CN107120676B - 一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法 - Google Patents

一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，包括以下步骤：1)按照负荷标签点进行实际燃料量的采集与存储；2)通过设定阈值，判断当前时刻燃料量是否有效，有效计算生成新的燃料历史均值；3)基于同一负荷标签点，当前时刻实际燃料量与新的燃料历史均值进行偏差计算；4)对应目标负荷标签下的燃料均值与当前实际燃料量偏差作为燃料动态前馈限值，同时该偏差作为锅炉主控调节器调节作用强弱的判断条件。对基于负荷标签下的历史燃料量，经过设定的学习规则，不断更新同一负荷标签下的燃料历史均值，并以该均值为目标负荷对应的目标燃料量，建立控制平衡，提高控制系统的稳定性和鲁棒性，最终提高机组运行的安全性和经济性。

Description

一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法
技术领域
本发明涉及工业过程控制技术领域，具体来说是一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法。
背景技术
火电机组燃料量调节的快速性和准确性是影响机组运行的重要因素。燃料量的调节直接影响火电机组的能量平衡和流量平衡，也会影响超临界机组控制系统主参数的调节品质，甚至影响机组运行的稳定性。在火电机组的燃料量动态前馈调节和闭环调节方法上，从理论到仿真上已有不少的研究，其大多居于复杂的智能控制方法或者非定量控制方式，实际工程中往往由于燃料量的偏差导致主参数越限或欠调，至于复杂的智能控制方法离实用化还有一定距离。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中火电机组发电负荷和燃料量之间能量在动态过程中难以保持始终平衡的缺点的缺陷，提供一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，应用于火电机组的循环定期扫描的分散控制系统；包括以下步骤：
1)实际燃料量的采集与存储
以控制系统计算周期为单位，按照负荷标签点进行实际燃料量的采集与存储；
2)判断当前时刻燃料量的有效性
通过设定阈值，判断当前时刻燃料量是否有效，如果有效则与历史均值进行均值运算，计算生成新的燃料历史均值；
3)偏差计算
基于同一负荷标签点，当前时刻实际燃料量与新的燃料历史均值进行偏差计算；
4)负荷动态过程控制
对应目标负荷标签下的新的燃料历史均值与当前实际燃料量偏差作为燃料动态前馈限值，同时该偏差作为锅炉主控调节器调节作用强弱的判断条件，动态前馈和锅炉主控调节器反向增减，保持两者之和的增量与升负荷速率匹配。
优选的，所述步骤1)中，
以火电机组负荷为标签，记录并存储对应负荷标签的实际燃料量；
在Bmn矩阵数列中，bxy表示为负荷x值下的第y次有效实际燃料量。
优选的，所述步骤2)中，
基于同一负荷标签点，记录对应的实际燃料量，进行数值有效性判断；在数据判断时，设定了数据阈值λ，其范围为：
λ＝<α,β>。
优选的，所述步骤3)中，基于同一负荷标签点，对最新记录的一次实际燃料数值，通过与该负荷标签下的燃料历史均值进行偏差δx计算：
优选的，所述步骤3)中，将基于同一负荷标签点最新一次实际燃料量与燃料历史均值的偏差值δx和设定的数据阈值λ进行对比，作为学习条件，有效数据进行存储，超出阈值范围的放弃。
优选的，所述步骤4)中，基于同一负荷标签点的新的燃料历史均值为记录的历史各次有效燃料量总和平均值,用以循环学习用:
其中,分别代表0至n时刻以及0至n+1时刻的有效燃料量总和平均值。
优选的，在循环学习计算存储各负荷标签下的历史各次有效燃料量总和平均值后，得出负荷全程历史均值数列
优选的，在矩阵数列中，以目标负荷为标签点，将该目标负荷标签下的燃料历史均值作为最终燃料目标值，负荷动态起始时刻实际燃料量和最终燃料目标值偏差作为燃料动态前馈限值，并且该偏差值的大小作为锅炉主控调节器作用强弱的参考量，燃料动态前馈和锅炉主控调节器增量速率维持和负荷变速率相匹配。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明为了解决火电机组发电负荷和燃料量之间能量在动态过程中难以保持始终平衡的缺点，按照负荷标签点进行实际燃料量的采集与存储，经过数据循环学习，具体学习过程为当前时刻实际燃料量与燃料历史均值进行偏差计算，通过设定阈值判断当前时刻燃料量是否有效，如果有效则与历史均值进行均值运算，计算生成新的燃料历史均值。学习结果作为负荷动态过程调节参考量，对应目标负荷标签下的燃料均值与当前实际燃料量偏差作为燃料动态前馈限值，同时该偏差作为锅炉主控调节器调节作用强弱的判断条件，动态前馈和锅炉主控调节器(包括静态前馈)反向增减，保持两者之和的增量(包括负向)与升负荷速率匹配。实现燃料以相对定量方式调节，对火电机组能量控制平衡的快速建立及机组安全经济运行有着重要意义。
本发明方法在火电机组常规协调控制的锅炉主控中，对基于负荷标签下的历史燃料量，经过设定的学习规则，不断更新同一负荷标签下的燃料历史均值，并以该均值为目标负荷对应的目标燃料量，快速建立控制平衡，提高控制系统的稳定性和鲁棒性，最终提高机组运行的安全性和经济性。
附图说明
图1是本发明提供的应用于火电机组的基于历史数据循环学习的燃料控制方法流程图。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
