集中供热网智能控制方法论文（通用8篇）
篇1：集中供热网智能控制方法论文
摘要：我国目前集中供暖覆盖的面积正在加大，集中供暖的供暖方式有着环境友好、节能减排、热能利用效率高等优势。目前集中供热网的智能控制对供热的温度以及总热水量进行科学的控制，控制温度以及流体的流量和流速有助于使供热量与实际需热量达到一种近似平衡的状态，更加有助于体现集中供热节约能量的这一大优点。主要对集中供热的智能控制方法进行探究，同时对集中供热网智能控制的控制对象进行分析。
关键词：集中供热网；智能控制；方法分析
秦岭淮河一带作为我国的集中供暖分界线已经有相当长的历史了，集中供暖涉及秦岭淮河线以北的十四个省份的几亿的居民，这样的关乎民生的大事使得我国的集中供暖事业受到了政府的极大关注。我国的供暖方式有集中供暖和分户供暖，分户供暖包括空调采暖、电暖气采暖以及电热地膜采暖等取暖方式。近年来随着节能环保意识的增强以及我国的煤炭储量逐年减少的现状，使得以往的那种分散式的供暖方式已经不再适合时代的发展了，所以现在我国的供暖方式主要以集中供暖为主。集中供暖由于其节约资源、环境友好、能量集中等优点作为目前我国最具有发展前景的供暖方式正在极力向着现代化不断迈进，下文对于集中供热网的智能控制方法进行阐述分析，同时对集中供热网的智能化控制中出现的问题进行分析和改进。
1集中供热中智能控制概述
集中供热一般热源主要是热电厂的剩余热能或者是由锅炉房提供的，热电厂的热源主要是煤炭或是其他可燃物燃烧之后的一部分能量转化为电能，剩余的热量用水吸收作为集中供热的热源。此外锅炉房的供热方式的特点是直接燃烧煤炭等可燃物加热循环水作为热源的。集中供热的送热的方式一般是利用循环水系统将热源的热量输送到各个居民的家中，这个过程是通过建立供热管网来实现。目前我国的集中供热系统已经较为成熟，体系也已经基本完善，热源和供热管网的设备也相对齐全。但是，我国的大部分省份对于集中供热系统的管理还不尽人意，常常出现用户家中温度时冷时热，也无法根据天气调整供热量，导致供热的用户体会不佳。而且对于依赖热电厂的剩余热量进行供热的集中供热系统常常会与多家热电厂合作以保证各个地区的热水供应，但是极少数的情况下各个热电厂的热源都可能不足的情况下难以保证对用户的供热，所以集中供热网的智能控制应用而生，智能控制系统可以对热源以及热网进行智能化的控制以保证供热效率以及居民的舒适度。
2集中供热网智能控制方法
随着我国经济的发展的同时带动人民群众的生活水平也有较大的提升，所以也对集中供热提出了一些要求。集中供热一直以来因为供热程度不稳定、供热量与实际需求量不符合、供热程度在不同的区域不尽相同，这样的情况不仅造成了居民供热的实际体验感不好而且还会有一定浪费能量发情况发生。所以集中供热网进行智能控制极为重要，集中供热由热源、供热管网和用户家中的散热系统组成，目前对于集中供热的控制在于对热源以及供热管网的控制。
2.1热源控制
集中供热网智能控制中对热源的控制就是调整热源的总输出热量，依据外界的温度、湿度等参数对热源的供热量进行控制，以得到与需求量匹配的供热量。要对热源的供热量进行调节的基础就是测得实际的需求的热量，对实际需求的热量进行测定时需要预测供回水的温度。然后对供热系统的热力工况的调节主要分为稳态调节和动态调节。热力工况的稳态调节是依据在稳定状态的条件下监测系统的供热量、管路网的散热量、用户部分的耗热量进行探究，同时将二次网用户的散热量等同于散热器可以得出供回水的温度。在得到供回水温度的情况下采用调节供回水温度的办法对热源的供热量进行调节。所以在理想状态下，可以通过调整供回水的温度就可以控制热源的供热量与需求量达到一种平衡状态，但是实际情况是由于天气的变化、管道损失、用户散热等数值都不是固定的，与预测值有一定的偏差。所以在对实际的热力工况进行调节时选用的是动态调节的方法，这种方法考虑到建筑物是一种热惰性的物质，室外的气温的变化情况和管道系统损失的热量都具有很大的可变动性，这样就造成了对热力工况的动态调整的难度加大，面对这样的情况首先要对系统的热特性进行了解，通过系统的热负荷、太阳的热增射量、一次网的供回水温度以及室外的温度进行综合考虑，计算可得热的需求量。从而使热的供给量可以更加符合实际的热需求量，从而对供热量进行精准的控制，为住户提供一个良好的供暖环境和舒适宜人的温度。
2.2热网控制
热网控制的过程是研究热量的供给状况从而对供热网管的流量进行控制，保证用户的室内温度适宜。对供热网的供热需求量和热量供给情况进行考察，保证室内的温度控制在一定的水平范围之内，从而保证热量稳定和均衡。而对于热网的控制中的调节经常使用的方法有温度调节法、模拟阻力法和模拟分析法这三种。其中温度调节方法就是以实际热量的需求量作为调节的参考，从而对各个热力站点的流量情况、供回水温度进行调节，实现控制居民室内温度的目的。温度调节阀对各个热力站点的选择监控指标就是供水温度，供水温度较为容易控制，且作为起始点的温度数据供水温度便于观察、控制、测量，而且有较小的滞后性，在对温度的控制来说是极为方便的。同时依旧要考虑外界室温和管道网管散热的损失以保证均匀分配热量到各个气候条件不同的区域。由于这样的调节过程只涉及对温度的调节所以也不需要安装多余的相关设备，整体系统的费用较少。但是温度调节的方式由于供热系统的温度有较大的滞留性所以温度的变化通常不会很明显，温度变化的图像经常是一种平滑的曲线的状态，所以具有调节的灵敏度不高等缺陷。其次是两种基于模型的调节方法，包括模型分析法和模拟阻力法，这两种调节方法都是将整个供热网的水力工况建立成数学模型的方式对其中的流量以及压力的变化情况进行分析，从而对整个集中供热网进行智能控制。这个供热网水力模型是输送热水的管路网状结构，其中包括了管路等运送流体的结构以及管阀件等对流体的流动带有明显阻碍形式的部件。对整个管路的压力进行计算，从而可以确定供热网阻力系数和流量情况，从而对集中供热的热水输送管路的输送情况进行详细的了解。
2.3集中供热网智能控制具体方法
对于集中供热网智能控制来说需要突破供热涉及的工程量巨大、控制对象具有滞后性以及不确定性、控制对象的影响因素较多、控制所需的参考信息监测起来较为复杂、计算过程复杂、涉及的参数不易得到等方面，智能控制做到可以处理庞大的信息体系以及控制效果理想的目标。智能控制是一种结合人工智能、运筹学、自动控制衍生出的学科，这表明了智能控制有着人工智能的独立性的、可运算的、自动的特点。智能控制可以自动的对已知的状态判断并调整，同时几乎不需要人工的参与就可以独立自主的完成控制任务。智能控制的特点包括具有信息功能、记忆功能、适应功能、组织功能、人机协作功能，它的特性包括容错性、鲁棒性和实时性。智能控制应用于集中供热网的目的是系统可以自主的依据外界环境的温度变化结合热网用户的负荷特性变化对供回水的温度进行调节，平衡供热总量与用户所需热量。控制系统可以根据一次网供回水温度和环境参数进行计算，从而得出所需的供热量，考虑到建筑物和设备的热容的因素，及时通知热电厂改变热源的供热量，修改机组的运行情况调节换热效率，同时系统应该结合建筑物的散热情况和管道的散失热量的情况对回水温度进行预测使得控制效果较为准确。热网智能控制主要的依据当前的外界环境和各个热力站点的一次、二次供回水的量以及温度，进行大量的计算生成温度调节方案。热网的智能控制可以实现全网的协调控制，从而满足用户室内的温度保持在一定的适宜的温度范围之内，在环境变化较大的时候也能满足用户的取暖要求，为用户提供舒适的、温暖的生活环境。
