CN111080065A - 一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台 - Google Patents

一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台 Download PDF

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CN111080065A CN201911125249.4A CN201911125249A CN111080065A CN 111080065 A CN111080065 A CN 111080065A CN 201911125249 A CN201911125249 A CN 201911125249A CN 111080065 A CN111080065 A CN 111080065A
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王亚军
高泽明
李剑锋
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Abstract

本发明公开了一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，该平台包括边缘分析计算子站、通信服务器和网侧主站；边缘分析计算子站高速采集发电机组实时运行数据并将数据进行实时计算，并将计算结果以拟定规约通过通信服务器发送至网侧主站。本发明提出一种新能源一次调频性能在线监测方法，有效对新能源电站一次调频能力做出合理评价；提出一种热电联产机组“以热定电”调峰裕度在线核定方法，可以有效支撑热电机组源端核定供热期的负荷调整能力；提出一种源端设备故障、工况剧变情况下实时监测及录波分析方法，可以对源端设备故障及剧变工况进行实时有效分析录波，有助于设备故障的快速定位与解决。

Description

一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析 平台
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台。
背景技术
电力工业在我国国民经济中占有十分重要的地位，是国民经济重要的基础工业，也是国民经济发展战略中的重点和先行产业。近年来我国在电力行业的投入十分巨大，随着“五横五纵”特高压工程建设的不断推进，电网规模不断扩大，各地区电网联系越来越密切，电网中源侧设备(发电机组、新能源发电等)也不断增加。日趋复杂的电网结构带来的一系列网源协调问题也不断凸显。
为了解决这一问题，不同地区各种类型的网源协调平台应运而生。然而如今已建或者在建的网源协调平台大都是以源侧设备的各类运行状态数据集中至一个协调中心进行集中计算处理的模式。
这种模式的弊端很多，海量源端设备向协调中心的大数据量传输带来的网络负荷压力巨大，很容易导致网络堵塞甚至瘫痪；大量计算结果(如新能源一次调频性能在线评价、热电机组“以热定电”调峰裕度等)需要回传至源端加以利用，这势必会进一步浪费宝贵的调度网络资源。
因此应该将边缘计算技术和网源协调技术充分结合，充分开发源端的数据计算和分析能力，搭建一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台。将大量数据计算结果在源端进行计算，准确评估和掌握源侧涉网设备的技术状态；将调度侧需要的计算结果通过网络进行上传，有利于调度部门从安全管理和宏观调配的角度掌握源侧设备的运行状态，提高电网运行安全性和稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多元数据融合的合理、高效、功能多、实用性好的服务于网侧、源侧的网源协调边缘计算与分析平台，适用于电力系统网源协调平台建设工作，为源端多种高级应用的源端实现提供物质基础，为电网平稳高效运行提供助力。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，该平台包括边缘分析计算子站、通信服务器和网侧主站；