如图1所示，一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，该控制方法应用于火电机组的循环定期扫描的分散控制系统；包括以下步骤：
步骤1.实际燃料量的采集与存储
以控制系统计算周期为单位，实时判断机组负荷稳态工况的出现；以火电机组负荷为标签，按照负荷标签点进行实际燃料量的采集与存储；
在Bmn矩阵数列中，bxy表示为负荷x值下的第y次有效实际燃料量。
步骤2.判断当前时刻燃料量的有效性
基于同一负荷标签点，记录对应的实际燃料量，进行数值有效性判断；如果有效则与历史均值进行均值运算，计算生成新的燃料历史均值。在数据判断时，设定了数据阈值λ，其范围为：
λ＝<α,β> (1)
步骤3.偏差计算
基于同一负荷标签点，对最新记录的一次实际燃料数值，通过与该负荷标签下的新的燃料历史均值进行偏差δx计算：
将基于同一负荷标签点最新一次实际燃料量与新的燃料历史均值的偏差值δx和设定的数据阈值λ进行对比，作为学习条件，有效数据进行存储，超出阈值范围的放弃。
步骤4.负荷动态过程控制
对应目标负荷标签下的燃料均值与当前实际燃料量偏差作为燃料动态前馈限值，同时该偏差作为锅炉主控调节器调节作用强弱的判断条件，动态前馈和锅炉主控调节器反向增减，保持两者之和的增量与升负荷速率匹配。
基于同一负荷标签点的燃料历史均值为记录的历史各次有效燃料量总和平均值，用以循环学习用:
其中,分别代表0至n时刻以及0至n+1时刻的有效燃料量总和平均值。
在循环学习计算存储各负荷标签下的历史各次有效燃料量总和平均值后，得出负荷全程历史均值数列
在矩阵数列中，以目标负荷为标签点，将该目标负荷标签下的燃料历史均值作为最终燃料目标值，负荷动态起始时刻实际燃料量和最终燃料目标值偏差作为燃料动态前馈限值，并且该偏差值的大小作为锅炉主控调节器作用强弱的参考量，燃料动态前馈和锅炉主控调节器增量速率维持和负荷变速率相匹配。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，应用于火电机组的循环定期扫描的分散控制系统；其特征在于：包括以下步骤：
1)实际燃料量的采集与存储
以控制系统计算周期为单位，按照负荷标签点进行实际燃料量的采集与存储；
2)判断当前时刻燃料量的有效性
通过设定阈值范围，当前时刻燃料量与历史燃料均值差值处于该数值区间则判定当前燃料量有效，否则为无效，如果有效则与历史均值进行均值运算，计算生成新的燃料历史均值；
3)偏差计算
基于同一负荷标签点，当前时刻实际燃料量与新的燃料历史均值进行偏差计算；
4)负荷动态过程控制
对应目标负荷标签下的新的燃料历史均值与当前实际燃料量偏差作为燃料动态前馈限值，同时该偏差作为锅炉主控调节器调节作用强弱的判断条件，动态前馈和锅炉主控调节器反向增减，保持两者之和的增量与升负荷速率匹配。
2.根据权利要求1所述的一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，
以火电机组负荷为标签，记录并存储对应负荷标签的实际燃料量；
在Bmn矩阵数列中，bxy表示为负荷x值下的第y次有效实际燃料量。
3.根据权利要求2所述的一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，
基于同一负荷标签点，记录对应的实际燃料量，进行数值有效性判断；在数据判断时，设定了数据阈值λ，其范围为：
λ＝<α,β>
其中α为负向偏离历史燃料均值的最大限度，β为正向偏离历史燃料均值的最大限度；若当前燃料量为bn+1，历史燃料均值为当bn+1小于时判定当前燃料量bn+1无效，当bn+1大于时判定当前燃料量bn+1无效，当前燃料量时，判断当前燃料量bn+1有效。
4.根据权利要求3所述的一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，基于同一负荷标签点，对最新记录的一次实际燃料数值，通过与该负荷标签下的燃料历史均值进行偏差δx计算：
5.根据权利要求4所述的一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，其特征在于：所述步骤3)中，将基于同一负荷标签点最新一次实际燃料量与燃料历史均值的偏差值δx和设定的数据阈值λ进行对比，作为学习条件，有效数据进行存储，超出阈值范围的放弃。
6.根据权利要求5所述的一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，其特征在于：所述步骤4)中，基于同一负荷标签点的新的燃料历史均值为记录的历史各次有效燃料量总和平均值,用以循环学习用:
其中,分别代表0至n时刻以及0至n+1时刻的有效燃料量总和平均值。
7.根据权利要求6所述的一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，其特征在于：在循环学习计算存储各负荷标签下的历史各次有效燃料量总和平均值后，得出负荷全程历史均值数列
8.根据权利要求7所述的一种火电机组基于历史数据循环学习的燃料控制方法，其特征在于：在矩阵数列中，以目标负荷为标签点，将该目标负荷标签下的燃料历史均值作为最终燃料目标值，负荷动态起始时刻实际燃料量和最终燃料目标值偏差作为燃料动态前馈限值，并且该偏差值的大小作为锅炉主控调节器作用强弱的参考量，燃料动态前馈和锅炉主控调节器增量速率维持和负荷变速率相匹配。
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