3结论
综上所述，集中供热的供热方式在我国北方的大规模应用有助于改善环境、节约能源，集中供热的智能控制包括对热源的控制和对热网的控制这两部分组成。集中供热网的智能控制方法的实现主要通过检测供回水温度、环境因素来确定调整量。
参考文献
[1]吴洁.集中供热智能控制系统应用论述[J].江西建材,2016,(9):73,77.[2]陈忠海,侯喜英.集中供热系统中锅炉节能运行调控研究[J].河北建筑工程学院学报,2016,34(3):95-98.[3]谢慕君,冯敬芳,姜长泓等.集中供热二次网回水温度的预测和控制研究[J].控制工程,2015,22(2):291-295.
篇2：集中供热网智能控制方法论文
秦岭淮河一带作为我国的集中供暖分界线已经有相当长的历史了，集中供暖涉及秦岭淮河线以北的十四个省份的几亿的居民，这样的关乎民生的大事使得我国的集中供暖事业受到了政府的极大关注。我国的供暖方式有集中供暖和分户供暖，分户供暖包括空调采暖、电暖气采暖以及电热地膜采暖等取暖方式。近年来随着节能环保意识的增强以及我国的煤炭储量逐年减少的现状，使得以往的那种分散式的供暖方式已经不再适合时代的发展了，所以现在我国的供暖方式主要以集中供暖为主。集中供暖由于其节约资源、环境友好、能量集中等优点作为目前我国最具有发展前景的供暖方式正在极力向着现代化不断迈进，下文对于集中供热网的智能控制方法进行阐述分析，同时对集中供热网的智能化控制中出现的问题进行分析和改进。
篇3：集中供热网智能控制方法研究
关键词：集中供热网,智能控制方法,热源与热网控制
引言:
集中供热网由于结构复杂、分布面广, 因此对其生产过程的控制往往具有滞后的特点, 集中供热网的智能控制却能很好的解决这一问题。但是, 实现智能控制集中供热网, 一方面保证供热, 即保证热源可以根据外界温度的变化进行智能化调整, 按照所需温度来进行自我调控。另一方面, 还要实现对热力站的阀门进行自动控制, 以调整整个热网的流量分配, 保证供热的稳定性与均衡性。因此, 对集中供热网的智能控制方法的研究, 需要从热源控制与热网控制开始。
一、热源控制
顾名思义, 对热源的控制就是指调整热源的总体供热量, 以期在外界温度发生变化或者负荷发生变动时, 热源能够及时调整自身的供热量, 满足用户的需求。进行热量调整的第一步就是对供热负荷的预测, 这样才具备调整供热系统的依据。供热系统的供热量的调整可被称为热力工况, 分为稳态与动态的调节。稳态调节是热力工况的理想状况, 但是实际运行中, 受到设备特性、建筑物物理特点以及外界气温、日照等自然环境条件的变化, 这一状态很难实现[1]。
基于上述考虑, 我们需要对供热系统的热惰性进行进一步认识, 以预测系统的热负荷以及一次网的供回水的温度。只有实现了热力工况的动态调节这一状态, 才能在日照条件不同、散热设施特性与数量不同、建筑物的物理条件不同的情况下, 根据实际情况调整热源的总共热量。实现了动态调节的状态, 对于供热质量的提升、能源的节约很有价值。
二、热网控制
对热网的控制表现在两个方面, 一个是对一次网进行量的调节, 一个就是对二次网进行质的调节。
1、对一次网进行量的调节
在设计一次网的调节方案时, 一方面要实现供求的平衡, 保证总的共热量与总的需热量、热源之间实现匹配与契合, 另一方面还要做到保证各个热力站都能获得其所需求的热量。一次网的调节以热力站对总的热负荷的预测为基础, 以总负荷来引导热源供热, 实现按照热负荷来调整热源的供热量。具体来说, 首先要对调节阀进行调整, 保证蒸汽量能够实现热源的设定的供热量, 且不同的热源与热负荷之间达到最佳的平衡。其次, 还要实现各个热力站之间的热量匹配, 在调整其入口阀门的开合度的基础上, 对热力网的热力分布进行调整。此外, 在进行热量匹配的时候, 应当注意最不利环路热力站应当具备满足热负荷的能力, 所有热源的换热器应讲讲出口水温设置为相同的值。
2、对二次网进行质的调节
对二次网的质的调节, 是要以全体用户的使用特点、热负荷以及供热的不同情况, 在全网的范围内对热量在二次网上进行整体分配, 以使用户的室温均能保持在合适的范围内。此外, 二次网的质调节还能促进不同热力站之间供热效果趋于一致化, 防止不同热力站的水平出现失衡, 以实现供热的稳定性与均衡性。在实践中, 对二次网进行质调节的方法主要有温度调节法、模拟阻力法以及模拟分析法等。温度调节法的工作原理是以热源系统的热力工况为基础, 后两种方法的则以热源系统的水利工况为基础。温度调节法以全网实际供热的情况为依据, 对热力站的用户流量进行调节, 进而使得热力站之间的供回水温度保持一致。温度调节法由于将系统可能出现的供热量不足的情况纳入考虑范围, 因而具有保证用户的绝对供热效果、实现均匀供热的特点。温度调节法的实践也较为简单, 仅仅需要对温度进行测量, 耗费的人力、物力较少[2]。但是没温度调节法也有其固有的缺陷, 就是供热系统的热惯性会导致温度变化具有显著的滞后性。因此, 应当对温度调节法进行改进, 设计温度变化的周期并定期向温度调节系统法出信号, 实现温度调节的预先性。
三、实践效果分析与问题解决
1、集中热网智能控制的实践效果分析
以目标地区的集中热网智能控制为分析对象, 首先对其进行定性分析。以不同地区供热参数的变化趋势可以发现, 在使用集中热网智能控制之前, 不同地区的二次供水的水温值相差巨大。在进行智能控制以后, 不仅缩小了二次供水的温度差异, 还一定程度上平衡了水平热力。
其次, 在对目标地区的集中热网智能控制进行定量分析之前, 需要明确实现不同用户之间的水热力的均衡这一目标, 而反映这一目标的数据就是热力站的二次网供水的温度值。根据这一根据控制系统的出的数据可以发现, 在使用集中供热网的智能控制之后, 系统的水平失调度减小, 热力站之间温度差异也减小, 初步实现了均衡供热的目标。
2、集中热网智能控制的实践中遇到的问题
在实践中, 集中热网智能控制会出现部分地区的二次供水温度达不到设定值的情况, 这一问题需要我们进一步分析, 并提出相应的解决方案。调节二次供水温度的设定值, 可以实现系统的热力平衡, 但是对于热网中距离热源较远或者管径较小的热力站, 在其供水压差较低的情况下极有可能出现热力失衡的状况[3]。
针对这一问题, 必须对热力站的数据进行实时监测, 由技术人员对不利工况站点的数据进行分析, 进而向热源发出指令, 对热源的供热量进行调整或者对该站点的供回水压差进行调整。集中供热系统的十分复杂, 除了上面论及的问题, 还会受到一次线的热水流量与温度的影响。只有不断改善测量的精度, 才能进一步提高集中供热的智能化控制。
