CN113007783A - 一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，包括获取供热机组的各单元回水温度、各单元室内面积加权均温、户回水温度或户室内温度并计算目标单元回水温度、目标单元室内均温、目标户回水温度或目标户室内温度，进一步计算温度与目标温度之间的距离和最大距离；根据目标温度和最大距离，构造温度区间，根据温度数据所在区间，判断是否调整阀门开度及调整大小；更新下发各个阀门开度，并循环更新下发直至达到阈值范围。本发明通过获取单元回水温度、单元室内面积加权均温、户回水温度或户室内温度，并利用区间收敛方法，求需调节的阀门开度大小并调整。从而达到解决供热机组二网失衡的问题。

Description

一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法

技术领域

本发明涉及供热技术领域，特别涉及一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法。

背景技术

城市集中供热是一种较好的供热方式，具有舒适、节能、环保、安全等特点。近年来，随着国家相关政策的出台，城市建筑的采暖方式越来越多的采用集中供热的方式解决。但是在集中供热中存在很多的问题，供热机组二网失衡就是其中比较突出的问题。供热机组二网失衡会导致单元间或户间温度差距较大。为了保证最低的用户室内温度达到适宜温度，势必会使其他用户室内温度高于适宜温度，进而造成供热浪费。而如果使较高的用户室内温度达到适宜温度，就会有一部分用户室内温度不够舒适，进而造成用户投诉率提高。因此，如果可以解决机组二网失衡问题，就可以既节约能源，又降低用户投诉率。

现有技术的不足之处在于，传统集中供热的解决供热机组二网失衡的方法包括，通过按供热面积分配供水流量，此种方法当存在缴费状态错误的情况发生时，会导致分配流量不准确。同时也不能使得住户室内温度相同。还有通过机理模式小步伐调节，此种方法调节幅度大会使得单元回水温度变动过大，不稳定。调节幅度小，调整平衡时间过长。且只考虑了回水温度不平衡，未考虑室温不平衡的情况。AI算法调节二网失衡的缺点包括无法累积足够的数据，实现难度大。且耗费大量算力训练模型，成本巨大。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，采用一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，具体步骤包括：

获取供热机组的各单元温度数据并计算目标单元温度数据，进一步计算温度与目标温度之间的距离和最大距离；

根据目标温度和最大距离，构造温度区间，根据温度数据所在区间，判断是否调整阀门开度及调整大小；

更新下发各个阀门开度，并循环更新下发直至达到阈值范围。

作为本发明进一步的技术方案：所述获取供热机组的各单元温度数据的具体步骤包括：

根据有无户阀和温度面板的情况，获取各单元回水温度、各单元室内面积加权均温或者同一单元下的户回水温度、户室内温度；

若有单元阀、无户阀和温度面板，则获取各单元阀的回水温度数据；

若有单元阀和温度面板、无户阀，则获取各单元室内面积加权均温和供热面积；

若有单元阀和户阀、无温度面板，则获取各单元阀的回水温度及同一单元下的户回水温度；

若有单元阀、户阀、温度面板，则获取各单元室内面积加权均温和供热面积，以及同一单元下的户室内温度。

作为本发明进一步的技术方案：所述计算目标单元回水温度、目标单元室内均温、目标户回水温度和目标户室内温度并进一步计算温度与目标温度之间的距离和最大距离的具体步骤包括：

