[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
• 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

本發(fā)明提供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，涉及微電網(wǎng)運行控制技術(shù)領(lǐng)域。本系統(tǒng)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；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)，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，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，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，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；多邊緣計算節(jié)點采用分布式協(xié)同控制方法，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。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電網(wǎng)運行控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及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。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和先進通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，復雜電力網(wǎng)絡(luò)運行控制，海量數(shù)據(jù)、多元化需求等帶來更大的挑戰(zhàn)。邊緣計算聚焦實時、短周期數(shù)據(jù)的分析，在靠近物理環(huán)境或數(shù)據(jù)源頭進行本地計算，力求實現(xiàn)本地化的實時采集、即時計算、及時響應(yīng)和準確控制，具有安全、快捷、易于管理等優(yōu)勢。研究邊緣計算與電力系統(tǒng)運行控制的深度融合技術(shù)，是全面推進電網(wǎng)智能化建設(shè)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(zhuǎn)移到接近用戶的計算設(shè)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(shù)據(jù)分析，邊緣計算適用于處理實時、短周期的數(shù)據(jù)分析和本地決策。目前學者對于云計算技術(shù)進行了深入的研究，但是云計算難以處理實時任務(wù)，并且現(xiàn)有基于邊緣計算的分布式協(xié)同控制方法的研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供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。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一方面，一種基于邊緣計算的微電網(wǎng)分布式協(xié)同控制系統(tǒng)，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所述微電網(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。

另一方面，一種基于邊緣計算的微電網(wǎng)分布式協(xié)同控制方法，基于前述一種基于邊緣計算的微電網(wǎng)分布式協(xié)同控制系統(tǒng)實現(xiàn)，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)，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，其中狀態(tài)觀測器為：

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