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基于有限时间一致性的多微网分布式协调控制研究

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基于有限时间一致性的多微网分布式协调控制研究

作者：程奕凌南京邮电大学

学位级别：硕士

“双碳”目标驱动下的电力清洁低碳化将推动以可再生能源为主体的新型电力系统建设,如何降低大规模分布式电源接入的影响是构建新型电力系统亟待解决的关键问题。微电网通过就地整合可再生能源、储能和负荷等装置,凭借其灵活的运行方式... 详细信息

“双碳”目标驱动下的电力清洁低碳化将推动以可再生能源为主体的新型电力系统建设,如何降低大规模分布式电源接入的影响是构建新型电力系统亟待解决的关键问题。微电网通过就地整合可再生能源、储能和负荷等装置,凭借其灵活的运行方式,被认为是管理分布式电源的有效手段。将地理位置相近的微电网互连形成多微网系统,通过子微网间的功率交互,能够克服单一微电网调节能力不足、抗扰动能力弱的缺陷,进一步提升分布式电源的消纳水平并增强供电可靠性。由于多微网系统内包含更多的分布式电源,子微网间也存在更复杂的电能、信息交互,因此设计合理的协调控制策略,是提升多微网运行性能的关键。多智能体一致性算法利用智能体间的信息交互,最终使其状态趋于一致,为多微网的协调控制提供了可行方案。本文以孤岛交流多微网为研究对象,从系统建模、理论分析、策略设计、仿真验证等方面,深入研究基于有限时间一致性的多微网分布式协调控制问题。具体研究内容如下:(1)基于多智能体的多微网分布式控制架构提出了基于多智能体的多微网分布式控制架构。将多微网系统与多智能体系统建立对应关系,并基于图论建立了智能体间通信网络的数学模型。通信网络包括子微网内通信网络和子微网间通信网络,其中分布式电源智能体在子微网内通信网络上交互信息,微电网智能体在子微网间通信网络上交互信息。利用智能体间的稀疏通信,分布式地完成控制任务,克服了集中式控制依赖中央控制器和分散式控制无法实现全局协调的弊端。(2)基于有限时间一致性的多微网分布式协调控制策略多微网分布式协调控制策略包含一次下垂控制、频率/电压二次调节和三次经济调度,其中三次经济调度包括子微网内经济调度和子微网间经济调度。在一次下垂控制的基础上,分布式电源智能体通过一致性算法得到频率/电压修正项并计算分布式电源最优出力,实现频率/电压二次调节和子微网内经济调度;微电网智能体协调微电网间的功率交互并通过一致性算法计算功率互济时子微网最优出力,实现子微网间经济调度。为了克服传统一致性算法的局限性,实现有限时间内的控制目标,提出一种改进的快速有限时间一致性算法。利用李雅普诺夫稳定性理论、La Salle不变集原理和有限时间稳定理论分析了所提算法的收敛性能。仿真结果验证了所提算法能够加快收敛速度且具备良好的抗干扰性。(3)基于参与因子准则的多微网鲁棒经济调度现有经济调度策略大多基于功率预测进行,即在某一调度区间内认为负荷/可再生能源功率为一固定值,很少考虑如何维持负荷/可再生能源功率不确定性波动影响下调度策略的效果。提出一种基于参与因子准则的多微网鲁棒经济调度策略,在考虑子微网间的功率交互后,建立子微网间经济调度模型和子微网内经济调度模型;利用一致性算法求解子微网和分布式电源的最优出力,在此基础上当子微网内负荷/可再生能源波动时,根据参与因子动态调节可控分布式电源的出力,使各子微网平抑自身的功率波动,保证子微网间的功率交互不受影响,以提升调度策略应对不确定性的鲁棒性。仿真结果表明在负荷/可再生能源波动时,所提调度策略依然能保持良好的优化效果。

关键词：多微网多智能体有限时间一致性分布式协调控制鲁棒经济调度

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基于双层有向图的多微网优化协调运行控制

电力系统自动化 2022年第21期46卷 20-29页

作者：程奕凌张腾飞吴巨爱刘明祥刘建蔡月明南京邮电大学自动化学院、人工智能学院江苏省南京市210023 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏省南京市210013

多微网协调运行是进一步提高分布式电源渗透率的重要方式,但如何同时发挥子微网独立运行能力和子微网间能够提供功率支撑的优势仍是亟待解决的关键问题。基于一致性理论,提出一种多微网优化协调运行控制架构,该架构将多微网系统与双层... 详细信息

多微网协调运行是进一步提高分布式电源渗透率的重要方式,但如何同时发挥子微网独立运行能力和子微网间能够提供功率支撑的优势仍是亟待解决的关键问题。基于一致性理论,提出一种多微网优化协调运行控制架构,该架构将多微网系统与双层有向图建立对应关系,利用双层有向图表示的通信网络分别设计分布式控制策略:下层控制利用一致性算法通过信息迭代修正下垂控制参数,实现分布式电源输出电压、频率的二次控制以及功率按比例分配;上层控制用以调节网间功率互济,使多微网系统在不同情况下的运行更加合理。最后,在含有4个微网的多微网仿真模型上进行了算例分析,验证了所提控制策略的有效性。

