CN113534703B - 一种暖通组合机节能***及其控制方法 - Google Patents

一种暖通组合机节能***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种暖通组合机节能***及其控制方法，所述暖通组合机用于对设备间通风，所述节能***包括中央处理模块和与之通信连接环境量采集模块、现场运行工况采集模块；所述环境量采集模块用于采集设备间及设备间室外环境的温度数据和湿度数据；所述现场运行工况采集模块用于采集设备间的主设备负荷数据；所述中央处理模块通过对温度数据、湿度数据和主设备负荷数据的评估，对暖通组合机的电机进行控制，以节能降耗并使设备间环境符合设备运行需要；本发明能综合设备间环境参数、室外环境参数、日期、时段、负荷、保供电情况下等条件，制定最优节能策略，对组合机电机进行变频控制，在满足设备运行环境的前提下实现组合机节能运行。

Description

一种暖通组合机节能***及其控制方法
技术领域
本发明涉及电网运营技术领域，尤其是一种暖通组合机节能***及其控制方法。
背景技术
目前换流站内设备间设备在运行时候会产生热量，设备间为密闭空间需使用专用的暖通设备进行通风，以保持设备间内温度在合理范围内。目前站内使用的暖通组合机为二十四小时不间断运行，不具备节能控制能力。
当设备负荷低或户外温度低时，较小的通风量即可满足要求，因此可以通过对组合机电机进行变频控制，在保证设备间运行环境的前提下实现节能目标。通常的控制变量为温度、湿度等，即根据温湿度情况调整组合机电机的工作频率。这种调节方法较为单一，且为滞后调节，设备间内的温度波动较大。也有加入负荷量作为前馈调节，可以在一定程度上提高响应速度。
现有技术方案主要研究如何在保证设备间内温度的前提下实现节能最大化，或者如何更加精确、平稳、快速的将温度调控到预定值。但是电力***中不同季节、时段、负荷情况下对设备的要求是不同的。比如说迎峰度夏、设备重载期间应尽量保证设备间运行环境，确保设备安全稳定运行；设备轻载时在冬季或夜间则可以最求节能最大化。
现有的变权重多模型综合预测方法，主要是通过判断多个模型中预测结果最接近目标值的模型进行单独选择或加权选择，并排除掉预测结果与目标值相差较大的模型，主要策略还是属于多模型的择优选择。
发明内容
本发明提出一种暖通组合机节能***及其控制方法，能综合设备间环境参数、室外环境参数、日期、时段、负荷、保供电情况下等条件，制定最优节能策略，对组合机电机进行变频控制，在满足设备运行环境的前提下实现组合机节能运行。
本发明采用以下技术方案。
一种暖通组合机节能***，所述暖通组合机用于对设备间通风，所述节能***包括中央处理模块和与之通信连接环境量采集模块、现场运行工况采集模块；所述环境量采集模块用于采集设备间及设备间室外环境的温度数据和湿度数据；所述现场运行工况采集模块用于采集设备间的主设备负荷数据；所述中央处理模块通过对温度数据、湿度数据和主设备负荷数据的评估，对暖通组合机的电机进行控制，以节能降耗并使设备间环境符合设备运行需要。
所述设备间为换流站内的设备间，所述节能***还包括显示模块和用于控制暖通组合机电机的输出模块。
一种可应用于上述暖通组合机节能***的控制方法，所述方法包括以下步骤；
步骤S1、采集设备间和设备间室外环境量参数，该环境量参数包括温度数据和湿度数据；
步骤S2、采集设备间主设备负荷值；
步骤S3、基于可变权重预测模型，根据日期、时间、设备负荷、保供电情况，获得温度参考值的最大值T1、温度参考值的最小值T2，设备间湿度参考值H1、设备间室外环境湿度参考值H2；
步骤S4、判断设备间温度T是否大于参考值T1；若为是则计算温度差，经PI计算后得到频率变化量Δf，控制组合机的电机频率增加，若达到最大频率则保持最大频率不变；
步骤S5、若设备间温度小于T1，判断设备间湿度是否大于参考值H1且室外湿度小于参考值H2；若为是则计算湿度差，经PI计算后得到频率变化量Δf，控制组合机频率增加，若达到最大频率则保持最大频率不变；
步骤S6、若设备间温度小于T1，设备间湿度小于参考值H1或室外湿度大于参考值H2，则进一步判断设备间温度是否小于T2，若为是则计算温度差，经PI计算后得到频率变化量Δf，控制组合机频率下降，若达到最小频率则保持最小频率不变；
上述PI计算使用的是比例积分控制算法。最大频率指的是组合机的最大工作频率，最小频率指的是组合机的最小工作频率。
在步骤S3中，参考值的计算表达式为
Ti(t)＝Ti+k(t)
Hi(t)＝Hi+k(t)
其中，Ti为温度基准参考值，Hi为湿度基准参考值，k(t)为偏差值；Ti(t)为不同条件下对应的温度参考值，Hi(t)为不同条件下对应的湿度参考值。
所述可变权重预测模型表达式为：
Figure BDA0003152834170000031
其中，ki(t)为不同条件对应的偏差值，gi(t)为各偏差值的权重，e(t)为自适应学习系数；
Figure BDA0003152834170000032
其中，k为补偿系数，根据不同现场运行情况进行预先给定；f(t)为当前时刻组合机频率，f(t-1)为上一时刻组合机频率，fm为组合机额定频率。
不同条件对应的偏差值的设定为：
