CN108959739B - 一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法及装置 - Google Patents

一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法及装置，其中，方法包括：采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力脉动项；采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值；拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。本发明确定的压力脉动拟合线对设计阶段调节保证设计参数的确定及调试阶段过渡过程复核计算及电站的稳定运行具有重要的指导意义。

Description

一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法及装置
技术领域
本发明涉及抽水蓄能电站领域，尤其涉及一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法及装置。
背景技术
运行实践表明，抽水蓄能电站过渡过程工况下的压力脉动较稳态工况下的压力脉动大很多，因此，过渡过程工况下的压力脉动对抽水蓄能电站运行稳定性影响较大。现行的过渡过程计算方法无法模拟流场中的压力脉动。
设计阶段，一般根据经验确定压力脉动值，进而根据压力脉动值确定调节保证设计参数。现场试验结果表明，实测过渡过程压力脉动较设计阶段确定的压力脉动值大很多，合理确定压力脉动取值范围具有十分重要的工程价值。
机组调试阶段，进行过渡过程复核计算时，一般通过过渡过程计算软件，根据电站输水系统参数、机组参数、机组特性曲线等边界条件，计算出蜗壳和尾水管压力值，然后直接将蜗壳和尾水管的实测压力与计算结果对比，根据两者的极值之差，预测极端工况下的蜗壳最大压力和尾水管最小压力等参数。
现有的上述过程存在如下缺陷：
1)没有专门针对实测压力数据中的压力脉动进行分析，可能导致设计阶段，调节保证设计参数确定不合理，例如，若压力脉动取值偏小，则将导致蜗壳压力设计值偏小，机组存在安全隐患，若压力脉动取值太大，则将导致蜗壳压力设计值偏高或者机组安装高程取值太低等问题，增加工程投资。
2)没有将实测压力数据中的压力脉动分离出来，造成调试阶段进行过渡过程复核计算时，蜗壳和尾水管的实测压力与压力计算结果差别较大，将导致极端工况下压力预测值不准确，可能会导致电站不得不采取限负荷运行措施，造成一定的经济损失。
发明内容
本发明提供了一种抽水蓄能电站过渡过程中压力脉动的分析方法及装置，用于解决现有技术中，因压力脉动取值不合理使得设计阶段调节保证设计参数确定不合理，机组调试阶段压力预测偏差较大等问题。
本发明一实施例中，提供一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法，包括：
采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力脉动项；
采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值；
拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。
本发明另一实施例中，还提供一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析装置，包括：
分解模块，用于采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力脉动项；
分析模块，采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值；
拟合模块，用于拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。
本发明再一实施例中，还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力脉动项；
采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值；
拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。
本发明又一实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：
采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力脉动项；
采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值；
拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。
本发明提供的抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法及装置能够准确确定压力脉动的取值范围，对设计阶段调节保证设计参数的确定及调试阶段过渡过程复核计算及电站的稳定运行具有重要的指导意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法流程图；
