一种平衡用电负荷减少电力增容控制系统的制作方法

1.本发明涉及碳纤维电供暖系统，尤其涉及一种平衡用电负荷减少电力增容控制系统。


背景技术：

2.随着我国经济的不断发展和人们对环保意识的不断提高，电采暖作为清洁供暖方式逐渐被推广。碳纤维电供暖其电能转化为热能效率高达99％以上，而且没有热传输损失。电采暖其寿命长，一次性投入，清洁环保，使用方便，同时能实现单个房间的温度控制，因此受到广大用户的青睐。
3.一般用户设计电负荷容量约10kw，基于此电力容量设计，大部分地区的电力供需矛盾已相对缓和。但是电采暖在进入千家万户的同时，对电力负荷的要求也越来越高。电负荷过载轻则导致频繁跳闸，重则导致火灾等安全事故。为了避免安全事故发生，目前在采用电供暖区域的用户均需申请电力扩容，其扩容成本很高。在我国供暖期一般4～6个月，因此单独为电供暖进行电力增容，其利用率不高。
4.申请号cn202010420023.3提供了一种平衡用电负荷减少电力增容控制系统，包括碳纤维控制器、户内电力负荷平衡装置和区域电力负荷平衡装置，所述碳纤维控制器与所述户内电力负荷平衡装置通信连接，所述户内电力负荷平衡装置与所述区域电力负荷平衡装置通信连接。解决了区域电力负荷平衡问题，实现了小区内电力不增容的条件下进行供暖。
5.但是上述的方案仅仅在进行精准的供暖调节预测上还存在改进之处。


技术实现要素：

6.针对上述内容，为解决上述问题提供一种平衡用电负荷减少电力增容控制系统，包括碳纤维加热器、加热控制器、气象信息获取模块、电力负荷采集模块、负荷预测模块和综合控制器；综合控制器连接加热控制器、气象信息获取模块、电力负荷采集模块和负荷预测模块，用于控制加热控制器、气象信息获取模块、电力负荷采集模块和负荷预测模块的工作；气象信息获取模块用于获取并记录气象数据n以及获取未来24小时的气象数据f；电力负荷采集模块用于获取并记录整个小区的电力负荷数据d；负荷预测模块用于每日0时根据气象数据n、电力负荷数据d以及未来24小时的气象数据f预测出未来24小时的电力负荷数据p；加热控制器用于控制设置于室内的碳纤维加热器的加热总功率m，加热控制器连接内温度传感器和内湿度传感器，用于获取当前的室内的温度x和湿度y；综合控制器还设置有外温度传感器和外湿度传感器，用于获取当前室外的温度o和湿度u；
综合控制器每日0时根据未来24小时的电力负荷数据p和电网的负荷上限q控制加热控制器控制碳纤维加热器的加热功率；当预测24小时之内的电力负荷p有超过负荷上限q的预测超负荷时间段时，综合控制器控制加热控制器在预测超负荷时间段之前和之后提高碳纤维加热器的加热功率，从而使得在预测超负荷时间段的电力负荷降低至负荷上限以下。
7.气象数据n包括日期r1、时间t、温度d1和湿度h1，格式为n(r1,t,d1,h1)；未来24小时的气象数据f包括时间t、温度d2和湿度h2，格式为f(t,d2,h2)，其中t取值为0~24；整个小区的电力负荷数据d包括r1、时间t和整体功率w1，格式为d(r1,t,w1)； d按照时间为横坐标功率为纵坐标可以形成一个功率随时间的变化曲线；预测的未来24小时的电力负荷数据p包括时间t和整体功率w2，格式为p(t,w2)，其中t取值为0~24；p按照时间为横坐标功率为纵坐标可以形成一个功率随时间的变化的预测曲线；室外的温度格式为o(r1,t,o1)，o1为温度，室外的湿度格式为u(r1,t,u1)，u1为湿度；室内的温度格式为x(r1,t,x1)，x1为温度，室内的湿度格式为y(r1,t,y1)，y1为湿度；其中室内温度传感器和室内湿度传感的个数均为多个，x1和y1为多个传感器数据的均值；加热控制器控制设置于室内的碳纤维加热器的加热总功率m的变化曲线为m(t,m)，其中t取值为0~24；负荷预测模块每日0时进行p的预测，预测p时，先将前72小时的加热总功率m、功率曲线d(r1,t,w1)和气象数据按照日进行平均，即将相同t的情况下不同的r1对应的w1、d1、h1进行平均；平均后得到日参数曲线k(t,w3,d3,h3,m3)，其中t取值为0~24，w3为三日内同一时刻功率的均值，d3为三日内同一时刻温度的均值，h3为三日内同一时刻湿度的均值，m3为三日内同一时刻加热总功率的均值；然后计算三天内室内温度与室外温度的差值变化曲线c(t,c)，c为三日内同一时刻温度差值x1‑