边缘分析计算子站高速采集发电机组实时运行数据并将数据进行实时计算，并将计算结果以拟定规约通过通信服务器发送至网侧主站。
作为本发明的进一步改进，所述边缘分析计算子站设置于电厂工程师站或者电子间，具有数据分析计算能力和多协议通信能力。
作为本发明的进一步改进，所述边缘分析计算子站与发电机组控制系统之间配置有单向隔离装置。
作为本发明的进一步改进，通信服务器将子站中的计算结果及相关原始数据通过104+录波方式上传至网侧主站；通信服务器置于电厂电子间，作为计算结果数据出口，它具有包括MODBUS、PMU、IEC 61850、IEC 103、IEC 104在内的多协议通信能力。
作为本发明的进一步改进，网侧主站接收边缘分析计算子站发来的计算结果及相关原始数据存储在配置好的大容量数据库之中，供调控中心进行分析评价；网侧主站置于各省电网公司调度机房。
作为本发明的进一步改进，所述边缘分析计算子站具有新能源一次调频性能在线监测功能、热电联产机组以热定电调峰裕度在线核定功能和源端设备故障、工况剧变情况下实时监测及录波分析功能。
作为本发明的进一步改进，新能源一次调频性能在线监测功能的实现过程如下：
光伏子站采集装置针对光伏站并网点和集电线AGC及一次调频过程分别进行录波设置，当装置接收到AGC动作指令后或一次调频动作指令后，对相关数据进行录波，录波时长6分钟，触发前设定为1分钟，触发后设定为5分钟，录波频率为10HZ。
作为本发明的进一步改进，所述边缘分析计算子站包括光伏站实时评价算法模块，利用该模块进行光伏站损耗评价分析、光伏站逆变器评价分析、光伏站逆变器和汇流箱离散分析和光伏站集电线和并网点一次调频能力对比分析。
作为本发明的进一步改进，热电联产机组以热定电调峰裕度在线核定功能的实现过程如下：
(一)通过实际供热量进行采暖抽汽量在线计算校核；
子站采集装置采集的机组采暖抽汽量数值可能不准确，在进行机组调峰范围计算时，采用一种基于供回水流量的计算方法，对采暖抽汽量进行验证计算，如果当前计算值与采集值存在较大偏差，则以当前计算值为准；
采暖抽汽量的计算可依据如下公式：
F＝Δt×G×4.18/(h1-h2)
其中，
Δt——热网供回水温差；
G——热网循环水流量；
h1——采暖抽汽焓；
h2——采暖疏水焓。
(二)通过汽轮机工况图进行热电负荷分配函数的确定；
供热式汽轮机的工况图是根据设计参数设定的，各参数及运行条件均在设计工况下；它是表示汽轮机的主蒸汽量、采暖供热抽汽量和功率之间关系的曲线，由一系列的抽汽流量工况线、最大主蒸汽流量工况线、最小排汽流量工况线、最小功率限制工况线共同组成，横坐标为功率，纵坐标为主蒸汽流量；
在供热式汽轮机的工况中，通过已知主蒸汽流量和采暖抽汽量来确定功率的值。
当已知汽轮机的主蒸汽流量、采暖供热抽汽流量和功率3个量中的任意2个时，就可确定第3个量；为了保证热电联产机组的供热能力，机组的发电功率需要随抽汽量的变化而进行调整，即以热定电运行方式。
(三)工况图线性拟合方法；
实际工程中，工况图的使用较为频繁，而查询工况图的方法操作起来比较繁琐，采用对工况图进行线性拟合的方式，得到机组工况图的拟合函数，用此函数来表示主蒸汽流量、采暖供热抽汽量和功率三者的关系；
(1)工况图等抽汽量线拟合
工况图中的G1，G2，···，G7均为等抽汽量线，在等抽汽量线上，机组的抽汽量qm是一定的，同时，由于抽汽量是连续不断变化的，所以等抽汽量线存在无数条；根据若干条已知的等抽汽量线，通过查看坐标来确定每条等抽汽量线上的发电机功率P和总进汽量qmt；
抽汽量一定时，将发电机功率和总进汽量看成线性关系，根据工况图坐标，得到各条已知等抽汽量线的直线方程lGn，即P与qmt的对应关系：
qmt＝k0P+b0 (1)
式中：k为等抽汽量线直线方程的斜率；b为等抽汽量直线方程的截距；
工况图中7条等抽汽量线的直线方程分别为lG1，lG2，···，lG7。
(2)工况图拟合