根据各单元阀存储的回水温度数据，计算目标单元回水温度

为：

根据各单元室内面积加权均温和供热面积数据，计算目标单元室内均温

为：

根据同一单元的户回水温度数据，计算各单元目标户回水温度为：

根据同一单元下的户室内温度，计算各单元目标户室内温度为：

其中，

为各单元回水温度，

为单元i的室内面积加权均温，

为i单元下j户的回水温度，

为i单元下j户的室内温度，S_i为单元i的供热面积，N为供热机组的单元数量，n_i为单元i的户数；

再计算各单元回水温度与目标单元回水温度的距离

并求出最大距离

公式为：

计算各单元室内面积加权均温与目标单元室内均温的距离

并求出最大距离

公式为：

计算同一单元下的户回水温度与目标户回水温度的距离

并求出最大距离

公式为：

计算同一单元下的户室内温度与目标户室内温度的距离

并求出最大距离

计算公式如下：

再通过最大距离判断二网是否失衡，若失衡，则构造温度区间。

作为本发明进一步的技术方案：所述通过目标温度T^target和最大距离d^max，构造温度区间的具体步骤包括：

根据目标温度T^target和最大距离d^max构建区间A和区间B，分别为

A＝[T^target-d^max,T^target+d^max]，

利用构建的区间A和区间B，得到区间B在区间A中补集C_AB为

再根据温度所在区间，判断是否调整阀门开度及调整大小。

作为本发明进一步的技术方案：所述根据温度所在区间，判断是否调整阀门开度及调整大小的具体步骤包括：

若温度Tⁱ属于区间B中，则阀门不调整开度；

若温度Tⁱ属于区间C_AB中，则调整阀门开度，开度调整大小为：

其中，dⁱ为温度Tⁱ与目标温度T^target的距离，k_i为温度降低一度需要调整的阀门开度大小，k_i取整数，为方便起见，使k_i相等，即k_i＝k。可以将k设为一个参数，根据实验调整参数大小。ΔK_i四舍五入取整数，即

作为本发明进一步的技术方案：所述阀门开度更新的具体公式如下：

K_i←K_i,i∈{i|Tⁱ∈B}；

其中，阀门开度K_i存在上下限，即

作为本发明进一步的技术方案：所述更新下发阀门开度，并循环更新下发直至达到阈值范围的具体步骤包括：

根据设置的调控周期更新下发阀门开度，直至达到d^max≤d，d为设定的下限，则停止循环更新下发。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

通过采用上述的技术方案，调整各单元室内面积加权均温或者各户间室内温度，使它们所在的区间长度为上一时刻所在区间长度的一半。同时考虑供热机组无温度面板的情况，从而无法求出单元室内面积加权均温或无法知道各户间室内温度时，利用单元回水温度或者户回水温度代替。通过调节阀门大小控制单元流量和入户流量进而调节各单元室内面积加权均温或者各户间室内温度。从而达到了对供热机组的二网平衡进行平衡控制。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1为本申请公开的一些实施例的二网平衡控制方法的步骤示意图；

图2为本申请公开的一些实施例的二网平衡控制方法的流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例中，一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，具体步骤包括：

S1、获取供热机组的各单元温度数据并计算目标单元温度数据，进一步计算温度与目标温度之间的距离和最大距离；

S2、根据目标温度和最大距离，构造温度区间，根据温度数据所在区间，判断是否调整阀门开度及调整大小；

S3、更新下发各个阀门开度，并循环更新下发直至达到阈值范围。

具体的，本发明的二网控制方法的工作原理为：通过所记录的每个时刻各单元室内面积加权均温或者单元内各户间室内温度，均会稳定落在一个区间A内。利用调整各单元室内面积加权均温或者各户间室内温度，使它们落在一个更小的区间B内。更小的区间B的长度为区间A的一半。同时继续调整各单元室内面积加权均温或者各户间室内温度，使它们落在一个更小的区间C内，区间C的长度为区间B的一半，反复如此，得到一组区间长度值。该一组区间长度值为递减等比数列，根据递减等比数列的性质，数列收敛于零。同时由于各单元室内面积加权均温或者各户间室内温度落在一个长度非常小的区间内，这样各单元室内面积加权均温或者各户间室内温度就会趋于相等。

可总结为调整各单元室内面积加权均温或者各户间室内温度，使它们所在的区间长度为上一时刻所在区间长度的一半。

在一些具体的实施例中，如图2所示，可根据供热机组的具体有无温度面板和有无户阀分为四种情况：有单元阀，无户阀和温度面板；有单元阀和温度面板，无户阀；有单元阀、户阀，无温度面板；有单元阀、户阀、温度面板。