图2为本发明实施例的得到压力脉动项的过程流程图；
图3为本发明实施例的得到压力脉动峰峰值的过程流程图；
图4为本发明实施例的得到压力脉动拟合线的过程流程图；
图5为本发明实施例的抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析装置的结构图；
图6A为本发明实施例的实测压力数据的示意图；
图6B～图6G为本发明实施例的各阶本征模态函数的示意图；
图6H为本发明实施例的信号残差的示意图；
图6I为本发明实施例的压力趋势项示意图；
图6J为本发明实施例的压力脉动项示意图；
图7为本发明实施例的压力脉动峰峰值示意图；
图8为本发明实施例的压力脉动拟合曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，本发明也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本发明的保护范畴。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本发明的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
在说明本发明技术方案之前，首先对一些技术术语进行说明：
(1)水电站过渡过程
水电站引水发电系统是水(有压管道、调压室、无压隧洞、明渠中的水流)机(水轮机、调速器)电(发电机、电网)构成的非线性复杂的动力系统，在运行过程中，由于种种原因，正常的和非正常的，不可避免从某一恒定状态转换到另一种恒定状态。这种转换不是瞬时完成，总得有一个过程，该过程就称为水电站过渡过程。
(2)过渡过程工况
过渡过程工况包括大波动工况、小波动工况和水力干扰工况。
当发生事故机组丢弃全负荷时，发电机从电网解列，电的耦合作用消失，水电站过渡过程呈现为水力－机械过渡过程的相互耦合。水力－机械过渡过程通常称为大波动过渡过程，包括水轮机甩负荷工况和水泵断电工况等。
当水电站承担电网的调峰、调频任务时，其过渡过程呈现为水力－机械－电气过渡过程的相互耦合，此过程通常称为小波动过渡过程。小波动工况包括增负荷工况和减负荷工况等。
在分组供水布置方式下，将产生所谓水力干扰过渡过程。对于甩负荷机组而言，其过渡过程为水力－机械过渡过程的相互耦合；对于运行机组而言，其过渡过程为水力－机械－电气过渡过程的相互耦合。
(3)稳态工况
机组稳定运行工况,机组转速、功率等参数是稳定的，并满足以下条件：功率变化不超过平均值的±1.5％；水力比能变化不超过平均值的±1％；转速变化不超过平均值的±0.5％。
(4)压力脉动
在选定的时间间隔Δt内液体压力相对于参考平均值的往复变化。
(5)压力脉动峰峰值
压力脉动最大值与最小值之差与甩负荷前净水头的比值。
(6)调节保证设计参数
调节保证设计参数分为水力过渡过程计算控制值、水力过渡过程计算值、调节保证设计值等。其中水力过渡过程计算控制值以现行规范推荐值为基础，结合工程实际与经验确定水力过渡过程计算时的限制性参数值；水力过渡过程计算值是针对选定工况进行水力过渡过程计算得出的成果值；调节保证设计值是对水力过渡过程计算值进行修正后确定的设计成果。
如图1所示，图1为本发明实施例的抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法的流程图。本实施例能够准确确定抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的取值范围，对设计阶段调节保证设计参数的确定及调试阶段过渡过程复核计算及电站的稳定运行具有重要的指导意义。具体的，分析方法包括：
步骤100，采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力趋势项及压力脉动项。
详细的说，实测压力数据为蜗壳压力数据或者尾水管压力数据。
经验模态分解法(Empirical Mode Decomposition，EMD)是N.E.Huang等提出的一种将非线性、非平稳信号分解成一系列调频调幅信号的自适应分解方法。该方法用于将信号分解成一系列本征模态函数(Intrinsic Mode Function，IMF，定义为：对于一列数据，极值点数目和过零点数目相等或至多相差一点，在任意点由局部极大点和极小点构成的上下两条包络线的均值为零)的和，特别适用于对非线性、非稳态信号进行分析，在微弱信号提取、信号噪声抑制、故障诊断等领域获得了广泛的应用。
步骤200，采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值。
本领域技术人员知道的是，压力脉动峰峰值为相对值，单位为％，是压力脉动最大值与最小值之差与甩负荷前净水头的比值。
本步骤的目的在于对压力脉动项进行去噪处理，得到接近实际情况的压力脉动峰峰值。
步骤300，拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。
