本發明屬于熱力電(dian)(dian)站機(ji)組(zu)熱力經濟性能(neng)分析技(ji)術領域(yu)，具體涉(she)及基(ji)于多變量的電(dian)(dian)站機(ji)組(zu)穩態工況(kuang)判斷方法。

背景技術：

隨著(zhu)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)庫技術(shu)、先進測量技術(shu)和(he)(he)dcs技術(shu)的(de)日(ri)漸成熟，各(ge)個電(dian)站產(chan)生(sheng)(sheng)和(he)(he)積累了大量的(de)歷(li)史(shi)運(yun)(yun)行(xing)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)，這些數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)真實的(de)記錄和(he)(he)反映(ying)了機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)的(de)操(cao)作信息(xi)、運(yun)(yun)行(xing)狀(zhuang)態和(he)(he)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)特(te)性，從中(zhong)(zhong)挖掘和(he)(he)提(ti)取(qu)有(you)(you)(you)(you)趣的(de)規則對電(dian)站機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)的(de)經(jing)濟高效運(yun)(yun)行(xing)有(you)(you)(you)(you)著(zhu)重(zhong)要的(de)指導意義(yi)。但(dan)電(dian)力生(sheng)(sheng)產(chan)自身(shen)的(de)特(te)殊(shu)性決(jue)定(ding)(ding)只有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)處于(yu)(yu)(yu)穩(wen)(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)才具有(you)(you)(you)(you)參(can)考(kao)的(de)價值，然而歷(li)史(shi)庫中(zhong)(zhong)的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)并(bing)非(fei)都是(shi)(shi)在機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)穩(wen)(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)工(gong)況(kuang)(kuang)下采集(ji)得到的(de)，所以穩(wen)(wen)(wen)(wen)態工(gong)況(kuang)(kuang)的(de)判斷對于(yu)(yu)(yu)提(ti)取(qu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)有(you)(you)(you)(you)效工(gong)況(kuang)(kuang)歷(li)史(shi)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)和(he)(he)指導機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)運(yun)(yun)行(xing)等有(you)(you)(you)(you)著(zhu)重(zhong)要的(de)意義(yi)。目前常用(yong)的(de)電(dian)站機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)穩(wen)(wen)(wen)(wen)態監測方法主(zhu)要是(shi)(shi)兩段組(zu)合檢測(cst)、基于(yu)(yu)(yu)證據(ju)(ju)理論(lun)的(de)穩(wen)(wen)(wen)(wen)態檢測(mte)、多(duo)(duo)項式(shi)濾波(bo)穩(wen)(wen)(wen)(wen)態檢測等，工(gong)程上(shang)主(zhu)要以機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)負(fu)荷參(can)數(shu)(shu)(shu)的(de)變(bian)化趨勢作為(wei)穩(wen)(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)工(gong)況(kuang)(kuang)判斷的(de)依(yi)據(ju)(ju)，即(ji)當負(fu)荷變(bian)化值小(xiao)于(yu)(yu)(yu)一定(ding)(ding)閾值時(shi)即(ji)視為(wei)穩(wen)(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)工(gong)況(kuang)(kuang)。然而電(dian)力生(sheng)(sheng)產(chan)過程中(zhong)(zhong)涉及到多(duo)(duo)種變(bian)量和(he)(he)參(can)數(shu)(shu)(shu)，呈現高維度(du)、強耦合、多(duo)(duo)邊界條(tiao)件等的(de)特(te)點。傳統(tong)方法僅針對機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)負(fu)荷參(can)數(shu)(shu)(shu)作為(wei)分(fen)析對象判定(ding)(ding)得到的(de)“穩(wen)(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)工(gong)況(kuang)(kuang)”中(zhong)(zhong)其他(ta)參(can)數(shu)(shu)(shu)并(bing)不全是(shi)(shi)穩(wen)(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)的(de)，結論(lun)缺(que)乏說服力。由于(yu)(yu)(yu)電(dian)力生(sheng)(sheng)產(chan)自身(shen)的(de)特(te)殊(shu)性決(jue)定(ding)(ding)只有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)穩(wen)(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)的(de)運(yun)(yun)行(xing)參(can)數(shu)(shu)(shu)才具有(you)(you)(you)(you)參(can)考(kao)的(de)價值，現有(you)(you)(you)(you)技術(shu)往往僅以機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)負(fu)荷變(bian)化率作為(wei)穩(wen)(wen)(wen)(wen)態工(gong)況(kuang)(kuang)判斷的(de)標準(zhun)，導致選(xuan)取(qu)的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)并(bing)不是(shi)(shi)真正意義(yi)上(shang)的(de)穩(wen)(wen)(wen)(wen)態工(gong)況(kuang)(kuang)下的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)。