Figure BDA0003152834170000033
不同条件对应的权重值设定为：
条件1为日期：每年12～2月环境温度最低，6～10月为迎峰度夏阶段，故权重值如下：
Figure BDA0003152834170000034
其中，Month为月份。由于相同月份环境温度差别不大，以月份作为日期周期，既可以达到调控要求，又可以很大程度减少运算量，提高控制效率。
条件2为时间：
Figure BDA0003152834170000041
其中，Hour为时间。
条件3为设备间主设备负荷：
Figure BDA0003152834170000042
其中，Prate为负荷率；
条件4为保供电情况：
Figure BDA0003152834170000043
其中，B等于1为保供电阶段，B等于0为非保供电阶段。
本发明是多条件下环境参数目标值的综合预测，以保证电力设备安全稳定运行为前提，根据当前时刻不同条件权重的不同对环境参数的偏差值进行计算，继而得出最适合当前工况下的环境量参考值，综合设备间环境参数、室外环境参数、日期、时段、负荷、保供电情况下等条件，制定最优节能策略，既保证了设备运行环境，又最大限度的节约电能。
本发明充分考虑了设备负荷低或户外温度低时的情况，能对组合机电机进行变频控制，在满足设备运行环境需求的前提下实现组合机节能运行。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的***原理示意图；
附图2是本发明的控制方法流程示意图。
具体实施方式
如图所示，一种暖通组合机节能***，所述暖通组合机用于对设备间通风，所述节能***包括中央处理模块和与之通信连接环境量采集模块、现场运行工况采集模块；所述环境量采集模块用于采集设备间及设备间室外环境的温度数据和湿度数据；所述现场运行工况采集模块用于采集设备间的主设备负荷数据；所述中央处理模块通过对温度数据、湿度数据和主设备负荷数据的评估，对暖通组合机的电机进行控制，以节能降耗并使设备间环境符合设备运行需要。
所述设备间为换流站内的设备间，所述节能***还包括显示模块和用于控制暖通组合机电机的输出模块。
一种可应用于上述暖通组合机节能***的控制方法，所述方法包括以下步骤；
步骤S1、采集设备间和设备间室外环境量参数，该环境量参数包括温度数据和湿度数据；
步骤S2、采集设备间主设备负荷值；
步骤S3、基于可变权重预测模型，根据日期、时间、设备负荷、保供电情况，获得温度参考值的最大值T1、温度参考值的最小值T2，设备间湿度参考值H1、设备间室外环境湿度参考值H2；
步骤S4、判断设备间温度T是否大于参考值T1；若为是则计算温度差，经PI计算后得到频率变化量Δf，控制组合机的电机频率增加，若达到最大频率则保持最大频率不变；
步骤S5、若设备间温度小于T1，判断设备间湿度是否大于参考值H1且室外湿度小于参考值H2；若为是则计算湿度差，经PI计算后得到频率变化量Δf，控制组合机频率增加，若达到最大频率则保持最大频率不变；
步骤S6、若设备间温度小于T1，设备间湿度小于参考值H1或室外湿度大于参考值H2，则进一步判断设备间温度是否小于T2，若为是则计算温度差，经PI计算后得到频率变化量Δf，控制组合机频率下降，若达到最小频率则保持最小频率不变；
上述PI计算使用的是比例积分控制算法。最大频率指的是组合机的最大工作频率，最小频率指的是组合机的最小工作频率。
在步骤S3中，参考值的计算表达式为
Ti(t)＝Ti+k(t)
Hi(t)＝Hi+k(t)
其中，Ti为温度基准参考值，Hi为湿度基准参考值，k(t)为偏差值；Ti(t)为不同条件下对应的温度参考值，Hi(t)为不同条件下对应的湿度参考值。
所述可变权重预测模型表达式为：
Figure BDA0003152834170000061
其中，ki(t)为不同条件对应的偏差值，gi(t)为各偏差值的权重，e(t)为自适应学习系数；
Figure BDA0003152834170000062
其中，k为补偿系数，根据不同现场运行情况进行预先给定；f(t)为当前时刻组合机频率，f(t-1)为上一时刻组合机频率，fm为组合机额定频率；
不同条件对应的偏差值的设定为：
Figure BDA0003152834170000063
不同条件对应的权重值设定为：
条件1为日期：每年12～2月温度最低，6～10月为迎峰度夏阶段，故权重值如下：
Figure BDA0003152834170000064
其中，Month为月份；由于相同月份环境温度差别不大，以月份作为日期周期，既可以达到调控要求，又可以很大程度减少运算量，提高控制效率；
条件2为时间：
Figure BDA0003152834170000071
其中，Hour为时间；
条件3为设备间主设备负荷：
Figure BDA0003152834170000072
其中，Prate为负荷率；
条件4为保供电情况：
Figure BDA0003152834170000073
其中，B等于1为保供电阶段，B等于0为非保供电阶段；
本例多条件下环境参数目标值的综合预测，以保证电力设备安全稳定运行为前提，根据当前时刻不同条件权重的不同对环境参数的偏差值进行计算，继而得出最适合当前工况下的环境量参考值。

