一种适于负荷聚合调度的智能空调控制网络的制作方法

本发明涉及一种适于负荷聚合调度的智能空调控制网络，属于新型智能电网调度自动化系统中针对电力负荷的监测、分析、调度和控制技术。

背景技术：

1、中国现代化进程的发展、电力技术的革命，伴随着现代电力体制的改革。电网调度自动化应电网发展的需要，用于助力电力走向市场。在这种大环境下，电网技术发展愈加迅速和成熟，电力调度主站系统的智能化水平越来越高，智能化技术层出不穷，调度自动化和变电站数字化系统连续不断更新换代。新型智能电网调度自动化系统，可以采用省-地一体化网络模型，这种一体化模型应当比现有的分级调度自动化结构模型在智能化方面具有明显优势，需要分别从软硬件配置、运行方式、主站需求、调度通信功能升级等方面，研究新型智能电网调度自动化系统将符合智能化优势。

2、电力d5000系统就是基于该背景下提出的一种新型智能电网调度自动化系统，电力d5000系统平台通过电力中间件、调度计划应用和调度管理类应用系统，能够实现电网运行中的实时监控、在线稳定性分析、调度业务管理等功能。该系统可以实现对电网设备和电力负荷的监测、分析、调度和控制，提高电网的智能化水平，优化电网的运行和能源分配，提高电力系统的安全性和可靠性。

3、空调负荷所处建筑环境具有热存储能力，具备巨大的需求响应潜力，对空调负荷的合理挖掘和调度可以提高电力系统接纳间歇性新能源的能力，缓解供需不平衡，提高电力系统综合运营效率，实现资源优化配置。因此，将空调负荷作为电力d5000系统中电力负荷的一部分进行聚合调度，将进一步提高电网的智能化水平、优化电网的运行和能源分配、提高电力系统的安全性和可靠性。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适于负荷聚合调度的智能空调控制网络，作为新型智能电网调度自动化系统中电力负荷的一部分，主要用于配合电站空调负荷聚合调度系统实现空调负荷管理，使得负荷聚合调度的范围更加广泛，进一步提高电网的智能化水平、优化电网的运行和能源分配、提高电力系统的安全性和可靠性。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种适于负荷聚合调度的智能空调控制网络，包括一台智能空调控制器，还包括中央空调调控子网络、多联机空调调控子网络和分散式空调调控子网络中的一种或两种以上；

4、所述中央空调调控子网络的控制对象为空调主机，空调主机包括冷水机组和风冷热泵，中央空调调控子网络通过智慧能源互动模块i实现与智能空调控制器的信息交互；智慧能源互动模块i将接收到的指定负荷量切除指令下发给空调通讯模块，空调通讯模块基于冷冻水出水温度的设定值与当前值、冷冻水回水温度的设定值与当前值、空调主机的当前启停状态，对空调主机的启停状态与运行参数进行调控，完成指定负荷量的切除；中央空调调控子网络通过物联网智能电表i采集中央空调的实时运行参数并上传至智慧能源互动模块i，中央空调调控子网络通过无线温湿度传感器采集环境的实时温湿度值并上传至智慧能源互动模块i；

5、所述多联机空调调控子网络的控制对象为多联机室外机，多联机空调调控子网络通过智慧能源互动模块ii实现与智能空调控制器的信息交互；智慧能源互动模块ii将接收到的指定负荷量切除指令下发给多联机空调控制器，多联机空调控制器基于当前运行模式、设定温度，对各室外机的启停状态与运行参数进行调控，完成指定负荷量的切除；多联机空调调控子网络过物联网智能电表ii采集多联机空调的实时运行参数并上传至智慧能源互动模块ii；

6、所述分散式空调调控子网络的控制对象为室内机，分散式空调调控子网络通过智慧能源互动模块iii实现与智能空调控制器的信息交互；智慧能源互动模块iii用于接收指定负荷量切除指令，通过红外控制对各室内机的启停状态与运行参数进行调控，完成指定负荷量的切除；分散式空调调控子网络通过分散式空调控制网关采集分散式空调的实时运行参数并上传至智慧能源互动模块iii。

