示DG_j在上一通信时刻的成本微增量值，IC_i(t)为智能体i成本微增量的实时值，N_n为与DG_i相连的DG的集合。

进一步地，设置所述电压二次控制项

为：

其中，U_i(t)与

分别为t时刻DG_i处的电压值以及由一致性控制得到的参考值；d_avg为直流电压均值收敛因子，用以调整节点间的电压偏差；

与

分别为PI控制器的比例与积分参数，g_i轨道控制器收敛因子，U_PCC(t)为公共节点电压实时值，U_j(t)为DG_j节点电压实时值。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种计算机设备。

在一些可选实施例中，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项实施例所述的方法的步骤。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在配电网控制方面，通过直流配电网的动态网络权重更新技术，实现了分布式电源(distributed generation,DG)的“即插即用”；在传统经济下垂控制中引入基于一致性协议的成本及电压分配二次调整项，实现了配电网的功率经济分配；在一致性控制策略基础上引入事件触发控制，实现了配电网内部通信资源的高效利用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种直流配电网结构的示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法的流程图；

图3是根据一示例性实施例示出的直流配电网的事件触发控制策略的原理图；

图4是根据另一示例性实施例示出的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法的流程图；

图5是传统下垂控制策略下直流配电网仿真波形图；

图6是采用一致性经济控制策略下直流配电网仿真波形图；

图7是未采用事件触发控制的一致性控制策略通信触发情况波形图；

图8是采用事件触发控制的一致性控制策略通信触发情况波形图；

图9是根据一示例性实施例示出的计算机设备的示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。

本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。

本发明所提及的直流配电网中包含分布式电源、电力线路、通信线路、用户负荷，并基于图论理论，获得网络的对应拓扑结构。

图1示出了本发明的直流配电网结构的一个实施例。

如图1所示，本发明实施例的直流配电网包括：分布式电源、电力线路、通信线路、用户负荷，并基于图论理论，获得网络的对应拓扑结构。每个配电网内都包含DG与负荷单元，各DG单元可与相邻节点进行信息交互，其中部分DG单元可与公共母线通信。从电网整体来看，相邻的DG之间存在信息通路，使全网任意两个DG单元之间存在至少一条有向信息通路，为交直流配电网的分层分布式控制提供通信网络基础。

图2示出了本发明的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法的一个实施例。

该实施例中，本发明的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，包括：

步骤(1)，构建直流配电网的能量传输及控制通信的网络结构；

步骤(2)，基于Metropolis法，建立网络动态权重更新算法结构；

步骤(3)，构建直流配电网二次控制策略，包括采用电压及有功下垂控制策略的一次控制项，以及采用基于一致性控制策略的配电网电压二次控制项；

步骤(4)，基于Lyapunov渐进稳定策略构建直流配电网的事件触发通信控制架构，包括事件触发函数及Lyapunov函数；

步骤(5)，基于上述步骤(1)至(4)，构建直流配电网考虑事件触发的一致性经济控制架构。

本发明的方法设计基于Metropolis法的动态网络权重更新算法结构，实现DG投切时系统的一致性控制稳定；设计基于离散一致性协议的直流配电网自治经济控制方法，使直流配电网内各DG按等成本微增量的原则分配有功功率、公共母线处电压恢复至参考值；设计考虑事件触发机制的配电网一致性经济控制方法，实现配电网内部通信资源的合理运用。

在一个实施例中，步骤(1)中所提的网络结构，可基于图论将网络结构记为图G，G＝(V,E)，其中V＝(v₁,v₂,...,v_n)为点集，表示图中的主体元素，E＝(e₁,e₂,...,e_m)为边集，表示图中主体元素之间的连接线。

进一步地，若图G中任意两个主体元素之间可由点集和边集中的元素构成一条通路，则称该图G为连通图，并且该连通图的连接矩阵可定义为A＝(α_ij)，其中当(v_i,v_j)所构成的点对属于E时，α_ij＝1，否则α_ij＝0。

