计及储备惯量和通信时延的交流微网事件触发频率控制策略

刘亚闯; 杨挺; 李浩

doi:10.7500/AEPS20230829011

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

计及储备惯量和通信时延的交流微网事件触发频率控制策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 计及储备惯量和通信时延的交流微网事件触发频率控制策略
- Event-triggered Frequency Control Strategy for AC Microgrids Considering Reserved Inertia and Communication Delay
- 电力系统自动化 2024年48卷第24期页码：79-87
- 作者机构：
  
  天津大学电气自动化与信息工程学院，天津市 300072
- 作者简介：
  
  刘亚闯(1989—)，男，博士研究生，主要研究方向：配电信息物理系统、配电网优化控制。E-mail：liuyachuang@ foxmail.com
  杨挺(1979—)，男，通信作者，教授，主要研究方向：电力信息物理融合系统和配用电系统需求侧响应。E-mail：yangting@tju.edu.cn
  李浩(1996—)，男，博士研究生，主要研究方向：微网分布式控制和电力信息物理系统故障恢复。E-mail：lihao1996@tju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U2066213)
- DOI：10.7500/AEPS20230829011
  中图分类号：
- 收稿：2023-08-29，
  
  修回：2024-04-21，
  
  网络出版：2024-09-11，
  
  纸质出版：2024-12-25
- 稿件说明：
移动端阅览
刘亚闯,杨挺,李浩.计及储备惯量和通信时延的交流微网事件触发频率控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(24):79-87.

LIU Yachuang,YANG Ting,LI Hao.Event-triggered Frequency Control Strategy for AC Microgrids Considering Reserved Inertia and Communication Delay[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(24):79-87.
刘亚闯,杨挺,李浩.计及储备惯量和通信时延的交流微网事件触发频率控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(24):79-87. DOI： 10.7500/AEPS20230829011.

LIU Yachuang,YANG Ting,LI Hao.Event-triggered Frequency Control Strategy for AC Microgrids Considering Reserved Inertia and Communication Delay[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(24):79-87. DOI： 10.7500/AEPS20230829011.

摘要

在孤岛交流微网中，可再生能源发电渗透率提升导致的低惯性和开放通信网络的通信时延对负荷频率控制系统稳定性的影响不可忽略。对此，文中提出了计及储备惯量和通信时延约束的孤岛交流微网自适应事件触发负荷频率控制策略。首先，设计了有界自适应事件触发通信机制。该机制能够有效节约通信资源，且能够确保当频率偏差恢复到允许区间时控制中心对频率状态的监控灵敏度。然后，充分考虑储备惯量和通信时延约束，构建了储备惯量的非线性饱和模型。最后，推导了在通信时延约束下所提控制策略的稳定性和参数的设计准则，并提出了考虑控制性能和通信资源平衡的参数优化方法。仿真结果表明，所提控制策略能够在保证系统鲁棒性的同时有效改善频率控制的动态响应特性。

Abstract

In isolated AC microgrids

the impact of low inertia due to the increased penetration of renewable energy generation and the communication delay of public communication networks on the stability of the load frequency control system cannot be ignored. In this regard

this paper proposes an adaptive event-triggered load frequency control strategy for isolated AC microgrids considering reserve inertia and communication delay constraints. Firstly

a bounded adaptive event-triggered communication mechanism is designed. This mechanism can effectively save communication resources and ensure the sensitivity of the control center to monitor the frequency state when the frequency deviation returns to the permissible interval. Then

the nonlinear saturation model of reserve inertia is constructed with full consideration of the reserve inertia and communication delay constraints. Finally

the design criteria for the stability and parameters of the proposed control method under the communication delay constraints are rigorously deduced. A parameter optimization method considering the balance of control performance and communication resources is also proposed. Simulation results show that the proposed control strategy can ensure the system robustness while effectively improving the dynamic response characteristics of frequency control.

关键词

Keywords

references

胡博，谢开贵，邵常政，等 . 双碳目标下新型电力系统风险评述：特征、指标及评估方法［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 5 ）： 1 - 15 .