第一种情况：有单元阀，无户阀和温度面板。二网平衡调节目标为调整各单元阀的阀门开度，使各单元回水温度趋于相等。具体调节步骤如下：

首先根据各单元阀存储的回水温度数据，计算目标回水温度

为：

其中，

为各单元回水温度，N为供热机组的单元数量；

再计算各单元回水温度与目标回水温度的距离

并求出最大距离

公式为：

判断二网是否失衡。若

d_r 为设定的下限，则判断二网失衡，构建区间，计算各单元阀门开度需要调整的大小；若

则判断二网不失衡，此时新的阀门开度保持与上一时刻阀门开度一致，根据设置的调控周期，进行阀门开度更新。

判断二网失衡后，再通过

和最大距离

以及单元回水温度数据，构造单元回水温度区间。具体步骤如下：

根据目标温度

和最大距离

构建区间A和区间B，分别为

利用构建的区间A和区间B，得到区间B在区间A中补集C_AB，C_AB是由A中所有不属于B的元素组成的集合：

再根据各单元回水温度所在区间，判断是否调整各单元阀门开度及调整大小。具体步骤如下：

若单元回水温度属于区间B中，则单元阀门不调整开度；

若单元回水温度属于区间C_AB中，则调整单元阀门开度，开度调整大小为：

其中，k_i为单元回水温度降低一度需要调整的阀门开度大小，使k_i相等，即k_i＝k，k取值整数，可以设为一个参数，根据实际需要进行调整大小。

由于阀门开度大小为整数，所以ΔK_i为整数，即

更新各单元阀门开度。记各单元阀门开度为K_i，各单元阀门开度更新的具体公式如下：

其中，阀门开度K_i存在上下限，即

最后根据设置的调控周期，下发新的各单元阀门开度，并进行循环更新下发直至达到

d_r 为设定的下限。

第二种情况，有单元阀和温度面板，无户阀。二网平衡调节目标为调整各单元阀的阀门开度，使各单元室内面积加权均温趋于相等。具体步骤如下：

根据各单元室内面积加权均温和供热面积数据，计算目标单元室内均温。目标单元室内均温记为

计算公式如下：

其中

为单元i的室内面积加权均温，S_i为单元i的供热面积，N为供热机组下的单元数量；

再计算各单元室内面积加权均温与目标单元室内均温的距离

并求出最大距离

计算公式如下：

判断二网是否失衡：

若

d_in 为设定的下限，则认为二网失衡，计算各单元阀门开度调整大小；若

则认为二网不失衡，此时新的阀门开度保持与上一时刻阀门开度一致，进行阀门开度更新。

判断二网失衡后，再通过目标单元室内均温

和最大距离

以及单元室内面积加权均温温度数据，构造单元室内面积加权均温温度区间。具体步骤如下：

根据目标单元室内均温

和最大距离

构建区间A和区间B，分别为

利用构建的区间A和区间B，得到区间B在区间A中补集C_AB，C_AB是由A中所有不属于B的元素组成的集合：

再根据各单元室内面积加权均温所在区间，判断是否调整各单元阀门开度及调整大小。具体步骤如下：

若单元室内面积加权均温属于区间B中，则单元阀门不调整开度；

若单元室内面积加权均温属于区间C_AB中，则调整单元阀门开度，开度调整大小为：

其中，k_i的含义为使单元i的室内面积加权均温降低一度需要调整的阀门开度大小，为方便起见，使k_i相等，即k_i＝k，k取整数。可以将k设为一个参数，根据实验调整参数大小。