求取等抽汽量直线方程后，式(1)中的k，b看作未知量，表示不同抽汽量下的不同参数，需要确定抽汽量qm与2个未知量的关系，设存在如下对应关系
k＝a1qm n+a2qm n-1+···+anqm+an+1 (2)
b＝b1qm n+b2qm n-1+···+bnqm+bn+1 (3)
式中：ai，bi为参数；
由样本数据对上式进行高次方拟合后，可以得到各个系数。通过实验发现，高次方程拟合后的计算结果与设计值相比偏差较大，这是因为汽轮机抽汽量变化对系数k，b变化不敏感，而采用一次方程线性拟合公式的计算结果与设计值吻合，即现当n取1时，得到的结果最准确，所以将qm-k，qm-b的对应关系也看作是线性的，其直线方程为：
k＝kkqm+bk (4)
b＝kbqm+bb (5)
式中：kk，bk，kb，bb为参数；
根据等抽汽量线方程lGn，得到各等抽汽量线对应的k，b值，可记为{ki,bi}(i＝1,2,…,n)；同时，每条等抽汽量线会对应一个抽汽量值qm，那么各等抽汽力量线均对应一组数{ki,bi,qmi}(i＝1,2,…,n)；
采用最小二乘法，分别对曲线k＝kkqm+bk、b＝kbqm+bb进行线性拟合；
曲线k＝kkqm+bk、b＝kbqm+bb写成以下最小二乘格式形式：
Figure BDA0002276630760000051
Figure BDA0002276630760000052
应用最小二乘拟合算法得到参数kk，bk，kb，bb后，式(1)表示为
qmt＝(kkqm+bk)P+kbqm+bb (8)
由上式可知，对于一个采暖供热抽汽量和主汽流量，确定唯一的有功功率值；所以按照以热定电的原则，在采暖抽汽量一定时，由主汽流量的允许变化区间，确定出机组进行调峰的功率范围。
(3)确定限制线方程
由汽轮机工况图可知，调峰范围受到最大进汽量限制线、最小排汽量限制线和最小功率限制线的限制，几条限制线也将作为调峰范围确定的约束条件；
分别求取上述3条限制线的方程，结合等采暖抽汽量线，确定在满足各限制线情况下的采暖调峰范围；l1，l2分别为最大进汽量限制线和最小功率限制线，其方程可分别表示为：
qmt＝qmtmax (9)
P＝Pmin (10)
式中：qmtmax为最大进汽量；Pmin为最小功率；
对于最小排汽量限制线，根据工况图上的数据点进行拟合，经验证知，采用二阶拟合结果最为准确，故其方程表示为
qmt＝aP2+bP+c (11)
式中：a，b，c为二阶方程的参数；
采用最小二乘法对上式进行拟合，可确定二阶方程表达式。
(四)调峰范围确定过程方法；
(1)计算最大功率
在保持外界热负荷稳定不变的情况下，汽轮机的最大功率受汽轮机最大蒸汽流量以及汽轮机最大出力的限制；根据式(8)，因汽轮机最大蒸汽流量为常数，可根据当前采暖抽汽量确定出理论最大功率，将该功率与汽轮机最大出力做对比，取较小值作为该采暖抽汽量下的最大功率；
(2)计算最小功率
因最小功率限制线与最小排汽量限制线同时影响着调峰范围下限，所以需确认其临界值出的采暖抽汽量，即低于此采暖抽汽量的情况受到最小功率限制，高于此采暖抽汽量的情况受到最小排汽量限制；将式(8)、式(10)与式(11)联立求解，可确定临界的采暖抽汽量qm0；
最小功率的预测分两种情况，设当前的采暖抽汽量为qm，则：当qm<qm0时，最小功率为最小功率限制值，Pmin；当qm>qm0时，通过当前采暖抽汽量线与最小排汽量限制线的交点，求取其对应的功率值，此功率值作为最小功率的预测值。
当前采暖抽汽量线的直线方程可根据式(8)求取，将其结果与式(11)联立，得qmt＝(kkqm+bk)P+kbqm+bb和qmt＝aP2+bP+c
式中k0，b0，a，b，c均为可确定的常数；
由上述两式可得一元二次方程
aP2+(b-k)P+(c-b0) (12)
求解可得：
Figure BDA0002276630760000061
取满足P>Pmin时的值，即为最小功率值。
作为本发明的进一步改进，源端设备故障、工况剧变情况下实时监测及录波分析功能的实现过程如下：
