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对简单的微电网系统来讲,分散控制策略结合上层的能量管理系统能够维护微电网稳定。但随着新能源发电的不断渗透,微电网系统越来越复杂化,对于结构组成复杂的微电网系统,分散控制方法由于缺少单元系统之间的配合,在微电网遭受严重扰动时,系统的电压质量可能无法达到满意的效果。而集中控制方法则根据系统全局信息,由中心控制器统一控制各单元系统,对于结构不是很复杂的系统,该方法非常有效。
集中控制缺点是需要可靠的通信互连线,增加设备需要相应的通信通道支持,通信可靠性影响微电网运行。对于地域广阔、结构复杂的微电网系统而言,由于系统建模的巨大维数和信号传输的时滞问题,集中控制有时实现比较困难,即便实现可能也难以获得满意的控制效果。分散控制与集中控制各自具有优缺点,需要针对不同的系统考虑采用不同的控制方法。
除此之外,更需要构建一种具有分散控制和集中控制的优点,也能克服它们的缺点的控制方法。正是基于上述思想,本文提出研究基于多智能体系统(Multi-agent system, MAS)的分散协调控制策略来维护大扰动下微电网的电压稳定。
为了解决微电网动态稳定性问题,研究构建了基于MAS的分散协调控制策略。该MAS设计为两层智能体,下层单元智能体执行分散控制,即在下层智能体里,设计双环分散控制器,包括基于下垂特性的外环功率控制器和基于分数阶PID的内环电压电流控制器。
上层智能体执行协调控制策略,即在上层智能体里,基于电压实时动态信息,构建电压评估指标,并采用H?鲁棒控制方法结合线性矩阵不等式技术设计协调控制器;当上层智能体电压评估指标在安全域时,仅靠分散控制器维护系统稳定,当评估指标超出安全阈值时,上层智能体启动相应的协调控制器,此时协调控制器与分散控制器一起维护系统稳定。
该方法既能在大扰动时维护全系统良好控制性能,又便于实现。最后,仿真验证了该控制方法的有效性。
结论
为了提高微电网大干扰情况下的动态稳定性,设计了基于MAS的分散协调控制策略。针对微电网系统研究构建了基于MAS两层控制方案。在下层单元智能体里,构建双环分散控制器,即下垂特性的外环功率控制器和分数阶PID电压和电流控制器,并用遗传算法优化各控制器的参数;在上层智能体里,构建了电压稳定性评估指标,并设计了H鲁棒协调控制器,由该评估指标判定协调控制器是否处于启动模态,以确保微电网在大干扰下的动态稳定性。最后,仿真结果表明该控制策略在大扰动下能够维护微电网电压稳定。
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