本發明涉及一種基于事件觸發機制的微電網分布式二次電壓控制方法，屬于智能電網控制領域。

背景技術：

為提高新能源滲透率以及大電網對可再生能源的容納能力，通常將包含分布式電源的小型電廠以微電網的形式接入大電網。微電網運行在并網模式時，其電壓穩定由大電網支撐，當切換到孤島運行模式時，微電網控制系統需要保證其電壓同步。而微電網系統內多種不同類型的分布式電源間的協調控制是系統運行控制的關鍵。

目前針對分布式發電機的協調控制主要有集中式控制與分布式控制兩種策略。集中式控制要求中央控制器在復雜的雙向通信網絡中采集到所有分布式發電機的運行狀態信息，并統一下達控制指令，其成本高，而且容易發生單點故障，使得系統可靠性降低；而分布式控制模式可以管理大量的分布式發電機，僅使用鄰域信息即可達到較好的控制效果，成本低廉，可擴展性強。

為執行微電網二次電壓分布式控制策略，各分布式發電機通常經由無線網絡完成信息交互。在未來智能電網建設中，將出現越來越多的分布式發電機，而通信網絡的帶寬是有限的，為此在實際工程應用中通常對每個分布式發電機信息進行高頻等周期采樣發送以達到設計控制器中信息連續傳輸的要求，對于個體數量龐大的多分布式發電機群，這種過于保守的信息傳遞方式會使得網絡通信壓力增大，進而出現通信時滯及丟包，并最終導致控制任務的失敗，嚴重影響微電網系統的穩定與安全，目前尚缺乏對此類問題的有效解決方案。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題在于提供一種基于事件觸發機制的微電網二次電壓分布式控制方法，通過建立分布式發電機電壓下垂控制策略，設計事件觸發機制，重新構建分布式二次電壓控制策略，使得其輸出電壓的幅值跟蹤到領導者，維持微電網系統電壓穩定。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種基于事件觸發機制的微電網分布式二次電壓控制方法，具體包含如下步驟：

步驟1，設置系統參數；

步驟2，設置第i個分布式發電機在t時刻的無功功率-電壓下垂控制策略；

步驟3，設置二次電壓控制的輸入變量和輸出變量；

步驟4，描述多分布式發電機通信網絡拓撲：

步驟5，設計事件觸發策略；

步驟6，設計二次電壓控制策略。

作為本發明一種基于事件觸發機制的微電網分布式二次電壓控制方法的進一步優選方案，在步驟1中，設置的系統參數包含給定微電網中所含分布式發電機個數，以及每臺分布式發電機的輸出電壓幅值的參考值。

作為本發明一種基于事件觸發機制的微電網分布式二次電壓控制方法的進一步優選方案，在步驟2中，所述無功功率-電壓下垂控制策略具體為：

vodi(t)＝vsi(t)-niqi(t)；

其中,vsi(t)是下垂控制的電壓幅值參考信號,qi(t)是第i臺分布式發電機的無功功率,vodi(t)是第i臺分布式發電機的電壓控制器的電壓幅值參考信號,ni是下垂控制系數。

作為本發明一種基于事件觸發機制的微電網分布式二次電壓控制方法的進一步優選方案，在步驟3中，輸入變量為步驟2所述下垂控制的參考輸入vsi(t)，其中，設置則輸出變量為發電機的輸出電壓幅值vodi(t)。

作為本發明一種基于事件觸發機制的微電網分布式二次電壓控制方法的進一步優選方案，在步驟4中，描述多分布式發電機通信網絡拓撲：設置一個通信連接系數aij，若i,i＝1,2,...n與j,j＝1,2,...n存在能夠交互d軸電壓信息vodi(t)與vodj(t)的通信鏈路，則設置aij＝1，反之aij＝0，同時約定aii＝0；若第i個分布式發電機能接收vref，則設置ai0＝1，反之ai0＝0；

作為本發明一種基于事件觸發機制的微電網分布式二次電壓控制方法的進一步優選方案，在步驟5中，在初始時刻t0，令所有分布式發電機均經由通信網絡發送自身的電壓幅值，并設置初始觸發時刻為對于第i個分布式發電機，若關于其電壓幅值的最近一次觸發時刻為在時刻，若如下事件觸發條件：

滿足，其中，bi(t)＝|αxi(t)+βsign(xi(t))|+γ，α，β和γ為正常數，sign()表示符號函數，表示第j(j＝1，2，...，n)個分布式發電機在t時刻之前的最近一次關于電壓幅值的觸發時刻，|ni|表示第i個分布式發電機的鄰居個數，則標記時刻t為并且第i個分布式發電機將其自身的電壓幅值的觸發信息存儲并發送至群組中能夠與其通信的其他分布式發電機。

作為本發明一種基于事件觸發機制的微電網分布式二次電壓控制方法的進一步優選方案，在步驟6中，當時，設置第i(i＝1，2，...，n)個分布式發電機二次電壓控制策略為

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

1)本發明的協調控制策略使得微電網中n臺分布式發電機的輸出電壓的幅值趨于一致，在并網模式下跟蹤到主網的電壓，在離網模式下跟蹤到領導者的電壓，最終實現微電網電壓穩定；

