发明专利｜用于控制系统中的误差监测和处理的系统和方法

在验证操作的同步/快速负载跟踪模式时，控制系统12可配置成通过各种误差处理过程来处理先前识别的误差或不可取事件(框84)。例如，对于由控制系统12检测的任何不可观察性误差(框73)，误差处理程序由控制系统12发起以对识别的不可观察性误差作出响应(框86)。特别地，控制系统12对识别的误差作出响应和/或处理识别的误差以鉴于识别的误差生成对微电网系统10优化的优化分派调度(例如，考虑在通常新分派调度中的误差)。鉴于前述，提供关于控制系统12如何对识别的误差作出响应或处理识别的误差的简要描述。

如上文指出的，不可观察性类型I误差指在控制系统12与设备或微电网资产之间失去通信，这在失去通信之前被离线监测。在处理不可观察性类型I误差中，假设在时间点A64与时间点B 66之间失去通信，连续或以一定间隔(例如，每10秒)检查该误差。如果设备或资产到锁存数据用于运行下一个优化分派的时间(时间点B 66)时仍然不可观察，则设备将在内部对供在通过控制系统12的优化计算中的使用不可用。而且，如果存储设备26的输入/输出变成不可观察类型I误差，存储输入/输出变得不可用。除输入和输出不可观察性外，存储设备26的其他复杂与荷电状态(SOC)的不可观察性有关。在该情况下，如果存储SOC变得不可观察，存储26的输入和输出两者都可变得不可用。上文论述的动作从优化计算排除不可观察的微电网资产15。

如果该微电网资产15仍然可用，它可被优化分派71委托(commit) ，这是非期望情形;即，微电网资产15被委托但它无法被传达。这还可引起不可控性误差。因此，代替等待不可控性误差处理(框88)来解决问题，将不可观察微电网资产15从优化问题拿出以更快速限制该误差的后果。如果与离线微电网资产15的通信在控制系统12正在时间窗口BC中寻找最优解决方案的时间期间失去，不可取的结果是要在最优解决方案内具有该不可观察的微电网资产15，并且在时间点C 68处被命令。由于失去通信，该微电网资产15无法接通，这引起不可控性类型II误差，其可由对应的误差处理程序来处理，如下文描述的。

微电网控制系统12可与检测的不可观察性类型I误差不同地识别和处理检测的不可观察性类型II误差。假设在时间点A 64与时间点B 66之间失去通信，连续或以一定间隔(例如，每10秒)检查不可观察性误差。如果到数据被锁存并且生成新的优化问题且对其求解的时间(例如，在时间点B 66)时微电网资产15仍然是不可观察类型II误差，控制系统12可转移到顾问模式。如上文指出的，在顾问模式期间，可对微电网优化问题求解，但优化分派调度(例如，优化分派解决方案)可未与局部控制器34通信。

在某些实施例中，如果在时间点B 66与时间点C 68之间失去与在线微电网资产15的通信，并且控制系统12在寻找最优解决方案，下面对于不可观察微电网资产15的结果在可获得新的最优解决方案时在时间点C 68处预见。例如，在设置点中可没有变化，并且不要求特殊动作，因而控制系统12继续正确操作。在功率设置点中可存在增加/减小，其中这两个动作中的任一个由于失去通信而无法实现并且假设所得的功率的超额/不足由微电网10中的同步机或存储设备来补偿。可存在关闭情形，其中由于失去通信，微电网资产15无法关闭。这引起不可控性类型I，并且将基于对应的误差处理程序来解决它(框88)。重要的是注意使不可观察微电网资产15在内部不可用以从下一个优化计算排除它将并未解决问题并且可甚至使情形恶化。因而，在不可观察在线发电设备仍然服务于负载时，控制系统12可委托其他发电候选者;这可危及微电网10的稳定性。