采集装置具备就地逻辑运算功能和录波功能，对采集数据进行预处理计算，并根据各应用模块的需求灵活制定录波机制；录波机制具备定时录波和触发录波两种模式，录波过程可自由配置录波内容、录波频率和录波时长；
装置完成录波过程后，在线监测子站则可以针对供热抽汽中断、或者抽汽量突变过程的相关参数变化趋势进行对比分析，定位故障触发原因。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：
大量应用的源端计算可以有效减轻调度网络的负荷压力，减轻协调中心的数据计算压力。
提出一种新能源一次调频性能在线监测方法，有效对新能源电站(光伏、风电等)一次调频能力做出合理评价。
提出一种热电联产机组“以热定电”调峰裕度在线核定方法，可以有效支撑热电机组源端核定供热期的负荷调整能力。
提出一种源端设备故障、工况剧变情况下实时监测及录波分析方法，可以对源端设备故障及剧变工况进行实时有效分析录波，有助于设备故障的快速定位与解决。
附图说明
附图1是供热式汽轮机的工况图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，该平台包括边缘分析计算子站、通信服务器和网侧主站；
边缘分析计算子站高速采集发电机组实时运行数据并将数据进行实时计算，并将计算结果以拟定规约通过通信服务器发送至网侧主站。
具体的，边缘分析计算子站为一台具有多网口的工业服务器。最低配置要求为8核心8线程CPU，16G内存，2*2T企业级硬盘。子站分别通过网络连接线与发电机组控制系统通信接口、通信服务器连接。子站内有完整发电机组控制系统映射数据库及多种边缘计算功能。
具体的，通信服务器为一台具有多网口的工业服务器。最低配置要求为4核心8线程CPU，16G内存，1T企业级硬盘。通信服务器分别通过网络连接线和电力调度网与边缘分析计算子站和网侧主站连接。通信服务器具有数据问询及数据转发功能。
具体的，网侧主站为配置调度中心D5000系统机房的一台服务器。主站最低排至要求为4核心4线程CPU，16G内存，2*2T企业级硬盘。主站中有完整的存有边缘计算结果和原始数据的数据库。主站中的数据通过D5000系统相关接口推送至调控中心。
进一步的，边缘计算所有功能全部内置于边缘分析计算子站中，定期维护更新。
作为本发明的进一步改进，所述边缘分析计算子站设置于电厂工程师站或者电子间，具有数据分析计算能力和多协议通信能力。
作为本发明的进一步改进，所述边缘分析计算子站与发电机组控制系统之间配置有单向隔离装置。
作为本发明的进一步改进，通信服务器将子站中的计算结果及相关原始数据通过104+录波方式上传至网侧主站；通信服务器置于电厂电子间，作为计算结果数据出口，它具有包括MODBUS、PMU、IEC 61850、IEC 103、IEC 104在内的多协议通信能力。
作为本发明的进一步改进，网侧主站接收边缘分析计算子站发来的计算结果及相关原始数据存储在配置好的大容量数据库之中，供调控中心进行分析评价；网侧主站置于各省电网公司调度机房。
作为本发明的进一步改进，所述边缘分析计算子站具有新能源一次调频性能在线监测功能、热电联产机组以热定电调峰裕度在线核定功能和源端设备故障、工况剧变情况下实时监测及录波分析功能。
作为本发明的进一步改进，新能源一次调频性能在线监测功能的实现过程如下：
光伏子站采集装置针对光伏站并网点和集电线AGC及一次调频过程分别进行录波设置，当装置接收到AGC动作指令后或一次调频动作指令后，对相关数据进行录波，录波时长6分钟，触发前设定为1分钟，触发后设定为5分钟，录波频率为10HZ。
作为本发明的进一步改进，所述边缘分析计算子站包括光伏站实时评价算法模块，利用该模块进行光伏站损耗评价分析、光伏站逆变器评价分析、光伏站逆变器和汇流箱离散分析和光伏站集电线和并网点一次调频能力对比分析。
具体的，光伏站损耗评价分析过程如下：
对光伏电站光伏方阵、逆变器、汇流箱、箱变、升压站进行损耗计算和分析，找出电站内损耗大的光伏方阵和设备，指导系统优化，及时采取针对性维护，降低设备和电站整体损耗，提高发电量和发电效率。
