[發明專利]一種孤島微電網彈性分布式頻率和電壓恢復控制方法

有效

• 申請號: 202110588609.5
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113258614B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 杜兆斌;詹浩欽;陳飛鴻;吳佳潤;劉騏滔
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/38;H02J3/16;H02J13/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭秋松

本發明公開了一種孤島微電網彈性分布式頻率和電壓恢復控制方法，該方法具體包括如下步驟：對于由多個分布式電源組成的逆變器型孤島微電網，每個分布式電源與相鄰的分布式電源進行雙向通信，形成稀疏連通的通信網絡，任選兩個分布式電源分別接收參考閾值信號；在通信網絡下基于包容算法對孤島微電網進行完全分布式二次控制；引入輔助控制信號與包容算法控制信號進行交互結合并基于競爭交互思想進行改進電壓和頻率恢復控制。本發明在負荷波動、電壓參考值上下限的調整、分布式電源的切除、通信時延變化、通信網絡攻擊等多個場景時具有較優的性能，具有提高孤島微電網的運行水平和提升孤島微電網應對虛假數據注入攻擊的彈性的優點。

技術領域

本發明涉及微電網控制技術領域，尤其涉及一種孤島微電網彈性分布式頻率和電壓恢復控制方法。

背景技術

隨著能源轉型的逐步推進以及碳中和目標的提出，可再生能源發電在全球進一步得到發展和推廣。孤島微電網作為整合可再生能源發電的重要形式，能夠為農村、海島、軍事基地等偏遠地區提供安全可靠的清潔電能。孤島微電網廣泛采用分層控制架構保障系統的安全穩定運行，第一層控制采用下垂控制實現分布式電源的有功功率和無功功率均分，第二層控制利用通信網絡交互分布式電源之間的頻率和電壓等電氣信息，從而實現頻率和電壓恢復。與通信網絡高度融合的孤島微電網轉變為典型的信息物理系統，面臨著網絡攻擊等極端人為攻擊事件的威脅。如何增強應對網絡攻擊的彈性成為孤島微電網的新挑戰。信息物理系統可能遭受的網絡攻擊中，以虛假數據注入攻擊可能造成的傷害程度為最大，其通過改變傳感器和執行器中的真實數據，可能會導致系統不穩定甚至發生更嚴重的事故。因此，如何抵御虛假數據注入攻擊對孤島微電網分布式頻率和電壓恢復控制的影響，對于微電網的穩定運行具有重要意義。

此外，由于無功—電壓下垂控制是利用分布式電源局部電壓變量實現無功功率分配，電壓恢復和無功均分有著本質的沖突，需要通過保守的方式進行權衡。為了權衡電壓恢復和無功均分這兩個目標，現有方法主要控制分布式電源的電壓平均值恢復到參考值并實現無功均分，或者控制分布式電源的無功功率平均值恢復到參考值并實現電壓恢復。然而這兩種方式均存在電壓或無功越限的可能，尤其是在線路阻抗不匹配、無功功率變化較大的孤島微電網中。進一步的，傳統一致性算法在通信網絡沒有遭受攻擊的情況下，能夠實現孤島微電網的頻率和電壓恢復，然而當通信網絡受到虛假數據注入攻擊時，在傳統一致性算法控制下，分布式電源的頻率和電壓將無法收斂于參考值。因此，如何明確控制電壓邊界和無功邊界，為電壓恢復和無功均分提供新的權衡方法，對于提高孤島微電網的運行水平具有重要意義。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷與不足，本發明提出一種能夠抵御未知有界虛假數據注入攻擊的孤島微電網彈性分布式頻率和電壓恢復控制方法。

本發明的第二目的在于提供一種存儲介質。

本發明的第三目的在于提供一種計算設備。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種孤島微電網彈性分布式頻率和電壓恢復控制方法，用于分層控制架構的逆變器型孤島微電網，所述孤島微電網設有多個分布式電源，所述孤島微電網彈性分布式頻率和電壓恢復控制方法，具體包括如下步驟：

對于由多個分布式電源組成的逆變器型孤島微電網，每個分布式電源與相鄰的分布式電源進行雙向通信，形成稀疏連通的通信網絡，任選兩個分布式電源分別接收參考閾值信號，所述參考閾值信號具體包括電壓參考值上限、電壓參考值下限、頻率參考值上限和頻率參考值下限；

在通信網絡下基于包容算法對孤島微電網進行完全分布式二次控制；

所述在通信網絡下基于包容算法對孤島微電網進行完全分布式二次控制，具體步驟包括：

基于包容算法并根據電壓參考值上限和電壓參考值下限進行電壓恢復和無功均分控制，使得分布式電源的電壓收斂于由電壓參考值上限和電壓參考值下限形成的電壓凸包內；