此外，控制系统12可配置成处理在验证从微电网资产15得到的读数期间检测的不可控性误差(框88)。实际上，控制系统12可配置成对每个类型的不可控性误差(例如，不可控性类型I、不可控性类型II、不可控性类型III、不可控性类型IV和不可控性类型V)不同地处理误差。在某些实施例中，处理误差可指采取对校正和/或考虑检测的误差以便减少检测误差的任何非期望影响的响应或动作。例如，对于识别的不可控性类型I误差，在时间点C68后连续或以设置的间隔来检查误差。控制系统12可每10秒继续发送关闭命令，并且继续从微电网资产15读取来看看是否实现命令。如果微电网资产15到对下一个优化分派来锁存数据的时间(在下一个时间步61中的时间点B 66)时无法被关闭，控制系统12可转移到顾问模式。另外，如果微电网资产15离线并且然后变成在线，该误差落入不可控性类型I的类别，因为微电网资产15可继续接收关闭命令，尽管未关闭。因此，如果问题未被下一个优化分派(时间点B 66或下一个时间步61中的时间点B 66)校正，控制系统12可切换到顾问模式。如果这种事件在时间点B 66与时间点C 68之间发生，应用相同的误差处理程序。例如，如果微电网资产15未被下一个优化分派(下一个时间步61中的时间点B)关闭，控制系统12可切换到顾问模式。在某些实施例中，该误差可激活局部控制器34中的未完成停止，并且因此微电网资产15变得不可用，并且它将不包含在下一个优化分派中。因为足够大小的微电网发电资产13或存储设备26可通常采用同步/快速负载跟踪模式操作，该误差可未明显危及微电网10的稳定性。然而，如果未正确地处理它，它可在下一个优化分派71中引起更多的服务器误差/后果。因而，下一个优化分派71可在不可控微电网资产15仍有助于微电网10中的发电时导致委托附加发电设备，这能够危及微电网10的稳定性。在同步发电机或快速负载跟踪存储设备不足以补偿由于不可控(类型I)设备引起的额外发电的情况下，激活紧急补救动作来使适当数量的在线发电机停止。

对于不可控性类型II误差，微电网系统10继续操作直到下一个时间步61内的下一个优化分派71。在锁存数据用于在下一个时间步61中的时间点B 66处运行下一个优化分派之前，如果误差持续并且微电网资产15可用并且可观察，控制系统12可通常使资产15在内部不可用/停用并且可发送警报;否则，仅发出警报。采用该方式，微电网资产15可完全在优化计算之外直到操作员解决问题并且使微电网资产15可用/启用。如果该类型的误差在优化问题运行期间(即，在时间点B 66与时间点C 68之间)出现，在时间点B 66处锁存数据之前由于可能已经做出正确决策而可未进行特定动作。在某些实施例中，由于操作有足够大小的同步发电机或快速负载跟踪存储设备，不可控性类型II误差可不是关于微电网10的稳定操作的主要关注。通常，该类型的误差可引起微电网资产15的未完成起动和不可用性，从而使微电网资产15在下一个优化分派71中的优化计算中被剔除。然而，可发出要求操作员解决问题的警报。在由同步发电机或快速负载跟踪存储设备提供的备用裕度不足以补偿不可控(类型II)发电机的情况下，激活补救动作来起动和分派在大小方面与不可控发电机类似或接近的替换发电机。对于其中既没有足够备用裕度也没有替换发电机的那些微电网应用，快速卸载方案应由微电网控制系统根据由用户设置的优先表来发起。

在某些实施例中，对于存储微电网资产15(例如，存储设备26)的不可控性类型II误差的复杂性对应于它们的待机损耗或自放电率，从而引起微电网优化问题的不可行性。例如，存储设备26(例如，充电)可在未接通的情况下继续接收打开命令，并且它的荷电状态(SOC)因为待机损耗而随时间减少。在这种误差被操作员校正并且存储变成可用/被启用时，从微电网系统10读取的SOC可已降到最小可接受容量以下，这使得优化问题不可行。这类情形可通过对存储设备26推动“ 软”约束以允许与最小可接受容量的小的违背而避免，如在下文关于图6进一步解释的。因此，在一些实施例中，SOC通过最大容量和最小可接受容量限制。根据与存储技术有关的各种因素(其包含与存储设备26的寿命有关的考虑) ，通常对存储设备26推荐最大放电深度。最大放电深度可以在最大容量的约70%-80%附近。在其他实施例中，最大深度可以是60%-70%、80%-90%等等。因此，最小可接受容量通常不能小于最大容量的20%-30%。

