Distributed Event-triggered Optimal Scheduling for DC Microgrids Considering Communication Status Change

ZHAO Haiqi; LU Kaicheng; DONG Shufeng; GE Mingyang

doi:10.7500/AEPS20230418004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Distributed Event-triggered Optimal Scheduling for DC Microgrids Considering Communication Status Change

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Distributed Event-triggered Optimal Scheduling for DC Microgrids Considering Communication Status Change
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 20, Pages: 33-41(2023)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  2.浙江大学工程师学院，浙江省杭州市 310015
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52077193)
- DOI：10.7500/AEPS20230418004
  CLC：
- Received：18 April 2023，
  
  Revised：2023-08-18，
  
  Published Online：26 September 2023，
  
  Published：25 October 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
赵海祺,卢开诚,董树锋等.考虑通信状态变化的直流微电网分布式事件驱动优化调度[J].电力系统自动化,2023,47(20):33-41.

ZHAO Haiqi,LU Kaicheng,DONG Shufeng,et al.Distributed Event-triggered Optimal Scheduling for DC Microgrids Considering Communication Status Change[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(20):33-41.
赵海祺,卢开诚,董树锋等.考虑通信状态变化的直流微电网分布式事件驱动优化调度[J].电力系统自动化,2023,47(20):33-41. DOI： 10.7500/AEPS20230418004.

ZHAO Haiqi,LU Kaicheng,DONG Shufeng,et al.Distributed Event-triggered Optimal Scheduling for DC Microgrids Considering Communication Status Change[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(20):33-41. DOI： 10.7500/AEPS20230418004.

摘要

在复杂的通信条件下，若微电网中分布式控制器无法实时监控与相邻控制器的通信状态，则会导致系统控制失稳。为解决该问题，提出一种微电网分布式控制算法。首先，基于一致性原理设计算法，以各节点分布式电源的增量成本作为一致性变量，实现微电网运行经济性最优，并考虑到直流微电网运行实际，降低了算法设计的复杂性。其次，提出一种设备运行模式自切换机制以改进分布式控制算法，分布式控制器可以根据与相邻节点分布式控制器的通信状态调整节点分布式电源的运行模式。然后，引入事件驱动控制技术，通过设计事件驱动条件降低控制过程中的通信频次，减少分布式控制器的能量损耗。最后，通过算例分析验证了所提微电网分布式事件驱动控制算法可以实现系统的经济调度，相较于下垂控制，可以实现设备在额定运行电压上下更小的波动，相较于未改进的分布式控制方法，可以根据通信状态自动调节运行模式，防止系统控制失稳。

Abstract

Under complex communication conditions

if the distributed controller in the microgrid cannot monitor the communication status with adjacent controllers in real time

it will cause system control instability. To address this problem

a distributed control algorithm for the microgrid is proposed. Firstly

the algorithm is designed based on the consistency principle

and the incremental cost of the distributed generator at each node is used as a consensus variable to achieve the optimal economic operation of the microgrid. The algorithm considers the practical operation of DC microgrids

thereby reducing the complexity of the algorithm design. Secondly

a self-switching mechanism for equipment operation modes is proposed to improve the distributed control algorithm. The distributed controller can adjust the operation mode of node distributed generators according to the communication status with adjacent node distributed controllers. Then

the event-triggered control technology is adopted to reduce the communication frequency during the control by designing event-triggered conditions and saving the energy of distributed controllers. Finally

through case analysis

it is verified that the proposed distributed event-triggered control algorithm for microgrids can achieve economic scheduling. Compared with the droop control

the proposed control algorithm can achieve smaller fluctuations around rated operation voltage for equipment. Compared with unimproved distributed control methods

the proposed control algorithm can automatically adjust operation modes according to the communication status and prevent the system control instability.

关键词

Keywords

references

刘瑜超，刘胜，王景芳，等 . 基于分布式Raft算法的直流微电网功率协调控制［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 19 ）： 70 - 77 .

LIU Yuchao ， LIU Sheng ， WANG Jingfang ， et al . Coordinated power control of DC microgrid based on distributed raft algorithm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 19 ）： 70 - 77 .

周烨，汪可友，李国杰，等 . 基于多智能体一致性算法的微电网分布式分层控制策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 11 ）： 142 - 149 .

ZHOU Ye ， WANG Keyou ， LI Guojie ， et al . Distributed hierarchical control for microgrid based on multi-agent consensus algorithm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 11 ）： 142 - 149 .

