冷热负荷系统的运行风险预警与主动防护控制方法、系统及装置与流程

本发明涉及能源管理，尤其涉及一种冷热负荷系统的运行风险预警与主动防护控制方法、系统及装置。

背景技术：

1、在综合能源站及区域供冷供热系统中，中央空调机组、地源热泵、电锅炉及阀控末端设备通过多热源耦合方式共同承担冷热负荷供给任务，其稳定运行直接关系到系统连续供能能力及终端用户舒适度。

2、现有冷热负荷控制系统通常以调度优化或实时控制为核心，在设备正常状态下能够实现能效提升与负荷分配。然而在实际工程运行中，大量设备在发生故障前往往存在明显的退化征兆，例如热泵长期高负载运行、供回水温差异常、控制节点通信抖动增大以及设备频繁启停等情况。上述现象通常预示设备或控制链路可靠性下降，若未及时干预，易进一步演化为联锁触发、设备停机或通信失效等故障事件。

3、现有系统对上述风险信号多采用告警提示或人工值守方式处理，需运维人员排查后手动降载、切换或重调度，缺乏自动化的提前干预能力，导致系统往往在故障发生后才进行恢复控制，不仅增加运维成本，而且可能引起供冷供热波动甚至中断。

技术实现思路

1、本技术实施例的一个目的旨在提供一种冷热负荷系统的运行风险预警与主动防护控制方法、系统及装置，旨在解决现有冷热负荷系统仅在故障发生后进行人工干预或恢复控制、缺乏故障前主动防护能力而导致运行可靠性不足的问题。

2、在第一方面，本技术实施例提供一种冷热负荷系统的运行风险预警与主动防护控制方法，包括：

3、以预设采样周期采集系统内各设备的运行数据，所述运行数据包括负载率、供水温度、回水温度、启停状态及通信状态数据；

4、在预设滑动时间窗口内，对采集的运行数据进行统计与趋势计算，得到风险表征指标集合，所述风险表征指标集合包括负载变化率、供回水温差偏离量、通信延迟波动幅度及启停次数中的至少两种；

5、当任一风险表征指标满足对应的预设阈值判定条件，且持续时间不小于预设持续时长时，生成对应的风险事件，并根据已生成的风险事件计算综合风险等级；

6、在预设提前时间窗内，根据所述综合风险等级自动生成防护控制策略，所述防护控制策略包括降载运行、备用热源切换、供能路径调整或控制节点迁移中的至少一种措施；

7、执行所述防护控制策略，并在执行期间持续监测系统的供能连续性，对控制量施加变化率限制，生成防护执行控制指令；

8、当各风险表征指标恢复至预设安全区间，且稳定运行时间不小于预设恢复时长时，解除所述防护控制策略，恢复常规调度模式。

9、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述负载变化率对应的预设阈值判定条件为高负载运行风险的判定，包括：

10、在第一时间窗口内，负载变化率满足：

11、；

12、且当前负载率满足：

13、；

14、并且上述条件连续满足的时间不小于第一持续时长时，判定为高负载运行风险；

15、其中，为时间窗口内的负载变化量，为第一变化率阈值，为当前时刻负载率，为额定负载比例系数，设备额定负载，的取值范围为1～5 min，取值范围为2%～5%额定负载/分钟，取值范围为0.80～0.95，取值范围为30～120s。

16、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述供回水温差偏离量对应的预设阈值判定条件为换热效率退化风险的判定，包括：

17、在第二时间窗口内，实时供回水温差按下式计算：

18、；

19、供回水温差偏离量满足：

20、；

21、且连续满足的时间不小于第二持续时长时，判定为换热效率退化风险；

22、其中，为当前时刻供水温度，为当前时刻回水温度，为额定温差，为预设最大温差阈值，取值范围为1～10 min，取值范围为1～3 ℃，取值范围为60～300 s。