在某些实施例中，与最小容量的偏离可不被容忍，因为这由下界“ 硬”约束实现。然而，能够通过定义正的松弛变量允许SOC略微偏离最小可接受容量，这可在微电网优化问题的目标函数中被惩罚。采用该方式，SOC可通过由微电网控制系统决定的小的正松弛变量值而达到最小可接受容量以下。这称为下界“ 软”约束。此外，在某些实施例中，可提供控制系统12中的参数以允许用户对存储设备26决定“ 硬”或“ 软”约束的类型。该参数能够分别设置为0或1以选择“ 硬”或“ 软”约束。在对存储设备26检测不可控性类型II误差以便消除优化不可行性的风险时，软约束可由控制系统12在内部推动，即使硬约束已经由用户设置。

除不可控性类型II误差外，控制系统12还可处理检测的不可控性类型III误差。如上文指出的，处理误差可包含由微电网控制系统12采取来校正和/或考虑检测的误差的动作或响应。不可控性类型III误差应于操作模式不可控性并且可对在线发电设备或存储设备26检查。由于该误差的危急程度，控制系统12可在检测到该类型的误差时立即转移到顾问模式和/或关闭模式。如上文指出的，在某些实施例中，同步/快速负载跟踪模式由控制系统12验证(框82)。在某些实施例中，如果在控制系统12所发送的东西与从微电网系统10所读取的东西之间检测到差异，控制系统12可未停留在自动模式，并且可切换到顾问模式和/或关闭模式。

控制系统12还可处理检测的不可控性类型IV误差。对于不可控性类型IV误差，当在功率设置点命令(例如，优化分派调度内的命令或指令)与来自微电网10的实际读数之间检测到比预期要大的差异时，控制系统12可未停留在自动模式。可接受误差裕度能够由用户在控制系统12中设置。另外，对于检测的不可控性类型V误差，为了防止该非期望事件发生，控制系统12操作模式和看门狗信号可在局部控制34内的逻辑中利用以阻断它们，如果控制系统12和通信路径36不是操作的或控制系统12操作模式不是自动模式的话。

类似地，控制系统12可配置成处理在验证从微电网资产15得到的读数期间检测的失效误差(框90)。实际上，控制系统12可配置成处理对于每个失效误差(例如，可分派发电设备的失效、存储设备26的失效、可再生发电设备的失效、失效或使负载跳闸或电网23的失效)的误差。例如，在处理可分派发电设备的失效中，控制系统12可具有两个动作。在第一动作中，可首先发起补救动作。例如，该补救动作可包含在设置控制系统12时根据由用户设置的优先表来实现替换可分派发电设备。在第二动作中，如果失效的可分派发电设备宣告不可用，在下一个优化分派71处将不需要动作，否则，控制系统12可使它在下一个优化分派71

处停用/不可用。操作员可采取动作来校正问题并且使可分派发电设备可用或启用。

在某些实施例中，控制系统12可配置成处理存储设备26的失效。这些类型的误差在存储设备26由若干设备(例如，电解装置28、氢存储装置30和燃料电池32)组成时可更可能出现。该误差可对存储设备26的输入(充电)和/或存储设备26的输出(放电)发生。控制系统12可在处理与存储设备26有关的这些类型的误差时利用两个动作，如将在下文关于图6进一步解释的。

