一种对开关负荷集群进行一致性智能控制的方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动化领域，尤其涉及以一种对开关负荷集群进行一致性智能控制的方法。

背景技术

智能用电技术的迅速发展使得越来越多的用电设备可以参与到直接负荷控制当中，通过直接负荷控制，使用电设备响应电网调度、运行的需要，提高电力系统的稳定性。

集中负荷控制的控制方式主要包括集中式和分布式两种。相对于针对传统集中式控制，分布式控制方式通过每相邻两个单元之间的两两通信，实现全局信息在每个单元之间共享，有利于提高系统的可靠性，避免控制核心出现重大灾难问题。分布式调控策略能够根据用电单元的实际需求来调整各个发电单元的功率分配，能够最大程度上利用有限的资源。

然而目前的研究在对负荷建模时考虑的不全面，将负荷作为虚拟电厂进行优化控制，只考虑了负荷的连续特性，并未考虑开关型负荷的离散特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种对开关负荷集群进行一致性智能控制的方法，在保证负荷响应量的同时实现功率在开关型负荷集群间的最优分配。

为解决上述的技术问题，本发明的一方面，提供一种对开关负荷集群进行一致性智能控制的方法，其应用于分布式控制的多个开关负荷集群中，所述方法包括如下步骤：

步骤S10，对所有开关负荷集群进行成本函数建模，获得各个开关负荷集群的成本函数拟合曲线；

步骤S11，在得到各个开关负荷集群的成本函数曲线的基础上，采用多智能体一致性控制策略实现对大量负荷进行协同控制，根据负荷集群所需调整的负荷功率响应总量，确定每一个开关负荷集群所对应的响应功率；

步骤S12，根据一个开关负荷集群所对应的响应功率计算对应开关负荷集群中所需参与响应的开关负荷，将控制指令下发给所述这些开关负荷。

优选地，所述步骤S10进一步包括：

步骤S100，在每一开关负荷集群内，将开关负荷的调用顺序按照各个负荷的调用的价格排序；

步骤S101，将开关负荷集群的功率和成本累加，得到负荷集群的非连续成本函数曲线；

步骤S102，采用二次函数对非连续成本函数曲线进行拟合，得到所述开关负荷集群的成本函数拟合曲线。

优选地，所述步骤S11进一步包括：

步骤S110，确定所需调整的负荷功率响应总量，并取增量成本，即负荷集群的成本对其负荷功率的偏导作为多智能体一致性控制策略中的一致性变量；

步骤S111，对于非主导节点而言，通过计算相邻节点的一致性变量来实现开关负荷集群的信息更新；对于主导节点而言，通过计算计算相邻节点的一致性变量和所需调整的负荷功率响应总量来实现开关负荷集群的信息更新；

步骤S112，逐步计算所需调整的负荷总功率响应量与当前获得的响应功率累计值之间的总功率偏差量，在总功率偏差量趋近于零时，获得每一开关负荷集群的响应功率。

优选地，所述步骤S110进一步包括：

假设第i个负荷集群的成本函数可以表示为：

C

式中：C

在一致性算法中，定义取增量成本为一致性变量，即负荷集群的成本对其负荷功率的偏导作为负荷集群的增量成本，对任意的负荷集群i，其增量成本为：

优选地，所述步骤S111进一步包括：

对于非主导节点而言，负荷集群i的信息更新通过下式实现：

其中，λ

式中，l

对于主导节点而言，负荷集群i需要确定削减的负荷功率是否达到给定的值，功率调整量信息需通过主导节点下发给其它节点；主导节点负荷集群i的信息更新通过下式实现：

其中，ε为收敛系数，其为一正的标量；ΔP为总的功率偏差量；P

优选地，所述步骤S112进一步包括：

根据下述公式计算负荷集群i的响应功率：

不断重复上述步骤S110和步骤S111的过程，直到ΔP趋近于零。

优选地，所述步骤S12进一步包括：

根据协同控制所确定的各个开关负荷集群的响应功率P

依调用顺序，计算获得每一个开关负荷集群所需参与响应的开关负荷的个数g，将控制指令下发给这些开关负荷。

实施本发明，具有如下的有益效果：

本发明提供了一种对开关负荷集群进行一致性智能控制的方法，其采用分布式控制策略，通过每相邻两个单元之间的两两通信，实现全局信息在每个单元之间共享，有利于提高系统的可靠性；

同时，通过离散成本函数拟合的方式得到开关型负荷集群的成本函数曲线，并采用多智能体一致性控制方法，并以用电设备的增量成本为一致性变量进行信息交互；实施本发明，在保证总功率响应量的同时，实现了负荷响应功率在负荷集群间的最优分配，大大降低了负荷总的调用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明提供的一种对开关负荷集群进行一致性智能控制的方法的一个实施例的主流程示意图；