2)相比于傳統的信息連續發送及周期采樣離散發送方式，本發明實現了微電網中各分布式發電機間信息的按需發送，有效降低網絡通信壓力；

3)本發明的協調控制策略整體設計架構采用分布式控制模式，建設成本低廉，可擴展性強。

附圖說明

圖1是本發明的方法流程圖；

圖2是本發明群組分布式發電機的物理拓撲連接圖；

圖3是本發明群組分布式發電機的通信拓撲連接圖；

圖4是本發明群組分布式發電機輸出電壓幅值變化情況；

圖5是本發明分布式發電機2的輸出電壓幅值觸發時間間隔；

圖6是本發明分布式發電機3的輸出電壓幅值觸發時間間隔；

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

如圖1所示，一種基于事件觸發機制的微電網分布式二層電壓控制方法，具體包括以下步驟：步驟1，設置系統參數；

步驟2，設置第i個分布式發電機在t時刻的無功功率-電壓下垂控制策略；

步驟3，設置二次電壓控制的輸入變量和輸出變量；

步驟4，描述多分布式發電機通信網絡拓撲：

步驟5，設計事件觸發策略；

步驟6，設計二次電壓控制策略。

具體原理如下：

在步驟1中.設置系統參數：給定微電網中所含分布式發電機個數為4，以及每臺分布式發電機的輸出電壓幅值的參考值311v；

在步驟2中.設置第i(i＝1，2，3，4)個分布式發電機在t時刻的無功功率-電壓下垂控制策略為：

vodi(t)＝vsi(t)-niqi(t)；

其中,vsi(t)是下垂控制的電壓幅值參考信號,qi(t)是第i臺分布式發電機的無功功率,vodi(t)是第i臺分布式發電機的電壓控制器的電壓幅值參考信號,ni是下垂控制系數；

在步驟3中.設置二層電壓控制的輸入變量和輸出變量，輸入變量為步驟(2)所述下垂控制的參考輸入vsi(t)，輸出變量為發電機的輸出電壓幅值vodi(t)；并設置則輸入變量為：

在步驟4中.描述多分布式發電機通信網絡拓撲：設置一個通信連接系數aij，若i(i＝1，2，3，4)與j(j＝1，2，3，4)存在能夠交互d軸電壓信息vodi(t)與vodj(t)的通信鏈路，則設置aij＝1，反之aij＝0，同時約定aii＝0。若第i(i＝1，2，3，4)個分布式發電機能接收vref，則設置ai0＝1，反之ai0＝0；其中圖2是本發明群組分布式發電機的物理拓撲連接圖；圖3是本發明群組分布式發電機的通信拓撲連接圖。

在步驟5中.在初始時刻t0，令所有分布式發電機均經由通信網絡發送自身的電壓幅值，并設置初始觸發時刻為對于第i(i＝1，2，3，4)個分布式發電機，若關于其電壓幅值的最近一次觸發時刻為在時刻，若如下事件觸發條件：

滿足，其中，bi(t)＝|αxi(t)+βsign(xi(t))|+γ，α，β和γ為正常數，sign(·)表示符號函數，表示第j(j＝1，2，...，n)個分布式發電機在t時刻之前的最近一次關于電壓幅值的觸發時刻，|ni|表示第i個分布式發電機的鄰居個數，則標記時刻t為并且第i個分布式發電機將其自身的電壓幅值的觸發信息存儲并發送至群組中能夠與其通信的其他分布式發電機；

在步驟6中.當時，設置第i(i＝1，2，...，n)個分布式發電機二次電壓控制策略為

此步驟需與步驟5同時執行，以確?；谑录|發機制的微電網分布式二次電壓控制策略的實施。

為了驗證本發明的有效性，進行了仿真實驗，在0.3秒時微電網切換到孤島運行模式。附圖4表示群組中所有分布式發電機輸出電壓幅值變化情況，最終分別趨于期望值311v；附圖5描述了分布式發電機2的輸出電壓幅值觸發時間間隔，附圖6則描述了分布式發電機3的無功功率輸出率的觸發時間間隔，圖中‘°’號的橫坐標表示相應變量的觸發時間，縱坐標表示本次觸發據上次觸發的時間間隔?？梢钥闯鲂畔⒂|發時刻是離散的，且具有不等的觸發周期。這說明了事件觸發機制可以根據系統狀態的變化情況動態的調整觸發周期，實現數據的按需發送，從而減少通信網絡壓力。

本發明針對包含多臺分布式發電機的微電網系統，提供一種基于事件觸發機制的二次電壓控制策略，屬于智能電網控制領域。每臺分布式發電機利用自身信息及能夠與其進行信息交互的其他分布式發電機的信息，構建合理的事件觸發機制及相應的分布式協調控制策略，使得所有分布式發電機的輸出電壓幅值跟蹤到領導者。本發明的優點在于在保證控制任務有效完成的基礎上，實現分布式發電機之間信息的按需發送，降低網絡通信壓力，從而保障智能電網電壓穩定。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的一般步驟，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。