[發明專利]一種汽輪機閥門流量擬合方法及系統

在審

• 申請號: 202010533695.5
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111695300A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 路寬;王文寬;孟祥榮;高嵩;龐向坤;李軍;韓英昆;于慶彬;顏慶;周長來;石碩;姚常青
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/28;G06N3/04;G06N3/08;G06F113/08
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 王申雨

本發明提出了一種汽輪機閥門流量擬合方法和系統，該方法包括采集與汽輪機閥門流量特性相關的當前觀測點向量，并對當前觀測點向量中的異常觀測點進行平滑；利用對觀測點向量中的異常觀測點進行平滑后得到的觀測點向量，訓練得到線性自分段的神經網絡模型；調整神經網絡模型的閥門開度，擬合得到閥門開度對應的閥門流量。基于一種汽輪機閥門流量擬合方法，本發明還提出了種汽輪機閥門流量擬合系統。本發明提高了閥門流量曲線的擬合速度，同時具備分段函數段數選擇靈活性的優勢，在閥門流量曲線的擬合效果上表現出快速準確的性能，同時為下一步的閥門流量特性優化提供了擬合模型。

技術領域

本發明屬于電力系統技術領域，特別涉及一種汽輪機閥門流量擬合方法及系統。

背景技術

火電機組在運行的過程中形成了海量高維數據，集中儲存在廠級監控信息系統(Supervisory Information System，SIS)和分布式控制系統(Distributed ControlSystem，DCS)中，這為汽輪機閥門流量特性曲線擬合工作提供了豐富的基礎數據。閥門流量曲線表征了閥門開度(或閥位指令)與閥門流量之間的關系。閥門流量特性的準確識別，對有效避免火電機組一次調頻品質不合格或機組協調能力異常有著重要的意義。如果汽輪機閥門流量曲線與實際流量特性不符，那么在機組變負荷和一次調頻時，就可能出現負荷突變和調節緩慢的問題。

傳統汽輪機閥門流量曲線的辨識是通過開展現場流量特性試驗來完成的，不同的閥門控制方式會對試驗的步驟產生影響，具體分為單閥控制方式下的試驗和順序閥控制方式下的試驗。在單閥控制方式下，操作人員需要將汽輪機機組的DEH系統的控制方式轉換為單閥控制方式并保持機組負荷穩定。然后，操作人員將負荷指令以一定的速率進行減少，同時對鍋爐進行適當的調整，使得主蒸汽的壓力和溫度保持不變。順序閥控制方式下，試驗人員需要依次調節各高壓調節閥門，并記錄主汽壓力、主汽溫度、主汽流量、調節級壓力、調節級溫度、各高壓調節閥后壓力、總閥位指令等指標，從而完成每個調門流量曲線的擬合。在傳統試驗方法模擬閥門流量曲線的過程中使用了弗留格爾(Fluggle)公式，噴嘴的流量公式如下所示：

其中：G為蒸汽質量流量，A為噴嘴出口面積，p′₀為噴嘴入口處蒸汽壓力，ρ′₀為噴嘴入口處蒸汽密度，壓力比p₁為噴嘴背壓，k為絕熱指數。

由于需要試驗人員在現場操作，傳統的汽輪機閥門流量曲線模擬方法存在四個缺陷：(1)汽輪機的閥門流量特性是在機組解列和鍋爐特定運行工況下獲得的，但實際運行過程中，鍋爐的工況會存在動態變化，難以完全維持理想的試驗狀態，同時汽輪機的運行工況也會發生動態變化，這都將導致傳統方法獲得的閥門流量特性曲線存在偏差；(2)傳統試驗中獲取的數據量是有限的，這是因為閥門開度的不同行程是手動調節得到的，對應的工況數據也較為單一，這會導致擬合模型的容量較低，其對于閥門真實特性的挖掘也很有限，SIS和DCS中的大量數據無法得到深入挖掘；(3)由于傳統試驗需要專人前往現場進行操作，試驗頻率較低，因此當閥門特性發生變化的時候，原有的擬合模型可能已經不再適用了；(4)大數據應用場景下，單憑專家經驗無法實時地對所有測點的數據質量進行判斷，這導致了異常點的輸入影響了閥門特性擬合的準確性。

發明內容

本發明提出了一種汽輪機閥門流量擬合方法及系統，本發明首先基于多元狀態估計和多元線性回歸平滑了影響火電機組閥門流量特性的異常點，然后提出了線性自分段的神經網絡方法，實現了對汽輪機閥門流量曲線的分段線性擬合。

為了實現上述目的，本發明提出了一種汽輪機閥門流量擬合方法，該方法包括以下步驟：

采集與汽輪機閥門流量特性相關的當前觀測點向量，并對當前觀測點向量中的異常觀測點進行平滑；

利用對觀測點向量中的異常觀測點進行平滑后得到的觀測點向量，訓練得到線性自分段的神經網絡模型；