23、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述通信状态数据包括通信延迟或通信超时计数，所述通信延迟波动幅度对应的预设阈值判定条件为通信失稳风险的判定，包括：

24、在第三时间窗口内，满足以下任一条件时判定为通信失稳风险：

25、条件一，通信延迟标准差满足：

26、；

27、条件二，连续通信超时次数满足：

28、；

29、其中，为延迟波动系数，为额定通信周期或额定延迟基准，为连续通信超时次数，为预设最大超时次数，取值范围为30～180 s，取值范围为0.20～0.50，取值范围为3～10次。

30、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述启停次数对应的预设阈值判定条件为频繁启停风险的判定，包括：

31、在第四时间窗口内统计的启停次数满足时，判定为频繁启停风险；

32、其中，为预设最大启停次数，取值范围为10～30 min，取值范围为3～6次。

33、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据已生成的风险事件计算综合风险等级，包括：

34、当触发风险事件数量时，判定为轻度风险；

35、当时，判定为中度风险；

36、当时，判定为重度风险；或者，

37、对每一类风险事件赋予权重，计算风险评分：

38、；

39、其中，为指示函数，当风险事件被触发时=1，否则=0；

40、当时判定为轻度风险，当时判定为中度风险，当时判定为重度风险；其中取0.5～1.0，取1.0～2.0，取2.0～3.0。

41、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述降载运行包括按比例降低设备输出负荷，对关键设备出力按下式进行限幅：

42、；

43、并对任一控制量施加变化率限制：

44、；

45、其中，为降载比例系数，在轻度风险时取0.05～0.15；为当前时刻控制量，为上一采样时刻控制量，为采样周期，为最大允许变化率，取额定设定值变化率的10%～30%/min。

46、在第二方面，本技术实施例还提出一种冷热负荷系统风险预警防护系统，包括：

47、数据采集单元，用于以预设采样周期采集冷热源设备、阀控末端设备及控制节点的负载率、供回水温度、启停状态及通信状态数据；

48、指标计算单元，用于在预设滑动时间窗口内计算负载变化率、供回水温差偏离量、通信延迟波动幅度及启停次数中的至少两种风险表征指标；

49、风险判定单元，用于将各风险表征指标与对应的预设阈值范围进行比较，在指标超过阈值且持续时间满足条件时判定对应风险类型；

50、风险分级单元，用于根据已判定的风险类型，按触发数量或权重计算综合风险等级；

51、防护策略生成单元，用于在预设提前时间窗内，根据所述综合风险等级生成防护控制策略，所述防护控制策略包括降载运行、备用热源切换、供能路径调整或控制节点迁移中的至少一种措施；

52、防护执行单元，用于执行所述防护控制策略，并在执行期间对控制量施加变化率限制以维持供能连续性，以及在风险恢复后解除防护策略并恢复常规调度模式。

53、在第三方面，本技术实施例还提出一种计算机设备，包括处理器、存储器及通信接口，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的方法，所述通信接口用于与冷热负荷控制节点及执行设备进行实时数据交互和控制指令传输。

54、在第四方面，本技术实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的方法。

55、本技术实施例可以实现如下技术效果：

56、在一方面，本技术通过在滑动时间窗口内对负载率变化、供回水温差偏移、通信延迟波动/超时以及启停频次等退化征兆进行持续统计与趋势判定，形成可量化的风险事件与综合风险等级，并在预设提前时间窗内自动生成并执行降载限幅、备用资源接管、供能路径调整及控制迁移等主动防护措施。

57、在另一方面，本技术同时对防护期间控制量施加变化率约束并在风险恢复后按稳定判据自动解除策略，使冷热负荷系统由“故障后恢复”转变为“故障前预防”，有效降低联锁触发与设备停机概率，减少人工运维介入次数，并在不停机条件下维持供冷供热连续性与终端舒适度稳定性，从而显著提升综合能源站运行可靠性、连续供能能力与自治运行水平。