在第一动作中，如果发现失效的存储设备26(输入或输出)不可用，由控制系统12将不需要动作。然而，根据存储设备26的荷电状态(例如，SOC)的值，控制系统12可使存储设备26(输入或输出)在下一个优化分派71处停用/不可用。在这种实施例中，操作员可校正问题并且使存储设备26(输入或输出)可用或被启用。关于对该误差处理程序的SOC值的考虑将在下文并且关于图6详细论述。此外，在第二动作中，如果存储设备26的失效涉及具有非零待机损耗的存储输入(充电)，可激活软约束以允许存储设备26的最小可接受容量的略微违背并且确保微电网优化问题的可行性。除由于待机损耗(其可引起微电网优化问题的不可行性)而违背存储最小容量之外，存在可引起违背最大和最小存储容量两者的其他实际复杂性。例如，发出充电/放电命令中的延迟、测量误差和起动或环境条件可引起违背存储设备26的最大和最小存储容量两者。

在一些实施例中，存储设备26在最大容量和最小可接受容量附近的频繁充电和放电(循环)可引起非期望结果，比如例如不可行性和循环误差。这些非期望结果在控制系统12中能够通过在控制系统12的优化核外部具有预处理单元和后处理单元而避免。这些单元可修改控制系统12的命令或可修改输入读数，例如涉及SOC的那些。这还可包含在最大容量和最小可接受容量附近定义一些区。

例如，图6图示对于存储设备26的荷电状态(SOC) ，其包含最大存储容量91和最小可接受存储容量93。特别地，对存储设备26图示在最大容量91以下的两个区(例如，A和B)和在最小可接受容量93的任一侧上的两个区(即，C和D)。这些区可以是最大存储容量91的几个百分比或一小部分。在一些实施例中，区E代表不要求特定动作的存储安全操作带。然而，如果SOC在四个区A、B、C或D中的任何内，那个区的测量值适当改变连同推动一些必要的充电/放电命令。例如，如果测量的SOC位于区A或B中，SOC的值在控制系统12中运行的优化模式中固定在最大容量91。同样，如果测量的SOC位于区D中，假设它是优化模型中避免不可行性的最小可接受容量93。在一些实施例中，存储设备26可被推动充电直到SOC达到区E。

在某些实施例中，某些时刻或事件可不适当地视为存储设备26的失效。因而，假设存储设备26在线并且保持充电。在它达到最大容量91时，局部控制器34可将它设置在待机模式。在某些实施例中，这可解释为失效并且因此在下一个优化分派71中，输入充电在输入可用的情况下可被停用。类似地，在线存储设备26可由于放电或待机损耗而达到最小可接受容量93。对于存储设备26的局部控制器34在该情况下可再次将设备设置在待机模式。这可被误差地解释为失效并且因此在下一个优化分派71中，输出放电在存储输出可用的情况下可被停用。

为了处理这些问题(即，非期望输入或输出停用)并且将这些事件与真实失效区分开，控制系统12可配置成停用输入充电和输出放电，只要SOC离最大容量91和最小可接受容量93足够远。例如，在某些实施例中，这些状态可分别图示为图6中的区F和G。如果在SOC位于区F中时发生从在线到离线/待机的状态改变，控制系统12因为该状态改变是由于真实失效引起而不是因为达到最大容量91而停用输入充电。同样，如果在SOC位于区G中时出现类似的状态改变事件，控制系统12因为该事件是由于真实失效引起而不是因为达到最小容量93而停用输出放电。

如关于图5中的流程图70描述的，微电网控制系统12还可处理可再生发电设备误差的失效。在检测到该误差时，根据微电网应用和可再生发电设备的大小，能够定义可发起的补救动作。因此，根据由用户设置的优先表将起动替换发电/存储设备。在该情况下，可再生发电设备将在下一个优化分派71中在内部被停用并且将保持被停用直到它的状态变成在线。每个分派时间段(例如，12分钟)中的可再生锁存数据可由控制系统12的可再生预测引擎使用。在失效期期间，可未用零值来更新预测数据。