7、本案提供的智能空调控制网络，用于实现对空调负荷管理，采用主网及子网的模块化结构；智能空调控制器作为该智能空调控制网络与外部网络进行组网的枢纽，主要用于上报空调负荷信息、接收并下发空调调控指令，对整个智能空调控制网络进行监控和管理，方便整个智能空调控制网络的加入和退出，运维方便、拓展方便；智慧能源互动模块作为子网络与智能空调控制器进行组网的枢纽，主要用于上报空调负荷信息、接收并下发空调调控指令，对各个子网络进行监控和管理，方便各个子网络的加入和退出，运维方便、拓展方便。不同种类的空调，其结构、工作原理和工作方式等各不相同，本案没有采用一刀切的处理方法，而是针对不同空调类型和工作场景设计了三种不同子网络（若出现新的场景，可参考本案方法增加新的子网络），采用不同的控制对象和控制方法，实现空调负荷“可观可测、可调可控”的目标。整个智能空调控制网络的设计，对变电站空调负荷聚合调度系统在软、硬件方面特性话需求有限，且能够满足变电站空调负荷聚合调度系统的数据需求，能够完成变电站空调负荷聚合调度系统的空调调控指令任务。

8、本案提供的智能空调控制网络，主要用于配合电站空调负荷聚合调度系统实现空调负荷管理，因而需要对设备间的通信方式进行优化选择，以达到分钟级以上的控制速率要求及通信安全要求，本案在通信方式的设计上主要考虑以下基本原则：①各监控设备与智慧能源互动模块距离较近，能够在较短时间内完成通信线缆布置时，则应尽可能全部通过有限通信方式连接；②各监控设备与智慧能源互动模块有桥架等现有通道，且通道通畅、施工难度小，则应尽可能全部通过有限通信方式连接；③若部分监控设备与智慧能源互动模块之间无通道，或者通道堵塞，则可以考虑采用4g等无线通信方式连接；④若不便于敷设线缆，比如对用户的经营有较大影响、对原有建筑物有破坏等，则可以考虑采用4g等无线通信方式连接。具体通信方式设计如下。

9、具体的，所述中央空调调控子网络中，所述物联网智能电表i之间先通过rs485总线或lora无线进行内部组网，内部组网完成后，通过rs485总线或智能通讯单元与智慧能源互动模块i进行信息交互；所述无线温湿度传感器先通过lora或zigbee无线方式将采集数据传输至温湿度云盒，然后温湿度云盒通过rs485总线或智能通讯单元与智慧能源互动模块i进行信息交互；所述空调通讯模块通过rs485总线与智慧能源互动模块i进行信息交互；智慧能源互动模块i通过无线通信方式与智能空调控制器进行信息交互。

10、具体的，所述多联机空调调控子网络中，多联机空调根据区域或者楼层分组，每个分组中的多联机空调控制器和物联网智能电表ii之间先通过rs485总线或lora无线进行内部组网，内部组网完成后，通过rs485总线或智能通讯单元与智慧能源互动模块ii进行信息交互；智慧能源互动模块ii通过无线通信方式与智能空调控制器进行信息交互。

11、具体的，所述分散式空调调控子网络中，室内机通过单相智能插座或者空调控制器实现红外控制，单相智能插座和空调控制器通过lora无线或者4g无线与分散式空调控制网关进行信息交互；所述分散式空调控制网通过rs485总线或智能通讯单元与智慧能源互动模块iii进行信息交互；智慧能源互动模块iii通过无线通信方式与智能空调控制器进行信息交互。

12、所述智能通讯单元之间通过无线方式进行数据透传，智能通讯单元与其他设备之间通过rs485总线进行数据透传。

13、具体的，所述中央空调调控子网络中，每台空调主机配置一个智慧能源互动模块i；所述多联机空调调控子网络的每个分组中，先连通所有室外机制冷管，再进行主从机设置，通过控制主室外机带动从室外机一起工作，共同组成一个制冷回路，每个制冷回路配置一个智慧能源互动模块ii；所述分散式空调调控子网络中，室内机根据总数量或者区域分组，每个分组配置一个智慧能源互动模块iii。

14、具体的，所述智能空调控制器与智慧能源互动模块之间采用4g方式进行信息交互，采用的通讯协议为mqtt；所述rs485总线采用的通讯协议为modbus rtu；所述智能通讯单元之间采用4g方式进行信息交互，采用的通讯协议为modbus rtu。

15、所述智能通讯单元是子网络中建立不同设备之间通信连接重要部件，其运行的安全、稳定性对各个子网络及整个空调调控网络来说都极为重要。具体的，所述智能通讯单元用于实现数据透传，至少包括一个以太网口、两个rs485串口和一个4g接口；在智能通讯单元的壳体上设置有轨接连接件或者挂壁连接件；在智能通讯单元内设置失电数据和内部时钟保持措施，在电源恢复时，保存数据不丢失，内部时钟正常运行。