由于阀门开度大小为整数，对ΔK_i四舍五入取整，即

更新各单元阀门开度。记各单元阀门开度为K_i，各单元阀门开度更新的具体公式如下：

阀门开度K_i存在上下限，根据需求设定下限K_min，上限为100，即：

最后根据设置的调控周期，下发新的各单元阀门开度，并进行循环更新下发。

第三种情况，有单元阀、户阀，无温度面板。此时，二网平衡调节目标为调整单元阀的阀门开度，使各单元回水温度趋于相等，同时调整户阀的阀门开度，使同一单元内的住户回水温度趋于相等。具体步骤如下：

根据各单元阀存储的回水温度数据，计算目标单元回水温度。目标单元回水温度记为

计算公式如下：

其中

为单元i的回水温度，N为供热机组下的单元数量；

根据同一单元下的户回水温度，计算各单元目标户回水温度。i单元的目标户回水温度记为

计算公式如下：

其中，

为i单元下j户的回水温度，N为供热机组下的单元数量，n_i为单元i下的户数；

计算各单元回水温度与目标单元回水温度的距离

并求出最大距离

计算公式如下：

计算同一单元下的户回水温度与目标户回水温度的距离，并求出最大距离。计算公式如下：

其中

为i单元j户的回水温度与i单元的目标户回水温度的距离，

为i单元下的所有户回水温度与目标户回水温度的最大距离；

判断单元是否失衡。若

d_r 为设定的下限，则认为供热机组单元失衡，计算各单元阀门开度需要调整的大小；若

则认为单元不失衡，此时新的单元阀门开度保持与上一时刻阀门开度一致，进行单元阀门开度更新。

判断单元失衡后，根据目标温度

和最大距离

以及单元回水温度数据构建区间A和区间B，分别为

利用构建的区间A和区间B，得到区间B在区间A中补集C_AB，C_AB是由A中所有不属于B的元素组成的集合：

再根据各单元回水温度所在区间，判断是否调整各单元阀门开度及调整大小。具体步骤如下：

若单元回水温度属于区间B中，则单元阀门不调整开度；

若单元回水温度属于区间C_AB中，则调整单元阀门开度，开度调整大小为：

其中，k_i为单元回水温度降低一度需要调整的阀门开度大小，使k_i相等，即k_i＝k，k取值整数，可以设为一个参数，根据实际需要进行调整大小。

由于阀门开度大小为整数，对ΔK_i四舍五入取整。即：

更新各单元阀门开度。记各单元阀门开度为K_i，则各单元阀门开度更新方法为：

阀门开度K_i存在上下限，根据需求设定下限K_min，上限为100，即：

判断单元内户间是否失衡。若

为设定的下限，则认为i单元单元内户间失衡，进行计算失衡的i单元内户阀的阀门开度需要调整的大小；若

则认为所有单元单元内户间都不失衡，此时所有单元的户阀门开度保持与上一时刻一致，进行单元的户阀开度更新。具体步骤如下：

判断存在i单元单元内户间失衡后，根据i单元的目标户回水温度

和最大距离

构建区间A_i和区间B_i，分别为：

利用构建的区间A_i和区间B_i，得到区间B_i在区间A中补集

是由A_i中所有不属于B_i的元素组成的集合：

再根据i单元内户回水温度所在区间，判断是否调整户阀门开度及调整大小。具体步骤如下：

若户回水温度属于区间B_i中，则户阀门不调整开度；

若户回水温度属于区间

中，则调整户阀门开度，开度调整大小为：

其中，k_ij为使i单元j户回水温度降低一度需要调整的户阀门开度大小，为方便起见，使同一单元下的k_ij相等，即k_ij＝k_i，k_i取整数。可以将k_i设为一个参数，根据实验调整参数大小。

由于阀门开度大小为整数，对ΔK_ij四舍五入取整。即：

更新失衡的i单元内的户阀开度。记i单元j户阀门开度为K_ij，则户阀门开度更新方法为：

式中

阀门开度K_ij存在上下限，根据需求设定下限K_{i_min}，上限为100，即：

最后，根据设置的调控周期，下发新的各单元、各户阀门开度，并进行循环更新下发。

第四种情况，有单元阀、户阀、温度面板。二网平衡调节目标为调整单元阀的阀门开度，使各单元室内面积加权均温趋于相等，同时调整户阀的阀门开度，使同一单元内的住户室内温度趋于相等。具体步骤如下：

