該文引用：

全文如下：

文章目錄

• 摘要
• 1.介紹
• 2.分布式電網相關
• 3.未來的配電系統
• 4.結論
• 5.PEFERENCES

摘要

微電網分布式運行體系結構包括能量管理、電源管理、電力電子管理和故障檢測與恢復。由于可靠性和所有權的問題，微電網的集中控制在概念上和實際上可能是不可行的。提出了一種分布式操作系統體系結構，以FREEDM系統體系結構為模型，在智能網格中管理電力和計算資源。

1.介紹

微電網是一個固有的分布式實體，在本文中，它指的是一個完整的一次配電系統，有時可以在一個或多個配電變電站通電，有時作為一個隔離系統通電。在后一種情況下，假定可再生能源為系統提供動力。這些能源包括光伏資源(PV)、風力渦輪機;儲能設備，包括電池、超級電容器和插電式混合動力汽車(PHEV);以及客戶使用，這些都是固有的分布。微電網可以在多種基礎設施中進行管理，包括傳統的垂直一體化電力公司、配電公司，或包括個人消費者在內的一些基礎設施組合。傳統上，監控和數據采集(SCADA)體系結構一直用于管理能源資源，但這些集中的體系結構在微網格的應用中，它們的功能可能有限。本文重點討論的是一個未來配電系統的概念:在這個概念中，存在著傳統配電系統中一般不存在的控制要素。并且，分布初級假定是聯網的。該基礎設施歸功于未來可再生電力能源交付和管理(FREEDM)工程研究中心[1]。FREEDM分配制度的顯著特點是:

一個網絡系統．
在某些負載和某些線路上有電子控制．
發電資源存在于系統中典型的可再生資源

FREEDM配電系統可以被視為一個微電網，是一個以電力和能源管理和可靠性提高為目標的智能微電網。FREEDM微電網由先進的固態變壓器(SST)、分布式可再生能源(DRER)和分布式儲能裝置(DESD)等電力電力技術組成。FREEDM微電網沒有采用集中式SCADA方法，而是采用分布式電網智能(DGI)進行管理，DGI包含配置管理、電源管理、故障檢測、配置和重新配置等功能。FREEDM微電網被組織成智能能源管理(IEM)節點。FREEDM微電網中的每個IEM節點包括SST、住宅或工業負荷、光伏發電和固定電池或插電式混合動力汽車。DGI是FREEDM微網的一個主要計算方面，DGI的一部分運行在嵌入在每個IEM節點的計算機上，通過嵌入的SST管理能源資源。

2.分布式電網相關

DGI操作系統體系結構包含一個集成插件軟件模塊的“代理”(圖1).它們包括組管理器、狀態集合和電源管理子系統。這樣，FREEDM系統配置的變化可以反映在電源管理和狀態采集模塊中。下面給出了這些組件的詳細信息。

broker

broker作為一個進程運行，管理調用CBroker類的POSIX線程，CBroker類實例化每個軟件模塊。ConnectionManager對象維護與對等IEM節點的網絡連接。該對象通過在第一次執行時為每個主機生成的唯一標識符(UUID)跟蹤新的和現有的連接。這個UUID允許ConnectionManager唯一地將連接映射到組管理器中跟蹤的特定對等節點。這允許由于短暫故障和ΙΕΜ的初始激活而進入和離開網絡的節點。

各個連接由一個事件觸發系統管理，該系統響應消息傳輸、接收和可配置的計時器。每個軟件模塊在運行時注冊它想要發送和接收的消息類型。CDispatcher類解析傳入的消息并將它們分派到已注冊的模塊。每個消息可能包含一種以上的子消息類型，允許由代理管理的模塊以協調的方式進行交互。傳入消息被傳遞給模塊消息處理程序，以便它們被注冊。如果需要，CDispatcher還為模塊提供了處理傳出消息的選項。狀態收集模塊就是這種情況，如下所述。在所有情況下，CDispatcher都提供了消息的優先級選擇，并按照指示將它們發送到各自的目的地。