HU Bo ， XIE Kaigui ， SHAO Changzheng ， et al . Commentary on risk of new power system under goals of carbon emission peak and carbon neutrality： characteristics， indices and assessment methods ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 1 - 15 .

卓振宇，张宁，谢小荣，等 . 高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， XIE Xiaorong ， et al . Key technologies and developing challenges of power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

OLIVES-CAMPS J C ， RODRÍGUEZ DEL NOZAL Á ， MAURICIO J M ， et al . A holistic model-less approach for the optimal real-time control of power electronics-dominated AC microgrids ［J］. Applied Energy ， 2023 ， 335 ： 120761 .

HU S L ， GE X H ， CHEN X L ， et al . Resilient load frequency control of islanded AC microgrids under concurrent false data injection and denial-of-service attacks ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2023 ， 14 （ 1 ）： 690 - 700 .

沈霞，帅智康，沈超，等 . 大扰动时交流微电网的运行与控制研究综述［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 24 ）： 174 - 188 .

SHEN Xia ， SHUAI Zhikang ， SHEN Chao ， et al . Review on operation and control of AC microgrid under large disturbance ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 24 ）： 174 - 188 .

NAVAS-FONSECA A ， BURGOS-MELLADO C ， GOMEZ J S ， et al . Distributed predictive secondary control for imbalance sharing in AC microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 13 （ 1 ）： 20 - 37 .

TU Z H ， FAN B ， KHAZAEI J ， et al . Optimal reset-control-based load frequency regulation in isolated microgrids ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2022 ， 13 （ 4 ）： 2239 - 2249 .

李忠文，吴龙，程志平，等 . 光储系统参与微电网频率调节的模糊自适应滑模控制［J］. 高电压技术， 2022 ， 48 （ 6 ）： 2065 - 2076 .

LI Zhongwen ， WU Long ， CHENG Zhiping ， et al . Fuzzy adaptive sliding mode control of photovoltaic and storage systems for providing frequency regulation of microgrid ［J］. High Voltage Engineering ， 2022 ， 48 （ 6 ）： 2065 - 2076 .

MU C X ， ZHANG Y ， JIA H J ， et al . Energy-storage-based intelligent frequency control of microgrid with stochastic model uncertainties ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 2 ）： 1748 - 1758 .

SUN C ， JOOS G ， BOUFFARD F . Adaptive coordination for power and SoC limiting control of energy storage in an islanded AC microgrid with impact load ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 580 - 591 .

楼冠男，秦琦，顾伟，等 . 考虑移动式储能均衡的微网群分布式动态协同控制策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 19 ）： 74 - 85 .

LOU Guannan ， QIN Qi ， GU Wei ， et al . Distributed dynamic cooperative control strategy for microgrid clusters considering equalization of mobile energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 19 ）： 74 - 85 .

JAMPEETHONG P ， KHOMFOI S . Coordinated control of electric vehicles and renewable energy sources for frequency regulation in microgrids ［J］. IEEE Access ， 2020 ， 8 ： 141967 - 141976 .

LEE G H ， PARK J Y ， BAN J ， et al . Data-driven modeling and optimal control of hydrogen energy storage for frequency regulation ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2023 ， 38 （ 2 ）： 1231 - 1245 .

HU J F ， SHAN Y H ， CHENG K W ， et al . Overview of power converter control in microgrids—challenges， advances， and future trends ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 8 ）： 9907 - 9922 .

LAI J G ， LU X Q ， YU X H . Stochastic distributed frequency and load sharing control for microgrids with communication delays ［J］. IEEE Systems Journal ， 2019 ， 13 （ 4 ）： 4269 - 4280 .

ZHANG J C ， SUN B ， ZHAO D D . A novel event-triggered secondary control strategy for distributed generalized droop control in microgrid considering time delay ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2023 ， 38 （ 5 ）： 5963 - 5978 .

LI Z W ， CHENG Z P ， SI J K ， et al . Distributed event-triggered hierarchical control of PV inverters to provide multi-time scale frequency response for AC microgrid ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2023 ， 38 （ 2 ）： 1529 - 1542 .

