面向直流微网的隐私保护二次控制方法及直流微网系统

本发明属于直流微网二次控制，更具体地，涉及一种面向直流微网的隐私保护二次控制方法及直流微网系统。

背景技术：

1、近年来，直流微网受到国内外学术界和工业界的大力推广，广泛用作数据中心、5g基站、智能楼宇、电动船舶等设施的供电管理。针对多供电单元的直流微网，设计合适的多源协同供电方案，保障系统的稳定经济运行至关重要。二次控制是多源协同供电的关键手段，通过在下垂控制的基础上施加分布式二次控制器，供电单元通过通信网络进行信息交互，实现微网母线电压调节和供电单元均流输出。在二次控制过程中，需要考虑供电单元的隐私保护。一方面，隐私保护能够防止供电单元运行工况、发电成本等隐私信息泄露，保障供电单元主体利益；另一方面，隐私保护可以提升电网运行安全性，避免隐私数据泄露造成的供电安全隐患。因此，研究一种面向直流微网的隐私保护二次控制方法，实现母线电压调节和供电单元均流输出，并保护供电单元隐私信息有着重要意义。

2、现有的面向直流微网隐私保护二次控制方法常基于差分隐私，或加入随机噪声，但是这类方法会改变系统状态，容易造成电能质量问题，严重时会引发系统失稳；比如在原状态的基础上加入随机噪声的方法，虽然掩盖了本地状态的真实值，实现了隐私保护，但由于引入了噪声这种随机变量，易引发系统扰动，影响电能质量；一旦噪声范围过大，超出了系统的承受范围，就会造成失稳。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向直流微网的隐私保护二次控制方法及直流微网系统，用以解决现有技术所存在的电能质量下降，供电不稳定的技术问题。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种面向直流微网的隐私保护二次控制方法，包括以下步骤：

3、s1、分别对直流微网中第i个直流变换器的二次控制信号ui(t)的分量和进行初始化，并将第i个直流变换器的虚拟压降分解为压降分量和其中，n为直流微网中直流变换器的总数量；

4、s2、采用公式计算中间变量采用公式计算中间变量其中，k和r均为预设控制参数，且k＞0，0＜r＜1；aij为第i个直流变换器和第j个直流变换器之间的通信权重；

5、s3、基于与之和对分量进行更新，基于与之和对分量进行更新，并将更新后的分量赋值给二次控制信号以调节母线电压；

6、s4、重复步骤s2-s3进行迭代，直至直流微网母线电压趋近或达到其额定值、且任意两个能够通信的直流变换器的输出电流之比趋近或达到预设比例。

7、进一步优选地，在上述步骤s3中，将分量更新为将分量更新为

8、进一步优选地，在上述步骤s3中，将分量更新为将分量更新为其中，δi为随机数。

9、进一步优选地，若第i个直流变换器和第j个直流变换器之间能够通信，则aij＞0，否则，aij＝0；其中，当i＝j时，aii＝0。

10、进一步优选地，第i个直流变换器的虚拟压降为：

11、

12、其中，ri为第i个直流变换器与直流母线之间的输电线路阻抗；mi为第i个直流变换器的下垂控制增益；ii(t)为第i个直流变换器的输出电流。

13、进一步优选地，调节母线电压的方法包括：

14、基于下垂控制为第i个直流变换器生成电压参考信号其中，v*为母线电压额定值；mi为第i个直流变换器的下垂控制增益；ii(t)为第i个直流变换器的输出电流；

15、基于双闭环控制为第i个直流变换器生成pwm信号，以使第i个直流变换器的输出电压跟踪其电压参考信号进而实现母线电压的调节。

16、第二方面，本发明提供了一种直流微网系统，包括：分布式供电单元、直流变换器和控制器；每一个供电单元用于通过一个对应的直流变换器接入至直流母线，以为直流母线进行供电；

