CN112260292A - 一种微电网有功频率控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种微电网有功频率控制方法，包括：步骤S1，针对逆变器i，根据电气关系和通信关系获取临近逆变器集合，逆变器i采用分布协同控制；步骤S2，如果逆变器i与临近逆变器集合中任一逆变器出现通信故障，则将逆变器i控制策略切换到下垂控制；步骤S3，如果逆变器i获取到通信连接已恢复时，则将逆变器i控制策略更新为分布协同控制。本发明克服了现有技术下垂控制依赖中央控制器和分布式协同控制依赖通信条件的缺陷。

Description

一种微电网有功频率控制方法
技术领域
本发明涉及微电网技术领域，尤其涉及一种微电网有功频率控制方法。
背景技术
微电网是一种集负荷、分布式电源和储能于一体的小型电力***，通过电力电子逆变器与配电网连接。微网中通常采用三层控制结构，第一层采用下垂控制方法,快速调整分布式电源和负荷，实现分布式电源的功率与负荷按照比例均衡分配并达到功率分配最优化。第二层控制调控逆变器的输出频率、电压幅值，实现功率的平衡和主电网***的稳定。第三层控制调控微电网和主电网的功率流动方向。下垂控制依赖中央控制设定目标值，由于中央控制器存在风险并且当微电网结构改变时，需重新调整中央控制器策略。
针对以上问题，近几年业界开始采用分布式协作策略，将每个逆变器是为代理***，可与逆变器进行频率、电压和功率数据交换，从而更新电气量本地设定值，但该方法依赖于逆变器快速可靠的通信，当通信中断时，则无法进行有效控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提出一种能够提高微电网的稳定性的微电网有功频率控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种微电网有功频率控制方法，包括：
步骤S1，针对逆变器i，根据电气关系和通信关系获取临近逆变器集合，逆变器i采用分布协同控制；
步骤S2，如果逆变器i与临近逆变器集合中任一逆变器出现通信故障，则将逆变器i控制策略切换到下垂控制；
步骤S3，如果逆变器i获取到通信连接已恢复时，则将逆变器i控制策略更新为分布协同控制。
进一步地，所述步骤S2具体包括：
逆变器i每隔设定时间执行一次中断服务程序，从临近逆变器获取过滤后的有功信息和控制策略；
逆变器i检查临近逆变器发送过来的消息中是否有遗漏消息，遍历所有临近逆变器，如果没有遗漏则设置通信正常标志；如果有遗漏信息，则将信息丢失计数器加1；
逆变器i与临近逆变器集合中任一逆变器的信息丢失数超过信息丢失限值，则判定出现通信故障，将逆变器i控制策略切换到下垂控制。
进一步地，所述步骤S3具体包括：
逆变器i查询本地控制策略和信息丢失数，如果现有的本地控制策略为采用下垂控制并且信息丢失数都低于信息丢失限值，则判定通信连接已恢复，将本地控制策略更新为分布协同控制。
进一步地，所述步骤S3之后包括：
逆变器i查询本地策略和临近逆变器控制策略，如果现有的本地控制策略或者临近逆变器控制策略采用下垂控制，将本地控制策略更新为下垂控制。
进一步地，如果本地控制策略和临近逆变器控制策略均未采用下垂控制，则保持本地控制策略为分布协同控制不变。
进一步地，所述微电网有功频率控制方法还包括：
采用统一频率控制方程，根据CPi数值实现分布协同控制与下垂控制的无缝衔接，所述统一频率控制方程如下所示：
Figure BDA0002743531900000021
其中，CPi为逆变器i本地控制策略，CPi＝0表示控制策略为下垂控制，CPi＝1表示控制策略为分布协同控制；
Figure BDA0002743531900000022
为t时刻的过滤后的有功信息，ωi(t)为设定频率，
Figure BDA0002743531900000023
为初始频率，
Figure BDA0002743531900000024
为扰动项，用于表示测量误差，δi(t)为频率修正项。
本发明实施例的有益效果在于：本发明在正常运行时采用分布式协同控制，进行有功功率均衡和频率调节；当通信故障发生时，切换到下垂控制调整频率；当通信恢复时，则切换到分布式协同控制调整频率，克服了现有技术下垂控制依赖中央控制器和分布式协同控制依赖通信条件的缺陷。本发明的统一频率控制方程，能够实现下垂控制和分布式协同控制的无缝转化，提高微电网的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种微电网有功频率控制方法的流程示意图。
图2为本发明实施例一种微电网有功频率控制方法的具体流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
本发明针对下垂控制依赖中央控制器和分布式协同控制依赖通信条件的问题，提出了一种孤岛微电网有功功率控制方法，正常运行时采用分布式协同控制，进行有功功率均衡和频率调节。当通信故障发生时，切换到下垂控制调整频率。当通信恢复时，则切换到分布式协同控制调整频率。
具体地，请参照图1所示，本发明实施例提供一种微电网有功频率控制方法，包括：
步骤S1，针对逆变器i，根据电气关系和通信关系获取临近逆变器集合，逆变器i采用分布协同控制；
步骤S2，如果逆变器i与临近逆变器集合中任一逆变器出现通信故障，则将逆变器i控制策略切换到下垂控制；
步骤S3，如果逆变器i获取到通信连接已恢复时，则将逆变器i控制策略更新为分布协同控制。
如图1所示，一种孤岛微电网有功功率控制方法，正常运行时采用分布式协同控制，进行有功功率均衡和频率调节。当通信故障发生时，切换到下垂控制调整频率。当通信恢复时，则切换到分布式协同控制调整频率。
具体控制流程如图2所示：
首先对逆变器i，根据电气关系和通信关系确定周围临近逆变器集合nbi；
逆变器i每隔t时间执行一次中断服务程序，中断服务程序中逆变器i从临近逆变器j∈nbi获取过滤后的有功信息
