一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法技术

技术编号:20873801 阅读:39 留言:0更新日期:2019-04-17 10:56
本发明专利技术提供一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法,所述的方法包括以下步骤:步骤S1:依据中央空调标准系统结构,建立对应的等效计算模型;步骤S2:根据等效计算模型中功率和制冷关系,分析主机、冷冻水泵、冷却水泵在紧急断电控制中的实行效果;步骤S3:当发生受端电网高压直流闭锁故障时,根据步骤S2的分析结果,对符合要求的负荷进行切除。该方案对中央空调进行精确建模,定量分析主机功率受限后,对房间温度的影响,能根据计算结果进行切负荷操作。

【技术实现步骤摘要】
一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法
本专利技术属于电力系统
,具体涉及一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法。
技术介绍
近些年国内特高压交直流输电工程发展迅猛,以山东电网为例,至2020年山东电网将建成泉城、昌乐、高乡、枣庄、东明5座1000kV特高压交流变电站,建成广固、沂南2座±800kV特高压直流换流站,形成多方向、多通道交直流混合受电格局。2020年山东电网接受外来电将达3200万千瓦以上,其中尤其是直流输电的输送能力很强,馈入直流对于受端电网来讲相当于容量巨大的大电源,当发生单条甚至是多条直流闭锁故障时,将对电力系统的安全稳定运行带来极大的挑战。紧急切负荷控制是保障受端电网在大功率缺失下安全稳定运行的有效措施,其在当前电力系统中的应用主要分为两类:1)当出现直流闭锁故障所导致的系统暂态失稳时,在受端电网紧急切除一部分负荷来避免系统的稳定性破坏;2)当直流闭锁故障产生的大功率缺额造成频率和电压大幅下跌到一定程度时,触发低频减载(underfrequencyloadshedding,UFLS)/低压减载(undervoltageloadshedding,UVLS),紧急切除负荷,保证电力系统的频率和电压稳定。当前,上述两类切负荷措施分别应用于电力系统的第二道和第三道防线的校正控制,目前所采取的控制手段往往过于简单粗暴,通常是直接切除110kV馈线负荷,控制的颗粒度较大,无法有效区分负荷的重要性,同样难以衡量断电对用户的影响。随着社会的发展,电力用户对供电服务质量的要求不断提高,不加选择地直接切除负荷的方式对用户用电影响很大,无法满足用户用电需求和电网提供优质服务的需要。与此同时,国务院2011年颁布的《电力安全事故应急处置和调查处理条例》明确规定了电力事故等级,紧急拉路负荷的数量与事故安全等级直接关联,需要充分调动负荷资源主动参与事故应急,以减少切负荷数量。大型商业中央空调在受端电网大中型城市的商场、写字楼中应用广泛,大多为水机(又称美式中央空调),通过主机先把水制冷成7℃左右的冷水,然后通过水泵经水管路输送到各个房间风机盘管,与室内的空气进行热交换,达到制冷目的。制热原理类似,只是主机先把水制成50℃左右的热水。商用中央空调综合电功率大,电热转换集中在机房中便于集中控制,短时间切断控制不会对用户用电舒适度产生明显负面作用,因此具有主动紧急控制,应对大受端电网直流闭锁故障的潜能。将空调负荷纳入电力系统调度与控制系统是当前研究的热点,现有技术中关于中央空调的研究很多,但模型和方法大多沿用了分体空调的研究思路,主要存在以下问题:大多文献中采用的中央模型未与传统分体空调的模型区别开来,实际上两者区别很大。中央空调加入了水循环中间环节,使中央空调的末端温度控制后反映到主机电功率上的时间很长,电力系统调度控制时需要予以考虑,通过末端房间温度的控制已经难以实现中央空调参与电力系统短时间尺度上的控制。另外,中央空调通过一台或者多台主机集中进行电热转换,主机功率表现的是所有房间(一般为相当于上百个房间)热动态总和。因此,不同于分体空调控制大多采用的调整房间温度的控制手段,可以直接采用控制主机的策略。
技术实现思路
为了解决上述问题,本专利技术提出了一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法,对中央空调进行精确建模,定量分析主机功率受限后,对房间温度的影响。本专利技术的技术方案是按以下方式实现的:一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法,所述的方法包括以下步骤:步骤S1:依据中央空调标准系统结构,建立对应的等效计算模型;步骤S2:根据等效计算模型中功率和制冷关系,分析主机、冷冻水泵、冷却水泵在紧急断电控制中的实行效果;步骤S3:当发生受端电网高压直流闭锁故障时,根据步骤S2的分析结果,对符合要求的负荷进行切除。进一步的,步骤S1的具体实现过程为:S11:建立主机电功率和主机制冷量的关系:其中,Qe和Qchiller分别表示主机电功率和制冷量,a0、a1、a2和a3是多项式系数。S12:建立冷冻水的进出水温度变化模型:其中,Tw,l和Tw,e分别是冷冻水出水和回水温度(℃);Cw,l和Cw,e分别是冷冻水出水和回水的热容(J/℃);Kw是冷冻水的热导(W/℃),Qexchange是冷冻水与房间的热交换功率(W);S13:建立风机盘管用于冷冻水和末端交换热量的模型:Qexchange=α(Ti-Tw,l)Kair-water,其中,Ti是室内平均温度(℃);α是处于开状态的末端设备占的比例;Kair-water是热交换热导(W/℃);S14:建立室内平均温度的变化模型:其中,Kair和Cair分别末端房间的热导(W/℃)和热容(J/℃);To是室外温度(℃)。进一步的,步骤S2的具体实现过程为:S21:采集并计算末端空间热导、末端空间热容、风机盘管热导、冷冻水热导、冷冻水出水和回水热容;S22:将步骤S21中的计算结果代入步骤S1的计算模型中,计算功率与制冷量之间的比例关系;S23:逐步降低主机功率,实时计算室内温度,直到室内温度达到设定的阈值,此时的主机功率为该空调负荷调节的下限。进一步的,末端空间热导Kair=Qchiller/(To-Ti),其中,Qchiller分别表示主机电功率和制冷量,To是室外温度(℃),Ti是室内平均温度(℃);末端空间热容Cair=(To-Ti)Kair/vT,其中,To是室外温度(℃),Ti是室内平均温度(℃),vT是室内温度上升的平均速率。进一步的,风机盘管热导Kair-water=Ph/(Ti-Tw,l)/pT,其中,Ph是中央空调空调制冷量,Ti是室内平均温度(℃),Tw,l是冷冻水出水温度(℃),PT是室内平均占空比。进一步的,冷冻水热导Kwater=vc,其中,c是冷冻水的比热容(J/℃·kg);v是冷冻水的流量(kg/s);冷冻水出水热容其中,Tw,l和Tw,e分别是冷冻水出水和回水温度(℃);冷冻水回水热容其中,Ph是中央空调空调制冷量。进一步的,步骤S3的具体实现过程为:换流站中设置安稳主站、切负荷主站,在各个地区的变电站设置切负荷执行站,当直流闭锁时,切负荷指令下达到切负荷主站,根据空调负荷的下限,切负荷主站下达切负荷命令到空调对应的各变电站切负荷执行站,由切负荷执行站切除中央空调。本专利技术的有益效果是:中央空调加入了水循环中间环节,使中央空调的末端温度控制后反映到主机电功率上的时间很长,电力系统调度控制时需要予以考虑,通过末端房间温度的控制已经难以实现中央空调参与电力系统短时间尺度上的控制。另外,中央空调通过一台或者多台主机集中进行电热转换,主机功率表现的是所有房间(一般为相当于上百个房间)热动态总和。本申请采用限制主机功率的方法进行解决,通过对中央空调进行精确建模,定量分析主机功率受限后,对房间温度的影响,能够转却快速地计算出空调能够调整的功率额度。附图说明图1为本专利技术实施例的方法流程图;图2为中央空调正常启动时的功率冲击示意图;图3为中央空调负荷后直流输电安稳切负荷系统的基本构架图;图4为中央空调正常启动时的主机功率仿真图;图5为中央空调紧急控制仿真图。具体实施方式以下结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式,下文的公开本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法,其特征在于,所述的方法包括以下步骤:步骤S1:依据中央空调标准系统结构,建立对应的等效计算模型;步骤S2:根据等效计算模型中功率和制冷关系,分析主机、冷冻水泵、冷却水泵在紧急断电控制中的实行效果;步骤S3:当发生受端电网高压直流闭锁故障时,根据步骤S2的分析结果,对符合要求的负荷进行切除。