具体的，光伏站逆变器评价分析过程如下：
逆变器作为电站重要和最受关注的设备，对逆变器效率、损失发电量、故障率、等价时进行综合横纵对比分析，对低效和故障逆变器针对性运维。
对逆变器形成统计报表，包括逆变器名称、装机容量、日等价时、日直流发电量、日交流发电量、最大有功功率、最大无功功率、转换效率。
具体的，光伏站逆变器和汇流箱离散分析分析过程如下：
光伏逆变器和汇流箱离散分析是评价逆变器性能的有效手段。
集中逆变器，逆变器有效支路电流的离散率反应了该设备下所带有效支路的整体运行情况。组串逆变器和直流汇流箱，逆变器和直流汇流箱有效支路电流的离散率反应了该设备所带有效支路即光伏组串的整体运行情况，通过直流汇流箱和组串逆变器离散率分析可以精确定位到哪个光伏组串发电异常。
离散率分析结果指导建议包含必须整改、待观测、运行良好、运行稳定、异常、未分析6个状态，通过图表结合和颜色提醒的方式直观提醒逆变器和光伏组串异常，离散率数值越小说明各逆变器、汇流箱支路、光伏组串发电情况越稳定。
具体的，光伏站集电线和并网点一次调频能力对比分析过程如下：
采集装置完成录波后，可以在监测子站实时进行一次调频过程指标计算，可以针对指标计算结果，对比分析不同负荷阶段并网点相关逆变器和集电线相关逆变器响应一次调频指令的优劣情况，并结合录波文件中配置的其他关键参数，对异常的调节过程进行分析，定位具体原因，从而优化光伏站一次调频调节过程。
作为本发明的进一步改进，热电联产机组以热定电调峰裕度在线核定功能的实现过程如下：
(一)通过实际供热量进行采暖抽汽量在线计算校核；
子站采集装置采集的机组采暖抽汽量数值可能不准确，在进行机组调峰范围计算时，采用一种基于供回水流量的计算方法，对采暖抽汽量进行验证计算，如果当前计算值与采集值存在较大偏差，则以当前计算值为准；
采暖抽汽量的计算可依据如下公式：
F＝Δt×G×4.18/(h1-h2)
其中，
Δt——热网供回水温差；
G——热网循环水流量；
h1——采暖抽汽焓；
h2——采暖疏水焓。
(二)通过汽轮机工况图进行热电负荷分配函数的确定；
供热式汽轮机的工况图是根据设计参数设定的，各参数及运行条件均在设计工况下；它是表示汽轮机的主蒸汽量、采暖供热抽汽量和功率之间关系的曲线，由一系列的抽汽流量工况线、最大主蒸汽流量工况线、最小排汽流量工况线、最小功率限制工况线共同组成，横坐标为功率，纵坐标为主蒸汽流量；
在供热式汽轮机的工况中，通过已知主蒸汽流量和采暖抽汽量来确定功率的值。
当已知汽轮机的主蒸汽流量、采暖供热抽汽流量和功率3个量中的任意2个时，就可确定第3个量；为了保证热电联产机组的供热能力，机组的发电功率需要随抽汽量的变化而进行调整，即以热定电运行方式。
(三)工况图线性拟合方法；
实际工程中，工况图的使用较为频繁，而查询工况图的方法操作起来比较繁琐，采用对工况图进行线性拟合的方式，得到机组工况图的拟合函数，用此函数来表示主蒸汽流量、采暖供热抽汽量和功率三者的关系；
(1)工况图等抽汽量线拟合
工况图中的G1，G2，···，G7均为等抽汽量线，在等抽汽量线上，机组的抽汽量qm是一定的，同时，由于抽汽量是连续不断变化的，所以等抽汽量线存在无数条；根据若干条已知的等抽汽量线，通过查看坐标来确定每条等抽汽量线上的发电机功率P和总进汽量qmt；
抽汽量一定时，将发电机功率和总进汽量看成线性关系，根据工况图坐标，得到各条已知等抽汽量线的直线方程lGn，即P与qmt的对应关系：
qmt＝k0P+b0 (1)
式中：k为等抽汽量线直线方程的斜率；b为等抽汽量直线方程的截距；
工况图中7条等抽汽量线的直线方程分别为lG1，lG2，···，lG7。
(2)工况图拟合
求取等抽汽量直线方程后，式(1)中的k，b看作未知量，表示不同抽汽量下的不同参数，需要确定抽汽量qm与2个未知量的关系，设存在如下对应关系
k＝a1qm n+a2qm n-1+···+anqm+an+1 (2)
b＝b1qm n+b2qm n-1+···+bnqm+bn+1 (3)
式中：ai，bi为参数；