TONG X ， MA D Z ， WANG R ， et al . Dynamic event-triggered-based integral reinforcement learning algorithm for frequency control of microgrid with stochastic uncertainty ［J］. IEEE Transactions on Consumer Electronics ， 2023 ， 69 （ 3 ）： 321 - 330 .

ZHAO G L ， JIN L Q ， CUI H L ， et al . Distributed adaptive dynamic event-triggered secondary control for islanded microgrids with disturbances ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2023 ， 14 （ 6 ）： 4268 - 4281 .

李锡林，查晓明，田震，等 . 频率突变影响下基于Lyapunov法的孤岛微电网暂态稳定性分析［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 1 ）： 18 - 31 .

LI Xilin ， ZHA Xiaoming ， TIAN Zhen ， et al . Lyapunov based transient stability analysis of islanded microgrid under the influence of frequency abrupt change ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 1 ）： 18 - 31 .

杨向真，杨秋强，杜燕，等 . 采用自适应在线模型辨识的微电网二次调频策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 20 ）： 121 - 130 .

YANG Xiangzhen ， YANG Qiuqiang ， DU Yan ， et al . Secondary frequency regulation strategy for microgrid adopting adaptive online model identification ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 20 ）： 121 - 130 .

GBADEGA P A ， SAHA A K . Load frequency control of a two-area power system with a stand-alone microgrid based on adaptive model predictive control ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2021 ， 9 （ 6 ）： 7253 - 7263 .

滕贤亮，谈超，昌力，等 . 高比例新能源电力系统有功功率与频率控制研究综述及展望［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 15 ）： 12 - 35 .

TENG Xianliang ， TAN Chao ， CHANG Li ， et al . Review and prospect of research on active power and frequency control in power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 15 ）： 12 - 35 .

TANG X M ， LI Y ， YANG M C ， et al . Adaptive event-triggered model predictive load frequency control for power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2023 ， 38 （ 5 ）： 4003 - 4014 .

楼冠男，蒋啸宇，顾伟，等 . 基于事件触发的有源配电网改进变分算法及其稳定性分析［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 12 ）： 66 - 75 .

LOU Guannan ， JIANG Xiaoyu ， GU Wei ， et al . Event triggering based improved variational algorithm for active distribution network and its stability analysis ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 12 ）： 66 - 75 .

ZHENG J B ， DING M H ， SUN L ， et al . Distributed stochastic algorithm based on enhanced genetic algorithm for path planning of multi-UAV cooperative area search ［J］. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems ， 2023 ， 24 （ 8 ）： 8290 - 8303 .

胡文学，孙雷，王健全，等 . 基于网络演算的时间敏感网络时延上界分析模型研究［J］. 自动化学报， 2023 ， 49 （ 11 ）： 2297 - 2310 .

HU Wenxue ， SUN Lei ， WANG Jianquan ， et al . Research on an latency upper-bound analysis model based on network calculus in time-sensitive networking ［J］. Acta Automatica Sinica ， 2023 ， 49 （ 11 ）： 2297 - 2310 .

SENGUPTA A ， DAS D K . Mitigating inter-area oscillation of an interconnected power system considering time-varying delay and actuator saturation ［J］. Sustainable Energy， Grids and Networks ， 2021 ， 27 ： 100484 .

SHANGGUAN X C ， HE Y ， ZHANG C K ， et al . Control performance standards-oriented event-triggered load frequency control for power systems under limited communication bandwidth ［J］. IEEE Transactions on Control Systems Technology ， 2022 ， 30 （ 2 ）： 860 - 868 .

LU K D ， ZENG G Q ， LUO X Z ， et al . An adaptive resilient load frequency controller for smart grids with DoS attacks ［J］. IEEE Transactions on Vehicular Technology ， 2020 ， 69 （ 5 ）： 4689 - 4699 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于双人零和博弈的孤岛微电网有界L₂增益负荷频率控制

基于信息熵计算模型的电力信息物理系统融合控制方法

事故备用分散转移的实现方式