图2为图1中涉及的负荷集群成本函数曲线的原理示意图；

图3为图1中涉及的多智能体一致性控制策略的更详细的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对发明做进一步的阐述。

请结合图1所述，示出了本发明提供的一种对开关负荷集群进行一致性智能控制的方法的一个实施例的主流程示意图。在本实施例中，其应用于分布式控制的多个开关负荷集群中，所述方法包括如下步骤：

步骤S10，对所有开关负荷集群进行成本函数建模，获得各个开关负荷集群的成本函数拟合曲线；

步骤S11，在得到各个开关负荷集群的成本函数曲线的基础上，采用多智能体一致性控制策略实现对大量负荷进行协同控制，根据负荷集群所需调整的负荷功率响应总量，确定每一个开关负荷集群所对应的响应功率；

步骤S12，根据一个开关负荷集群所对应的响应功率计算对应开关负荷集群中所需参与响应的开关负荷，将控制指令下发给所述这些开关负荷。

下述结合图2和图3，对上述每一步骤进行详述的描述。

在一个具体的例子中，所述步骤S10为建立单个开关负荷集群成本函数模型的步骤，其进一步包括：

步骤S100，在每一开关负荷集群内，将开关负荷的调用顺序按照各个负荷的调用的价格排序；具体地，在本发明的实施例中，单个开关负荷的调用成本与其额定功率相关，可以表示为：

s

其中，d

在负荷集群内，负荷的调用顺序按照各个负荷的调用的价格排序：

d

步骤S101，将开关负荷集群的功率和成本累加，得到负荷集群的非连续成本函数曲线；具体地：

通过将开关负荷集群的功率和成本累加，得到负荷集群的成本函数曲线，即(C-P)曲线：

其中，C和P分别为负荷集群的响应成本和响应功率，g为总共参与响应的开关负荷的个数。

步骤S102，采用二次函数对非连续成本函数曲线进行拟合，得到所述开关负荷集群的成本函数拟合曲线。可以参照图2所示，具体地：

负荷集群的成本函数曲线(C-P)为非连续曲线，为了方便实施分布式控制策略，采用二次函数对(C-P)曲线进行拟合，得到下列拟合曲线：

C(P)＝αP

在一个具体的例子中，步骤S11揭示了在得到各个开关负荷集群的成本函数曲线的基础上，通过多智能体一致性控制策略实现对大量负荷的协同控制的过程，可以结合图3所示，所述步骤S11进一步包括如下的步骤：

步骤S110，确定所需调整的负荷功率响应总量，并取增量成本作为多智能体一致性控制策略中的一致性变量，所述增量成本为负荷集群的成本对其负荷功率的偏导；

具体地，假设第i个负荷集群的成本函数可以表示为：

C

式中：C

在一致性算法中，取增量成本为一致性变量，定义负荷集群的成本对其负荷功率的偏导作为负荷集群的增量成本，对任意的负荷集群i，其增量成本为：

步骤S111，对于非主导节点而言，通过计算相邻节点的一致性变量来实现开关负荷集群的信息更新；对于主导节点而言，通过计算计算相邻节点的一致性变量和所需调整的负荷功率响应总量来实现开关负荷集群的信息更新；

具体地，对于非主导节点而言，负荷集群i的信息更新通过下式实现：

其中，λ

式中，l

对于主导节点而言，负荷集群i需要确定削减的负荷功率是否达到给定的值，功率调整量信息需通过主导节点下发给其它节点。因此，主导节点负荷集群i的信息更新通过下式实现：

其中，ε是一个正的标量，称之为收敛系数，它控制着主导结点的收敛速度；ΔP为总的功率偏差量；P

步骤S112，逐步计算所需调整的负荷总功率响应量与当前获得的响应功率累计值之间的总功率偏差量，在总功率偏差量趋近于零时，获得每一开关负荷集群的响应功率。

基于公式(6)和(7)，负荷集群i的响应功率通过下式计算：

不断重复上述步骤S110和步骤S111的过程，直到ΔP趋近于零。

最后在步骤S12，根据协同控制得到的响应功率计算各个负荷集群的实际响应负荷，并完成控制信号的下发。

具体地，根据协同控制所确定的各个负荷集群的功率P

依调用顺序，计算获得每一个开关负荷集群所需参与响应的开关负荷的个数g，将控制指令下发给这些开关负荷。

实施本发明，具有如下的有益效果：

本发明提供了一种对开关负荷集群进行一致性智能控制的方法，其采用分布式控制策略，通过每相邻两个单元之间的两两通信，实现全局信息在每个单元之间共享，有利于提高系统的可靠性；

同时，通过离散成本函数拟合的方式得到开关型负荷集群的成本函数曲线，并采用多智能体一致性控制方法，并以用电设备的增量成本为一致性变量进行信息交互；实施本发明，在保证总功率响应量的同时，实现了负荷响应功率在负荷集群间的最优分配，大大降低了负荷总的调用成本。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。