参考文献
[1]刘文琦、杨建华、林艳:《集中供热网智能控制方法研究》, 《大连理工大学学报》, 2004 (5) 。
[2]张恩琴、诗颂椒、徐立鸿:《一类自学习模糊控制的设计及鲁棒性分析》, 《控制与决策》, 2000 (03) 。
篇4：集中供热网智能控制方法论文
作者简介：陈 兵（1962—），男，湖北武汉人，副教授，硕士，研究方向：计算机应用。
文章编号：1003-6199(2014)02-0077-04
摘 要：以物联网传感器技术为基础，结合计算机信息管理系统，根据被控温度场的特点，设计并实现集群温度远程实时控制系统，实现动态温度采集，生成最优控制方案，最后通过物流网达到系统的实时控制。
关键词：物联网;WEB;数据库
中图分类号：TP3文献标识码：A
The Analysis and Design of the Air Conditioning Control Based on the Internet ofThings
CHEN Bing,WENHu
(School of Information, Wuchang University of Technology, Wuhan,Hubei 430223，China)
Abstract:Based on the Zigbee Sensor technology, this article has combined the computer information management system with the characteristics of the controlled temperature field to design a Cluster temperature remote realtime control system. This control system is able to provide the optimal management strategy through instant temperature collection. Hence, it effectively leads to a real-time control of the system via the Zigbee technology.
Key words:the Internet of things;WEB;database
1 引 言
空调智能管理系统一般需要布设现场总线，然后将现场设备连接到一台电脑进行数据处理，而如果需要实现跨地区的远程管理，更是需要在互联网上架设一台专门的服务器，这样，不仅需要投入服务器等网络设备以及开发相应的服务软件，系统的维护除现场级设备和总线链路外还需要IT部门的管理员协助维护服务器设备。因此，将物联网技术引入到远程空调智能管理系统中来，底层运用无线传感网络连接现场传感器及设备，上层使用互联网技术服务，消除现场级布线的烦恼，可以消除网络硬件的投入及日常的IT维护，同时可以轻松实现基于WEB服务的远程管理
2 传统空调控制的主要方法
以往我国的空调集中控制系统主要采用以单片机为控制核心的单机组控制器，即一个控制器只能控制一台空调机组，这种控制方法控制简单，但是在多层或者较大型的建筑中控制能力就显得力不从心了。
近年来也出现了采用ARM处理器作为控制芯片的集中控制器，基于ARM的空调网络集中控制器能够大大提高空调的使用效率，节约了能源，并且能够显着提高空调控制人员的工作效率，这一般运用于预先设计好的场所，对于临时性的大型场所，不能实现快速组网从而实现集中控制。多年以来，我国公共建筑的空调管理比较粗放，空调温度设置不尽合理，由于温度设置的随意性，及人走后未能及时断电，导致造成能源资源的极大浪费。严重增加了环境压力，同时浪费了用户的大量资金成本投入。
3 基于物联网的空调集中控制方法
基于物联网的空调集中控制方法的分析及实现，主要加入了物联网技术和基于Zigbee的无线传输技术［1］。Zigbee是遵循IEEE 802.15.4通讯协议，是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
系统模型建立
本文根据武昌理工学院大学生活动中心空调实际控制系统加以说明，针对项目对象得到的参数(每台空调所设置的温度Ti，时间t，以及功率W)，利用CAD制图软件和ANSYS模拟仿真软件，对系统的各个参数进行模拟设置［2］。
1) 导入实体被控对象的实体模型
根据实际工程数据，利用CAD软件画出其三维图，导出成 .sat 格式 和.dwg格式。打开ANSYS的workbench 导入.sat三维图，对图形中的每一个部分进行属性设置。
2)导出相应的温度场温度数据
计算技术与自动化2014年6月
第33卷第2期陈 兵等：基于物联网的空调集中控制方法的分析及实现
常规空调系统气流组织的设计是以送风射流为基础，通过反复迭代对温度和速度进行校核，最后找到合理的送风方案和参数，通过ANSYS软件绘制温度场的模型，导出相应的温度场温度数据。
3)确定控制目标
在本系统的控制中，提供三种模式供操作人员选择：
最经济模式:在达到预设的温度条件下，消耗最少的电能。从而达到节能环保的效果。
最快模式:以达到预设温度为目的的条件下，耗时最短的一种调节模式，从而达到及时制冷的目的和效果。
最舒适模式：按照人体体验最舒适的自然风和温度，对制定区域进行温度控制。
根据用户选择控制模式，按照系统软件的参数需求，用VC调用ANSYS后台数据，在显示运行状态图的同时，计算得出各个空调的控制信息。
4 系统的结构
系统以易被接受、实用为目标，其主要技术指标包括先进性、方便性、实用性、准确性、实时性、安全性、适应性等方面。项目将采用单片机控制、中间件、接口、工作流引擎等多种技术，解决现场数据采集、下位机与上位机多点对一点数据通信、系统资源充分利用、数据畅通流转、信息整合、不同网络访问等问题［3］。
整个系统将从基础设备和应用软件层进行构建。
基础设备层包括：单片机、cc2430、18b20温度传感器、温度采集辅助软件、接口技术辅助软件ZigBee、windows操作系统、电脑硬件、网络、防火墙等；应用软件层包括：数据库支持层、后台数据处理、用户界面交互层［4］，如图1所示。
图1 系统结构图
4.1 网络拓扑结构
本IACIMSBIOT系统共由三个应用程序组成，分别是无线发送接收程序，温度数据记录程序，web服务端程序,其结构图如图2所示。4.2 无线发送接收程序
无线发送程序是由C语言所编写，在单片机上接有仿真器和ds18b20温度传感器，利用zigbee协议将写好的程序写入cc2430射频单片机，那么，在通电的情况下，该部分会自动读取温度传感器采集的数据，并通过cc2430自带的无线发射功能，定时发送所采集到得数据。而无线接收端和控制端可以在直径100m的范围内，接收到无线发送端发送来的温度数据，无线接收端和发送端的程序代码基本相同，硬件连接也差不多。只是本系统的是多点对一点的温度采集控制系统，即采集数据的发送端有多个，而数据的接收端只有一个，每个发送端都有标识符，所以在接收端能很方便的加以区别［5］，如图3所示。