o1的均值；然后计算供暖效率g，单位为w/℃，含义为每度温差需要的加热功率；其中c
t
为曲线c中不同t时刻的c的取值，m
3t
为曲线k中不同t时刻m3的取值；根据曲线k、曲线f建立融合矩阵a(t,w3,d3,h3,w2,d2,h2,m3)，其中t取值为0~24，对于同一个t时w3、d3、h3、w2、d2、h2、m3的取值唯一；其中对于任何一个确定的t有：w2=w3‑
m3+[m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3]，（1）其中η为湿度补偿系数，是一个常数，式（1）中的w3、d3、h3、w2、d2、h2、m3均为融合矩阵a同一个t对应的w3、d3、h3、w2、d2、h2、m3；之后将融合矩阵a中的w3、d3、h3、d2、h2、m3量删除，得到预测曲线p(t,w2)。
[0008]
加热控制器控制设置于室内的碳纤维加热器的加热功率m的控制方法为：将p(t,w2)中任一时刻的w2与负荷上限q进行比较，当任意时刻均满足w2≤q时，综合控制器按照曲线s(t,[m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/
h3])控制当日的碳纤维加热器的加热功率；当任意时刻均w2≤q的条件不能被满足时，加热控制器计算w2‑
q大于等于0的时间长度l，以及起止时刻t
s
和t
f
；如果w2‑
q大于等于0的时间对应多个时间段，则获取第n个连续时间段的长度l
n
和起止时刻t
sn
和t
fn
；然后综合控制器按照曲线：s(t, [m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3])，其中t不属于时间区间(t
sn
‑
l
n
/2,t
fn
+l
n
/2)，s(t, q
‑
(w3‑ꢀ
m3)), 其中t属于时间区间(t
sn
‑
l
n
/2,t
fn
+l
n
/2)，其中t
sn
‑
l
n
/2与t
fn
+l
n
/2的取值范围为0~24，ln>0；控制当日的碳纤维加热器的加热功率。
[0009]
或者：加热控制器控制设置于室内的碳纤维加热器的加热功率m的控制方法为：将p(t,w2)中任一时刻的w2与负荷上限q进行比较，当任意时刻均满足w2≤q时，设为情况1）；当任意时刻w2≤q的条件不能被满足时，设为情况2）；针对情况1）：综合控制器按照曲线s(t, [m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3])控制当日的碳纤维加热器的加热功率；针对情况2）：加热控制器计算w2‑
q大于等于0的起止时刻t
s
和t
f
，如果w2‑
q大于等于0的时间对应多个时间段，则获取第n个连续时间段起止时刻t
sn
和t
fn
，然后综合控制器按照曲线z(t,e) 控制当日的碳纤维加热器的加热功率；针对情况2），其中z(t,e)=s(t, [m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3])，其中t不属于时间区间(t
sn
‑
l
n
/2,t
fn
+l
n
/2)；且z(t,e)=s(t, e), 其中t属于时间区间(t
sn
‑
l
n
/2,t
fn
+l
n
/2)；上述t
sn
‑
l
n
/2与t
fn
+l
n
/2的取值范围为0~24；l
n
取值>0为一个时间段，e和l
n
按照下述条件计算得到：针对情况2）z(t,e)的任意时刻e+w2‑
m均不大于q，且针对情况2）的z(t,e)按照时间t取值0到24进行积分的结果等于针对情况2）的s(t,[m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3]) 按照时间t取值0到24进行积分的结果。
[0010]
本发明中使用k(t,w3,d3,h3,m3)表示了前三天内的各种参数的平均值，从而可以很好的作为接下来一天参数的预测基础。然后使用w3‑