进一步地，连通图的度矩阵可表示为一个对角矩阵D＝diag{d_i,i∈V}，其中

在一个实施例中，步骤(2)中采用Metropolis方法构造网络动态权重系数：

其中，n_ii表示与节点i具有通信关系的节点数目，n_jj表示与节点j具有通信关系的节点数目，N_i为与节点i相连的节点的集合。

在一个实施例中，步骤(3)中的一致性控制策略，其实现的两个控制目标为使直流配电网内各DG按照等成本微增量的原则分配有功功率以及使直流配电网公共母线处电压恢复至参考值。

进一步地，使直流配电网内各DG按照等成本微增量的原则分配有功功率：

IC₁＝…＝IC_j＝…＝IC_q

其中，IC_j为第n个直流配电网中第j个分布式电源的成本微增量。

进一步地，使直流配电网公共母线处电压恢复至参考值：

其中，U_PCC与

分别为直流配电网公共连接母线的电压测量值与参考值。

进一步地，步骤(3)中根据一致性经济控制策略，配电网中的每一个分布式节点通过与相邻节点进行信息交互，并更新本地控制策略，最终使全部节点的状态信息达到一致性收敛。在基于一致性经济控制策略的分布控制中，每个分布式节点仅可获取本地及相邻节点的电压、有功等状态信息，这些用于构建一致性协议的状态信息称作一致性变量，记为x。在控制系统中，智能体可定义为能够通过传感器感知其环境，并借助执行器作用于该环境的任何主体。在离散多智能体系统中，各分布式节点的动态特性可表示为：

x_i(t+1)＝S_ix_i(t)+c_i(t)

其中，x_i(t)为节点i的动态特性，S_i为分布式节点i的自反馈系数；c_i(t)为一致性协议。

进一步地，一致性协议使相邻节点趋于一致性稳定，使得各分布式节点的状态信息满足：

其中，x_j(t)为节点j的动态特性。

进一步地，解决各分布式节点的动态特性一致性问题的一致性协议为：

其中，a_ij为分布式节点之间的通信权重。

进一步地，在一致性协议中引入轨道控制器T_i(t)，使每一个智能体都渐进收敛于期望的轨道，

其中，T_i(t)为离散一致性算法的轨道控制器，需根据控制需求设计。

进一步地，步骤(3)中直流配电网的控制对象为各可控DG的有功出力，其直流配电网二次控制策略分为两层：一是采用电压及有功下垂控制策略的一次控制项，其基于等微增率实现DG的有功经济分配；二是采用基于一致性控制策略的配电网电压二次控制项，其避免了因节点电压不均而导致的有功功率无法按等微增率进行分配的问题。

一次控制项采用基于等成本微增量的电压及有功的下垂控制策略，实现各直流DG功率的经济分配；二次控制项则基于一致性控制策略，实现对直流配电网电压的二次调整，避免因节点电压不均衡而导致的有功出力无法按成本微增量分配的问题。

各直流DG的控制策略如下所示：

U_i＝U^*-k^PIC_i+u_i

其中，U^*为直流子微网的额定电压；u_i为DG有功功率的二次控制项；k^P为直流子微网的成本微增量/直流电压下垂系数，IC_i为成本微增量，U_i为DG节点端口电压。

在直流配电网中，对DG的二次控制是用以实现DG有功按等成本微增量原则比例分配与公共节点电压恢复参考值两个控制目标。因此，二次控制项u_i由有功二次控制项

及电压二次控制项

构成：

在一个实施例中，步骤(4)中直流配电网的事件触发控制策略的原理如图3所示。定义系统状态误差如下式所示：

e(t)＝x(t)-x(t_k),t∈[t_k,t_k+1)

其中x(t)是系统的实时状态值，x(t_k)是系统在最后一次通信时的状态值。

根据系统状态误差设置如下的事件触发函数：

其中e_i(t)为智能体i控制信号的状态误差，σ_i为一待定的正系数，α_ij为系统连通图对应连接矩阵的元素，x_i(t_k)为智能体i上一次通信时刻的系统状态值，x_j(t_k)为智能体j上一次通信时刻的系统状态值，N_i为与智能体i相连的智能体集合。通过如上所示的事件触发函数，可使系统状态波动大小达到阈值时触发DG之间的通信。

