[發明專利]一種考慮通信中斷的孤島微電網的信息物理協同應對方法

有效

• 申請號: 201810299170.2
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108521345B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 竇春霞;張博;滕升起;李遠哲;米雪
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/703;H04L12/733;H04L29/08;H02J3/38
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

1.一種考慮通信中斷的孤島微電網的信息物理協同應對方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，在信息層中包括通信網絡、通信器、傳感器和一致性控制環節；

在物理層中包括下垂控制器、功率控制器、一致性控制、二次控制器、虛擬控制器、電壓電流雙閉環；P-ω/Q-U下垂控制作為孤島微電網中各DER輸出電壓和頻率的一次控制；

步驟2，在信息層中，提出一種基于圖論和改進遺傳算法(GA)的路徑規劃方法，解決了通信者之間的通信中斷問題；

2-1，判斷中斷原因：

基于圖論，每個DER對應的通信器均可以視為一個智能體；a_ij代表第i個通信器和第j個通信器之間的連接關系；如果第j個通信器可以連接到第i個通信器，則a_ij為正；否則，a_ij＝0；有向圖的鄰接矩陣定義為A_a＝a_ij∈R_n×n；

根據中斷的原因，消除A_a中相應的元素，然后進行路徑規劃，構建網絡層中的新通信線路；如設第2個通信器不能發送數據，則對應的鄰接矩陣變化如下：

2-2，設置目標函數和約束條件

假設有n個DER需要在系統中構造通信線路，且根據基于一致性的二次控制的控制方法，可以得到如下目標函數：

其中，L_ij是第i個通信器與第j個通信器之間的通信距離；sgn代表符號函數；

由于一致性滿足的條件是可以構成一條有向生成樹，所以針對第i個通信器，可以設置約束條件如下：

1)第i個通信器的容量約束:

其中，C_maxi是第i個通信器允許接入的通信線路的最大個數；

其中，C'_maxi是第i個通信器允許輸出的通信線路的最大個數；

2)確保每個DER都被連接在通信路徑中：

3)在路徑規劃中，每一個DER只能取一次：

^～(sgn(a_ij)sgn(a_ji))＝1 (7)

其中，～代表進行邏輯非計算；代表進行邏輯與運算；

4)通信線路長度相等：

L_ij＝L_ji (8)

2-3，改進GA的步驟：

1)確定初始種群個數；

2)選擇：1、選擇適應度函數為并采用輪盤賭的方法來進行選擇(避免早熟)；2、采用精英選擇，即將最優個體直接送入下一代(加快收斂速度)；

3)交叉：采用最小代價樹尋優；最小代價樹步驟：

第1步：選擇兩個父代個體F A、FB,隨機選擇一個需求點,并把這個需求點作為子代個體SA的第一個配送需求點；

第2步：搜索ri在FA、FB配送順序中右邊的需求點rj1、rj2，比較距離dis(ri,rj1)和dis(ri,rj2)的大小，如果dis(ri,rj1)＞dis(ri,rj2)，則證明走ri到rj2的路徑較優，轉step4；

第3步：如果dis(ri,rj1)dis(ri,rj2)，則證明走ri到rj1的路徑較優，則把rj1作為下一個配送的需求點，并刪除FA，FB中ri的值，把rj 1的值賦給ri，繼續轉到step2進行搜索，直到FA、FB中只剩下一個需求點；

第4步：把rj2作為下一個配送的需求點，并刪除FA、FB中ri的值，把rj2的值賦給ri，繼續轉到step2進行搜索，直到FA、FB中只剩下一個需求點；

第5步：最后得到的子代個體SA就是FA、FB向右搜索尋優雜交產生的個體；

變異：采用單點變異；

結束(達到迭代次數要求)；

步驟3，在物理層中，提出一種結合極限學習器(ELM)和模型預測控制(MPC)的預測補償方法，解決傳感器的通信中斷問題；

采用m個ELM與MPC相結合的方法進行預測補償，分為4個步驟：

1)對m個ELMs進行加權

為了使預測誤差最小的預測模型具有更大的權重，采用以下方法對每個ELM的權值進行設計：

其中λ_i是第i個ELM在m個ELM中所占的權值；y_i是真實的數據；

經過加權處理后，m個ELM的輸出為：

其中，是由ELM_i預測得到的數據；

2)加權后的m個ELM輸出的數據再與MPC進行加權處理

其中，y_MPC是由MPC預測得到的數據；

3)得到預測數據

最終的預測數據是：

其中，y_MPC是由MPC預測得到的數據；

4)重新訓練m個ELM

如果來自(12)的輸出數據與真實值之間存在很大的誤差，那么ELMS將被重新訓練，然后返回到1)，直到滿足誤差要求；

步驟4，通過搭建合理的實驗場景驗證該方案的有效性。