详细的说，压力脉动拟合线为水头与压力脉动峰峰值的函数。本步骤将某一电站多个过渡过程工况下的压力脉动峰峰值拟合成压力脉动拟合线，根据拟合线的变化趋势和变化范围，确定该电站的压力脉动取值范围，本步骤亦适用于其他抽水蓄能电站实测压力脉动结果的分析。对于设计阶段而言，可根据已投入运行的类似抽水蓄能电站分析得到的压力脉动取值范围来确定设计电站的压力脉动的取值，进而确定调节保证设计参数。对于调试阶段而言，可根据本抽水蓄能电站测试阶段分析得到的压力脉动拟合线来确定压力脉动的取值，进而结合压力计算结果以预测极端工况下的压力值。
举例来说，由于进行调节保证设计时，确定设计值的最小压力是在压力计算值的基础上加上一定的压力脉动值，确定最大压力时是在压力计算值的基础上减去一定的压力脉动值。故此处压力脉动值取为压力脉动峰峰值的一半。采用本方法，可以根据任一电站的实测压力数据得到该电站的压力脉动取值。设计阶段，根据统计得到的各水头段的实测抽水蓄能电站的压力脉动取值范围，来确定该设计电站的压力脉动值。本发明一实施例中，如图2所示，上述步骤100采用经验模态分解法将每一过渡过程工况下的实测压力数据分解为压力趋势项及压力脉动项的过程包括：
步骤110，采用经验模态分解法将实测压力数据分解为残差项及本征模态函数，本征模态函数包括第i阶高阶本征模态函数及第j阶低阶本征模态函数，i∈[0,N-n]，j∈[1,n-1]，所述n起始阶数，所述N为最高阶数。
步骤120，将高阶本征模态函数与残差项相加得到压力趋势项。
步骤130，将低阶本征模态函数相加得到压力脉动项。
本发明一实施例中，对于每一过渡过程工况下的实测压力数据，为了表述简单，实测压力数据简称为信号x(t)，步骤110的实施过程包括：
步骤111，计算信号x(t)的全部极值点。
步骤112，采用三次样条函数分别对极大值点与极小值点进行插值拟合，得到实测压力数据的上包络线u(t)和下包络线l(t)。
步骤113，通过如下公式计算上包络线u(t)和下包络线l(t)的均值曲线：
Figure BDA0001701128930000061
步骤114，从信号x(t)中减去m1(t)，得到新信号h1(t)：
h1(t)＝x(t)-m1(t) (2)
步骤115，判断h1(t)是否是本征模态函数，如果不是，则将h1(t)作为新的待分解信号重复上述步骤，直至第k次hk(t)满足本征模态函数条件，得到第一阶本征模态函数，记为c1(t)，计算公式为：
c1(t)＝hk(t)＝hk-1(t)-mk(t) (3)
详细的说，通过如下准则公式判断hk(t)是否满足本征模态函数条件：
Figure BDA0001701128930000071
若满足上述公式，则可判断hk(t)是本征模态函数。
步骤116，将原始信号x(t)与第一本征模态函数c1(t)的差值定义为r1(t)：
r1(t)＝x(t)-c1(t) (5)
以r1(t)作为新的待分解信号重复上述步骤110至步骤115过程获得第二阶本征模态函数，并以此类推获得其它阶数对应的本征模态函数。
步骤117，通过上述分解，原始信号x(t)可表征为若干本征模态函数与残差的形式：
Figure BDA0001701128930000072
其中，ci(t)为第i阶本征模态函数，rN(t)为信号残差。
低阶本征模态函数代表了高频成分，高阶本征模态函数代表低频成分，即：随着阶数的提高，本征模态函数所表征的信号频率成分逐渐降低。信号残差rN(t)亦可以看作是一个高阶本征模态函数。
进一步的，上述步骤120中，通过如下公式计算压力趋势项：
Figure BDA0001701128930000073
进一步的，上述步骤130中，通过如下公式计算压力脉动项：
Figure BDA0001701128930000074
在利用公式(7)(8)计算压力趋势项及压力脉动项时，核心问题是当信号分解成N阶本征模态函数时求和的起始阶数的取值，起始阶数的选定原则为：增加本征模态函数进行信号趋势提取并不造成趋势信号的明显改变。
本发明一实施例中，起始阶数n的取值通过如下方式确定：
1)令起始阶数n的取值分别为N，N-1，…，1，通过公式(7)计算压力趋势项，计算压力趋势项波形与实测压力数据波形的相关系数rn，即rN,rN-1...,r1。
详细的说，相关系数通过如下方式确定。假设压力趋势项波形线上数据为X，实测压力数据波形线上数据为Y，波形线上的总时刻点为nt，趋势项波形线上数据均值为
Figure BDA0001701128930000081
原波形线上数据的均值为
Figure BDA0001701128930000082
则相关系数rn的计算公式如下：
Figure BDA0001701128930000083
其中，
Figure BDA0001701128930000084
为协方差；
Figure BDA0001701128930000085
为均方差；
Figure BDA0001701128930000086
为均方差。
2)按所述起始阶数n取值从小到大的顺序，计算相邻相关系数的相似度，判断所述相似度是否满足预定阈值，如果满足，则将此时的起始阶数n的取值作为起始阶数n的真实取值。
具体实施时，通过如下公式计算相邻系数的相似度：
Figure BDA0001701128930000087
本发明对预定阈值的具体取值不做限定，可根据实际需求设定预定阈值，预定阈值越小，相似度越高。一具体实施例中，预定阈值取值为0.05。