【技术特征摘要】
1.一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法,其特征在于,所述的方法包括以下步骤:步骤S1:依据中央空调标准系统结构,建立对应的等效计算模型;步骤S2:根据等效计算模型中功率和制冷关系,分析主机、冷冻水泵、冷却水泵在紧急断电控制中的实行效果;步骤S3:当发生受端电网高压直流闭锁故障时,根据步骤S2的分析结果,对符合要求的负荷进行切除。2.根据权利要求1所述的一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法,其特征在于,步骤S1的具体实现过程为:S11:建立主机电功率和主机制冷量的关系:其中,Qe和Qchiller分别表示主机电功率和制冷量,a0、a1、a2和a3是多项式系数。S12:建立冷冻水的进出水温度变化模型:其中,Tw,l和Tw,e分别是冷冻水出水和回水温度(℃);Cw,l和Cw,e分别是冷冻水出水和回水的热容(J/℃);Kw是冷冻水的热导(W/℃),Qexchange是冷冻水与房间的热交换功率(W);S13:建立风机盘管用于冷冻水和末端交换热量的模型:Qexchange=α(Ti-Tw,l)Kair-water,其中,Ti是室内平均温度(℃);α是处于开状态的末端设备占的比例;Kair-water是热交换热导(W/℃);S14:建立室内平均温度的变化模型:其中,Kair和Cair分别末端房间的热导(W/℃)和热容(J/℃);To是室外温度(℃)。3.根据权利要求2所述的一种利用中央空调应对大受端电网直流闭锁故障的方法,其特征在于,步骤S2的具体实现过程为:S21:采集并计算末端空间热导、末端空间热容、风机盘管热导、冷冻水热导、冷冻水出水和回水热容;S22:将步骤S21中的计算结果代入步骤S1的计算模型中,计算功率与制冷量之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘萌张岩李宽杨超史方芳孙运涛王军王永波赵斌超李玉敦黄秉青张婉婕王宏梁正堂李聪聪张国辉王昕
申请(专利权)人:国网山东省电力公司电力科学研究院国家电网有限公司
类型:发明
国别省市:山东,37

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