組管理器

組管理器維護系統的狀態，包括每個IEM節點的狀態、活動狀態、禁用狀態、請求進入狀態和請求離開FREEDM系統狀態。當IEM節點故障或系統完全故障恢復時，組管理器協同IEM節點，使用Garcia-Molina[2]的邀請算法重構FREEDM系統。通過這種方式，IEM節點成為FREEDM微電網的即插即用成員。
這部分對于我來說：老師要求的是做一個即插即用的端口，涉及到linux系統的話，做一個能夠實現即插即用的的端口的話，需要涉及到組管理器。一方面你通過S485可以實現開關，這一根是控制信號線，但是你要做到即插即用的話。至少滿足這樣的：
a.當一個設備插入到能源路由器上去的時候，能源路由的系統要顯示這個設備已經插入到能源路由器的端口上。
b.就此檢測插入的可移動設備是否有故障，故障檢測。
c.當拔出的時候，你這個設備要在組管理器中刪除，這是涉及到即插即用技術的實現。

基于北京交通大學的碩士論文思路去解決即插即用端口
1.深入了解三種技術協議自動識別，實時監測，電子表單
2.將用戶側的需求進行數學建模，然后對其進行matlab仿真，進行網絡驗證。
3.進行實現。基于嵌入式linux進行上位機對下位的控制，即插即用。

{
怎么顯示。
怎么控制。
怎么修改驅動層代碼。
}

4.測試設備，利用逆變器，光伏陣列板進行。
5.將所做的工作移植到鴻蒙上去。

狀態集合

DGI的狀態由每個IEM的狀態、它們的軟件模塊和任何正在傳輸的消息組成。當需要系統的一致狀態時(例如用于故障診斷)，將調用狀態收集模塊。Chandy-Lamport[3]狀態收集算法用于收集邏輯上一致的狀態(保存操作之間的因果關系)。

如果說要做這個，你需要基于Linux將所有設備的信息收集起來。大概會涉及到數據庫，數據結構的知識。

電源管理

電源管理模塊是一個分布式應用，可以實現IEM節點間的電源負載調度和均衡。電力管理算法通過與FREEDM系統內IEM節點的消息傳遞進行協商，控制單個sst在共享電力互連總線上增加或減少電力，從而平衡微電網上的電力，以滿足凈需求/供應[4]。為此，我們引入了區域邊際價格(LMP)的概念。lmp在傳輸系統中用于提供以每小時美元計價的信號，該信號用于實現某些目標。在傳動工程應用中，目標是經濟調度，減輕線路負荷超出額定，并可能確保整個系統在失去關鍵傳動元件(N-1穩定)的情況下保持穩定。在配電工程應用中，提出了一種配電類LMP，即D-LMP，用于優化配電網絡中的儲能、可再生能源控制、線路負荷管理和電力使用。制定D-LMP是為了使FREEDM分配系統具有經濟可操作性。D-LMP由[4]中描述的電源管理算法實現。

故障檢測

DGI負責檢測內部軟硬件故障，接收報告并向FREEDM的IFM (Integrated Fault
Management)系統發送命令。故障檢測使用狀態集合算法來獲得一致的系統狀態，并使用正確性謂詞來確定正確/錯誤的行為。如果檢測到故障，則一致聯系系統和組管理器，以啟動針對故障組件的重新配置。實際上，這個特性就是自動恢復。一個自動分配系統恢復算法的示例顯示在[5][6]中。在這個應用中使用數字控制器和使用電子電路中斷使網絡配電系統總線的可靠性有可能大幅度提高。