m3表示了除了加热功率之外的功率消耗，而使用[m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3]计算了当温度和湿度变化时导致的加热功率需要作出的调整，两者综合到一起对于接下来24小时功率预测。
[0011]
有益效果：本发明设置了碳纤维加热控制器、实施电力负荷采集装置、电力负荷预测装置以及综合分析控制装置，根据三日内的电力消耗以及将来一段时间内的温度变化等参数进行电力负荷预测，结合预测结果进行供暖功率的控制，实现小区负荷平衡。
[0012]
本发明设置了湿度的检测装置以及气象数据，并且在进行功率预测时考虑了湿度
带来的加热功率的变化，在计算时以[m
‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3]表示预测的加热消耗的功率，预测更加准确；在实际控制加热器进行加热时，考虑了整个小区的负载上限，当实际加热功率大于负载上限时，使用两种方式进行调节，第一直接在超负荷的时间段前后相等的时间段内直接以满负荷运行，保证供暖的效果；第二种是在超负荷时间段的前后的一段时间内增大供暖的功率，并且供暖功率的调节以供暖的消耗的功率积分相等为条件，保证供暖精准度的同时保证了电网不超负荷运行。
附图说明
[0013]
被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。
[0014]
图1为本发明系统整体结构示意图。
具体实施方式
[0015]
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
[0016]
结合图1，一种平衡用电负荷减少电力增容控制系统，包括碳纤维加热器、加热控制器、气象信息获取模块、电力负荷采集模块、负荷预测模块和综合控制器；综合控制器连接加热控制器、气象信息获取模块、电力负荷采集模块和负荷预测模块，用于控制加热控制器、气象信息获取模块、电力负荷采集模块和负荷预测模块的工作；气象信息获取模块用于获取并记录气象数据n以及获取未来24小时的气象数据f；电力负荷采集模块用于获取并记录整个小区的电力负荷数据d；负荷预测模块用于每日0时根据气象数据n、电力负荷数据d以及未来24小时的气象数据f预测出未来24小时的电力负荷数据p；加热控制器用于控制设置于室内的碳纤维加热器的加热总功率m，加热控制器连接内温度传感器和内湿度传感器，用于获取当前的室内的温度x和湿度y；综合控制器还设置有外温度传感器和外湿度传感器，用于获取当前室外的温度o和湿度u；综合控制器每日0时根据未来24小时的电力负荷数据p和电网的负荷上限q控制加热控制器控制碳纤维加热器的加热功率；当预测24小时之内的电力负荷p有超过负荷上限q的预测超负荷时间段时，综合控制器控制加热控制器在预测超负荷时间段之前和之后提高碳纤维加热器的加热功率，从而使得在预测超负荷时间段的电力负荷降低至负荷上限以下。
[0017]
气象数据n包括日期r1、时间t、温度d1和湿度h1，格式为n(r1,t,d1,h1)；未来24小时的气象数据f包括时间t、温度d2和湿度h2，格式为f(t,d2,h2)，其中t取值为0~24；整个小区的电力负荷数据d包括r1、时间t和整体功率w1，格式为d(r1,t,w1)； d按照时间为横坐标功率为纵坐标可以形成一个功率随时间的变化曲线；预测的未来24小时的
电力负荷数据p包括时间t和整体功率w2，格式为p(t,w2)，其中t取值为0~24；p按照时间为横坐标功率为纵坐标可以形成一个功率随时间的变化的预测曲线；室外的温度格式为o(r1,t,o1)，o1为温度，室外的湿度格式为u(r1,t,u1)，u1为湿度；室内的温度格式为x(r1,t,x1)，x1为温度，室内的湿度格式为y(r1,t,y1)，y1为湿度；其中室内温度传感器和室内湿度传感的个数均为多个，x1和y1为多个传感器数据的均值；加热控制器控制设置于室内的碳纤维加热器的加热总功率m的变化曲线为m(t,m)，其中t取值为0~24；负荷预测模块每日0时进行p的预测，预测p时，先将前72小时的加热总功率m、功率曲线d(r1,t,w1)和气象数据按照日进行平均，即将相同t的情况下不同的r1对应的w1、d1、h1进行平均；平均后得到日参数曲线k(t,w3,d3,h3,m3)，其中t取值为0~24，w3为三日内同一时刻功率的均值，d3为三日内同一时刻温度的均值，h3为三日内同一时刻湿度的均值，m3为三日内同一时刻加热总功率的均值；然后计算三天内室内温度与室外温度的差值变化曲线c(t,c)，c为三日内同一时刻温度差值x1‑