图2 网络拓扑图
图3 无线发送接收程序流程图
4.3 温度数据记录程序
温度数据记录程序的设计考虑了很多因素，比如传输效率等问题，本温度数据记录程序是由VB语言编写，将数据接收端的cc2430通过串口与pc机连接，pc机上的温度数据记录程序检测串口并同步接收由无线发送端发送来的数据，所接收的数据都是有13byte的字节数据，通过数据中的第5、6字节区别各发送端，并通过第10、11字节读取解析温度数据，与此同时，此温度数据记录程序将所检测到得数据写入服务器所在的MySQL数据库，如图4所示。
图4 温度数据记录程序流程图
4.4 Web服务端程序
系统与用户交互的WEB服务端程序，该程序是由PHP编写，整个程序采用TinkPHP框架，面向对象的开发结构和MVC模式，因而整个服务端程序符合高类聚低耦合的要求，程序可拓展性和可维护性很强，业务逻辑清晰，用户可在在家电脑浏览器上，通过IP地址访问服务端程序，服务端能灵活的辨别不同级别的用户，并且返回相对应的用户界面［6］。本程序还提供了简单又好的图形化界面管理，屏蔽繁杂的控制部分，将业务流程直白的通过图形交互控制，简单的表现出来。本程序提供了三套科学的控制方案，经过后台算法的分析计算，呈献给用户的是直观的终极温度控制方案报表，如图5所示。
图5web服务端程序用户登录和
各模块间切换流程图
5 结 论
1) 具有可靠的运行环境，确保安全工作
对于将空调的温度可以有效的控制在25℃左右，保证不会因为使用环境温度高，造成电子元器件的损坏和故障机会增加；房间的温度控制在25℃~28℃之间，因为与外界的温差相对减少更有效地减少冷量损失。
2) 合理控制空调的温度，节约了能源，达到节能的目的
系统突破了传统空调控制系统的控制方式（单一的一台空调设置温度，不能实时控制房间的温度），实现最佳输出能量控制，即空调主机温度实时在计算机显示器上显示，自动同步温度的变化，因此，在空调系统的任何负荷状况（满负荷或部分负荷）下，都能既保障空调的服务质量（舒适性），又实现最大的节能。
3) 具有实时监控的智能控制
房间的环境温度的实时监控，可以的及时发现空调系统故障，迅速处理，通过记录分析系统的运行规律，提前检修预防。因此系统采用了物联网技术，使系统具有快速、实时的监控功能，实现了空调系统在各种负荷条件下的最大节能。
4) 优化多台空调主机运行的环境
系统全面采集空调的在一定温度下运行参量，再利用物联网技术，对这些相互关联、相互影响的运行参量进行动态优化处理，以满足空调系统非线性和时变性的要求， 使空调主机始终运行在最佳工况，以保持最高的热转换效率，从而减少主机的能耗 5%-10%。
参考文献
［1］ 张莉.ZigBee技术在物联网中的应用［J］.电信网技术, 2010(3): 1-5.
［2］ RICQUEBOURG V,MENGAD,DURAND D. The Smart Home Concept: Our Immediate Future［C］//Proc. of 2006 1ST IEEE International Conference on E-learning in Industrial Electronics. ［S. 1.］: IEEE Press, 2006.
［3］ ZIGBEE ALLIANCE.Zigbeespecification 2008［EB/OL］. ［2008-01-27］. http://www.Zigbee.org.
［4］ 杨倩. 物联网关键技术及应用［J］.电信科学, 2010,(S1): 139-142.
［5］ 黄晓亮, 徐晓辉,宋军华，等. 智能家居系统中无线传感器网络的设计［J］. 电子设计工程, 2011, 19(4): 35-37.
［6］ 徐敬东, 赵文耀,李淼，等. 基于Zigbee 的无线传感器网络设计［J］. 计算机工程, 2010, 36(10): 110-112.
图2 网络拓扑图
图3 无线发送接收程序流程图
4.3 温度数据记录程序
温度数据记录程序的设计考虑了很多因素，比如传输效率等问题，本温度数据记录程序是由VB语言编写，将数据接收端的cc2430通过串口与pc机连接，pc机上的温度数据记录程序检测串口并同步接收由无线发送端发送来的数据，所接收的数据都是有13byte的字节数据，通过数据中的第5、6字节区别各发送端，并通过第10、11字节读取解析温度数据，与此同时，此温度数据记录程序将所检测到得数据写入服务器所在的MySQL数据库，如图4所示。
图4 温度数据记录程序流程图
4.4 Web服务端程序
系统与用户交互的WEB服务端程序，该程序是由PHP编写，整个程序采用TinkPHP框架，面向对象的开发结构和MVC模式，因而整个服务端程序符合高类聚低耦合的要求，程序可拓展性和可维护性很强，业务逻辑清晰，用户可在在家电脑浏览器上，通过IP地址访问服务端程序，服务端能灵活的辨别不同级别的用户，并且返回相对应的用户界面［6］。本程序还提供了简单又好的图形化界面管理，屏蔽繁杂的控制部分，将业务流程直白的通过图形交互控制，简单的表现出来。本程序提供了三套科学的控制方案，经过后台算法的分析计算，呈献给用户的是直观的终极温度控制方案报表，如图5所示。
图5web服务端程序用户登录和
各模块间切换流程图
5 结 论
1) 具有可靠的运行环境，确保安全工作
对于将空调的温度可以有效的控制在25℃左右，保证不会因为使用环境温度高，造成电子元器件的损坏和故障机会增加；房间的温度控制在25℃~28℃之间，因为与外界的温差相对减少更有效地减少冷量损失。
2) 合理控制空调的温度，节约了能源，达到节能的目的
系统突破了传统空调控制系统的控制方式（单一的一台空调设置温度，不能实时控制房间的温度），实现最佳输出能量控制，即空调主机温度实时在计算机显示器上显示，自动同步温度的变化，因此，在空调系统的任何负荷状况（满负荷或部分负荷）下，都能既保障空调的服务质量（舒适性），又实现最大的节能。
3) 具有实时监控的智能控制
房间的环境温度的实时监控，可以的及时发现空调系统故障，迅速处理，通过记录分析系统的运行规律，提前检修预防。因此系统采用了物联网技术，使系统具有快速、实时的监控功能，实现了空调系统在各种负荷条件下的最大节能。
4) 优化多台空调主机运行的环境
系统全面采集空调的在一定温度下运行参量，再利用物联网技术，对这些相互关联、相互影响的运行参量进行动态优化处理，以满足空调系统非线性和时变性的要求， 使空调主机始终运行在最佳工况，以保持最高的热转换效率，从而减少主机的能耗 5%-10%。
参考文献
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［3］ ZIGBEE ALLIANCE.Zigbeespecification 2008［EB/OL］. ［2008-01-27］. http://www.Zigbee.org.