技術實現要素：

本發明提(ti)(ti)(ti)出(chu)一種基于多變量的(de)電(dian)站(zhan)機(ji)(ji)組穩(wen)(wen)態(tai)工況判(pan)斷(duan)方法，以電(dian)力生產過程中(zhong)多個重要(yao)變量、參(can)(can)數為分析對象(xiang)，綜(zong)合評判(pan)各個參(can)(can)數對于最(zui)終系(xi)統(tong)穩(wen)(wen)態(tai)的(de)“貢(gong)獻值”，定義綜(zong)合穩(wen)(wen)態(tai)指數判(pan)斷(duan)，準確(que)判(pan)斷(duan)機(ji)(ji)組是(shi)否處于穩(wen)(wen)態(tai)中(zhong)，從而(er)為提(ti)(ti)(ti)取機(ji)(ji)組穩(wen)(wen)定工況、指導電(dian)站(zhan)機(ji)(ji)組的(de)優化(hua)運行(xing)和電(dian)力行(xing)業的(de)節(jie)能提(ti)(ti)(ti)效等工作提(ti)(ti)(ti)供參(can)(can)考依據和有(you)利前提(ti)(ti)(ti)條件(jian)。

本發(fa)(fa)明的(de)目的(de)在于(yu)，針(zhen)對(dui)電站(zhan)dcs中積累(lei)的(de)海量運行數(shu)據，分析和判(pan)斷其中機組(zu)穩態工況(kuang)下(xia)的(de)數(shu)據，對(dui)于(yu)電站(zhan)機組(zu)的(de)優化運行、電力行業的(de)節能提效等工作有著重(zhong)要意義。由(you)于(yu)電力生產的(de)特(te)點決定(ding)電站(zhan)運行各個參數(shu)存在著高耦合、高維度、高復雜性等特(te)點，工程上的(de)機組(zu)穩態工況(kuang)判(pan)斷方法僅(jin)以機組(zu)負荷的(de)變化率(lv)為參考，不能實現對(dui)機組(zu)穩態工況(kuang)的(de)準(zhun)確判(pan)斷，本發(fa)(fa)明從數(shu)據挖掘的(de)角度出發(fa)(fa)，選(xuan)取多個重(zhong)要運行參數(shu)，定(ding)義系統(tong)穩態指(zhi)(zhi)數(shu)，通過(guo)對(dui)系統(tong)穩態指(zhi)(zhi)數(shu)值的(de)計(ji)算來判(pan)斷機組(zu)所處工況(kuang)的(de)狀態，相比傳統(tong)方法更為準(zhun)確和全面(mian)。

本(ben)(ben)發明首先(xian)依照(zhao)熱工理論選取機組運行過程(cheng)中的(de)(de)重要運行參(can)數，在此基礎(chu)上利用不同參(can)數之間的(de)(de)相(xiang)關(guan)度進(jin)行數據維歸約，從而(er)選取影響機組運行的(de)(de)代(dai)表性(xing)參(can)數，并(bing)以(yi)歸約的(de)(de)參(can)數為對象計(ji)算(suan)(suan)(suan)各(ge)個參(can)數的(de)(de)穩(wen)態(tai)(tai)指(zhi)數和系統穩(wen)態(tai)(tai)指(zhi)數，提(ti)高了計(ji)算(suan)(suan)(suan)的(de)(de)準確度和計(ji)算(suan)(suan)(suan)效率(lv)。本(ben)(ben)發明的(de)(de)技術方案是：

一(yi)種基于多變(bian)量的電站機組穩態工況判斷(duan)方法(fa)，包(bao)括以(yi)下主要步驟：

(1)根據(ju)熱工理論(lun)選擇電站機(ji)組運行過(guo)程中與機(ji)組運行工況有(you)關的(de)重要(yao)參數，如機(ji)組負荷、主汽(qi)流量、主汽(qi)壓力等；

(2)以步驟(zou)(1)選擇的參數(shu)為分析對(dui)象，對(dui)各(ge)個參數(shu)進行數(shu)據(ju)規(gui)范化(hua)處理(li)，以防止(zhi)值(zhi)域范圍較(jiao)大的參數(shu)影響挖掘結果；

(3)對規范化后的(de)(de)參數(shu)進行基于相關度(du)(du)分(fen)析的(de)(de)數(shu)據維(wei)歸約，實現壓縮數(shu)據維(wei)度(du)(du)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)，從而在保證(zheng)運算(suan)準確度(du)(du)的(de)(de)前提下提高計算(suan)的(de)(de)效率；

