李潤生，費 淼

(遼寧科技學院 電氣與信息工程學院，遼寧 本溪117004)

以往對微網的優(yōu)化研究集中在微網獨立運行，不考慮微網與鄰近微網聯合運行。隨著配電網中分布式能源發(fā)電滲透率逐漸增加，區(qū)域配電網存在多個微網構成微網群。由于不同微網中發(fā)電設備種類和負荷特性的差異，導致微網存在出力與負荷不對等的情況，因此微網群中微網與鄰近微網進行通信和能源交互可以降低微網對大電網依賴，減少經濟成本并增加區(qū)域電網供電的可靠性，同時有利于可再生能源消納[1]。進行能源交互的微網需要依賴通訊設備進行微網間信息交互和微網與交易市場中管理中心進行信息交互，從而實現微網的經濟運行[2]。目前對鄰近傳感器間有信息交互的傳感器網絡分布式濾波問題的研究較少，其研究正處于起步階段[3]。

參考文獻[4]采用基于Send-on-Delta的事件觸發(fā)通信方式，減少系統(tǒng)測量值的傳輸，但上述算法在高噪聲的情況下效果并不是很好，為此參考文獻[5]提出了區(qū)域觸發(fā)、事件觸發(fā)的傳感器調度機制。特里姆佩等[6]提出了一種基于協(xié)方差的事件觸發(fā)策略，它具有精度高、離線操作等優(yōu)點，可以明顯地減少傳感器節(jié)點的能耗。在文獻 [7] 中，采用了基于創(chuàng)新的事件觸發(fā)方案，并設計了最小均方誤差濾波器以提高估計的準確性。文獻[8]采用了類似的機制來調度由事件觸發(fā)的傳感器，并將狀態(tài)估計問題與有限的測量值結合起來。韓多等[9]提出了一種由事件觸發(fā)的隨機傳感器調度機制，可以保持系統(tǒng)狀態(tài)的高斯特性。Weerakkody等[10]將此觸發(fā)機制擴展到多傳感器系統(tǒng)，并獲得了良好的估計結果。

在多能源交易市場中，系統(tǒng)呈現出一種非線性特征。對于非線性系統(tǒng)，非線性本身將影響傳感器性能，因此非線性系統(tǒng)濾波器的設計具有非常重要的意義。文章將傳感器裝置增設到多微網協(xié)作運行系統(tǒng)中，基于綜合能源背景下針對受丟包影響的網絡化非線性系統(tǒng)，設計事件觸發(fā)無跡卡爾曼濾波器。

1 可靠性濾波算法研究

含濾波器和傳感器的微網群結構中各微網通過電能傳輸線路和熱能傳輸線路進行電能和熱能交互，通過通信線路進行信息傳輸，通過傳感器和濾波器采集微網出力和負荷數據并傳輸數據。其中管理中心與各微網信息通信連接，收集各子微網電能剩余、電能需求和子微網各設備出力等信息，以此確定微網內部交易電價并將價格信息傳輸至子微網能源管理系統(tǒng)。

對于事件觸發(fā)，引入變量建模測量值的傳輸，采用的觸發(fā)條件如下：

(1)

對于濾波器，在k時刻接收到的微網數據測量值可以表示為：

(2)

同時，在信息流沿著通信線路傳輸過程可能出現數據丟失現象，數據丟失將影響管理中心對與多能源交易市場能源價格和各位網博弈微網經濟性造成影響，對于數據包丟失的影響建模如下：

(3)

其中：閾值σ→∞；I為常系數矩陣；λk為標記數據包丟失情況。

考慮數據丟包與事件觸發(fā)組合，可表示為：

(4)

其中：?i為權重系數，其加和值為1；Lk+1和Kk+1均表示濾波器的增益系數。要說明的是，只有在數據包不丟失和觸發(fā)同時存在時，測量值yk才會用于濾波器的設計，即λk=1和γk=1。

此時，估計誤差協(xié)方差上界為：

(5)

針對多能源交易市場內部各微網具有事件觸發(fā)傳感器的調度和數據丟包的非線性系統(tǒng)濾波算法表示見圖1。當閾值增大時濾波器的估計效果隨之下降。因此，降低通信率雖然可以降低丟包的影響，但會使濾波器的估計質量下降。事件觸發(fā)方案減少測量值傳輸，降低網絡寬帶占用，使丟包現象降低。所以合理的閾值設計十分有必要，一般閾值設計在20以下，可避免出現發(fā)散情況。

圖1 算法流程圖

2 算法測試及數據分析

通過蒙特卡洛仿真分析可以得知，當閾值設計在20時，系統(tǒng)通訊率僅有15%。通信率的降低，可以降低系統(tǒng)的丟包現象發(fā)生。本文數據分析以35%丟包率的伯努利分布，可以計算對微網經濟性的影響。微網購售電價為(0.5～1.5)元/kW，網間購售電價為0.75元/kW。調度周期為5分鐘。

從表中數據分析可知，文章應用算法控制閾值有效降低丟包率，可時微網降低因丟包而產生的經濟損失，對微網運行和能源交易市場穩(wěn)定運行起到了積極作用，表1為應用算法與全通信率下微網經濟性對比。

表1 應用算法與全通信率下微網經濟性對比

3 結語

本研究將具有事件觸發(fā)傳感器調度和丟包的非線性系統(tǒng)的完整濾波算法應用到多微網協(xié)同運行的多能源交易市場中，降低系統(tǒng)數據丟包率影響，可提高多能源交易市場的穩(wěn)定性。

在一般通信過程中，狀態(tài)量均方誤差滿足要求即認為濾波器是合格的。但是在多能源交易市場中，數據丟包將會對微網經濟運行產生影響，尤其是當微網出力和負荷同時丟失情況下對微網交易價格和微網運行穩(wěn)定性造成很大影響。因此，該算法設計減少丟包現象的發(fā)生但是不能避免丟包現象的發(fā)生，后續(xù)將對多能源體數據傳輸過程中丟包現象出現后處理方法進行研究。