［4］ 杨倩. 物联网关键技术及应用［J］.电信科学, 2010,(S1): 139-142.
［5］ 黄晓亮, 徐晓辉,宋军华，等. 智能家居系统中无线传感器网络的设计［J］. 电子设计工程, 2011, 19(4): 35-37.
［6］ 徐敬东, 赵文耀,李淼，等. 基于Zigbee 的无线传感器网络设计［J］. 计算机工程, 2010, 36(10): 110-112.
图2 网络拓扑图
图3 无线发送接收程序流程图
4.3 温度数据记录程序
温度数据记录程序的设计考虑了很多因素，比如传输效率等问题，本温度数据记录程序是由VB语言编写，将数据接收端的cc2430通过串口与pc机连接，pc机上的温度数据记录程序检测串口并同步接收由无线发送端发送来的数据，所接收的数据都是有13byte的字节数据，通过数据中的第5、6字节区别各发送端，并通过第10、11字节读取解析温度数据，与此同时，此温度数据记录程序将所检测到得数据写入服务器所在的MySQL数据库，如图4所示。
图4 温度数据记录程序流程图
4.4 Web服务端程序
系统与用户交互的WEB服务端程序，该程序是由PHP编写，整个程序采用TinkPHP框架，面向对象的开发结构和MVC模式，因而整个服务端程序符合高类聚低耦合的要求，程序可拓展性和可维护性很强，业务逻辑清晰，用户可在在家电脑浏览器上，通过IP地址访问服务端程序，服务端能灵活的辨别不同级别的用户，并且返回相对应的用户界面［6］。本程序还提供了简单又好的图形化界面管理，屏蔽繁杂的控制部分，将业务流程直白的通过图形交互控制，简单的表现出来。本程序提供了三套科学的控制方案，经过后台算法的分析计算，呈献给用户的是直观的终极温度控制方案报表，如图5所示。
图5web服务端程序用户登录和
各模块间切换流程图
5 结 论
1) 具有可靠的运行环境，确保安全工作
对于将空调的温度可以有效的控制在25℃左右，保证不会因为使用环境温度高，造成电子元器件的损坏和故障机会增加；房间的温度控制在25℃~28℃之间，因为与外界的温差相对减少更有效地减少冷量损失。
2) 合理控制空调的温度，节约了能源，达到节能的目的
系统突破了传统空调控制系统的控制方式（单一的一台空调设置温度，不能实时控制房间的温度），实现最佳输出能量控制，即空调主机温度实时在计算机显示器上显示，自动同步温度的变化，因此，在空调系统的任何负荷状况（满负荷或部分负荷）下，都能既保障空调的服务质量（舒适性），又实现最大的节能。
3) 具有实时监控的智能控制
房间的环境温度的实时监控，可以的及时发现空调系统故障，迅速处理，通过记录分析系统的运行规律，提前检修预防。因此系统采用了物联网技术，使系统具有快速、实时的监控功能，实现了空调系统在各种负荷条件下的最大节能。
4) 优化多台空调主机运行的环境
系统全面采集空调的在一定温度下运行参量，再利用物联网技术，对这些相互关联、相互影响的运行参量进行动态优化处理，以满足空调系统非线性和时变性的要求， 使空调主机始终运行在最佳工况，以保持最高的热转换效率，从而减少主机的能耗 5%-10%。
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篇5：集中供热网智能控制方法论文
摘要：配电网优化控制方法在理论上有许多控制方法，但是在实际应用过程中，因为有许多不确定因素，简化了约束条件，并进行综合考虑，从而实现优化运行的目的。本文在配电自动化的基础上进一步阐述配电网优化控制的方法。
关键词：配电网;优化控制;方法
一、配电自动化
配电自动化系统的功能基本有5个方面即配电 SCADA、故障管理、负荷管理、自动绘图规范设理，地理信息系统(AM/FM/CIS)和配电网高级应用。
同输电网的调度自动化系统一样，配电网的SCADA也是配电自动化的基础，只是数据采集的内容不一样，目的也不一样，配电SCADA针对变电站以下的配电网络和用户，目的是为DA/DMS提供基础数据。但是，仅仅是配电 SCADA的三遥功能，并不能称为配电自动化系统，必须在配电SCADA基础上增加馈线自动化(FA)功能。馈线自动化的基本功能应包括馈线故障的自动识别、自动隔离、自动恢复。配网故障诊断是一个复杂的问题，根据配网实际情况和故障情况的差别，诊断的步骤与方法不同。诊断方案应适用于单相接地故障、相一相故障、相一相接地故障和三相故障。使用范围为中性点不接地或小电流接地系统。为了完成DA的功能，配电SCADA除了可以采集正常情况下的馈线状态量，还应对故障期间的馈线状态进行准确的捕捉;除可进行人工远程控制，还应对馈线设备进行自动控制，以便实现故障的自动隔离和自动恢复。
二、配电网优化控制方法
为了降低预想事故集中的扰动带来的损失，减少事故后的操作代价，使系统从不安全状态回到正常状态，所采取的一系列控制措施。如果系统进入紧急状态，此时进行的防止事故扩大的操作称为紧急控制，使系统进入待恢复状态。对处于待恢复状态的系统，需要采取负荷转供和负荷切除等手段，以尽快的给尽可能多的失电负荷恢复电能供应。本文将重点讨论恢复控制中的网络重构、电容器投切以及相关的综合优化方法。
1、配电网网络重构