进一步地，与上述事件触发函数对应的事件状态函数为：

进一步地，系统的动态特性可表述为：

其中，x(t)＝[x₁(t),x₂(t),…,x_n(t)]，e(t)＝[e₁(t),e₂(t),…,e_n(t)]，

为t_k<t<t_k+1时的x(t_k)，

L为系统拓扑图的拉普拉斯矩阵。

进一步地，为求解系统在上述事件触发函数下的Lyapunov渐进稳定性，可构造如下的Lyapunov函数：

进一步地，系统的演变过程可表示为：

其中，c为一致性控制参数。

上式经过推导可得：

进一步地，将上式带入如下不等式：

可得：

根据前文所述的状态函数，如上的不等式可表示为：

其中σ_max＝max{σ_i}，λ_n为拉普拉斯矩阵的最大特征根，则当c>0，0<σ_max<1/λ_n时，易得

即系统在该控制条件下是Lyapunov渐进稳定的，即在采用上述事件触发函数作为事件触发控制的条件时，当c>0，0<σ_max<1/λ_n时，系统在动态控制过程中不会失去稳定性。

在一个实施例中，针对步骤(5)中的一致性经济控制架构，可基于步骤(3)的一致性控制策略及步骤(4)中的事件触发函数，设置有功功率及电压二次控制项。有功功率的控制基于等微增率的经济分配，而电压控制则需要考虑两个方面，一是保证PCC节点电压对参考值的跟踪，二是使所有DG的节点端电压趋于一个平均值。有功功率的二次控制项

为：

其中，

与k_i ^IC分别为PI控制器的比例与积分参数。

为DG_i通过一致性得到的成本微增量整定值，1/s表示其为控制理论中的积分过程，IC_j(t_k)表示DG_j在上一通信时刻的成本微增量值，IC_i(t)为智能体i成本微增量的实时值，N_n为与DG_i相连的DG的集合。

在直流电压控制方面，同样需考虑节点电压收敛于均值以及公共连接母线对参考值跟踪这两个目标，电压二次控制项

为：

其中，U_i(t)与

分别为t时刻DG_i处的电压值以及由一致性控制得到的参考值；d_avg为直流电压均值收敛因子，用以调整节点间的电压偏差；

与k_i ^U分别为PI控制器的比例与积分参数。g_i轨道控制器收敛因子，U_PCC(t)为公共节点电压实时值，U_j(t)为DG_j节点电压实时值。

综上所述，采用考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法的整体控制流程如图4所示。

为验证本发明所提控制策略的有效性，基于PSCAD/EMTDC搭建了如图1所示的直流配电网仿真模型，并设计其通信网络及事件触发控制器。该网络的度矩阵为：

连接矩阵为：

则该网络的拉普拉斯矩阵为：

可得L的最大特征根为3，则在后续测试中需保证σ_max的值不大于0.33。

该直流配电网的额定电压为0.7kV，共计包含3个直流DG单元。配电网的控制目标为实现有功按等微增率分配与公共连接母线对配电网额定电压的跟踪。各DG均采用本发明所提基于一致性原理的有功控制策略，其中，每个DG的成本微增量函数简化为IC(P_i)＝2α_iP_i+β_i，其中α_i，β_i为DG_i的功率/成本特性参数，P_i为DG_i的有功功率相应的控制参数及系统参数如下表1及表2所示：

表1 DG的下垂控制参数

DG机组	α/($·kW<sup>-2</sup>)	β/($·kW<sup>-1</sup>)
			DG1	0.094	0.0122
DG2	0.078	0.0341
			DG3	0.105	0.0253

表2线路及负荷参数

参数	值
		线路1电阻/Ω	0.23
线路2电阻/Ω	0.12
		线路3电阻/Ω	0.18
负荷/(kW)	70

直流配电网电压控制的目标是实现公用母线对配电网额定电压的跟踪。各分布式发电机组均采用本发明提出的基于一致性原理的有功功率控制策略，其关键控制参数见表3：

表3主要控制参数

为了验证直流配电网控制策略的有效性，以前文描述的直流配电网为研究对象进行了仿真分析。直流配电网初始有功负荷为70kw。1.5s后，将有功负荷增加到140kw，3.0s时将附加负荷切除。为进一步验证所提出的直流配电网控制策略的“即插即用”性能，DG3在4.5s解除，6s恢复运行。传统下垂控制策略下直流配电网的仿真结果如图5所示，本发明所采用的一致性经济控制策略下直流配电网的仿真结果如图6所示。