根据各单元室内面积加权均温和供热面积数据，计算目标室内均温。目标室内均温记为

计算公式如下：

其中

为单元i的室内面积加权均温，S_i为单元i的供热面积，N为供热机组下的单元数量；

根据同一单元下的户室内温度，计算各单元的目标户室内温度。i单元的目标户室内温度记为

计算公式如下：

其中

为i单元下j户的室内温度，N为供热机组下的单元数量，n_i为单元i内的户数；

计算各单元室内面积加权均温与目标单元室内均温的距离

并求出最大距离

计算公式如下：

计算同一单元下的户室内温度与目标户室内温度的距离，并求出最大距离。计算公式如下：

其中

为i单元j户的室内温度与i单元的目标户室内温度的距离，

为i单元内的户室内温度与目标户室内温度的最大距离。

判断单元是否失衡：

若

d_in 为设定的下限，则认为供热机组单元失衡，计算各单元阀门开度需要调整的大小；若

则认为单元不失衡，此时新的单元阀门开度保持与上一时刻阀门开度一致，进行单元阀门开度更新。

判断单元失衡后，再通过目标单元室内均温

和最大距离

以及单元室内面积加权均温数据，构造单元室内面积加权均温温度区间。具体步骤如下：

根据目标单元室内均温

和最大距离

构建区间A和区间B，分别为

利用构建的区间A和区间B，得到区间B在区间A中补集C_AB，C_AB是由A中所有不属于B的元素组成的集合：

再根据各单元室内面积加权均温所在区间，判断是否调整各单元阀门开度及调整大小。具体步骤如下：

若单元室内面积加权均温属于区间B中，则单元阀门不调整开度；

若单元室内面积加权均温属于区间C_AB中，则调整单元阀门开度，开度调整大小为：

其中，k_i为单元室内面积加权均温降低一度需要调整的阀门开度大小，使k_i相等，即k_i＝k，k取值整数，可以设为一个参数，根据实际需要进行调整大小。

由于阀门开度大小为整数，对ΔK_i四舍五入取整。即：

更新各单元阀门开度。记各单元阀门开度为K_i，则各单元阀门开度更新方法为：

阀门开度K_i存在上下限，根据需求设定下限K_min，上限为100，即：

判断单元内户间是否失衡。若

d_in 为设定的下限，则认为i单元单元内户间失衡，计算失衡的i单元内户阀的阀门开度需要调整的大小；若

则认为所有单元单元内户间都不失衡，此时所有单元的户阀门开度保持与上一时刻一致，进行户阀门开度更新。

判断存在i单元单元内户间失衡后，根据i单元的目标户室内温度

和最大距离

构建区间A_i和区间B_i，分别为：

利用构建的区间A_i和区间B_i，得到区间B_i在区间A_i中补集

是由A_i中所有不属于B_i的元素组成的集合：

再根据i单元内户室内温度所在区间，判断是否调整户阀门开度及调整大小。具体步骤如下：

若户室内温度属于区间B_i中，则户阀门不调整开度；

若户室内温度属于区间

中，则调整户阀门开度，开度调整大小为：

其中，k_ij为使i单元j户室内温度降低一度需要调整的户阀门开度大小，为方便起见，使同一单元下的k_ij相等，即k_ij＝k_i，k_i取整数。可以将k_i设为一个参数，根据实验调整参数大小。

由于阀门开度大小为整数，对ΔK_ij四舍五入取整。即：

更新失衡的i单元内的户阀开度。记i单元j户阀门开度为K_ij，则户阀门开度更新方法为：

式中

阀门开度K_ij存在上下限，根据需求设定下限K_{i_min}，上限为100，即：

最后，根据设置的调控周期，下发新的各单元、各户阀门开度，并进行循环更新下发。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，其特征在于，包括：