配电网网络重构是通过选择分段开关、联络断路器的开合状态，来改变网络的拓扑结构，以达到减少网损、平衡负荷、提高电压质量、实现最佳运行方式的目的。网络重构是一个比较复杂的问题，它是网络结构的优化，从数学模型来看，属于非线性组合优化问题。如果系统的网架结构和电气状况允许，对每一个单重故障，将可以找到多个可行的转供方案，方案越多，一则可以粗略的认为该系统的网架结构越坚强。
在树枝没有联络断路器存在的配电网中是不存在重构问题的，所以配电网络重构理论的推导都是基于配电网具有环形结构开环运行的网络。在配电网中存在大量的常闭分段断路器和少量的常开联络断路器，随着负荷的波动或者故障的原因，各条馈线在轻载与重载之间转换，配电网的结构允许其开合交换支路，平衡各条馈线之间的负荷，这不但可以增加各条馈线的稳定裕量，消除过载，提高其安全性，还可以提高总体的电压质量，降低网损，提高系统的经济性。
配电网重构是一个有约束的、非线性、整数组合优化问题，通常以网损最小为目标函数，以电压质量、线路变压器容量等为约束条件，目前配电网网络重构的算法有很多，诸如最短路径法、遗传算法、快算支路交换算法、穷举搜索法等，这些算法都在处理目标函数上，在不同的方面取得了一定的进展，但是考虑到网络重构在实际中仅是配网优化控制的一个方面，是在多目标决策下的一种优化，还需要受到其它优化目标的限制，所以这些网络重构算法在实际应用中还需要做一定的调整。
2、电容器的投切
电容器投切在一般的配电网优化中，主要作用就是改善电能质量和降低网损，电容器的投切对配电网的优化控制有着很重要的意义。长期以来，研究规划阶段电容器优化配置的文献比较多，对运行中电容器优化投切的研究还非常有限。后来许多学者就电容器的投切策略做了大量的研究，还有些学者针对配电网的模型进行了研究，并对相应的算法做了进一步改进。比如在中低压配电网中，三相负荷由于是随机变化的，且一般不平衡，但大多数对电容器优化投切的研究是建立在三相负荷平衡的假设条件上的。三相负荷不平衡会导致供电点三相电压、电流的不平衡，进而增加线路损耗，同时会对接在供电点上的电机运行产生不利影响。因此许多学者开始研究三相模型，其中有人提出了一种配电网中三相不平衡负荷的补偿方法，还有些文献利用三相负荷模型进行电容器优化投切的研究，取得了较好的效果。
就优化方法而言，不少文献和著作都介绍了各种各样的算法，具体可以分为两类：数学模型的解析算法和优化问题的人工智能算法。前者主要有非线性规划、线性规划、整数规划、混合整数规划和动态规划等算法;后者有人工神经元网络算法、遗传算法、模拟退火算法、Box算法和Tabu搜索法等现代启发式算法。解析算法迭代次数少，收敛速度快，但得到的往往是局部最优解。智能算法计算速度较慢，但在全局最优性方面较好。在实际应用中，采用解析类算法的相对多一点。
3、综合优化
如果将考虑安全性的网络重构和电容器投切结合起来，这就是计及安全性的配电网综合优化。配电网络重构是一个有约束的整数规划问题，配电网络电容器投切是个非线性整数规划问题，即使单独考虑其中一个问题就已经十分复杂，若将它们综合起来考虑就会更加复杂，网络结构的优化影响着电容器投切，电容器投切又反过来影响网络结构的优化，二者相互影响。对大规模配电网而言，有一种解决办法就是将综合优化问题分解成网络重构和电容器投切两个优化子问题，对这两个子问题进行交替迭代逐步逼近最优解。即在重构算法的.优化过程中所得到的每一个可行重构方案的基础上，加载电容器投切过程，得到基于该重构方案的一个综合优化解，然后依据目标函数交替迭代，向最优解不断逼近，直到获得最终可行方案。这种配电网预防控制的综合优化方法，由于所针对问题及求解过程的复杂性，使得在线应用具有一定的困难，一般用在离线的运行规划、安全性分析与调度当中。电容器采用基于遗传算法的投切方法进行计算，在现有的补偿设备基础上，以网损最小为目标，在满足电压约束前提下，使整个网络有功损耗最小。而网络重构通过仿真配电网潮流的计算和网损的评估，来对配电网进行重构，确定最优网络结构。若单纯以配电网的网损作为衡量指标，则只做电容器投切的算法效果最好，综合优化的次之，重构的效果相对最差，但是从配电网整体综合优化的角度来看，综合优化的方法则有可取之处，具体选择哪一种算法，需要根据实际配电网的运行情况来加以考量。
三、结束语
配电网优化控制方法在理论上已经有许多控制的方法，但在实际的应用过程中，由于存在着许多不确定因素，如环境因素、政府政策等，最优化的结果很可能是个综合、折衷的结果，而不是单个方面优化后的最佳结果。配电网的运行是多个指标的综合体现，在具体的操作中，可以考虑如何将这些约束条件进行简化处理，并进行综合考虑，从而达到配电网优化运行的目的。
参考文献：
1.李广河;地区电网无功电压集中优化控制系统的研究与实现[D];郑州大学;
2.邱军;电力系统无功电压就地控制研究[D];华中科技大学;
3.邢晓东;金华地区电压无功优化的研究[D];浙江大学;
篇6：GPS地籍控制网的建立方法研究
GPS地籍控制网的建立方法研究
本文基于笔者多年从事地籍测量的相关工作经验,以地籍控制网的`建立方法为研究对象,深度探讨了地籍控制测量的精度要求,观测方案的拟定与布网原则,观测数据的处理方法,文中给出了详细的操作步骤,在介绍操作的过程中,笔者探讨了其理论基础,全文具备较高的理论价值和可操作性,相信对于从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义.