Figure BDA0002743531900000031
和控制策略CPj，其中，CPj＝0表示下垂控制，CPj＝1表示分布协同控制。如果逆变器i可收到临近逆变器j的以上数据，则设置reflagij＝1，否则设置reflagij＝0，reflagij为表示逆变器i和逆变器j是否通信正常的标志，reflagij＝1表示通信正常，reflagij＝0表示信息存在遗漏。
逆变器i默认采用分布协同控制，即默认CPi＝1。采用统一频率控制方程，根据CPi数值实现分布协同控制与下垂控制的无缝衔接，该统一频率控制方程如下所示：
Figure BDA0002743531900000041
其中，
Figure BDA0002743531900000042
表示t时刻的过滤后的有功信息，ωi(t)为设定频率，
Figure BDA0002743531900000043
为初始频率，
Figure BDA0002743531900000044
为扰动项，用于表示测量误差，δi(t)为频率修正项。
可以理解的是，当控制策略为下垂控制，即CPi＝0时，上述统一频率控制方程则为：
Figure BDA0002743531900000045
当控制策略为分布协同控制，即CPi＝1时，上述统一频率控制方程则为：
Figure BDA0002743531900000046
逆变器i检查临近逆变器j∈nbi发送过来的消息中是否有遗漏消息，遍历所有临近逆变器，如果reflagij＝1，表明通信正常没有丢失信息，则信息丢失计数器mmi＝0，否则表明有遗漏信息，信息丢失计数器mmi加1。
如果mmi≥mmmax，即与临近逆变器集合中任一逆变器的信息丢失数超过信息丢失限值mmmax，则表明出现通信故障，设置CPi＝0，将逆变器i的控制策略切换到下垂控制。
逆变器i查询本地控制策略CPi和信息丢失数mmi，如果(CPi＝1)and(mmi<mmmax)，即现有的本地控制策略为采用下垂控制并且信息丢失数都低于信息丢失限值mmmax，则表明通信连接已经恢复，将本地控制策略更新为分布协同控制，即CPi＝1。
逆变器i查询本地策略CPi和临近逆变器控制策略CPj，如果(CPi＝0||CPj＝0，即现有的本地控制策略或者临近逆变器控制策略采用下垂控制，将本地控制策略更新为下垂控制，即CPi＝0。如果本地控制策略和临近逆变器控制策略均未采用下垂控制，则保持本地控制策略不变，仍为分布协同控制。
最后，应用控制策略，逆变器i向给定的临近逆变器发送其功率测量和当前应用的控制策略。
通过上述说明可知，本发明实施例的有益效果在于：本发明在正常运行时采用分布式协同控制，进行有功功率均衡和频率调节；当通信故障发生时，切换到下垂控制调整频率；当通信恢复时，则切换到分布式协同控制调整频率，克服了现有技术下垂控制依赖中央控制器和分布式协同控制依赖通信条件的缺陷。本发明的统一频率控制方程，能够实现下垂控制和分布式协同控制的无缝转化，提高微电网的稳定性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种微电网有功频率控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1，针对逆变器i，根据电气关系和通信关系获取临近逆变器集合，逆变器i采用分布协同控制；
步骤S2，如果逆变器i与临近逆变器集合中任一逆变器出现通信故障，则将逆变器i控制策略切换到下垂控制；
步骤S3，如果逆变器i获取到通信连接已恢复时，则将逆变器i控制策略更新为分布协同控制。
2.根据权利要求1所述的微电网有功频率控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
逆变器i每隔设定时间执行一次中断服务程序，从临近逆变器获取过滤后的有功信息和控制策略；
逆变器i检查临近逆变器发送过来的消息中是否有遗漏消息，遍历所有临近逆变器，如果没有遗漏则设置通信正常标志；如果有遗漏信息，则将信息丢失计数器加1；
逆变器i与临近逆变器集合中任一逆变器的信息丢失数超过信息丢失限值，则判定出现通信故障，将逆变器i控制策略切换到下垂控制。
3.根据权利要求2所述的微电网有功频率控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
逆变器i查询本地控制策略和信息丢失数，如果现有的本地控制策略为采用下垂控制并且信息丢失数都低于信息丢失限值，则判定通信连接已恢复，将本地控制策略更新为分布协同控制。
4.根据权利要求3所述的微电网有功频率控制方法，其特征在于，所述步骤S3之后包括：
逆变器i查询本地策略和临近逆变器控制策略，如果现有的本地控制策略或者临近逆变器控制策略采用下垂控制，将本地控制策略更新为下垂控制。
5.根据权利要求4所述的微电网有功频率控制方法，其特征在于，如果本地控制策略和临近逆变器控制策略均未采用下垂控制，则保持本地控制策略为分布协同控制不变。
6.根据权利要求1-5任一项所述的微电网有功频率控制方法，其特征在于，还包括：
采用统一频率控制方程，根据CPi数值实现分布协同控制与下垂控制的无缝衔接，所述统一频率控制方程如下所示：
Figure FDA0002743531890000021
其中，CPi为逆变器i本地控制策略，CPi＝0表示控制策略为下垂控制，CPi＝1表示控制策略为分布协同控制；
Figure FDA0002743531890000022
为t时刻的过滤后的有功信息，ωi(t)为设定频率，
Figure FDA0002743531890000023
为初始频率，
Figure FDA0002743531890000024
为扰动项，用于表示测量误差，δi(t)为频率修正项。
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