[發(fā)明專利]一種基于邊緣計算的微電網(wǎng)分布式協(xié)同控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110024258.5
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112701729B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊珺;董晨晨;張化光;劉鑫蕊;王迎春;楊東升;孫秋野;蘇涵光;韓海晨;黃博南;周博文
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;G06F9/46
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李梁

1.一種基于邊緣計算的微電網(wǎng)分布式協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征在于，包括微電網(wǎng)電力終端、邊緣設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)和云端服務(wù)器；

所述微電網(wǎng)電力終端包括分布式電源DG、傳感器以及執(zhí)行器，所述分布式電源包括微型燃氣輪機、風(fēng)機、光伏陣列和儲能設(shè)備，采用下垂控制，并且每個分布式電源通過傳感器和執(zhí)行器與所述邊緣設(shè)備連接；

所述邊緣設(shè)備通過下行通信接口連接微電網(wǎng)電力終端的傳感器和執(zhí)行器，進行微電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)采集，以及向電力終端發(fā)送控制決策，通過上行通信網(wǎng)絡(luò)與所述云端服務(wù)器進行互聯(lián)，將處理后的數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器，所述邊緣設(shè)備包含N個邊緣計算節(jié)點，N為正整數(shù)，邊緣計算節(jié)點之間相互通信協(xié)作，通過自身采集和與鄰接邊緣計算節(jié)點之間交互的信息，實時執(zhí)行分布式協(xié)同控制方法；

所述云端服務(wù)器對所述邊緣設(shè)備上傳的微電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行分析，并根據(jù)任務(wù)要求制定周期或非周期的控制決策下發(fā)到邊緣設(shè)備中；

所述微電網(wǎng)分布式協(xié)同控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)一種基于邊緣計算的微電網(wǎng)分布式協(xié)同控制方法，包括以下步驟：

步驟1：邊緣設(shè)備通過傳感器獲取微電網(wǎng)電力終端中的實時數(shù)據(jù)，包括微電網(wǎng)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、電壓幅值、頻率、輸出功率數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)被邊緣設(shè)備處理后用于本地計算同時上傳至云端服務(wù)器；

步驟2：針對微電網(wǎng)的頻率控制，邊緣計算節(jié)點利用本地信息和與其通信的鄰居節(jié)點信息，所述本地信息利用狀態(tài)觀測器進行觀測；

步驟3：結(jié)合邊-邊通信信息的可信性，設(shè)計邊緣信息置信度評價機制，利用云端服務(wù)器數(shù)據(jù)分析后周期或非周期下發(fā)的置信度閾值，分別評價本地信息觀測值以及接收的鄰居節(jié)點信息的置信度，并表示為置信因子的形式；

所述邊緣信息置信度評價機制包括本地信息置信度評價機制以及鄰居信息置信度評價機制；

所述本地信息置信度評價機制為，設(shè)置本地置信因子，評價每個邊緣計算節(jié)點對自己觀測到的的置信度，本地置信因子為：

其中置信因子0≤T_i≤1，α0為權(quán)重系數(shù)用于權(quán)衡當(dāng)前信息與過去的信息，并且變量d_i(t)的表達式為：

△_i是一個設(shè)定閾值；參數(shù)ε_i(t)為本地鄰居跟蹤誤差，t→∞時ε_i(t)收斂于0；參數(shù)σ_i(t)為偏差，如果邊緣計算節(jié)點i的本地信息沒有失真，當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)同步時||σ_i-ε_i||＝0，此時T_i＝1；否則，當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)同步時||σ_i-ε_i||＞＞△_i，T_i1；

所述鄰居信息置信度評價機制為，設(shè)置鄰居置信因子，評價每個邊緣計算節(jié)點對接收到的鄰居信息的置信度，鄰居置信因子表示為：

T_ij(t)＝max(T_j(t),b_ij(t))

其中置信因子0≤T_ij≤1；T_j為鄰居節(jié)點j的本地置信因子；b_ij(t)為置信因子T_ij的控制變量；β0為權(quán)重系數(shù)用于權(quán)衡當(dāng)前信息與過去的信息，并且變量s_ij(t)的表達式為：

k為計算節(jié)點i的鄰居節(jié)點，并且k≠j；|N_i|是邊緣計算節(jié)點i所有鄰居邊緣計算節(jié)點的數(shù)量；Θ_i是一個設(shè)定閾值，如果鄰居節(jié)點j傳送的信息沒有失真，當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)同步時此時T_ij＝1；否則,T_j趨近于0,鄰居節(jié)點j傳送信息的置信度取決于和的差距越大，置信因子T_ij越趨近于0；

步驟4：利用步驟3計算得到的置信因子，多邊緣計算節(jié)點采用分布式協(xié)同控制方法，實現(xiàn)微電網(wǎng)頻率的二次控制，并將二次控制所得到的控制決策命令發(fā)送到微電網(wǎng)DG的下垂控制中實現(xiàn)微電網(wǎng)頻率同步穩(wěn)定到參考值。