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专利号: 2020109462054
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于变频空调的三相配电网调压方法,其特征在于,包括以下步骤:S10,进行潮流和三相不平衡度进行计算,确定配电网状态,配电网各节点电压和不平衡度调节所需的功率S20,根据空调的状态,利用Affinity Propagation聚类算法对空调进行分类确定参与调节的优先级;

S30,根据调节所需的功率和调节的优先级,确定调节所需的空调数量和每台空调被分配的调节功率;

S40,根据所述调节功率来改变空调的压缩机频率;

S50,更新房间温度,准备下一次调节;

其中,步骤S10包括以下步骤:

S11,配电网中的有功功率 和无功功率 方程为:其中, 为节点i,j在相位s上的电压, 为电导矩阵和导纳矩阵,为节点i和j在相位s上的电压相位, 为节点i和j在相位s上的相位差;

S12,计算有功功率方程和无功功率方程的电压幅值和电压相角的偏导数得到下式:其中, 为节点i相位s上有功和无功功率的偏差;Jacobian Matrix为雅克比s s s s矩阵,H ,N ,M ,L为雅可比矩阵的元素,通过计算有功功率方程和无功功率的电压幅度和电压相角的偏导数获得;A为元素节点关联矩阵;

‑1

S13,电压敏感系数矩阵S用雅可比行列式的逆矩阵J 表示,有下式:其中, 为相位角有功功率和无功功率补偿的系数, 为电压有功功率和无功功率补偿的系数;

S14,当空调参与配电网的电压调节时,只存在有功功率调节,电压偏差由下式获得:调节电压所需功率由下式获得:

s s

其中,ΔU为相位s的电压偏差矩阵,ΔU(t)为t时刻节点i的电压偏差矩阵;

S15,根据各节点各个相位上的电压值,计算各节点的三相不平衡度,三相不平衡由下式获得:分别为a,b,c相上在节点i的电压值,MDV为节点i上的三相不平衡度;

S16,根据各个节点的三相不平衡度,利用PID算法计算每个节点的三相不平衡度调节的的功率;

PM=KP·e(t)+KI·∑e(t)+KD·(e(t)‑e(t‑1))PM三相不平衡度的调节功率,e(t)为节点实际的三相不平衡度和预期的三相不平衡的度的差值,KP,KI,KD为PID调节的系数;

步骤S20进一步包括以下步骤:

S21,AP聚类算法用两个空调温度的负欧几里德距离表示这两个空调的电压调节潜力的相似性;

2 2

sap(x,y)=‑d(Tx,Ty)=‑||Tx‑Ty|| ,x≠ysap(x,y)表示空调x和空调y的调节潜力相似度,Tx,Ty分别表示空调x和空调y所在房间的温度;

S22,聚类中心通过不断的迭代吸引信息和归属信息获取聚类的中心,将其余的数据点分配到相应的聚类中rap(x,y)←sap(x,y)‑max{aap(x,y')+sap(x,y')},y's.t.y'≠yrap(x,y),aap(x,y)分别表示吸引信息和归属信息;

S23,为了避免传递过程中发生震荡,需要计算过程中加入衰减系数;每次的迭代过程中,rap(x,y),aap(x,y)都上次迭代过程值和本次迭代过程值加权计算获得:为本次和上次迭代获取的吸引信息, 为本次和上次迭代获取的归属信息,λ为阻尼系数;

步骤S30进一步包括以下步骤:

S31,空调的调节优先级由房间温度决定,当空调制冷时,需要降低运行功率提供有功功率时,房间温度低的空调具有较高的优先级,需要提高运行功率增加负荷时,房间温度高的空调具有较高的优先级;同理可以获取空调制暖时的优先级;

S32,根据调节优先级可以计算空调的调节功率:[N1,N2,...,Nu]表示每个优先级的空调数量,[τ1,τ2,...,τu]表示每个优先级的调节功率的系数,P表示调节所需的总功率,PLevel_v表示优先级Level_v所需的功率。

2.如权利要求1所述的一种基于变频空调的三相配电网调压方法,其特征在于,步骤S40中,根据调节功率来改变空调的压缩机频率通过下式获得:ΔP为空调所需要提供调节功率,m为调节功率和调节频率的比例系数,Δf为提供调节功率所改变的频率值。

3.如权利要求1所述的一种基于变频空调的三相配电网调压方法,其特征在于,步骤S50进一步包括以下步骤:S51,根据一阶等效热参数模型可以获取房间的实时温度,房间的实时温度如下式所示:Tin(t)表示房间的温度,To(t)为室外温度,R为等效热电阻,Q(t)空调的热增益,Q'为其他因素产生的热增益,Ca为空气的等效热容量;

S52,空调的运行频率和房间内温与设定温度的差有关,空调的运行频率可以表示为:fAC为空调的运行频率,Tset为空调的设定温度;

S53,空调的制冷功率和运行功率都和运行频率相关,制冷功率和额定功率可以通过下式表示:2

Pcool=a·fAC+b·fAC+c

P=m·fAC+n

Pcool,P为空调的制冷功率和运行功率,a,b,c为制冷功率的系数,m,n为运行功率的系数;

S54,当房间的温度达到设定温度时,空调压缩机运行频率也将稳定在一个固定值保持房间的稳定在设定温度,此时所提供运行功率和制冷功率能维持房间温度在设定温度不发生变化;在该状态下的运行功率和制冷功率为:Pbase,Qbase为维持房间温度在设定温度时,空调的运行功率和制冷功率;

S55,当房间温度维持在设定温度时,空调接收到调节信号,空调的运行功率和制冷功率都将发生变化,此时的运行功率和制冷功率可以表示为:Qcurrent=Qbase‑ΔQ·SWsignalQcurrent,Pcurrent为调节后的制冷功率和运行功率,SWsignal表示调节信号;

S56,空调压缩机频率发生变化后,空调温度将无法维持在设定温度,此时房间的温度发生变化,调节后的房间温度变化量可以表示为:ΔTin=‑R·ΔQ

ΔTin表示房间温度的变化量。

4.如权利要求1所述的一种基于变频空调的三相配电网调压方法,其特征在于,在参与调节的过程中,房间温度维持在22℃至26℃。

5.如权利要求1所述的一种基于变频空调的三相配电网调压方法,其特征在于,配电网的节点状态包括以下四种:当 时,配电网电压处于正常状态,并在允许的波动范围内;当 时,配电网处于过压状态;当时,配电网处于欠压状态;当 或 时,配电网处于空调不参与调节状态。

6.如权利要求1所述的一种基于变频空调的三相配电网调压方法,配电网的三相不平衡度需要调节至允许范围内:当MDV>0.2时,配电网存在不平衡电压,需要对三个相位中偏离平均电压值最大的那个相位电压进行调节;当ΔMDV<0.2时,配电网不存在三相不平衡问题。

7.如权利要求1所述的一种基于变频空调的三相配电网调压方法,其特征在于,根据AP聚类对空调进行分类,对优先级高的空调分配更多调节功率,以充分挖掘出空调的调节潜力。