o1的均值；然后计算供暖效率g，单位为w/℃，含义为每度温差需要的加热功率；其中c
t
为曲线c中不同t时刻的c的取值，m
3t
为曲线k中不同t时刻m3的取值；根据曲线k、曲线f建立融合矩阵a(t,w3,d3,h3,w2,d2,h2,m3)，其中t取值为0~24，对于同一个t时w3、d3、h3、w2、d2、h2、m3的取值唯一；其中对于任何一个确定的t有：w2=w3‑
m3+[m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3]，（1）其中η为湿度补偿系数，是一个常数，式（1）中的w3、d3、h3、w2、d2、h2、m3均为融合矩阵a同一个t对应的w3、d3、h3、w2、d2、h2、m3；之后将融合矩阵a中的w3、d3、h3、d2、h2、m3量删除，得到预测曲线p(t,w2)。
[0018]
加热控制器控制设置于室内的碳纤维加热器的加热功率m的控制方法为：将p(t,w2)中任一时刻的w2与负荷上限q进行比较，当任意时刻均满足w2≤q时，综合控制器按照曲线s(t, [m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3])控制当日的碳纤维加热器的加热功率；当任意时刻均w2≤q的条件不能被满足时，加热控制器计算w2‑
q大于等于0的时间长度l，以及起止时刻t
s
和t
f
；如果w2‑
q大于等于0的时间对应多个时间段，则获取第n个连续时间段的长度l
n
和起止时刻t
sn
和t
fn
；然后综合控制器按照曲线：s(t, [m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3])，其中t不属于时间区间(t
sn
‑
l
n
/2,t
fn
+l
n
/2)，s(t, q
‑
(w3‑ꢀ
m3)), 其中t属于时间区间(t
sn
‑
l
n
/2,t
fn
+l
n
/2)，其中t
sn
‑
l
n
/2与t
fn
+l
n
/2的取值范围为0~24，l
n
>0；
控制当日的碳纤维加热器的加热功率。
[0019]
实施例2：加热控制器控制设置于室内的碳纤维加热器的加热功率m的控制方法为：将p(t,w2)中任一时刻的w2与负荷上限q进行比较，当任意时刻均满足w2≤q时，设为情况1）；当任意时刻w2≤q的条件不能被满足时，设为情况2）；针对情况1）：综合控制器按照曲线s(t, [m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3])控制当日的碳纤维加热器的加热功率；针对情况2）：加热控制器计算w2‑
q大于等于0的起止时刻t
s
和t
f
，如果w2‑
q大于等于0的时间对应多个时间段，则获取第n个连续时间段起止时刻t
sn
和t
fn
，然后综合控制器按照曲线z(t,e) 控制当日的碳纤维加热器的加热功率；针对情况2），其中z(t,e)=s(t, [m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3])，其中t不属于时间区间(t
sn
‑
l
n
/2,t
fn
+l
n
/2)；且z(t,e)=s(t, e), 其中t属于时间区间(t
sn
‑
l
n
/2,t
fn
+l
n
/2)；上述t
sn
‑
l
n
/2与t
fn
+l
n
/2的取值范围为0~24；l
n
取值>0为一个时间段，e和l
n
按照下述条件计算得到：针对情况2）z(t,e)的任意时刻e+w2‑
m均不大于q，且针对情况2）的z(t,e)按照时间t取值0到24进行积分的结果等于针对情况2）的s(t,[m3‑
g(d2‑
d3)][1+η(h2‑
h3)/h3]) 按照时间t取值0到24进行积分的结果。
[0020]
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。