获取供热机组的各单元温度数据并计算目标单元温度数据，进一步计算温度与目标温度之间的距离和最大距离；

根据目标温度和最大距离，构造温度区间，根据温度数据所在区间，判断是否调整阀门开度及调整大小；

更新下发各个阀门开度，并循环更新下发直至达到阈值范围。

2.根据权利要求1所述一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，其特征在于，所述获取供热机组的各单元温度数据的具体步骤包括：

根据有无户阀和温度面板的情况，获取各单元回水温度、各单元室内面积加权均温或者同一单元下的户回水温度、户室内温度；

若有单元阀、无户阀和温度面板，则获取各单元阀的回水温度数据；

若有单元阀和温度面板、无户阀，则获取各单元室内面积加权均温和供热面积；

若有单元阀和户阀、无温度面板，则获取各单元阀的回水温度及同一单元下的户回水温度；

若有单元阀、户阀、温度面板，则获取各单元室内面积加权均温和供热面积，以及同一单元下的户室内温度。

3.根据权利要求2所述一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，其特征在于，所述计算目标单元回水温度、目标单元室内均温、目标户回水温度和目标户室内温度并进一步计算温度与目标温度之间的距离和最大距离的具体步骤包括：

根据各单元阀存储的回水温度数据，计算目标单元回水温度

为：

根据各单元室内面积加权均温和供热面积数据，计算目标单元室内均温

为：

根据同一单元的户回水温度数据，计算各单元目标户回水温度为：

根据同一单元下的户室内温度，计算各单元目标户室内温度为：

其中，

为各单元回水温度，

为单元i的室内面积加权均温，

为i单元下j户的回水温度，

为i单元下j户的室内温度，S_i为单元i的供热面积，N为供热机组的单元数量，n_i为单元i的户数；

再计算各单元回水温度与目标单元回水温度的距离

并求出最大距离

公式为：

计算各单元室内面积加权均温与目标单元室内均温的距离

并求出最大距离

公式为：

计算同一单元下的户回水温度与目标户回水温度的距离

并求出最大距离

公式为：

计算同一单元下的户室内温度与目标户室内温度的距离

并求出最大距离

计算公式如下：

再通过最大距离判断二网是否失衡，若失衡，则构造温度区间。

4.根据权利要求3所述一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，其特征在于，所述通过目标温度T^target和最大距离d^max，构造温度区间的具体步骤包括：

根据目标温度T^target和最大距离d^max构建区间A和区间B，分别为

A＝[T^target-d^max,T^target+d^max]，

利用构建的区间A和区间B，得到区间B在区间A中补集C_AB为

再根据温度所在区间，判断是否调整阀门开度及调整大小。

5.根据权利要求4所述一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，其特征在于，所述根据温度所在区间，判断是否调整阀门开度及调整大小的具体步骤包括：

若温度Tⁱ属于区间B中，则阀门不调整开度；

若温度Tⁱ属于区间C_AB中，则调整阀门开度，开度调整大小为：

其中，dⁱ为温度Tⁱ与目标温度T^target的距离，k_i为温度降低一度需要调整的阀门开度大小，k_i取整数，为方便起见，使k_i相等，即k_i＝k。可以将k设为一个参数，根据实验调整参数大小。ΔK_i四舍五入取整数，即

6.根据权利要求5所述一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，其特征在于，所述阀门开度更新的具体公式如下：

K_i←K_i,i∈{i|Tⁱ∈B}；

其中，阀门开度K_i存在上下限，即

7.根据权利要求6所述一种基于区间长度收敛的二网平衡控制方法，其特征在于，所述更新下发阀门开度，并循环更新下发直至达到阈值范围的具体步骤包括：

根据设置的调控周期更新下发阀门开度，直至达到d^max≤d，d为设定的下限，则停止循环更新下发。

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