智能电网经济运行的分布式控制方法及其收敛速度优化

摘要

分布式控制算法的实现只依赖于本地信息以及局部通信，在主动配电网广域保护与控制中具有良好的控制鲁棒性以及灵活的系统可扩展性。基于一致性理论的分布式控制算法中，各受控对象只需使用局域网络，获取自身以及邻近受控单元的状态信息来更新自身的状态，最终使各受控对象的状态值一致收敛。智能电网是一个电力一次系统和二次系统高度融合的信息物理系统(CPS)，电力CPS的快速发展给电力系统中负荷的经济分配问题提供了新的解决思路。
　　本研究首先对智能电网进行电力CPS建模，并针对集中控制下的电力系统经济分配问题进行分析求解。其次，对电力系统主网的经济分配问题的集中解进行了两种不同形式的化解，使之分别适用平均一致和渐进一致两种算法进行分布式计算。同时考虑到分布式控制对算法收敛速度的要求，文中引入一种只利用智能体中记录的历史迭代值的多项式滤波技术分别对两种分布式经济分配算法进行收敛速度优化。仿真结果验证了所提的分布式经济算法及其收敛速度优化算法的有效性。最后，综合考虑智能配电网（主动配电网）中的电源种类多样、可再生电源波动性大以及配电网调度的实际要求，提出一种适用于主动配电网在恒联络线功率和最优经济运行两种模式下的分布式实时调度策略。仿真结果表明，所提的控制策略能够在主网峰谷电价、新能源出力波动、负荷波动等不同情况下分布式地实现对有功功率的实时经济最优分配。

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致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 智能电网以及电力CPS

1．3 分布式控制与一致性算法

1．3．1 分散式与集中式控制

1．3．2 分布式控制与一致性算法

1．4 本文主要工作

第2章 智能电网CPS架构及其经济分配模型

2．1 智能电网CPS架构

2．1．1 智能电网CPS双层模型

2．1．2 信息层的图论表达

2．2 电力系统经济分配问题

2．2．1 经济分配问题描述

2．2．2 经济分配问题的集中解

2．3 本章小结

第3章 智能电网分布式经济分配策略

3．1 一致性理论

3．2 基于平均一致算法的分布式经济分配策略

3．2．1 分布式经济分配策略

3．2．2 仿真验证

3．3 基于渐进一致算法的分布式经济分配策略

3．3．1 分布式经济分配策略

3．3．2 仿真验证

3．4 本章小结

第4章 分布式经济分配算法的收敛速度优化

4．1 收敛速度分析

4．1．1 收敛速度影响因素

4．1．2 多项式滤波技术

4．2 多项式滤波技术在分布式经济分配算法中的应用

4．2．1 多项式滤波技术在平均一致经济分配算法中的应用

4．2．2 多项式滤波技术在渐进一致经济分配算法中的应用

4．3 本章小结

第5章 智能配电网的分布式实时经济调度

5．1 配电网经济调度模型

5．1．1 目标函数

5．1．2 约束条件

5．2 智能配电网分布式经济调度策略

5．2．1 基本控制规则

5．2．2 分布式协同控制算法

5．2．3 电源容量约束的处理

5．3 仿真验证

5．3．1 恒联络线功率运行模式仿真

5．3．2 最优经济运行模式仿真

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者在学期间所取得的科研成果