对于负载的失效或跳闸，控制系统12可通过在下一个优化分派71中在内部停用负载来处理误差，并且与可再生发电设备类似，在失效期期间可未用零值更新预测数据。如果负载变成在线，控制系统12使它在内部内被启用。值得提及，微电网10能够具有多个负载连接，并且前面提及的误差处理程序在对微电网10中的每个负载检测到失效时能适用。对于电网23连接的失效，如果对控制系统12定义操作的孤岛模式，该模式可在电网23失效时立即被激活，否则电网23可在内部被停用并且控制系统12可转移到关闭模式和/或顾问模式。

采用该方式，微电网控制系统12采用不同的方式处理不同类型的每个检测误差和/或不可取事件。由微电网控制系统12可检测和处理其他类型的误差，比如例如不可行性和无界性误差。不可行性和无界性误差可在优化问题无法在微电网优化问题期间生成和/或求解时产生，如在图4中描绘的。例如，不可行性误差指在时间点B 66处生成的微电网优化问题的不可行性(图4)，意味着没有能够满足所有优化约束和/或限制的解决方案。此外，无界性误差指在时间窗口BC中发现的微电网最优解决方案的无界性(图4) ，使得微电网优化问题是可行的，但最优解决方案中的一个或多个决策变量的值可不是有效数字(例如，接近无限)。在一些实施例中，在处理这些类型的误差中，控制系统12可在时间点C 68处切换到顾问模式。

在处理检测的误差和/或不可取事件后，包含的过程70确定微电网控制系统12是处于自动模式还是顾问模式。如上文指出的，在微电网控制系统12处于自动模式时，对微电网优化问题求解并且优化分派调度(例如，优化分派解决方案)与局部控制器34通信。在微电网控制系统12处于顾问模式时，对微电网优化问题求解，但优化分派调度(例如，优化分派解决方案)未与局部控制器34通信。如果微电网控制系统12处于自动模式，控制系统12配置成将命令/设置点写入并且通常将优化分派调度(例如，命令、指令或决策)写入局部控制器34(框94)。

特别地，优化分派调度可在微电网优化过程54的优化分派区71处出现，并且优化分派调度可传送到局部控制器34。如果控制系统12处于顾问模式，控制系统12可配置成在存储器组件50内记录命令和设置点(例如，优化分派调度命令、指令、决策等) 用于未来访问。特别地，不管控制系统12是处于自动模式还是顾问模式，在过程70结束时确定的优化分派调度可以是去除识别的误差和/或不可取事件的结果。因此，过程70配置成基于可用(例如，非误差或有效)信息确定最优的分派调度，因为其在向局部控制器34发送命令之前确定和考虑各种误差。在过程70结束时，读取/写入过程70可配置成在下一个时间步61中再次开始，并且过程70可再一次循环来确定、识别和处理各种类型的误差或非期望事件。

本发明的技术效果包含微电网控制系统12，其配置成在运行优化分派技术期间监测微电网系统10(例如，微电网资产15)。特别地，控制系统12配置成识别可在优化分派技术阶段期间(例如在分派调度结果的读取、优化、写入和实现期间)出现的不同类型的误差和/或不可取事件。识别的误差的类型可包含不可观察性(例如，不可观察性类型I、不可观察性类型II)、不可控性(例如，不可控性类型I、不可控性类型II、不可控性类型III、不可控性类型VI、不可控性类型V)、失效误差(例如，可分派发电设备的失效、存储设备的失效、可再生发电设备的失效、负载跳闸或失效、电网23的失效，等)、不可行性和无界性。控制系统12可

配置成采用不同的方式处理这些识别的误差来使误差对微电网10的稳定性和优化操作的不利影响最小化。特别地，监测和处理误差的过程70可重叠和/或嵌入微电网优化过程54的读取/写入过程70内并且可在微电网优化的整个预测时域中循环出现。

该书面描述使用包含最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域内技术人员能够实施本发明，其包含制作和使用任何设备或系统并且执行任何包含的方法。本发明的可取得专利范围由权利要求定义，并且可包含本领域内技术人员想到的其他示例。这类其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元素，或者如果它们包含与权利要求的书面语言无实质区别的结构元素则意图处于权利要求的范围内。

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