[發明專利]基于功率加權預測的抽油機直流母線群控算法

在審

• 申請號: 202110011742.4
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN114718514A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 陳同利;倪承波;丁永超;李鳳名;劉慶娟;邵江華;徐華君;林媛;宋昊;劉玉林;杜正旺;岳吉祥;孫振華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團勝利石油管理局有限公司新能源開發中心;中國石油大學勝利學院
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/12;E21B47/009;G06N20/00
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

1.基于功率加權預測的抽油機直流母線群控算法，其特征在于，該基于功率加權預測的抽油機直流母線群控算法包括：

步驟1，對抽油機點擊控制逆變器的運行數據進行提取、分析和存儲；

步驟2，確定各抽油機實時功譜，并賦予功率權值，計算功率加權；

步驟3，調取各抽油機沖次表；

步驟4，建立井群預測功譜表；

步驟5，根據預測功譜表，按比例調低變頻器頻率；

步驟6，通過自學習后到達設定沖次，按照設定沖次持續運行。

2.根據權利要求1所述的基于功率加權預測的抽油機直流母線群控算法，其特征在于，在步驟1，在井群通過單井控制器RTU與逆變器連接，提取逆變器內的運行數據，包括實時功率、電壓、電流、沖次，以及區號、井號這些信息。

3.根據權利要求1所述的基于功率加權預測的抽油機直流母線群控算法，其特征在于，在步驟2，確定各抽油機實時功譜，并賦予功率權值，計算功率加權，用于不同單井模型功率對母線貢獻值大小評判；并間隔一定時間重新讀取RTU數據，重新計算各抽油機實時功譜。

4.根據權利要求3所述的基于功率加權預測的抽油機直流母線群控算法，其特征在于，在步驟2，實時功率值加權計算公式為：

其中：數據集Dj_i∈D；

式中：

Value是單井功率采樣瞬時值；

Si是經驗閾值設定；將功率值區間細分為i個小區間，經驗取值；

ni，井號序列；

N，組井數量；

σ_i，第i井功率貢獻權值；

Di，第i臺抽油機功率測量值；

Q，加權后單井實際上報實時功率值。

5.根據權利要求3所述的基于功率加權預測的抽油機直流母線群控算法，其特征在于，在步驟2，在重新計算各抽油機實時功譜時，采用系統校時每10分鐘進行一次，單井運行基準時間誤差＜300us，通信延遲小于5ms，單節點有功功率基準采樣時間間隔100ms。

6.根據權利要求1所述的基于功率加權預測的抽油機直流母線群控算法，其特征在于，在步驟4，建立井群預測功譜表，采用基于擴展卡爾曼濾波的功率預測模型，并預測形成實時族群功譜表。

7.根據權利要求6所述的基于功率加權預測的抽油機直流母線群控算法，其特征在于，在步驟4，采用基于擴展卡爾曼濾波的功率預測模型，各時間序列功率預測模型表示如下：

信號的狀態空間：x＝[v i]′，Q＝v(t)*i(t)；

式中，x是電壓v和和電流i的變量空間，Q是功率，v(t)，i(t)是電壓基于時間的函數；

功率信號的泰勒級數展開：

式中，X是上述變量空間，f(x)是函數，梯度算子，H海森矩陣，T轉置，oⁿn階無窮小；

擴展卡爾曼濾波模型，預測公式

θ′_k＝f(θ_k-1)

更新公式，

θ_k＝θ′_k+K′_k(z_k-h(θ′_k))

∑_k＝(I-K′_kH_k)∑′_k

θ_k為第k步狀態向量值，f()為非線性關系函數，∑_k′為第k步預測值，∑_k-1為當前值，F_k-1為狀態轉移陣，Q為噪聲，K_k為增益權重，S_k為總方差即系統方差+傳感器方差，z_k-h()為新息，I為單位陣。