如图5所示，传统下垂控制策略因各DG节点电压不一致，难以实现无功功率在各DG间的按等微增率分配，同时，PCC节点电压也未能完成对参考值的跟踪。如图6所示，尽管每个DG具有不同的节点电压，但有功功率输出是根据DG之间微增量成本相等的原则进行分配的。同时，当负荷波动时，PCC点电压也恢复到参考水平。结果表明，本发明提出的控制策略在传统经济下垂控制的基础上引入成本和电压的二次控制项，可以实现有功功率的精确分配，使PCC点电压快速回到参考水平。也可以看出，在DG切换期间，直流配电网可以快速恢复稳定，同时实现有功功率的经济分配和PCC点电压的恢复。仿真结果验证了所提出的通信权值动态更新控制策略和方法的有效性。

为了进一步验证事件触发控制策略的有效性，在仿真系统中引入了事件触发控制器及通信监视器。未采用事件触发控制的一致性控制策略在仿真过程中通信的触发情况如图7所示，采用事件触发控制的一致性控制策略在仿真过程中的触发如图8所示。

从图7可以看出，未采用事件触发控制的一致性控制策略的系统在整个运行周期内DG之间的通信一直处于触发状态，这大大增加了系统不必要的通信负担，带来了通信成本的增加以及通信资源的浪费。从图8可以看出，对采用事件触发控制的一致性控制策略的系统，当系统的运行状态发生变化时，通信事件被正确触发。虽然在稳定的情况下有少数的误触发，但误触的数量在可接受的范围内。本仿真结果验证了事件触发控制策略的有效性。

以上算例结果表明，本发明针对直流配电网的经济控制问题，为实现直流配电网的分布式经济控制，提出了一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，将基于一致性协议的二次控制项引入传统的直流分布式发电机组经济下垂控制策略中。该控制策略既能满足配电网自主稳定和DG单元“即插即用”的要求，又能在系统波动时使DG电压保持在参考水平；同时，通过引入事件触发控制机制，降低了分布式发电机组间的通信信道占用率，降低了通信成本，提高了通信系统的稳定性。总体来说，本发明的方法实现了直流配电网的自治经济控制及通信资源的合理运用。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储静态信息和动态信息数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述方法实施例中的步骤。

本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (16)

1.一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，包括：

步骤(1)，构建直流配电网的能量传输及控制通信的网络结构；

步骤(2)，基于Metropolis法，建立网络动态权重更新算法结构；

步骤(3)，构建直流配电网二次控制策略，包括采用电压及有功下垂控制策略的一次控制项，以及采用基于一致性控制策略的二次控制项；

步骤(4)，基于Lyapunov渐进稳定策略构建直流配电网的事件触发通信控制架构，包括事件触发函数及Lyapunov函数；

步骤(5)，基于上述步骤(1)至(4)，构建直流配电网考虑事件触发的一致性经济控制架构。

2.如权利要求1所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

所述步骤(1)中的网络结构，可基于图论将网络结构记为图G，G＝(V,E)，其中V＝(v₁,v₂,...,v_n)为点集，表示图中的主体元素，E＝(e₁,e₂,...,e_m)为边集，表示图中主体元素之间的连接线。

3.如权利要求2所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

若所述图G中任意两个主体元素之间可由点集和边集中的元素构成一条通路，则称该图G为连通图，并且该连通图的连接矩阵定义为A＝(α_ij)，其中当(v_i,v_j)所构成的点对属于E时，α_ij＝1，否则α_ij＝0。