本发明一实施例中，对采用经验模态分解法分解出的压力脉动项，引用统计学的概念采用置信度法对压力脉动项进行分析，用区间估计的方法来估计总体平均数，总体平均数的估计必须具备三要素，即样本平均数
Figure BDA0001701128930000088
平均的抽样极限误差Δx，和置信度F(t),其中，置信度表示为：
Figure BDA0001701128930000089
样本平均数可表示为：
Figure BDA0001701128930000091
平均的抽样极限误差表示为：
Δx＝tσ (13)
其中，σ为样本标准差，t为概率度，可查正态分布概率表得到，当F(t)＝0.95时，t＝1.96。
如图3所示，上述步骤200采用置信度法对每一过渡过程工况下的压力脉动项进行分析，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值的过程包括：
步骤210，以某一工况的压力脉动项为分析对象，给定统计区间半径R，统计区间半径R内的压力脉动项值组成压力脉动数组，假定压力脉动数组元素个数为M，采用移动平均法求统计区间样本的平均数
Figure BDA0001701128930000092
一些具体实施方式中，假定压力脉动数组为(P1,P2,P3,......PM)，统计半径数组为(R1,R2,R3,......RM)，移动平均值数组
Figure BDA0001701128930000093
样本标准差数据组为(σ1,σ2,σ3,......σM)，其中预定统计半径为R，假设数组的索引为k，(1≤k≤M)定义当k≤R时，Rk＝k+1，当k ≥M-R时，Rk＝M-i-1，则统计区间样本的平均数
Figure BDA0001701128930000094
可通过以下公式求得，
Figure BDA0001701128930000095
由公式(14)可以求得压力脉动项的移动平均值数组
Figure BDA0001701128930000096
步骤220，根据统计区间样本的平均数
Figure BDA0001701128930000097
计算统计区间样本的标准差σk。
继续步骤210的具体实施方式，统计区间样本的标准差表示为：
Figure BDA0001701128930000098
根据公式(15)可求得样本的标准差数组(σ1,σ2,σ3,......σM)。
步骤230，根据统计区间样本的平均数及统计区间样本的标准差求得压力脉动的上包络线和下包络线，如图7所示，上包络线与下包络线之间的区间为置信区间。
一些实施方式中，假定选择95％的置信区间，此时，置信度F(t)＝0.95，查正态分布概率表得到t＝1.96，将t、σk和
Figure BDA0001701128930000101
代入公式(11)可求得脉动项的上下包络线，上包络为：
Figure BDA0001701128930000102
下包络线为：
Figure BDA0001701128930000103
上下包络线之间即为置信区间。
步骤240，令置信区间内的压力脉动值不变。若实测脉动值大于上包络线，则令其值等于上包络线上的点，若实测脉动值小于下包络线，则令其值等于下包络线上的点，此求得置信区间内的各时刻点对应的压力脉动值。本步骤能够避免置信区间内的点大于真实点。
步骤250，根据上包络线及下包络线确定置信区间内压力脉动峰峰值。
本发明一实施例中，如图4所示，上述步骤300拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，确定压力脉动的取值范围的过程包括：
步骤310，确定各过渡过程工况下对应的水头与压力脉动峰峰值的分布。
具体实施时，以分布图的形式体现水头与压力脉动峰峰值的分布，如图8所示，圆点为单机甩负荷工况，三角点为双机同时甩负荷工况，其中1#～4#分别代表1#、2#、3#、4#机组。
步骤320，根据所述分布，线性拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到拟合线。如图8所示，虚线表示拟合线，可以看出，拟合线在24％上下波动，且随着水头的升高有减小的趋势。
采用本发明提供的抽水蓄能电站过渡过程压力脉动分析方法，可准确确定压力脉动的取值范围，基于压力脉动的取值范围有效改善设计阶段调节保证设计参数不合理、复核阶段过渡过程极值结果预测不准确等问题，有效的保证安全稳定运行和减少经济损失，具有重要的工程应用价值。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法相似，因此该装置的实施可以参见抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法的实施，重复之处不再赘述。
如图5所示，抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析装置包括：
分解模块510，用于采用经验模态分解法将每一过渡过程工况下的实测压力数据分解为压力趋势项及压力脉动项；
分析模块520，采用置信度法对每一过渡过程工况下的压力脉动项进行分析，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值；
