一种建筑空调通风负载协同电力系统恢复控制装置及方法

本发明涉及一种建筑空调通风负载协同电力系统恢复控制装置及方法，属于电力系统。

背景技术：

1、随着社会进步以及经济发展，电力在工业与民生中成为越来越不可缺少的一部分，社会对电力的需求不断增长，依赖不断加深。同时，近年来传统火电机组所使用的煤炭、天然气等不可再生能源破坏生态以及开采量不断增加等问题，为优化能源结构，风能、水能、太阳能等可再生能源的渗透率不断提高。另一方面，一旦发生电力系统停电事故，将会对人民日常生活与社会生产活动造成巨大损失。通过有效的电力系统恢复策略，使电力系统尽快恢复正常工作，缩短停电时间，可以大大减小停电造成的经济损失，对民生与国家社会的稳定具有重要意义。

2、电力系统恢复过程是动态复杂、实时更新的，系统完全恢复需要几个小时甚至几天，在恢复过程中需要确保电力系统维持供电与负荷的实时平衡，相比电力系统正常运行状态，在电力系统恢复过程中维持这一平衡更为困难，因为一方面系统可控调节资源在恢复阶段容量较低，另一方面全系统惯性在恢复阶段较低，使得电力系统恢复面临着较大的技术困难。输出功率不可控及不稳定的新能源电源则在发电侧进一步加剧了上述这种技术挑战。亟需研究新型的控制装置，为电力系统恢复增加受控调节资源，辅助电力系统恢复。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种建筑空调通风负载协同电力系统恢复控制装置及方法，在电力系统遭遇严重故障的恢复期间，通过控制空调通风负载，调整空调通风负载的消耗功率以提升电力系统的恢复能力。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种建筑空调通风负载协同电力系统恢复控制装置，包括：

4、感知单元、计算单元、数据存储单元和通讯接口单元；

5、所述感知单元用于测量获取与控制装置自身所连接空调通风负荷的实时有功功率、无功功率及装置电压；

6、所述通讯接口单元用于在控制装置自身具备与外界的通讯条件下，与局域网或互联网内的电力系统、空调通风负荷和其他控制装置进行通讯，或在控制装置自身不具备与外界进行通讯的条件下，直接于控制装置自身所连接的空调通风负荷进行通讯；

7、所述计算单元用于根据感知单元获取的监测数据对空调通风负荷的运行状态进行计算分析，并生成调节指令；

8、所述数据存储单元用于对所有数据进行存储。

9、进一步，所述感知单元包括电压传感器模块、电流传感器模块以及温度传感器模块；

10、所述电压传感器和电流传感器用于对预设位置处空调通风负荷的电压和电流数据进行采集，由所述计算单元处理得到空调通风负荷的实时有功功率、无功功率；

11、所述温度传感器模块用于测量本控制装置所在环境的温度。

12、进一步，所述计算单元包括逻辑计算模块和快速存储模块；

13、所述逻辑计算模块用于根据测量数据计算分析控制装置所连接空调通风负荷的运行状态；

14、所述快速存储模块用于存储逻辑计算模块中的各类中间及结果变量数据。

15、进一步，所述数据存储单元包括raid功能单元和大容量存储单元；

16、所述raid功能单元用于确保本控制装置中各类存储数据的正确性及不因为存储装置的失效而丢失；

17、所述大容量存储单元用于保存本控制装置所产生的长时段高频次秒级运行数据。

18、进一步，所述通讯接口单元至少包括以太网模块、蓝牙接口模块、红外模块、wifi接口模块、3g/4g移动通讯模块、zigbee接口模块。

19、第二方面，本发明提供一种建筑空调通风负载协同电力系统恢复控制方法，包括以下步骤：

20、电力系统恢复开始时，根据采集数据进行本地决策，计算分析控制装置是否具备通讯条件：

21、若不具备与外界的通讯条件，则控制装置根据仿真模拟或感知单元的监测数据对连接的空调通风负荷的运行状态进行调节，以辅助电力系统恢复；

22、若具备与外界的通讯条件，则控制装置通过通讯接口单元与其他控制装置进行信息交互，并基于交换信息对空调通风负荷进行集群化聚合控制，以集群化形式支撑电力系统恢复。

23、进一步，所述控制装置根据仿真模拟或感知单元的监测数据对连接的空调通风负荷的运行状态进行调节时，采用以下两种方式：

24、通过模拟同步发电机轴系对电力系统的支撑能力，使得空调通风负荷的功率变化量保持与同功率大小的同步发电机动态特性相一致，并使得空调通风负荷的功率变化量与电力系统频率变化量成正相关，此时空调通风负荷的功率调整量满足以下公式：

25、

26、其中，δp是本控制装置对空调通风负荷的功率调整值；e是电力系统当前容量，esystem是电力系统额定容量，m是虚拟惯性系数；δf是当前电力系统频率扰动量；

27、通过感知单元测量当前空调通风负荷的实时有功功率、无功功率以及本地电压信号的频率相位信息，使得空调通风负荷在设定运行点处调整消耗有功功率，使调整增量正比于电力系统频率变化量，且该装置对电力系统的支撑强度随电力系统总容量恢复而进行调整，此时，调通风负荷的功率调整量满足以下公式：

28、

29、其中，r是下垂控制系数。

30、进一步，所述控制装置通过通讯接口单元与其他控制装置进行信息交互，并基于交换信息对空调通风负荷进行集群化聚合控制，包括：

31、确定本地控制装置输出的空调通风负荷的初始功率调整量；

32、本地控制装置通过通讯网络与其他控制装置进行信息交互，交换各自控制的空调通风负荷的运行状态，并根据交互信息对确定的初始功率调整量进行修正，实现对空调通风负荷的集群化聚合控制。

33、进一步，所述本地控制装置通过通讯网络与其他控制装置进行信息交互，交换各自控制的空调通风负荷的运行状态，并根据交互信息对确定的初始功率调整量进行修正，实现对空调通风负荷的集群化聚合控制，包括：

34、基于负荷关键程度，对各空调通风负荷的用电需求进行重新分配；

35、基于电力系统频率失稳程度以及各控制装置的通讯路线质量，确定各空调通风负荷的调整强度；

36、基于各控制装置组成的通讯链路中的通讯延迟信息确定中心化控制装置，由中心化控制装置根据各空调通风负荷的用电需求和调整强度，对整个电力系统进行优化调控。

37、进一步，所述基于负荷关键程度，对各空调通风负荷的用电需求进行重新分配，包括：

38、根据交互信息确定负责数据中心、通讯基站关键单元的空调通风负荷；

39、在电力系统频率保持稳定的前提下，对负责关键单元和其他单元的不同空调通风负载的用电需求进行重新分配。

40、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

41、1、本发明能模拟同步发电机轴系对系统的支撑能力，实时调节空调通风负载的消耗功率，且支撑强度随系统总容量的变化而调整。同时本装置能够识别当前空调通风负载所关联系统的重要性，确保数据中心等重要负荷装置在电力系统恢复过程中安全平稳运行。

42、2、本发明利用电力系统负荷侧的受控调节资源，将增强电力系统恢复过程中的黑启动恢复能力，提升电力系统安全稳定运行水平。

43、因此，本发明可以广泛应用于电力系统技术领域。