4.如权利要求3所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

所述连通图的度矩阵表示为一个对角矩阵D＝diag{d_i,i∈V}，其中

5.如权利要求1所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

所述步骤(2)中采用Metropolis方法构造网络动态权重系数：

其中，n_ii表示与节点i具有通信关系的节点数目，n_jj表示与节点j具有通信关系的节点数目，N_i表示与节点i相连的节点的集合。

6.如权利要求1所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

所述步骤(3)中的一致性控制策略，其实现的两个控制目标为使直流配电网内各DG按照等成本微增量的原则分配有功功率以及使直流配电网公共母线处电压恢复至参考值。

7.如权利要求6所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

所述使直流配电网内各DG按照等成本微增量的原则分配有功功率为：

IC₁＝…＝IC_j＝…＝IC_q

其中，IC_j为第n个直流配电网中第j个分布式电源的成本微增量。

8.如权利要求7所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

所述使直流配电网公共母线处电压恢复至参考值为：

其中，U_PCC与

分别为直流配电网公共连接母线的电压测量值与参考值。

9.如权利要求8所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

所述步骤(3)中，在离散多智能体系统中，各分布式节点的动态特性可表示为：

x_i(t+1)＝S_ix_i(t)+c_i(t)

其中，x_i(t)为节点i的动态特性，S_i为分布式节点i的自反馈系数；c_i(t)为一致性协议；一致性协议使相邻节点趋于一致性稳定，使得各分布式节点的状态信息满足：

其中，x_j(t)为节点j的动态特性。

10.如权利要求9所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

解决各分布式节点的动态特性一致性问题的一致性协议为：

其中，a_ij为分布式节点之间的通信权重。

11.如权利要求10所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

所述步骤(3)中，各直流DG的控制策略如下所示：

U_i＝U^*-k^PIC_i+u_i

其中，U^*为直流子微网的额定电压；u_i为DG有功功率的二次控制项；k^P为直流子微网的成本微增量/直流电压下垂系数，IC_i为成本微增量，U_i为DG节点端口电压；

二次控制项u_i由有功二次控制项

及电压二次控制项

构成：

12.如权利要求11所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

所述步骤(4)中，定义系统状态误差如下式所示：

e(t)＝x(t)-x(t_k),t∈[t_k,t_k+1)

其中x(t)是系统的实时状态值，x(t_k)是系统在最后一次通信时的状态值；

根据系统状态误差设置如下的事件触发函数：

其中e_i(t)为智能体i控制信号的状态误差，σ_i为一待定的正系数，α_ij为系统连通图对应连接矩阵的元素，x_i(t_k)为智能体i上一次通信时刻的系统状态值，x_j(t_k)为智能体j上一次通信时刻的系统状态值，N_i为与智能体i相连的智能体集合；

与上述事件触发函数对应的事件状态函数为：

系统的动态特性可表述为：

其中，x(t)＝[x₁(t),x₂(t),…,x_n(t)]，e(t)＝[e₁(t),e₂(t),…,e_n(t)]，

为t_k<t<t_k+1时的x(t_k)，

L为系统拓扑图的拉普拉斯矩阵。

13.如权利要求12所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

构造如下的Lyapunov函数：

演变过程可表示为：

其中，c为一致性控制参数。

上式经过推导可得：

将上式带入如下不等式：

可得：

根据所述状态函数，如上的不等式可表示为：

其中σ_max＝max{σ_i}，λ_n为拉普拉斯矩阵的最大特征根，则当c>0，0<σ_max<1/λ_n时，易得

即系统在该控制条件下是Lyapunov渐进稳定的。

14.如权利要求13所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

针对所述步骤(5)中的一致性经济控制架构，基于步骤(3)的一致性控制策略及步骤(4)中的事件触发函数，设置有功功率的二次控制项

为：

其中，

与

分别为PI控制器的比例与积分参数，

为DG_i通过一致性得到的成本微增量整定值，1/s表明其为控制理论中的积分过程，IC_j(t_k)表示DG_j在上一通信时刻的成本微增量值，IC_i(t)为智能体i成本微增量的实时值，N_n为与DG_i相连的DG的集合。

15.如权利要求14所述的一种考虑事件触发的配电网一致性经济控制方法，其特征在于，

设置所述电压二次控制项

为：

其中，U_i(t)与

分别为t时刻DG_i处的电压值以及由一致性控制得到的参考值；d_avg为直流电压均值收敛因子，用以调整节点间的电压偏差；

与

分别为PI控制器的比例与积分参数，g_i轨道控制器收敛因子，U_PCC(t)为公共节点电压实时值，U_j(t)为DG_j节点电压实时值。

16.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至15中任一项所述的方法的步骤。

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