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摘要

微电网分布式运行系统结构包括能源管理、电源管理、电力电子管理、故障检测和恢复。由于可靠性和所有权问题，微电网的集中控制在概念上和实际上可能是不可行的。提出了分布式操作系统结构FREEDM在智能网格中型，在智能网格中管理电源和计算资源。

1.介绍

微电网是一种固有的分布式实体。在本文中，它指的是一个完整的配电系统，有时可以在一个或多个配电变电站通电，有时可以作为隔离系统通电。假设可再生能源在后一种情况下为系统提供动力。这些能源包括光伏资源(PV)、风力涡轮机；储能设备包括电池、超级电容器和插电式混合动力汽车(PHEV);以及客户使用，这些都是固有的分布。微电网可以管理各种基础设施，包括传统的垂直集成电力公司、配电公司，或一些基础设施组合，包括个人消费者。传统上，监控和数据采集是传统的(SCADA)系统结构一直用于管理能源资源，但这些集中的系统结构可能在微网格的应用中有限。本文重点介绍了未来配电系统的概念：在这一概念中，传统配电系统中存在着一般不存在的控制要素。而且，分布初级假设是联网的。该基础设施归功于未来可再生能源的交付和管理(FREEDM)[1]工程研究中心。FREEDM分配系统的显著特点是：

网络系统。
在某些负载和线路上有电子控制。
典型的可再生资源存在于系统中

FREEDM配电系统可视为微电网，是提高电力和能源管理和可靠性的智能微电网。FREEDM微电网由先进的固态变压器组成(SST)、分布式可再生能源(DRER)和分布式储能装置(DESD)由电力技术组成。FREEDM微电网没有采用集中式SCADA方法是分布式电网智能(DGI)进行管理，DGI包括配置管理、电源管理、故障检测、配置和重新配置。FREEDM微电网被组织成智能能源管理(IEM)节点。FREEDM每一个微电网IEM节点包括SST、住宅或工业负荷、光伏发电和固定电池或插电式混合动力汽车。DGI是FREEDM微网的主要计算方面，DGI运行的一部分嵌入在每个部分IEM通过嵌入节点的计算机SST能源资源管理。

2.分布式电网相关

DGI操作系统结构包括集成插件软件模块的代理(图1).它们包括组管理器、状态集合和电源管理子系统。FREEDM系统配置的变化可以反映在电源管理和状态采集模块中。以下是这些组件的详细信息。

broker

broker管理调用作为一个过程操作CBroker类的POSIX线程，CBroker每个软件模块的类实例化。ConnectionManager对象维护和平等IEM网络连接节点。对象在第一次执行时为每个主机生成的唯一标识符(UUID)跟踪新的和现有的连接。这个UUID允许ConnectionManager特定的对等节点将连接映射到组管理器中跟踪。这允许短暂故障和短暂故障ΙΕΜ进入和离开网络的节点。

每个连接由事件触发系统管理，响应信息传输、接收和可配置的计时器。每个软件模块在运行时注册其发送和接收的消息类型。CDispatcher分类分析传入的消息并分配到注册模块。每个消息可能包含一种以上的子消息类型，允许代理管理的模块协调交互。传入消息被传递给模块消息处理程序，以便它们被注册。如果需要，CDispatcher它还为模块提供了处理消息的选项。这就是状态收集模块的情况，如下所述。在所有情况下，CDispatcher所有这些都提供了消息的优先级，并按照说明将其发送到各自的目的地。

组管理器

组管理器维护系统的状态，包括每个系统的状态IEM节点状态、活动状态、禁止状态、请求进入状态和请求离开FREEDM系统状态IEM当节点故障或系统完全故障恢复时，组管理器协调IEM节点，使用Garcia-Molina[2]重构邀请算法FREEDM系统。通过这种方式，IEM节点成为FREEDM即插即用微电网成员。
这部分对我来说:老师要求做一个即插即用的端口，涉及到linux如果系统是一个可以实现即插即用的端口，则需要涉及组管理器。一方面，你通过S485可以实现开关，这是控制信号线，但如果要即插即用。至少满足这一点:
a.当设备插入能源路由器时，能源路由系统显示设备已插入能源路由器的端口。
b.检测插入的移动设备是否有故障。
c.拔出时，您的设备应在组管理器中删除，这涉及到即插即用技术的实现。

即插即用端口是基于北京交通大学硕士论文的理念
1.深入了解自动识别、实时监控、电子表单三种技术协议
2.将用户侧的需求进行数学建模，然后对其进行matlab模拟，网络验证。
3.实现。基于嵌入式。linux上位机控制下位，即插即用。

{
怎么显示。
怎么控制。
如何修改驱动层代码？
}

4.使用逆变器和光伏阵列板测试设备。
5.将工作移植到鸿蒙。

状态集合

DGI每个状态IEM状态、软件模块和任何正在传输的信息。当需要系统的一致状态（如故障诊断）时，调用状态收集模块。Chandy-Lamport[3]状态收集算法用于收集逻辑上一致的状态(保存操作之间的因果关系)。