Claims (2)

1.一种暖通组合机节能***，所述暖通组合机用于对设备间通风，其特征在于：所述节能***包括中央处理模块和与之通信连接环境量采集模块、现场运行工况采集模块；所述环境量采集模块用于采集设备间及设备间室外环境的温度数据和湿度数据；所述现场运行工况采集模块用于采集设备间的主设备负荷数据；所述中央处理模块通过对温度数据、湿度数据和主设备负荷数据的评估，对暖通组合机的电机进行控制，以节能降耗并使设备间环境符合设备运行需要；
暖通组合机节能***的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤；
步骤S1、采集设备间和设备间室外环境量参数，该环境量参数包括温度数据和湿度数据；
步骤S2、采集设备间主设备负荷值；
步骤S3、基于可变权重预测模型，根据日期、时间、设备负荷、保供电情况，获得温度参考值的最大值T1、温度参考值的最小值T2，设备间湿度参考值H1、设备间室外环境湿度参考值H2；
步骤S4、判断设备间温度T是否大于参考值T1；若为是则计算温度差，经PI计算后得到频率变化量Δf，控制组合机的电机频率增加，若达到最大频率则保持最大频率不变；
步骤S5、若设备间温度小于T1，判断设备间湿度是否大于参考值H1且室外湿度小于参考值H2；若为是则计算湿度差，经PI计算后得到频率变化量Δf，控制组合机频率增加，若达到最大频率则保持最大频率不变；
步骤S6、若设备间温度小于T1，设备间湿度小于参考值H1或室外湿度大于参考值H2，则进一步判断设备间温度是否小于T2，若为是则计算温度差，经PI计算后得到频率变化量Δf，控制组合机频率下降，若达到最小频率则保持最小频率不变；
上述PI计算使用的是比例积分控制算法；最大频率指的是组合机的最大工作频率，最小频率指的是组合机的最小工作频率；
在步骤S3中，参考值的计算表达式为
Ti(t)＝Ti+k(t)
Hi(t)＝Hi+k(t)
其中，Ti为温度基准参考值，Hi为湿度基准参考值，k(t)为偏差值；Ti(t)为不同条件下对应的温度参考值，Hi(t)为不同条件下对应的湿度参考值；
所述可变权重预测模型表达式为：
Figure FDA0003856409200000021
其中，ki(t)为不同条件对应的偏差值，gi(t)为各偏差值的权重，e(t)为自适应学习系数；
Figure FDA0003856409200000022
其中，k为补偿系数，根据不同现场运行情况进行预先给定；f(t)为当前时刻组合机频率，f(t-1)为上一时刻组合机频率，fm为组合机额定频率；
不同条件对应的偏差值的设定为：
Figure FDA0003856409200000023
条件1为日期，即k1(t)＝3；
条件2为时间，即k2(t)＝5；
条件3为负荷，即k3(t)＝5；
条件4为保供电情况，即k4(t)＝2；
不同条件对应的权重值设定为：
条件1为日期：
Figure FDA0003856409200000031
其中，Month为月份；
条件2为时间：
Figure FDA0003856409200000032
其中，Hour为时间；
条件3为设备间主设备负荷：
Figure FDA0003856409200000033
其中，Prate为负荷率；
条件4为保供电情况：
Figure FDA0003856409200000034
其中，B等于1为保供电阶段，B等于0为非保供电阶段。
2.根据权利要求1所述的一种暖通组合机节能***，其特征在于：所述设备间为换流站内的设备间，所述节能***还包括显示模块和用于控制暖通组合机电机的输出模块。
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