NINAN J ， OTHMAN Y ， ALDHUHOORI S ， et al . Microgrid cost optimization： a case study on Abu Dhabi ［C］// 2018 8th International Conference on Intelligent Systems， Modelling and Simulation （ISMS）， May 8-10 ， 2018 ， Kuala Lumpur， Malaysia ： 120 - 125 .

宋扬，石勇，刘宝泉，等 . 基于反向变异麻雀搜索算法的微电网优化调度［J］. 电力工程技术， 2022 ， 41 （ 2 ）： 163 - 170 .

SONG Yang ， SHI Yong ， LIU Baoquan ， et al . Optimal dispatch of microgrid based on reverse mutation sparrow search algorithm ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2022 ， 41 （ 2 ）： 163 - 170 .

米阳，彭建伟，陈博洋，等 . 基于一致性原理和梯度下降法的微电网完全分布式优化调度［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 15 ）： 1 - 10 .

MI Yang ， PENG Jianwei ， CHEN Boyang ， et al . Fully distributed optimal dispatch of a microgrid based on consensus principle and gradient descent ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 15 ）： 1 - 10 .

管尚书，陶顺，马喜欢 . 基于DCT的真双极直流配电网电压-电流二级控制［J］. 电力工程技术， 2023 ， 42 （ 1 ）： 124 - 133 .

GUAN Shangshu ， TAO Shun ， MA Xihuan . Voltage-current secondary control of true bipolar DC distribution network based on DCT ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2023 ， 42 （ 1 ）： 124 - 133 .

刘盈杞，彭克，张新慧，等 . 基于摄动理论的直流微电网下垂系数优化方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 23 ）： 94 - 101 .

LIU Yingqi ， PENG Ke ， ZHANG Xinhui ， et al . Optimization method of sag coefficient of DC microgrid based on perturbation theory ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 23 ）： 94 - 101 .

DONG M ， LI L ， NIE Y W ， et al . Stability analysis of a novel distributed secondary control considering communication delay in DC microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 6 ）： 6690 - 6700 .

龙本锦，张靖，何宇，等 . 基于DMPC和储能单元约束的分组一致性控制策略［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 24 ）： 23 - 36 .

LONG Benjin ， ZHANG Jing ， HE Yu ， et al . Group consistency control strategy based on DMPC and energy storage unit constraints ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 24 ）： 23 - 36 .

LI Q ， GAO D W ， ZHANG H G ， et al . Consensus-based distributed economic dispatch control method in power systems ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 941 - 954 .

LIAO D W ， GAO F ， ZHAO Y T ， et al . A dynamic diffusion algorithm for distributed secondary control of DC microgrids ［C］// 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition （ECCE）， October 11-15 ， 2020 ， Detroit， USA ： 1299 - 1306 .

YU J H ， GAO F ， WEI S S ， et al . An improved distributed secondary control scheme in islanded AC microgrids ［C］// 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition （ECCE）， October 11-15 ， 2020 ， Detroit， USA ： 1335 - 1342 .

聂涌泉，彭超逸，胡亚平，等 . 基于边缘计算的高渗透率微电网并行分布式优化经济调度［J］. 南方电网技术， 2023 ， 17 （ 1 ）： 114 - 124 .

NIE Yongquan ， PENG Chaoyi ， HU Yaping ， et al . Parallel distributed optimal economic dispatch of high penetration microgrid based on edge computing ［J］. Southern Power System Technology ， 2023 ， 17 （ 1 ）： 114 - 124 .

黄豫，卓越，聂金峰，等 . 基于并行ADMM算法的氢电混合微电网经济调度方法［J］. 动力工程学报， 2022 ， 42 （ 11 ）： 1061 - 1067 .

HUANG Yu ， ZHUO Yue ， NIE Jinfeng ， et al . Economic scheduling method of hydrogen-electricity hybrid microgrid based on parallel ADMM algorithm ［J］. Journal of Chinese Society of Power Engineering ， 2022 ， 42 （ 11 ）： 1061 - 1067 .

XU Q W ， XIAO J F ， WANG P ， et al . A decentralized control strategy for economic operation of autonomous AC， DC， and hybrid AC/DC microgrids ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2017 ， 32 （ 4 ）： 1345 - 1355 .

方朝，吴红斌，杨晓东，等 . 考虑通信故障的配电网失联分布式电源群优化控制策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 5 ）： 44 - 52 .

FANG Chao ， WU Hongbin ， YANG Xiaodong ， et al . Optimal control strategy of distributed generation group with communication failure in distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 44 - 52 .