关键词：多微网一致性理论优化协调运行功率互济

计及充电行为特征与可调性的电动汽车集群优化调度

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电力系统自动化 2023年第23期47卷 23-32页

作者：徐俊俊程奕凌张腾飞刘海姣朱三立吴在军南京邮电大学自动化学院/人工智能学院江苏省南京市210023 东南大学电气工程学院江苏省南京市210096

针对传统电动汽车集群优化调度过程中未能充分考虑电动汽车是否具备参与电网响应的物理条件和主观意愿等问题,提出一种基于双向门控循环单元(Bi-GRU)的电动汽车充电行为可调性识别方法,并以聚合商收益最大为目标进行优化调度。首先,利... 详细信息

针对传统电动汽车集群优化调度过程中未能充分考虑电动汽车是否具备参与电网响应的物理条件和主观意愿等问题,提出一种基于双向门控循环单元(Bi-GRU)的电动汽车充电行为可调性识别方法,并以聚合商收益最大为目标进行优化调度。首先,利用电动汽车在充电站内的真实数据描述电动汽车用户充电时间特征、充电电量特征,并从影响用户参与优化调度的主观意愿因素出发,分析并描述用户充电偏好;其次,构建充电过程物理矩阵和用户响应意愿矩阵,并采用Bi-GRU模型将电动汽车划分为可调电动汽车集群与不可调电动汽车集群,计算可调集群充电电量与不可调集群充电电量;最后,从电动汽车聚合商利益最大化角度出发,提出考虑分时电价影响的电动汽车集群参与电网优化调度模型及求解策略。算例表明,与传统优化调度方法相比,所提Bi-GRU模型能精准识别电动汽车是否具备可调性,且优化调度策略能在保证聚合商收益最大化前提下有效平抑负荷波动,保证电网安全稳定运行。

关键词：电动汽车充电行为可调性双向门控循环单元电动汽车聚合商优化调度

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基于物联网技术的铁路通信供电监控系统

物联网技术 2021年第5期11卷 14-16,20页

作者：戴明陈军波程奕凌钟滨张腾飞南京恒星自动化股份有限公司江苏南京210042 西成铁路客运专线陕西有限责任公司陕西西安710045 南京邮电大学自动化学院、人工智能学院江苏南京210023

结合铁路通信供电的实际应用需求,设计了一种基于物联网技术的铁路通信供电监控系统,该系统由可信智能终端、通信网络和大数据分析管理系统组成。智能终端采用可信计算和边缘计算技术实时采集设备的运行数据,以支持系统工作;基于IEC6185... 详细信息

结合铁路通信供电的实际应用需求,设计了一种基于物联网技术的铁路通信供电监控系统,该系统由可信智能终端、通信网络和大数据分析管理系统组成。智能终端采用可信计算和边缘计算技术实时采集设备的运行数据,以支持系统工作;基于IEC61850协议构建纵向加密、横向隔离的通信网络,保障智能终端与管理系统间通道的安全性;依托大数据分析管理系统分析设备的运行数据,并下发控制策略,实现铁路各专业设备供电一体化管理。

关键词：物联网技术铁路通信供电系统监控系统 IEC61850协议智能分析大数据

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一种铁路隧道防灾救援监控系统设计与实现

仪器仪表用户 2021年第1期28卷 6-10页

作者：陈军波程奕凌戴明钟滨西成铁路客运专线陕西有限责任公司西安710045 南京邮电大学自动化学院、人工智能学院南京210023 南京恒星自动化股份有限公司南京210042

结合现代通信技术,提出一种隧道防灾救援监控系统设计方案。监控子系统实现对隧道内各设备的集中监控,并与整个系统的调度和指挥中心监控主站保持实时通信,系统构建了基于铁路专用通信网络SDH/MSTP的防灾救援监控通信系统,为监控主站与... 详细信息

结合现代通信技术,提出一种隧道防灾救援监控系统设计方案。监控子系统实现对隧道内各设备的集中监控,并与整个系统的调度和指挥中心监控主站保持实时通信,系统构建了基于铁路专用通信网络SDH/MSTP的防灾救援监控通信系统,为监控主站与监控子系统提供以太网业务接口。

关键词：隧道防灾救援监控 SDH/MSTP 以太网

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电能信息多模式远程通信系统的设计与实现

仪器仪表用户 2018年第7期25卷 31-33页

作者：梁宏璞戴明程奕凌王成超青藏铁路集团公司西宁816000 南京恒星自动化股份有限公司南京210042 南京邮电大学自动化学院南京210023

针对电能信息采集远程传输的实际应用需求,本文设计开发了电能信息的多模式远程通信系统,实现了有线以太网和无线GPRS两种远程通信方式。采集终端采集的电能信息通过无线传感网络传输给协调器,再经过多模式远程通信系统,将电能信息传输... 详细信息

针对电能信息采集远程传输的实际应用需求,本文设计开发了电能信息的多模式远程通信系统,实现了有线以太网和无线GPRS两种远程通信方式。采集终端采集的电能信息通过无线传感网络传输给协调器,再经过多模式远程通信系统,将电能信息传输到远程服务器;另一方面,也可以在远程终端通过多模式远程通信系统发送对用电设备的控制指令。

关键词：电能信息远程通信多模式通信以太网 GPRS