17、控制器用于执行本发明第一方面所提供的隐私保护二次控制方法。

18、进一步优选地，对于任意直流变换器，当每更新一次其二次控制信号后，控制器还用于基于下垂控制为该直流变换器生成对应的电压参考信号，并基于双闭环控制为该直流变换器生成pwm信号，以使其输出电压跟踪其电压参考信号，从而实现母线电压的调节；

19、其中，第i个直流变换器的电压参考信号为：v*为母线电压额定值；mi为第i个直流变换器的下垂控制增益；ii(t)为第i个直流变换器的输出电流。

20、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行本发明第一方面所提供的隐私保护二次控制方法。

21、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

22、1、本发明提供了一种面向直流微网的隐私保护二次控制方法，在误差范围内的母线电压调控和供电单元均流输出的控制框架下，将直流变换器的二次控制信号ui(t)分成两个分量和本地仅有一个分解信号传输给邻居直流变换器，另一个分解信号对邻居直流变换器不可见，由于仅包含部分隐私信号使得邻居直流变换器无法获取完整的隐私信号通过状态分解能够保护隐私信号的完整性和真实性，进而保护输出电流值ii(t)，邻居无法得到输出电流数据并获取本地供电单元的隐私信息，既保护了供电单元主体利益，也防止了隐私信息泄露造成的供电安全隐患，极大地提高了直流微网系统的隐私性和安全性；且本发明并未改变系统状态，在保证隐私性和安全性的同时，还能够解决现有技术所存在的电能质量下降，供电不稳定的技术问题。

23、2、进一步地，本发明所提供的面向直流微网的隐私保护二次控制方法，在基于与之和对分量进行更新，以及基于与之和对分量进行更新的过程中，引入了随机数δi，将分量更新为将分量更新为随机数δi的引入，使得传输信息的随机偏移，进而使得邻居直流变换器无法推断真实的隐私信号进一步提高了直流微网系统的隐私性和安全性。

24、3、进一步地，本发明所提供的面向直流微网的隐私保护二次控制方法，不需要采集总线电压信号vbus(t)，仅需采样本地信号和传输邻居信号，大大减少了传感器的布置，使得控制器的投入使用操作简单。

技术特征：

1.一种面向直流微网的隐私保护二次控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的隐私保护二次控制方法，其特征在于，在所述步骤s3中，将分量更新为将分量更新为

3.根据权利要求1所述的隐私保护二次控制方法，其特征在于，在上述步骤s3中，将分量更新为将分量更新为其中，δi为随机数。

4.根据权利要求1所述的隐私保护二次控制方法，其特征在于，若第i个直流变换器和第j个直流变换器之间能够通信，则aij>0，否则，aij＝0；其中，当i＝j时，aii＝0。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的隐私保护二次控制方法，其特征在于，第i个直流变换器的虚拟压降为：

6.根据权利要求1-4任意一项所述的隐私保护二次控制方法，其特征在于，所述调节母线电压的方法包括：

7.一种直流微网系统，其特征在于，包括：分布式供电单元、直流变换器和控制器；每一个供电单元用于通过一个对应的直流变换器接入至直流母线，以为直流母线进行供电；

8.根据权利要求7所述的直流微网系统，其特征在于，对于任意直流变换器，当每更新一次其二次控制信号后，所述控制器还用于基于下垂控制为该直流变换器生成对应的电压参考信号，并基于双闭环控制为该直流变换器生成pwm信号，以使其输出电压跟踪其电压参考信号，从而实现母线电压的调节；

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1-6任意一项所述的隐私保护二次控制方法。

技术总结
本发明公开了一种面向直流微网的隐私保护二次控制方法及直流微网系统，属于直流微网二次控制技术领域，将直流变换器的二次控制信号u<subgt;i</subgt;(t)分成两个分量和仅传输给邻居，而对邻居不可见，由于仅包含部分隐私信号使得邻居无法获取完整的隐私信号从而保护了隐私信号的完整性和真实性，进而使邻居无法得到输出电流数据并获取本地供电单元的隐私信息，极大地提高了直流微网系统的隐私性和安全性。

技术研发人员：王燕舞,袁启帆,刘骁康,肖江文
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16