作 者：李保平王良民 作者单位：河南省地质测绘总院,河南郑州,450006刊 名：科技资讯英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(9)分类号：P2关键词：地籍 控制测量 全球定位系统 差分GPS 控制网
篇7：国网集中培训之学习劳模心得
电力行业作为国民经济的基础性、支柱产业，在全国经济建设和人民生活中起着重要的作用。
近年来，国网公司认真实践“三个代表”重要思想，坚持“人民电业为人民”的服务宗旨，坚持改革与发展并举，大力发展电网建设，积极联网工程，改善管理机制，强化优质服务，认真履行服务承诺，安全可靠供电水平大幅度提高，为经济建设提供了有力保障，为我国的改革发展和稳定做出了积极的贡献。
在电力事业发展中，全国各地涌现了一大批胸怀全局、爱岗敬业、争创一流、开拓创新、艰苦奋斗、甘于奉献的先进模范人物，他们为电力事业的发展做出了杰出的贡献，他们是电力行业改革发展的中坚，是各族电力职工学习的榜样和楷模，是电力行业社会主义物质文明、政治文明和精神文明建设的排头兵。
作为一名国网公司的新进员工，为能够从事电力行业而深感自豪，饱含着国网员工的荣誉感和骄傲感。在看过他们的先进事迹，我的心情久久不能平静，在自豪的同时我意识到了电力员工的另一种刻骨铭心的奉献进取精神。这些劳模在不同的岗位上干着不同的工作，却干出了同样的不平凡。他们无一不是具有坚定的以电力事业为己任的主人翁精神； 艰苦奋斗、艰难创业的拼搏精神；勇于创新、与时俱进的进取精神；淡泊名利、默默奉献的忘我精神。
篇8：集中供热网智能控制方法论文
电压是配电网电能质量最重要的考核指标之一, 配电网负荷端无功功率补偿不足、补偿设备配置不合理将导致配电网电压水平偏低, 而无功优化配置是解决这一问题的重要手段[1]。
配电网无功优化配置是指在有功规划已完成的前提下, 在统筹考虑现有及未来网架结构、装置状况及负荷情况的基础上, 确定无功补偿设备的安装地点、类型、补偿容量及优化分组从而达到配电网经济运行的目的。国内很多学者在无功补偿配置分析中采用了优化技术。
对于补偿地点的选取, 文献[2-4]分别提出采用灵敏度分析、无功裕度排序、无功电流损耗最小等方法, 确定无功补偿节点的集合;对于补偿容量的确定, 文献[5]采用最小负荷方式确定无功补偿容量, 文献[6]提出地区高压配电网无功补偿容量的确定方法并获得了较好的效果;对于优化分组问题, 文献[7-8]分别提出了以年总支出费用最小和考虑网损费用与分组投资相折中的方法。另外, 文献[9]提出了计及动态无功补偿装置的中压配电网理论线损计算方法, 有利于运行人员对配电网线损的分析与计算。
以上方法均具有一定的理论价值, 同时也存在种种缺陷。在补偿地点选取方面多数文献都采用优化方法选取部分节点进行补偿, 算例亦采用IEEE标准算例, 而根据文献[10] (以下简称《规范》) , 我国配电变电站原则上均安装有并联电容器并以低压侧集中补偿为主, 从而上述方法在国内推行的指导性不大;在补偿容量方面, 固定补偿模式虽能减轻投资, 但是补偿容量无法调节, 当负荷低谷时容易造成无功倒送;在优化分组方面, 国内大多采用的等容分组方式虽能延长电容器组整体使用寿命, 但对于无功负荷的动态跟踪效果较差, 且当分组容量选取不合适时, 投切一组电容器容易造成电压越限。
鉴于此, 本文提出一套针对配电网无功电压集中分布控制模式的无功优化配置方法。该方法顺承了国家电网公司《电力系统电压质量和无功电力管理规定》 (以下简称《规定》) 、《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》 (以下简称《原则》) 与《规范》中的相关规定, 采用电容器集中补偿、变压器分接头配合小容量动态补偿分布控制相结合, 运用统一的经济性数学模型解决了无功补偿容量的确定、容量匹配、电容器优化分组三个问题。
1 配电网无功优化配置的成本函数
我国配电网以辐射状接线为主, 由于各级配电站低压侧补偿仅对变压器损耗及上一级配电网进线潮流产生影响, 故可认为配电站运行成本包括高压侧进线的网损费用及变压器的损耗费用。本文研究的无功补偿设备包括电容器组和动态无功补偿装置。根据《规范》, 在假设配电网所有配电站均装设无功补偿设备的基础上, 不必讨论补偿节点的选取, 无功优化配置可以单个配电站为例进行分析, 从而降低了问题的复杂程度。
配电站无功优化配置的数学模型为无功补偿的投资成本与运行成本的折中, 目标函数为
其中:C、LC、SC分别表示总成本、无功补偿投资成本以及配电站的运行成本, 下面分别进行讨论。
1.1 投资成本
电容器是配电网最主要的无功补偿设备, 考虑在配电站低压侧装设容量为QC1的自动投切并联电容器, 配合容量为QC2的动态无功补偿装置对无功电压进行协调控制, 总补偿容量为
电容器的投资成本一般包括硬件成本和运行维护费用, 由于电容器工作较为稳定, 因而运行维护费用较低, 投资成本主要是硬件成本。文献[11]提出并联电容器的投资成本应包含两部分, 即“与分组数成正比”的部分和“随容量增长”的部分, 由此可将电容器的投资成本描述为
其中:M为电容器分组数;0b是不考虑容量差别的单组分组成本费用;1b是单位容量电容器的成本费用。上式第一部分包含每组电容器相应的断路器、隔离开关成本, 与电容器分组数成正比;第二部分为电容器的造价, 与补偿容量成正比。
而对于动态无功补偿装置, 认为其成本为容量的线性函数为
其中:0c为固定成本;1c为单位容量的成本费用。于是装设无功补偿的总投资成本可以统一写为
1.2 运行成本
典型的配电站接线如图1所示。
假设优化配置前有功规划已经完成, 设负荷已知。当功率流过高压侧进线及变压器时, 产生的损耗之和为
其中:PLoss T、QLoss T分别为变压器有功损耗与无功损耗;UN为高压侧母线额定电压;TR、XT分别为折算到高压侧的变压器串联支路电阻和电抗;LR、XL分别为线路电阻和电抗;0P、0Q分别为变压器空载有功损耗与无功损耗。
以上面推导公式为基础, 对如图2所示的配电站典型日负荷曲线进行补偿分析, 设某时段t的负荷为PD, t、QD, t, 投入的无功补偿容量为QC, t, 则此时的变压器损耗为
变压器与高压侧进线的损耗之和为
根据《规定》第五章第二十一条, 新建变电站和主变压器增容改造时, 应合理确定无功补偿装置容量, 以保证35~220 k V变电站在主变压器最大负荷时, 其高压侧功率因数应不低于0.95;《原则》第二十五条规定, 10 k V及其他电压等级配电网的无功补偿, 应补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95。
考虑在最大负荷时段将总补偿容量CQ全部投入, 此时高压侧功率为
高压侧功率因数为
根据上文规定, 上式有0.95的下限约束为
求解上式可得总补偿容量CQ的一个取值范围为
同时, 无功补偿的配置应考虑不同负荷情况下的电压跌落。考虑在最大负荷时段, 配电站相应母线的电压跌落有最大值为
根据《规定》中对最大负荷时段电压跌落的限制, 式 (22) 有上限约束。
依据式 (23) 可得到总补偿容量CQ的另一个取值范围为
另一方面, 《规定》对低谷负荷时段变电站功率因数和电压跌落亦有相关规定, 而该时段的补偿容量需通过电容器和动态补偿协调确定, 属于运行优化部分, 本文不予进一步讨论。
联立式 (21) 和式 (24) , 从而得到总补偿容量CQ的取值范围为
其中
针对不同的CQ取值, 可相应将图2的典型日负荷曲线按时段划分为QCQD, t和QC (27) QD, t两个部分。
在QCQD, t的时段里, 通过电容器组的自动投切与动态补偿装置的连续调节, 认为可以将无功负荷基本平衡掉并留有一定偏差Q, 因而该时段配电站的运行成本为
其中:为电价系数;1t为QCQD, t的时段数;本文认为Q与电容器的分组情况和动态补偿容量有关, 而与具体时段的无功负荷无关。
而在QCQD, t的时段里, 将电容器组和动态补偿装置全部投入仍然无法完全补偿无功负荷, 因而该时段配电站的运行成本为
其中, t2为QCQD, t的时段数。从而整个规划期内配电站的运行成本为
其中, T为规划周期。
2 集中分布控制模式下的容量匹配
本文采用文献[12]所述的无功集中优化与电压分布控制模式, 将配电网无功电压控制分为无功集中优化补偿与电压就地分布控制两级。前者以电容器组为控制对象, 针对负荷的较大变化进行集中补偿;后者以变压器分接头为控制对象并增加小容量动态补偿装置, 对电压和功率因数进行就地控制。两者之间存在一个容量匹配问题, 即总补偿容量CQ当中, 电容器补偿容量QC1占多大, 动态补偿容量QC2又占多大?