共識系統

共識系統采用分布式協議[7]的變體，主要基于局部信息，對增量成本等適當的措施達成近似共識。通過在IEM節點之間通過一輪又一輪的迭代傳遞消息，IEM節點聚合到各自合適的共識值。這種共識的方法可以擴展到不同的操作場景，包括電網上的各種干擾和故障。
共識的概念依賴于FREEDM架構的實現:在這種情況下，配電系統控制僅在10 MVA配電饋線的0.5到3 MVA水平上使用，配電系統應用的控制可能不會影響傳輸lmp，甚至負載總線的d -lmp。這是因為在分布式發電普及率較低的配電系統中，對該發電的控制不會明顯影響變電站供應點的能源成本。另一方面，在能源滲透率較高的情況下，例如超過約30%，可再生能源管制可能會對供應點的輸電點燈管產生影響。在這種高滲透情況下的共識概念確保了d - lmp在整個配電網中以更高的抽樣率計算。為了進行模究，D-LMP的計算比傳輸LMP的計算具有更快的時間分辨率。例如，d - lmp的計算可能每分鐘進行一次。

增量成本共識算法

經濟調度問題(EDP)的目標是使運行的總成本最小化。通常情況下，發電機的所有參數都要發送到微網外的控制中心，根據整個系統獲取的信息計算出系統的最優運行點。在使用拉格朗日乘子法求解EDP時，假設不存在達到發電極限的發電機，那么在最優運行點，每個發電機的增量成本A是相同的。一個適當的共識該算法能保證微電網內所有共識變量漸近收斂到一個公共值[7]。因此,。是共識變量。圖2說明了這一點。

考慮圖2中所示的3總線系統。每個總線都有自己的發電機和負載。圖2(a)顯示了使用傳統中央控制時的系統通信拓撲。控制中心獲取所有的信息(如負載、發電機輸出功率)并進行計算。每個發電機(G1、G2和G3)。采用共識算法，選取l作為共識變量，可以實現分布式求解。圖2(b)顯示了分布式控制共識網絡:本地控制器(嵌入在每個發電機中)將更新自己的控制器。基于它鄰居的λ。在這里，一個總線可以被視為一個IEM節點。此外，還需要選擇一個“領導發電機”來控制a組的增減，即總發電量的總和大于實際荷載，則降低組l;反之亦然。在圖2(b)所示的例子中，G1被選擇為leader generator。通過遵循共識算法，系統將漸近收斂到一個共同的。

3.未來的配電系統

毫無疑問，未來的配電系統將更多地利用分布式電網智能代理的半導體開關控制。上述控制要求分布式基礎設施的新范式，包括所有組成部分(例如，數字控制、導體本身、分布式計算機算法和分布式模塊所在的計算機)，以及它們的正確和安全操作[8]。所有這些領域都需要對配電工程進行重大的反思，同時也需要對配電工程教育和培訓(如[9])進行重組。為此目的已經提出了各種各樣的試驗臺(例如[10])。電子控制所需的一些組件有:配電類統一潮流控制器:為配電服務重新設計的靈活的交流輸電系統設備，能夠在幾種不同的運行模式下進行有功和無功潮流控制。這些設備存在于商業化的場館中。
?固態變壓器:一種DC / AC / AC控制的變換器，能夠高速控制負載和用戶連接的發電源。
?固態故障中斷器:與被保護電路串聯的固態開關。
?故障電流限制器的開發和使用，包括有源和無源設備。[11]中討論了其中一些設備及其潛在的應用。

4.結論

本文捕捉了與未來電力分配系統有關的幾個數字控制問題。術語“微電網”是用來表示這種電子控制配電系統。分布式微電網比傳統的配電系統需要更多的管理。本文描述了一種分布式微電網的體系結構。這種架構包括關鍵的網絡和物理組件，以執行經濟調度和系統管理。為了實現該系統，需要在分布式算法、電力系統和電力系統經濟方面進行工作。為此，描述了一種增量成本分析和算法。

5.PEFERENCES

總結

以上是生活随笔為你收集整理的分布式智能微电网的体系结构操作系统的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。