(4)以(yi)維歸約后(hou)的參數為對象，利用(yong)多項式濾(lv)波算法計算各(ge)參數的變(bian)化趨勢；

(5)計算單(dan)(dan)變(bian)量(liang)穩(wen)態指(zhi)數(shu)，定(ding)義單(dan)(dan)變(bian)量(liang)的穩(wen)態指(zhi)數(shu)β，且β∈[0，1]，當β＝0時，表(biao)(biao)明(ming)檢測(ce)(ce)過程穩(wen)定(ding)；當β＝1時，表(biao)(biao)明(ming)檢測(ce)(ce)過程不穩(wen)定(ding)，β越接近(jin)0，表(biao)(biao)明(ming)狀態越接近(jin)穩(wen)定(ding)。每個參數(shu)的單(dan)(dan)變(bian)量(liang)穩(wen)態指(zhi)數(shu)取上一步驟中(zhong)的參數(shu)變(bian)化率；

(6)計算系(xi)(xi)統(tong)穩態(tai)指(zhi)數b∈[0，1]，即當b越接近(jin)0，表明(ming)熱工系(xi)(xi)統(tong)越接近(jin)于穩定(ding)工況。系(xi)(xi)統(tong)穩態(tai)指(zhi)數為各個單變量(liang)穩態(tai)指(zhi)數的加權之和。

本發明的有益效果：

(1)由于火電廠機組各(ge)個(ge)參數之間存在高度(du)耦合，某一個(ge)變量(liang)處于穩定(ding)狀態(tai)并不能(neng)表明整(zheng)個(ge)系統處于穩定(ding)狀態(tai)。傳統機組穩定(ding)工況判(pan)斷僅以負荷(he)變化率(lv)為準，本發明提出的基于多變量(liang)綜合穩態(tai)判(pan)定(ding)方法(fa)，提高了對(dui)機組穩態(tai)工況的識(shi)別的準確度(du)；

(2)本發明提出的基(ji)于(yu)(yu)多變量(liang)綜合(he)穩(wen)態判定方法(fa)，能實現(xian)對(dui)機組(zu)是否處于(yu)(yu)穩(wen)態工況進行準確判斷(duan)，從而為提取機組(zu)穩(wen)定工況的數據和(he)指(zhi)導電站機組(zu)的節能優化運行提供了有(you)利的前提條件(jian)。

附圖說明

圖1為本發(fa)明基于(yu)多變量的(de)(de)電(dian)站機(ji)組穩(wen)態工況判(pan)斷方法的(de)(de)流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本(ben)發明進一步詳細說(shuo)明。

電力生產的(de)熱工過(guo)程十分(fen)復雜，包含機、爐、電三大部分(fen)，運行過(guo)程中涉及眾多(duo)參數，經濟型(xing)評價指標多(duo)樣(yang)(煤耗(hao)(hao)、熱耗(hao)(hao)等)，其(qi)數據存(cun)在高維(wei)度、高耦(ou)合(he)、數量龐大等特點(dian)。

以某300mw機(ji)(ji)組(zu)(zu)的(de)(de)汽輪機(ji)(ji)作(zuo)為分析對象(xiang)，由(you)于機(ji)(ji)組(zu)(zu)熱(re)耗(hao)率的(de)(de)高(gao)低直接反映機(ji)(ji)組(zu)(zu)運行(xing)狀態(tai)的(de)(de)好(hao)壞(huai)，是(shi)考(kao)察機(ji)(ji)組(zu)(zu)運行(xing)經濟性的(de)(de)重(zhong)要指標，因此，選擇與機(ji)(ji)組(zu)(zu)熱(re)耗(hao)相關參數作(zuo)為穩態(tai)判別的(de)(de)依據。熱(re)耗(hao)的(de)(de)計(ji)算方法如下：

式中，d0、dzr、dfw、dgj、dzj為主(zhu)蒸(zheng)汽(qi)、再(zai)熱蒸(zheng)汽(qi)、給(gei)水(shui)(shui)(shui)、過熱減(jian)溫水(shui)(shui)(shui)和再(zai)熱減(jian)溫水(shui)(shui)(shui)流量，h0、hfw、hgi、hzj為主(zhu)蒸(zheng)汽(qi)、給(gei)水(shui)(shui)(shui)、過熱減(jian)溫水(shui)(shui)(shui)和再(zai)熱減(jian)溫水(shui)(shui)(shui)焓值，δhzr為再(zai)熱蒸(zheng)汽(qi)焓升，pel為機(ji)組(zu)負荷。

由(you)式(shi)中(zhong)可見和(he)汽(qi)(qi)機(ji)熱耗相關的(de)參(can)數涉(she)及(ji)主汽(qi)(qi)流量、主汽(qi)(qi)溫度、主汽(qi)(qi)壓力、主汽(qi)(qi)焓值(zhi)等十(shi)多(duo)個運行參(can)數，呈現種類多(duo)、維(wei)度高(gao)的(de)特點，且各個參(can)數取值(zhi)范圍有較(jiao)大差異(yi)，為了避免具(ju)有較(jiao)大值(zhi)域的(de)參(can)數對維(wei)歸約(yue)造成影響，首(shou)先應對n條歷史(shi)數據(ju)中(zhong)m個參(can)數進行規范化處理(li)，z分數規范化如(ru)下：