GAMAGE D ， ZHANG X B ， UKIL A ， et al . Multi-agent system based coordinated consensus control for distributed multi-micro-grids ［C］// IECON 2020 the 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society ， October 18-21 ， 2020 ， Singapore ： 1639 - 1644 .

施博辰，赵争鸣，虞竹珺，等 . 基于离散状态事件驱动的电力电子仿真技术和仿真软件发展现状与展望［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 16 ）： 6005 - 6016 .

SHI Bochen ， ZHAO Zhengming ， YU Zhujun ， et al . Developments and prospects of power electronics simulation technology and software based on discrete state event-driven approach ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 16 ）： 6005 - 6016 .

韩康榕，李娜，钱荣荣 . 事件触发功率控制算法设计与分析［J］. 北京邮电大学学报， 2021 ， 44 （ 3 ）： 35 - 40 .

HAN Kangrong ， LI Na ， QIAN Rongrong . Design and analysis of the event-triggered power control algorithm ［J］. Journal of Beijing University of Posts and Telecommunications ， 2021 ， 44 （ 3 ）： 35 - 40 .

DIMAROGONAS D V ， FRAZZOLI E ， JOHANSSON K H . Distributed event-triggered control for multi-agent systems ［J］. IEEE Transactions on Automatic Control ， 2012 ， 57 （ 5 ）： 1291 - 1297 .

PENG J K ， FAN B ， TU Z H ， et al . Distributed periodic event-triggered optimal control of DC microgrids based on virtual incremental cost ［J］. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica ， 2022 ， 9 （ 4 ）： 624 - 634 .

WOOD A J ， WOLLENBERG B F . Power generation， operation， and control ［M］. 2nd ed . New York ： Wiley & Sons ， 1996 .

PENG J K ， FAN B ， LIU W X . Voltage-based distributed optimal control for generation cost minimization and bounded bus voltage regulation in DC microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 1 ）： 106 - 116 .

徐瑞林，杨云，李俊杰，等 . 基于等微增率准则的微电网分布式经济调度方法［J］. 重庆大学学报， 2018 ， 41 （ 12 ）： 73 - 82 .

XU Ruilin ， YANG Yun ， LI Junjie ， et al . Distributed economic dispatch method for microgrids based on the equal incremental cost criterion ［J］. Journal of Chongqing University ， 2018 ， 41 （ 12 ）： 73 - 82 .

YANG Z Q ， XIANG J ， LI Y J . Distributed virtual incremental cost consensus algorithm for economic dispatch in a microgrid ［C］// 2016 12th IEEE International Conference on Control and Automation （ICCA）， June 1-3 ， 2016 ， Kathmandu， Nepal ： 383 - 388 .

XU Y L ， LIU W X . Novel multiagent based load restoration algorithm for microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2011 ， 2 （ 1 ）： 152 - 161 .

NUTKANI I U ， PENG W ， LOH P C ， et al . Cost-based droop scheme for DC microgrid ［C］// 2014 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition （ECCE）， September 14-18 ， 2014 ， Pittsburgh， USA ： 765 - 769 .

李一琳，董萍，刘明波，等 . 基于有限时间一致性的直流微电网分布式协调控制［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 16 ）： 96 - 103 .

LI Yilin ， DONG Ping ， LIU Mingbo ， et al . Distributed coordinated control of DC microgrid based on finite-time consensus algorithm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 16 ）： 96 - 103 .

薛花，任春雷，张晓雯，等 . 基于一致性理论的直流微电网多电力弹簧分布式电压平稳控制方法［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 21 ）： 7285 - 7304 .

XUE Hua ， REN Chunlei ， ZHANG Xiaowen ， et al . Distributed consensus-based voltage regulation control of multiple DC electric springs in DC microgrid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 21 ）： 7285 - 7304 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Distributed Finite-time Secondary Frequency Regulation Strategy with Time-varying Gain

Frequency Regulation Method for Motor Load Participating in Fast Frequency Response in Independent Microgrids

Related Author

LI Zhijun

MIAO Qingyu

GUO Yanlong

ZHANG Jiaan

FANG Yan

LI Jinghua

LAN Fei

XIE Lingling

Related Institution

State Key Laboratory of Reliability and Intelligence of Electrical Equipment (Hebei University of Technology)

College of Electrical Engineering, Hebei University of Technology

Guangxi Key Laboratory of Power System Optimization and Energy Technology (Guangxi University)

State Grid Electric Power Research Institute (NARI Group Corporation)

Key Laboratory of Guangxi Electric Power System Optimization and Energy-saving Technologys (Guangxi University)

⁰