由于电容器只能分组投切而不能连续调节, 在讨论容量匹配之前, 我们需要先讨论电容器的优化分组。
2.1 考虑经济性的电容器优化分组
电容器的分组方式主要有等容分组与不等容分组两大类, 我国配电网主要采用等容分组方式。等容分组配合自动投切装置虽能延长设备整体的使用寿命, 但每组容量相同因而组合方式较少, 满足不了配电自动化控制对电容器合理分组的要求。本文采用不等容分组方式进行分析。
将电容器补偿容量QC1分为M组, 各组容量满足:
根据《原则》第十九条对变电站装设的无功补偿装置单组容量的上限约束, 本文认为只要分组中最大单组MQ满足该约束, 其他单组自然满足。最大单组容量应满足式 (32) 。
其中, QM, lim为《原则》中规定的各电压等级变电站单组电容器容量的上限。
本文认为可先将总补偿容量CQ按最大单组容量MQ等容分成若干大组, 在此基础上再将一组MQ拆分成若干小组 (可不等容) , 从而通过大组对无功基荷进行基本平衡, 再由各小组跟踪补偿剩余无功。
设补偿容量为MQ的电容器大组组数为1m, 小组组数为2m, 从而有
对于电容器小组, 本文推荐采用容量比为1:2:4: (43) :2m2-1的差比容分组方式, 该方式下可达到最佳的分组效果。组合级差满足式 (37) 。
与单纯的等容分组相比, 电容器小组的存在增加了电容器的组合级数, 减小了级差, 提高了优化分组的补偿效果, 与动态补偿装置配合时也减少了动态补偿容量和投资;而等容大组的存在又减少了总分组数, 兼顾了分组的经济性。
2.2 容量匹配
将配电站无功优化配置的目标函数展开为
满足式 (25) 、式 (32) 、式 (34) ~式 (37) 的约束条件。另外, 动态补偿容量QC2应小于电容器最小单组容量 (即等于组合级差) , 否则最小单组就会被动态补偿装置所取代。因此, 目标函数的约束条件应加上式 (39) 。
为简化计算, 无功补偿偏差dQ取电容器组合级差与动态补偿容量QC2的差为
至此, 集中分布控制模式下的容量匹配数学模型建立完毕, 通过对模型进行求解, 可得到最优的配电站无功补偿总容量CQ、电容器 (集中补偿) 容量QC1、动态补偿 (分布控制) 容量QC2以及电容器的优化分组。
2.3 求解方法
上面的数学模型中包含较多的变量, 可利用变量之间关系进行简化。根据式 (2) 用CQ和QC1表示QC2, 并根据式 (35) 用1m和MQ替换QC1, 从而有
将式 (41) 、式 (37) 代入式 (39) , 有
将式 (41) 、式 (37) 代入式 (40) , 有
最后将式 (34) 、式 (41) ~式 (43) 代入式 (38) , 将目标函数化简为
此时模型只含有1m、2m、CQ和MQ四个变量, 不妨固定1m、2m和CQ单独分析MQ:此时上式等号右边第1项、第4项为定值;第2项由于动态补偿单位成本1c必然高于电容器单位成本1b故为负值, 且随MQ单调递减;第3项由于Q (29) 0故为正值, 且随MQ单调递增。
考虑国产10 k V电容器均有标准规格, 从而电容器大组容量MQ只能取以下标准规格:[0.1, 0.3, 0.6, 1.2, 1.8, 2.4, 3.0]Mvar。而电容器大组和小组均不宜过多, 均取5组为上限, 且小组应至少有两组, 从而约束条件简化为
该模型为混合整数非线性规划问题, 宜对式 (25) 算出的总补偿容量取值范围QC, mi nQCQD, m ax进行离散化处理, 简化为离散量约束的非线性规划问题, 采用人工智能类算法进行寻优。
3 算例分析
以安徽省巢湖市银屏镇配电网为算例, 取2010年1月11日SCADA监测数据为规划期内的典型日负荷曲线, 采用Matlab软件编程, 对本文所述的配电网无功电压集中分布控制模式下的容量匹配方法进行验证。配电网结构如图3所示, 模型中需要的参数取值如表1~表3所示。
优化计算结果如表4所示。
4 结论
本文提出一套针对配电网无功电压集中分布控制的容量匹配方法, 解决了配电站无功补偿容量的确定、容量匹配、电容器优化分组三个问题。在数学模型中, 提出电容器的优化分组应采用等容大组与不等容小组相结合的方式, 并考虑了分组对投资成本的影响, 适用于配电网无功电压集中分布控制, 具有一定的工程指导意义。
摘要：提出了一种适用于配电网的无功补偿容量匹配方法。该方法基于无功电压集中分布控制模式, 以配电站为分析对象, 以电容器组搭配小容量动态补偿装置作为补偿手段, 以投资成本与运行成本之和最小化为目标函数, 将补偿容量的确定、集中与分布控制的容量匹配、电容器的优化分组三个问题统一起来建模。在数学模型中, 提出电容器的优化分组应采用等容与不等容相结合的分组方式, 并考虑了分组对投资成本的影响。通过算例验证了所提方法, 丰富了集中分布控制理论, 具有一定的工程指导意义。
关键词：配电网,容量匹配,电容器,动态补偿,负荷曲线,优化分组
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