如果你想这样做，你需要基于它Linux收集所有设备的信息。它可能涉及数据库和数据结构。

电源管理

能够实现电源管理模块的分布式应用IEM节点之间的电源负载调度和平衡。通过和FREEDM系统内IEM协商节点的信息传递，控制单个sst为了满足净需求/供应[4]，在共享电力互联总线上增加或减少电力。为此，我们引入了区域边际价格(LMP)的概念。lmp在传输系统中提供每小时美元计价的信号，以实现某些目标。在传动工程的应用中，目标是经济调度，减少线路负荷超过额定，确保整个系统失去关键传动元件(N-1.保持稳定。在配电工程的应用中，提出了配电类LMP，即D-LMP，用于优化配电网络中的储能、可再生能源控制、线路负荷管理和电力使用。制定D-LMP是为了使FREEDM分配系统经济可操作。D-LMP实现[4]中描述的电源管理算法。

故障检测

DGI负责检测内部软硬件故障，接收报告并向前FREEDM的IFM (Integrated Fault
Management)系统发送命令。故障检测采用状态集合算法获得一致的系统状态，并使用正确的谓词来确定正确/错误的行为。如果发现故障，请联系系统和组管理器，以启动故障组件的重新配置。事实上，这一特征是自动恢复。[5][6]中显示了自动分配系统恢复算法的示例。数字控制器和电子电路的中断可能会大大提高网络配电系统总线的可靠性。

共识系统

共识系统采用分布式协议[7]变体，主要基于局部信息，对增量成本等适当措施达成近似共识。IEM节点通过一轮又一轮的迭代传递信息，IEM节点聚集在各自合适的共识值中。这种共识方法可以扩展到不同的操作场景，包括电网上的各种干扰和故障。
共识的概念依赖于FREEDM实现架构：在这种情况下，配电系统控制仅为10 MVA配电馈线的0.5到3 MVA配电系统应用的控制可能不会影响传输lmp，甚至负载总线d -lmp。这是因为在分布式发电普及率低的配电系统中，对发电的控制不会明显影响变电站供应点的能源成本。另一方面，在能源渗透率高的情况下，如超过30%，可再生能源控制可能会影响供应点的输电点灯管。这种高渗透的共识概念得到了保证d - lmp以更高的抽样率计算整个配电网。模研，D-LMP计算比传输LMP时间分辨率更快。例如，d - lmp每分钟计算一次。

增量成共识算法

经济调度问题(EDP)的目标是使运行的总成本最小化。通常情况下，发电机的所有参数都要发送到微网外的控制中心，根据整个系统获取的信息计算出系统的最优运行点。在使用拉格朗日乘子法求解EDP时，假设不存在达到发电极限的发电机，那么在最优运行点，每个发电机的增量成本A是相同的。一个适当的共识该算法能保证微电网内所有共识变量渐近收敛到一个公共值[7]。因此,。是共识变量。图2说明了这一点。

考虑图2中所示的3总线系统。每个总线都有自己的发电机和负载。图2(a)显示了使用传统中央控制时的系统通信拓扑。控制中心获取所有的信息(如负载、发电机输出功率)并进行计算。每个发电机(G1、G2和G3)。采用共识算法，选取l作为共识变量，可以实现分布式求解。图2(b)显示了分布式控制共识网络:本地控制器(嵌入在每个发电机中)将更新自己的控制器。基于它邻居的λ。在这里，一个总线可以被视为一个IEM节点。此外，还需要选择一个“领导发电机”来控制a组的增减，即总发电量的总和大于实际荷载，则降低组l;反之亦然。在图2(b)所示的例子中，G1被选择为leader generator。通过遵循共识算法，系统将渐近收敛到一个共同的。

3.未来的配电系统

毫无疑问，未来的配电系统将更多地利用分布式电网智能代理的半导体开关控制。上述控制要求分布式基础设施的新范式，包括所有组成部分(例如，数字控制、导体本身、分布式计算机算法和分布式模块所在的计算机)，以及它们的正确和安全操作[8]。所有这些领域都需要对配电工程进行重大的反思，同时也需要对配电工程教育和培训(如[9])进行重组。为此目的已经提出了各种各样的试验台(例如[10])。电子控制所需的一些组件有:配电类统一潮流控制器:为配电服务重新设计的灵活的交流输电系统设备，能够在几种不同的运行模式下进行有功和无功潮流控制。这些设备存在于商业化的场馆中。
•固态变压器:一种DC / AC / AC控制的变换器，能够高速控制负载和用户连接的发电源。
•固态故障中断器:与被保护电路串联的固态开关。
•故障电流限制器的开发和使用，包括有源和无源设备。[11]中讨论了其中一些设备及其潜在的应用。

4.结论

本文捕捉了与未来电力分配系统有关的几个数字控制问题。术语“微电网”是用来表示这种电子控制配电系统。分布式微电网比传统的配电系统需要更多的管理。本文描述了一种分布式微电网的体系结构。这种架构包括关键的网络和物理组件，以执行经济调度和系统管理。为了实现该系统，需要在分布式算法、电力系统和电力系统经济方面进行工作。为此，描述了一种增量成本分析和算法。

5.PEFERENCES