[發明專利]基于事件觸發牛頓拉夫森的網內網間能量控制裝置及方法

在審

• 申請號: 202210465587.8
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114911180A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 李玉帥;宋政杭;海彬;姚近科;張藝齡;黃博南;王晶宇;張化光
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H04L41/0823
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發明提供一種基于事件觸發牛頓拉夫森的網內網間能量控制裝置及方法，涉及能源控制技術領域。本發明將牛頓下降概念和動態事件觸發通信策略嵌入到分布式優化算法的設計中，并考慮網絡攻擊等系統干擾，通過原對偶分析、泰勒展開和微分投影運算，通過網內網間能量控制裝置的各個模塊實現網內網間能量控制。本發明具有收斂速度快、無特殊初始化條件和異步通信的優點，更加靈活，易于實現。每個能源參與者可以快速獲得其最優操作，并自適應地響應模型切換，而無需重置全局初始值，能減少通信交互，并顯著降低對精確連續時間信息傳輸的依賴，也能減少通信開銷和帶寬等，并明確排除芝諾現象，具有更好的魯棒性。

技術領域

本發明涉及能源控制技術領域，尤其涉及一種基于事件觸發牛頓拉夫森的網內網間能量控制裝置及方法。

背景技術

能源是人類賴以生存和發展的基礎保障。能源的生產和消耗以煤，石油等化石能源為主，造成了嚴重的環境污染，并且化石能源的消耗越來越大，能源儲量令人擔憂。開發高效、可持續、清潔的新型能源利用體系是解決當前世界能源危機和環境污染問題的有效途徑之一。在此背景下，能源互聯網應運而生，并掀起了新一輪能源改革浪潮，受到了全球學術界、工業界乃至政府部門的持續關注和深入研究探討。且針對來自公共網絡中的額費協同攻擊和協同攻擊，近期，一個基于分散式信譽梯度管理的魯棒式方法被提出用于檢測消除協同攻擊。能源互聯網已歷經了數年的迅猛發展。作為新一代的能源利用體系，能源互聯在推動國家發展與能源技術變革上具有重要的戰略意義。

現有的能源控制方法多是基于集中式方法，這種控制方法依賴性強，以雙向通信結構收集每個參與者和互聯線路的所有信息。所有的計算任務都必須在集中式控制器中實現，隨著EI系統規模的擴展，集中式控制器面臨著巨大的計算負擔和成本。若集中控制器有故障，則無法得到最優的計算結果。對于集中式計算方法，所有的計算任務都是在一個集中式控制器中實現的，有消弱隱私的問題。分布式是一種新的解決方法。能源互聯網在能源控制構建要求考慮每個能源裝置和各能源網絡在能源生產、傳輸和消費過程中的內在機理、運行特點、多種操作約束，網絡約束，多能流的相互轉化過程和耦合特征等。不同的能源網絡中存在強耦合，那么能量控制問題在建模、算法設計和理論分析等方面更加復雜和困難。而對于應對來自公共網絡中的協同攻擊與非協同攻擊，現有的解決方案無法用分布式方法解決。分布式信息能源系統存在孤島運行和并網運行兩個模式。現有的能源控制方法也無法對網內網間的控制做出準確判斷與快速反應，存在收斂速度慢、準確性差等問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于事件觸發牛頓拉夫森的網內網間能量控制裝置及方法，將牛頓下降概念和動態事件觸發通信策略嵌入到分布式優化算法的設計中，并考慮網絡攻擊等系統干擾，通過原對偶分析、泰勒展開和微分投影運算，實現網內網間能量控制。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一方面，本發明提供一種基于事件觸發牛頓拉夫森的網內網間能量控制裝置，包括信號采集單元、數據預處理與轉換單元、分布式微型處理器、顯示單元和通信單元。

信號采集單元包括三相電壓傳感器、三相電流傳感器、電壓電流相角傳感器、質量流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和氣體流量傳感器；通過三相電壓傳感器、三相電流傳感器和電壓電流相角傳感器采集電網的三相電壓Vin、三相電流Iin和電壓電流相角theta(in)信號；通過質量流量傳感器和溫度傳感器采集熱網的質量流量min信號和供水溫度TSin信號、回水溫度TRin信號；通過壓力傳感器、氣體流量傳感器采集天然氣網的節點壓力Pin信號、氣體流量fin信號。信號采集單元將采集到的信號傳遞給數據預處理與轉換單元，作為數據預處理與轉換單元的輸入信號。

數據預處理與轉換單元包括降噪濾波處理模塊、平滑處理模塊和A/D轉換模塊。數據預處理與轉換單元的輸入信號經過降噪濾波處理模塊進行降噪，平滑處理模塊進行平滑處理后輸出與輸入相應的輸出信號，平滑處理后的輸出信號作為A/D轉換模塊的輸入，完成模擬信號到數字信號的轉換，而后輸出至分布式微型處理器的輸入端。