[0001] 本发明涉及电压控制技术领域，更确切地说，它涉及一种基于单向通信的直流电压事件触发分布式控制方法。

[0002] 随着分布式发电技术的快速发展，新能源发电直流汇集场景越来越多的得到人们的关注，已在新型电力系统中得到了一定的示范应用，未来发展前景广阔。然而，新能源汇集场景的能量管理和控制问题一直是研究的难点和热点，涉及到能量存储与调度、功率控制与优化、负载平衡与管理等多个方面；因此，需要进一步深入研究微电网中的能量管理和控制问题显得尤为重要。而传统的微电网控制方法通常采用基于固定周期通信的分布式控制方案。这种方案虽然在一定程度上能够实现微电网的协同控制，但由于通信资源的固定分配，往往会导致通信需求的浪费，特别是在系统电能质量稳定良好时，从而限制了系统的性能和可扩展性。上述问题都亟待解决。

[0042] 下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

[0043] 实施例1：

[0044] 如图2所示，本申请实施例1提供了新能源发电直流汇集场景下的电力系统，该系统包括若干个分布式直流电源，每一个分布式直流电源配备一个控制器，以实现分布式电源的二次调控以及信息传递，当系统状态发生变化时，多个控制器之间通过单向通信网络，将全局信息进行传递，从而实现直流汇集场景的二次控制，并减轻通信负担。

[0045] 具体的，本申请中的新能源直流汇集场景采用分布式电源直流并联，可采用多种分布式新能源发电技术，如太阳能、风能等；多机并联的新能源直流汇集场景可能包含储能系统；新能源直流汇集场景可以在脱离大电网的情况下正常运行。

[0046] 本申请中的事件触发控制是指在一些特定时刻，去计算或改变控制输入，可以根据系统的运行状态灵活地调整采样及通信频率，以更少的通信频次达到与定时定频通信同样的控制效果。

[0047] 基于上述系统，本申请实施例1提供了一种基于单向通信的直流电压事件触发分布式控制方法，如图1所示，包括：

[0048] S101、获取本地电源端侧实时的第一状态变量值。

[0049] 其中，本申请的状态变量指的是二次控件自需要调节的变量，如电压或有功功率。

[0050] S102、确定与本地电源端侧相互通信的邻居节点，并获取本地电源端侧最近一次通信时发送出去的第二状态变量值和最近一次接收到的邻居节点发送来的第三状态变量值。

[0051] 邻居节点可以由系统单向通讯拓扑预先确定，即本地电源端侧仅能接收有单向通讯线路指向它的节点的状态变量。示例地，假设节点B为本地电源端，节点A通过单向通讯线路指向节点B，而节点B通过单向通讯线路指向节点C。则确定节点A和节点C为节点B的邻居节点，并且节点B可以获取节点A的状态变量值，以及可以向节点C发送其自身的状态变量值。

[0052] S103、根据第一状态变量值、第二状态变量值和第三状态变量值，计算本地误差值和全局误差值；本地误差值为第一状态变量值和第二状态变量值之差，全局误差值为第一状态变量值和第三状态变量值之差。

[0053] S104、根据本地误差值和全局误差值判断是否满足二次调控条件；若满足二次调控条件，则将本地电源端数据向邻居节点进行单向通信；否则，不进行通信。

[0054] 具体的，如图3所示，S104包括：

[0055] S1041、将本地误差值和全局误差值作为事件触发函数的输入。

[0056] 其中，事件触发函数的公式如下：

[0057]

[0058] 其中，fi(t)代表事件触发函数，ei(t)代表本地误差，εi(t)代表全局误差，k代表增益系数。

[0059] S1042、若事件触发函数的输出大于预设触发阈值，则确定二次调控条件满足，本地电源端侧向邻居节点进行单向通信。

[0060] 其中，在状态变量为多种时，任何一个状态变量的事件触发函数结果超过预设的触发阈值，则将本地电源端侧的该状态变量数据传递给邻居节点。

[0061] 此外，预设触发阈值根据系统通信频率需求进行确定。通过改变事件触发函数的阈值，可以进一步调整系统的通信频率。阈值增大，系统通信频率可进一步降低；而通过设置较小的触发阈值，能够让系统的波动更加平滑，响应速度更快。在已定的触发阈值下，增益系数k越大，系统触发难度越大，触发的通讯频次越低，二次控制的响应速度变慢，但拥有更高的通讯效率。一般但不限定地，增益系数可以在系统性能需要以及通信带宽需求之间折中选择，取0‑1之间的值。系统不同阈值下的动态响应如图6所示。