16、具体的，所述智能通讯单元至少包括实时采集、定时自动采集和自动补抄三种工作模式；所述实时采集中，直接采集所连接设备的相应数据项，或者采集所连接设备中存储的相应数据项；所述定时自动采集中，智能通讯单元根据设置的方案自动采集所连接设备的相应数据项或存储的相应数据项；所述自动补抄中，智能通讯单元对在规定时间内未采集到的数据进行自动补抄，若补抄失败，则生成事件记录并上报。

17、具体的，所述智能通讯单元中具备自检功能，能够实现无通信自检、自检自恢复、参数自检、设备通讯异常检测和远程软件升级；所述无通信自检，是指智能通讯单元与智慧能源互动模块无通信达到指定时间后，自动复位智能通讯单元并重新拨号连接智慧能源互动模块；所述自检自恢复，是指智能通讯单元持续监测自身通信软件和硬件的运行状态，在发生异常时记录并上报异常原因，并能够通过软件或硬件的方式对异常进行复位；所述参数自检，是指智能通讯单元对自身运行参数进行备份和校验核对，避免被入侵，确保运行可靠；所述设备通讯异常检测，是指智能通讯单元对所连接设备进行通讯检查，能够识别通讯中断、报文异常、数据项异常，在发现异常时生成事件记录并上报；所述远程软件升级，是指智能通讯单元在得到申请许可后，可通过远程信道实现在线软件升级，亦可通过本地维护接口实现本地软件升级，且在软件申请过程中支持断点续传。

18、具体的，所述无线温湿度传感器对上采用lora或zigbee无线方式进行实时数据的上传，电池采用内置通用工业级锂电池，具有通信、运行指示灯；所述温湿度云盒对下采用lora或zigbee无线方式进行实时数据的采集，采用外置电源模块进行供电，采用自带屏蔽效果的金属钣金外壳，具有通信、运行指示灯。

19、具体的，所述智能空调控制器通过rs485 总线与变电站空调负荷聚合调度系统中的站端辅助控制器进行信息交互，向站端辅助控制器上传空调负荷信息，接收端辅助控制器下发的指定负荷量切除指令。

20、具体的，所述变电站空调负荷聚合调度系统是一个由一级调度平台、二级调度平台和站端辅助控制器构成的三层结构；每个变电站站端配置一个站端辅助控制器，智能空调控制器通过rs485 总线连接至站端辅助控制器，通过智能空调控制器采集空调负荷信息，站端辅助控制器对空调负荷信息进行汇聚并统一上传至二级调度平台，站端辅助控制器接收二级调度平台下发的指定负荷量切除指令，智能空调控制器根据指定负荷量切除指令切除空调；二级调度平台根据辖区内站端辅助控制器上传的空调负荷信息，在线监控辖区内的所有空调，对辖区内的所有空调负荷信息进行聚合分析形成负荷聚合模型，将空调负荷信息和负荷聚合模型上传至一级调度平台，接收并拆解一级调度平台下发的空调负荷聚合调度指令，按照空调切除策略生成辖区内各站端辅助控制器的指定负荷量切除指令，向站端辅助控制器下发指定负荷切除指令；一级调度平台根据辖区内二级调度平台上传的负荷聚合模型和空调负荷信息，对辖区内的所有空调进行聚合展示，拆解调控需求并生成辖区内各二级调度平台的空调负荷聚合调度指令，向二级调度平台下发空调负荷聚合调度指令。

21、上述变电站空调负荷聚合调度系统，将空调负荷作为新型智能电网调度自动化系统中电力负荷的一部分进行聚合调度，能够进一步提高电网的智能化水平、优化电网的运行和能源分配、提高电力系统的安全性和可靠性。其采用三层结构，分化各层的存储需求和算力需求，且能够迅速适配现有的省-地方-站端的三级智能电网调度结构；变电站站端对辖区内的空调进行数据采集和远程控制，二级调度平台尽可能多地承担数据处理工作，包括聚合模型和空调切除指令的计算，降低了一级调度平台在算力方面的压力，方便一级调度平台更为宏观地展示全部空调负荷的工作情况。在数据交互方式的选择上，需充分考虑数据量、安全性、稳定性、距离等方面的因素。

22、有益效果：本发明提供的适于负荷聚合调度的智能空调控制网络，作为新型智能电网调度自动化系统中电力负荷的一部分，主要用于配合电站空调负荷聚合调度系统实现空调负荷管理，使得负荷聚合调度的范围更加广泛，能够进一步提高电网的智能化水平、优化电网的运行和能源分配、提高电力系统的安全性和可靠性。