拟合模块530，用于拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，确定压力脉动的取值范围。
本发明一实施例中，分解模块510采用经验模态分解法将每一过渡过程工况下的实测压力数据分解为压力趋势项及压力脉动项的过程包括：
采用经验模态分解法将实测压力数据分解为残差项及本征模态函数，本征模态函数包括第i阶高阶本征模态函数及第j阶低阶本征模态函数，i∈[0,N-n]，j∈[1,n-1]，所述n起始阶数，所述N为最高阶数；
将高阶本征模态函数与残差项相加得到压力趋势项；
将低阶本征模态函数相加得到压力脉动项。
一些实施方式中，起始阶数n的取值通过如下方式确定：
令所述起始阶数n的取值分别为N，N-1，…，1，计算所述压力趋势项波形与实测压力数据波形的相关系数rn；
按所述起始阶数n取值从小到大的顺序，判断相邻相关系数的相似度是否满足预定阈值，如果满足，则将此时的起始阶数n的取值作为起始阶数n的真实取值。
本发明一实施例中，分析模块520采用置信度法对每一过渡过程工况下的压力脉动项进行分析，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值的过程包括：
给定统计区间半径R，采用移动平均法求压力脉动项的样本平均数
Figure BDA0001701128930000111
根据样本平均数
Figure BDA0001701128930000112
计算压力脉动项的样本标准差σp；
根据样本平均数及样本标准差求得压力脉动的上包络线和下包络线，上下包络线之间即为置信区间；
根据上包络线及下包络线确定置信区间内压力脉动峰峰值。
本发明一实施例中，拟合模块530拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，确定压力脉动的取值范围的过程包括：
确定各过渡过程工况下对应的水头及压力脉动峰峰值的分布；
根据所述分布线性拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。
为了更清楚说明本发明技术方案，下面以某抽水蓄能电站水轮机工况蜗壳进口压力过渡过程实测压力数据为例，进行详细说明，具体实施方式如下：
(1)采用经验模态分解方法，将蜗壳进口实测压力数据分解为压力趋势项和压力脉动项，具体分解过程如下：
a)将实测压力数据分解为6阶本征模态函数与信号残差，其中信号残差也可以看作第7阶本征模态函数,第6阶本征模态函数为高阶本征模态函数，第1至5阶本征模态函数为低阶本征模态函数。实测压力数据如图6A所示，各阶本征模态函数及信号残差如图6B至图6H所示。b)将第6阶本征模态函数与信号残差相加得到压力趋势项，如图6I所示。
c)将第1阶至第5阶本征模态函数相加，得到压力脉动项，如图6J所示。
(2)给定统计区间半径R＝600，对压力脉动项采用95％置信度法进行分析，得到置信区间内的压力脉动峰峰值。
a)根据公式(14)求出蜗壳进口压力脉动项的样本平均值
Figure BDA0001701128930000121
b)根据公式(15)求出压力脉动项的样本标准差σp；
c)令F(t)＝0.95，并根据公式(11)、(13)求出95％置信区间；
d)画出95％的置信区间包络线，如图7所示；
e)令置信区间内的压力脉动值不变，若脉动值大于上包络线，则令其值等于上包络线上的点，若脉动值小于下包络线，则令其值等于下包络线上的点，此求得置信区间内的压力脉动值；
f)求出置信区间内压力脉动的峰峰值,即置信区间内压力脉动最大值与最小值之差与水头的比值。
(3)拟合多工况下压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。如图8虚线所示，某抽水蓄能电站水轮工况单机甩100％负荷(圆点所示)和双机甩100％负荷(三角点所示)6个工况电站的实测蜗壳进口处压力脉动峰峰值，通过线性拟合，得出压力脉动峰峰约为24％。进行极端工况预测时，在数值计算的基础上，考虑12％的压力脉动值(峰峰值的一半)，以此预测蜗壳压力极值(预测最大值时在计算值的基础上增加12％的脉动压力，预测最小值时在计算值的基础上减少12％的脉动压力)，判断极端工况下蜗壳最大和最小压力等关键参数是否满足设计要求，能否保证电站安全运行。
此方法基于电站的实测结果，预测值更准确。且此方法可推广应用于更多电站，有效用于电站调试阶段过渡过程极端工况下蜗壳压力、尾水管压力等调节保证计算参数的预测及设计阶段调节保证设计参数的确定。
本发明一实施例中，还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述任一实施例所述的抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法。
本发明一实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅用于说明本发明的技术方案，任何本领域普通技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围应视权利要求范围为准。

Claims (9)

1.一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析方法，其特征在于，包括：