[0062] 本实施例在触发函数算法中配备最小时间间隔，即设置通信的最快通信频率，能够防止处理器始终保持在触发状态，从而对通信网络造成损失。

[0063] S1043、若事件触发函数结果小于或等于预设触发阈值，则确定二次调控条件未满足，不进行通信。

[0064] 本实施例的通信通过百兆或者千兆网络实现；另外，通信方式采用网络通信方式，同时也支持电力载波、RS‑485等常见的通信方式，以满足与各类设备的数据交换需求。在通信的方式为网络通信时，将本地电源端数据向邻居节点进行单向通信(S1042)，如图4所示，包括：

[0065] S10421、确定需要传输的本地电源端数据，并将本地电源端数据传递给传输层。

[0066] S10422、传输层将数据进行分块并编号，得到数据块，并将数据块传输给网络层。

[0067] S10423、网络层给数据块添加目标IP地址和源IP地址，并将添加了目标IP地址和源IP地址的数据块传输给数据链路层。

[0068] S10424、数据链路层利用子网掩码判断本地设备所处的网段、目标IP地址所处的网段；根据判断结果将数据块传输给物理层。

[0069] 其中，若本地设备所处的网段与目标IP地址所处的网段处于同一网段，则使用ARP广播协议解析目标IP地址的MAC地址，根据MAC地址将数据块传输给物理层；

[0070] 若本地设备所处的网段与目标IP地址所处的网段不处于同一网段，则将数据块传给交换机，交换机基于本地设备的网关地址将数据块传给路由器，通过路由器将数据块传给物理层。

[0071] S10425、物理层将数据块帧拆分为比特流传输给邻居节点。

[0072] 本实施例的一个具体测试验证中，采用图2的系统电路及通信拓扑，在t＝0‑2s时，系统内每个分布式电源仅使用下垂控制；在t＝2s时刻，可切换负载并入测试系统，并且本申请所提出的二次控制策略开始工作；在t＝4s时刻，可切换负载从测试系统切出。

[0073] 如图7所示，系统在0‑2s内通过下垂控制维持功率平衡，但是由于下垂控制的特性，直流汇集母线电压偏离参考值。同时，由于本节建立的仿真模型考虑到了线路阻抗，各个DG之间的功率分配并不是严格按照下垂系数进行的。在t＝2s时，本文提出的二次控制策略开始工作，系统在0.6s内能够实现系统电压的恢复以及有功功率的精确分配。同样地，在t＝4s时，可切换负载的切除导致系统电压波动，但在0.6s内依然能够快速恢复系统稳定。

[0074] 与基于时间触发的控制策略进行对比，结果如图8所示。本文提出的控制策略和基于时间触发的控制策略有相似的控制效果。但是需要指出的是，本节对比的基于事件触发的控制器的控制周期是0.1ms，这意味着在系统稳态的状态时，依然会产生大量的无效通信。而本申请提出的控制器能够根据系统状态，动态地调整通信频率。在t＝2‑2.5s，t＝4‑4.5s这两个时间段，由于系统负载刚进行切换，因此通信频率增加。其他时刻，由于系统处于稳态状态，系统内的通信频率较低，如图9所示，大大提升了系统的通信效率，降低了系统的通讯负担。

[0075] 可见，本申请通过建立事件触发机制，只有在触发事件时才进行通信和控制，并采用单向通信策略从而避免了不必要的通信开销和能耗，相比于固定周期和双向通信，能够有效地节省通信资源。

[0076] 实施例2：

[0077] 在实施例1的基础上，本申请实施例2提供了一种基于单向通信的直流电压事件触发分布式控制装置，如图5所示，包括：

[0078] 获取模块501，用于获取本地电源端侧实时的第一状态变量值；

[0079] 确定模块502，用于确定与本地电源端侧相互通信的邻居节点，并获取本地电源端侧最近一次通信时发送出去的第二状态变量值和最近一次接收到的邻居节点发送来的第三状态变量值；

[0080] 计算模块503，用于根据第一状态变量值、第二状态变量值和第三状态变量值，计算本地误差值和全局误差值；本地误差值为第一状态变量值和第二状态变量值之差，全局误差值为第一状态变量值和第三状态变量值之差；

[0081] 判断模块504，用于根据本地误差值和全局误差值判断是否满足二次调控条件；若满足二次调控条件，则将本地电源端数据向邻居节点进行单向通信；否则，不进行通信。

[0082] 具体的，本实施例所提供的装置为实施例1提供的方法对应的系统，因此，在本实施例中与实施例1相同或相似的部分，可相互参考，在本申请中不再赘述。

[0083] 实施例3：

[0084] 本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序由处理器加载并执行以上述实施例提供的基于单向通信的直流电压事件触发分布式控制方法，例如图1所示的方法。

[0085] 本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述方法实施例提供的基于单向通信的直流电压事件触发分布式控制方法，例如图1所示的方法。