[發明專利]一種基于邊緣計算的微電網分布式協同控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110024258.5
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112701729B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）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）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;G06F9/46
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李梁

本發明提供一種基于邊緣計算的微電網分布式協同控制系統及方法，涉及微電網運行控制技術領域。本系統包括微電網電力終端、邊緣設備、通信網絡和云端服務器；邊緣設備通過傳感器獲取微電網電力終端中的實時數據，數據被邊緣設備處理后用于本地計算同時上傳至云端服務器，邊緣計算節點利用本地信息和與其通信的鄰居節點信息，設計邊緣信息置信度評價機制，利用云端服務器數據分析后周期或非周期下發的置信度閾值，評價本地信息觀測值以及接收的鄰居節點信息的置信度，并表示為置信因子的形式；多邊緣計算節點采用分布式協同控制方法，將二次控制所得到的控制決策命令發送到微電網DG的下垂控制中實現微電網頻率同步穩定到參考值。

技術領域

本發明涉及微電網運行控制技術領域，尤其涉及一種基于邊緣計算的微電網分布式協同控制系統及方法。

背景技術

隨著現代信息技術和先進通信技術在電力系統中的廣泛應用，復雜電力網絡運行控制，海量數據、多元化需求等帶來更大的挑戰。邊緣計算聚焦實時、短周期數據的分析，在靠近物理環境或數據源頭進行本地計算，力求實現本地化的實時采集、即時計算、及時響應和準確控制，具有安全、快捷、易于管理等優勢。研究邊緣計算與電力系統運行控制的深度融合技術，是全面推進電網智能化建設的必然舉措。

邊緣計算將信息從原來的集中在云端處理的方式，轉移到接近用戶的計算設備或終端上，這樣會減小云端的負載及計算壓力，并大大降低通信時延。相比于云計算的非實時、長周期的大數據分析，邊緣計算適用于處理實時、短周期的數據分析和本地決策。目前學者對于云計算技術進行了深入的研究，但是云計算難以處理實時任務，并且現有基于邊緣計算的分布式協同控制方法的研究較少。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于邊緣計算的微電網分布式協同控制系統及方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一方面，一種基于邊緣計算的微電網分布式協同控制系統，包括微電網電力終端、邊緣設備、通信網絡和云端服務器；

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

所述邊緣設備通過下行通信接口連接所述微電網電力終端的傳感器和執行器，進行微電網實時數據采集，以及向電力終端發送控制決策，通過上行通信網絡與所述云端服務器進行互聯，將處理后的數據上傳至云端服務器。所述邊緣設備包含N個邊緣計算節點，N為正整數，邊緣計算節點之間相互通信協作，通過自身采集和與鄰接邊緣計算節點之間交互的信息，實時執行分布式協同控制方法。

所述云端服務器對所述邊緣設備上傳的微電網數據進行分析，并根據任務要求制定周期或非周期的控制決策下發到邊緣設備中。

另一方面，一種基于邊緣計算的微電網分布式協同控制方法，基于前述一種基于邊緣計算的微電網分布式協同控制系統實現，包括以下步驟：

步驟1：邊緣設備通過傳感器獲取微電網電力終端中的實時數據，實時數據包括微電網系統的拓撲結構、電壓幅值、頻率、輸出功率數據。數據被邊緣設備處理后用于本地計算同時上傳至云端服務器。

步驟2：針對微電網的頻率控制，邊緣計算節點利用本地信息和與其通信的鄰居節點信息，所述本地信息利用狀態觀測器進行觀測，其中狀態觀測器為：

其中，和分別是邊緣計算節點i、j觀測的頻率估計值，是的微分；N_i是邊緣計算節點通信拓撲中所有與邊緣計算節點i鄰接的邊緣計算節點集合；a_ij表示信息從邊緣計算節點j傳送到i的權重；當i為領導邊緣計算節點時，g_i＝1，跟隨微電網的參考頻率ω_ref，當i為跟隨邊緣計算節點時，g_i＝0；t為時間。