其中，vij為第n條歷史數據中參數j的取值，為參數j在(zai)總采(cai)樣時(shi)間(jian)內的(de)(de)平均值，σj為參數j在(zai)總采(cai)樣時(shi)間(jian)內的(de)(de)標(biao)準差，n為采(cai)樣歷史數據的(de)(de)條(tiao)數，m為選取的(de)(de)重要參數的(de)(de)數量。

之后將各參數壓(ya)縮(suo)至區(qu)間[0，1]內：

基于參(can)數(shu)的相關(guan)(guan)度進(jin)行維(wei)度歸約(yue)。計(ji)算m個參(can)數(shu)兩(liang)兩(liang)之(zhi)間的相關(guan)(guan)度，參(can)數(shu)之(zhi)間相關(guan)(guan)度計(ji)算方(fang)式如下：

式中，σva、σvb為(wei)參數(shu)a、b的均值和標(biao)準差(cha)。

通過整(zheng)理可得兩兩參數之間的相關(guan)度(du)矩陣(zhen)如下(xia)，且rij＝rji：

設定相應的(de)閾值(zhi)λ，將相關度高于該閾值(zhi)的(de)幾類(lei)參(can)數(shu)歸為一類(lei)，再選(xuan)取其中某一參(can)數(shu)作(zuo)為該類(lei)的(de)代表參(can)數(shu)，而達(da)到壓縮數(shu)據維度的(de)目(mu)的(de)。

利(li)用多項式濾波對歸(gui)約后的各個(ge)參數(shu)進(jin)行計(ji)算，達到去除所測(ce)信(xin)號噪聲(sheng)的高(gao)頻部分、提高(gao)檢測(ce)的準確度和獲取參數(shu)變化(hua)趨勢目的，算法如下(xia)：

x(t)＝p0+p1t+p2t²+…+pkt^k

式中(zhong)x(t)為(wei)時間(jian)的(de)函(han)數(shu)(shu)；k為(wei)模型階數(shu)(shu)；[p0，p1...pk]為(wei)需(xu)要求解的(de)參(can)數(shu)(shu)，p0為(wei)信號(hao)的(de)平(ping)均(jun)值，p1為(wei)信號(hao)隨時間(jian)變化的(de)斜率。

設采樣(yang)時間為n，把維歸約(yue)后的(de)參(can)數(shu)采樣(yang)值[x1，x2...xn]帶入上式，得到(dao)：

利用最小二乘法求解p0，p1…pk，考慮到(dao)模型的簡(jian)單和魯(lu)棒性，可(ke)以(yi)(yi)取k＝2，從而在進行濾波的同時(shi)可(ke)以(yi)(yi)得到(dao)參數(shu)的基本變化趨勢(shi)。

計算各個參數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)穩態指(zhi)數(shu)(shu)(shu)。定義(yi)參數(shu)(shu)(shu)穩態指(zhi)數(shu)(shu)(shu)β(β∈[0，1])，當β＝0時，表明(ming)檢測過(guo)程(cheng)穩定；當β＝1時，表明(ming)不穩定，β越接近0，表明(ming)狀態越接近穩定。根(gen)據多項式濾波得到(dao)(dao)各個變量窗口內各參數(shu)(shu)(shu)隨時間變化的(de)(de)斜率[p11，p12…p1m]，并(bing)按(an)下式進行(xing)規范(fan)化處理，從而得到(dao)(dao)每(mei)個參數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)穩態指(zhi)數(shu)(shu)(shu)β：

其中，p1i為參(can)數i在(zai)觀(guan)測窗口(kou)內的變(bian)化率，minp1i、maxp1i為參(can)數i在(zai)采(cai)樣時間內變(bian)化率的最小值和(he)最大值。

計算系(xi)統(tong)(tong)穩(wen)態指數。電(dian)力生產(chan)的(de)熱工系(xi)統(tong)(tong)的(de)穩(wen)定(ding)是(shi)由各個(ge)參數共同決(jue)定(ding)的(de)，為了體(ti)現各個(ge)參數的(de)變化對于系(xi)統(tong)(tong)穩(wen)態影響程度，可令ωi＝p1i，定(ding)義系(xi)統(tong)(tong)穩(wen)態指數b如(ru)下：

式中，βi為第i個參數的穩態指數；ωi為該參數對系統穩態的影響程度，為各個參(can)數對系(xi)統穩態的(de)影響的(de)權值(zhi)。

由上式(shi)可以看出，系(xi)統穩態指(zhi)數b∈[0，1]，即(ji)當b越接(jie)近(jin)(jin)0，表明熱工(gong)(gong)系(xi)統越接(jie)近(jin)(jin)于穩定工(gong)(gong)況。