采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力脉动项；
采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值；
拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线；
其中，采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力脉动项的过程包括：
采用经验模态分解法将采集的实测压力数据分解为残差项及本征模态函数，本征模态函数包括第i阶高阶本征模态函数及第j阶低阶本征模态函数，i∈[0，N-n]，j∈[1，n-1]，所述n为起始阶数，所述N为最高阶数；
将高阶本征模态函数与残差项相加得到压力趋势项；
将低阶本征模态函数相加得到压力脉动项；
采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下压力脉动峰峰值的过程包括：
给定统计区间半径R，求统计区间样本的平均数
Figure FDA0003925127270000011
根据统计区间样本的平均数
Figure FDA0003925127270000012
计算统计区间样本的标准差sp；
根据统计区间样本的平均数及统计区间样本的标准差求得压力脉动的上包络线和下包络线，上包络线与下包络线之间的区间为置信区间；
根据上包络线及下包络线确定置信区间内压力脉动峰峰值。
2.如权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述实测压力数据为蜗壳压力数据或者尾水管压力数据。
3.如权利要求1所述的分析方法，其特征在于，所述起始阶数n的取值通过如下方式确定：
令所述起始阶数n的取值分别为N，N-1，…，1，计算压力趋势项波形与实测压力数据波形的相关系数rn；
按所述起始阶数n取值从小到大的顺序，计算相邻相关系数的相似度，判断所述相似度是否满足预定阈值，如果满足，则将此时的起始阶数n的取值作为起始阶数n的真实取值。
4.如权利要求1所述的分析方法，其特征在于，拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线的过程包括：
确定各过渡过程工况下对应的水头及压力脉动峰峰值的分布；
根据所述分布，线性拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。
5.一种抽水蓄能电站过渡过程压力脉动的分析装置，其特征在于，包括：
分解模块，用于采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力脉动项；
分析模块，采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下的压力脉动峰峰值；
拟合模块，用于拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线；
其中，所述分解模块采用经验模态分解法分解每一过渡过程工况下采集的实测压力数据，得到压力脉动项的过程包括：
采用经验模态分解法将采集的实测压力数据分解为残差项及本征模态函数，本征模态函数包括第i阶高阶本征模态函数及第j阶低阶本征模态函数，i∈[0，N-n]，j∈[1，n-1]，所述n为起始阶数，所述N为最高阶数；
将高阶本征模态函数与残差项相加得到压力趋势项；
将低阶本征模态函数相加得到压力脉动项；
所述分析模块采用置信度法分析每一过渡过程工况下的压力脉动项，得到相应过渡过程工况下压力脉动峰峰值的过程包括：
给定统计区间半径R，求统计区间样本的平均数
Figure FDA0003925127270000021
根据统计区间样本的平均数
Figure FDA0003925127270000022
计算统计区间样本的标准差sp；
根据统计区间样本的平均数及统计区间样本的标准差求得压力脉动的上包络线和下包络线，上包络线与下包络线之间的区间为置信区间；
根据上包络线及下包络线确定置信区间内压力脉动峰峰值。
6.如权利要求5所述的分析装置，其特征在于，所述起始阶数n的取值通过如下方式确定：
令所述起始阶数n的取值分别为N，N-1，…，1，计算压力趋势项波形与实测压力数据波形的相关系数rn；
按所述起始阶数n取值从小到大的顺序，计算相邻相关系数的相似度，判断所述相似度是否满足预定阈值，如果满足，则将此时的起始阶数n的取值作为起始阶数n的真实取值。
7.如权利要求5所述的分析装置，其特征在于，所述拟合模块拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线的过程包括：
确定各过渡过程工况下对应的水头及压力脉动峰峰值的分布；
根据所述分布，线性拟合上述过渡过程工况下的压力脉动峰峰值，得到压力脉动拟合线。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一项所述的分析方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的分析方法。
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