由样本数据对上式进行高次方拟合后，可以得到各个系数。通过实验发现，高次方程拟合后的计算结果与设计值相比偏差较大，这是因为汽轮机抽汽量变化对系数k，b变化不敏感，而采用一次方程线性拟合公式的计算结果与设计值吻合，即现当n取1时，得到的结果最准确，所以将qm-k，qm-b的对应关系也看作是线性的，其直线方程为：
k＝kkqm+bk (4)
b＝kbqm+bb (5)
式中：kk，bk，kb，bb为参数；
根据等抽汽量线方程lGn，得到各等抽汽量线对应的k，b值，可记为{ki,bi}(i＝1,2,…,n)；同时，每条等抽汽量线会对应一个抽汽量值qm，那么各等抽汽力量线均对应一组数{ki,bi,qmi}(i＝1,2,…,n)；
采用最小二乘法，分别对曲线k＝kkqm+bk、b＝kbqm+bb进行线性拟合；
曲线k＝kkqm+bk、b＝kbqm+bb写成以下最小二乘格式形式：
Figure BDA0002276630760000131
Figure BDA0002276630760000132
应用最小二乘拟合算法得到参数kk，bk，kb，bb后，式(1)表示为
qmt＝(kkqm+bk)P+kbqm+bb (8)
由上式可知，对于一个采暖供热抽汽量和主汽流量，确定唯一的有功功率值；所以按照以热定电的原则，在采暖抽汽量一定时，由主汽流量的允许变化区间，确定出机组进行调峰的功率范围。
(3)确定限制线方程
由汽轮机工况图可知，调峰范围受到最大进汽量限制线、最小排汽量限制线和最小功率限制线的限制，几条限制线也将作为调峰范围确定的约束条件；
分别求取上述3条限制线的方程，结合等采暖抽汽量线，确定在满足各限制线情况下的采暖调峰范围；l1，l2分别为最大进汽量限制线和最小功率限制线，其方程可分别表示为：
qmt＝qmtmax (9)
P＝Pmin (10)
式中：qmtmax为最大进汽量；Pmin为最小功率；
对于最小排汽量限制线，根据工况图上的数据点进行拟合，经验证知，采用二阶拟合结果最为准确，故其方程表示为
qmt＝aP2+bP+c (11)
式中：a，b，c为二阶方程的参数；
采用最小二乘法对上式进行拟合，可确定二阶方程表达式。
(四)调峰范围确定过程方法；
(1)计算最大功率
在保持外界热负荷稳定不变的情况下，汽轮机的最大功率受汽轮机最大蒸汽流量以及汽轮机最大出力的限制；根据式(8)，因汽轮机最大蒸汽流量为常数，可根据当前采暖抽汽量确定出理论最大功率，将该功率与汽轮机最大出力做对比，取较小值作为该采暖抽汽量下的最大功率；
(2)计算最小功率
因最小功率限制线与最小排汽量限制线同时影响着调峰范围下限，所以需确认其临界值出的采暖抽汽量，即低于此采暖抽汽量的情况受到最小功率限制，高于此采暖抽汽量的情况受到最小排汽量限制；将式(8)、式(10)与式(11)联立求解，可确定临界的采暖抽汽量qm0；
最小功率的预测分两种情况，设当前的采暖抽汽量为qm，则：当qm<qm0时，最小功率为最小功率限制值，Pmin；当qm>qm0时，通过当前采暖抽汽量线与最小排汽量限制线的交点，求取其对应的功率值，此功率值作为最小功率的预测值。
当前采暖抽汽量线的直线方程可根据式(8)求取，将其结果与式(11)联立，得qmt＝(kkqm+bk)P+kbqm+bb和qmt＝aP2+bP+c
式中k0，b0，a，b，c均为可确定的常数；
由上述两式可得一元二次方程
aP2+(b-k)P+(c-b0)(12)
求解可得：
Figure BDA0002276630760000151
取满足P>Pmin时的值，即为最小功率值。
作为本发明的进一步改进，源端设备故障、工况剧变情况下实时监测及录波分析功能的实现过程如下：
采集装置具备就地逻辑运算功能和录波功能，对采集数据进行预处理计算，并根据各应用模块的需求灵活制定录波机制；录波机制具备定时录波和触发录波两种模式，录波过程可自由配置录波内容、录波频率和录波时长；
例如热电厂运行过程中如果发生供热抽汽中断、或者抽汽量突变则即可启动录波，对机组有功，机组无功，电网频率，主汽温度，主汽压力，主汽流量，汽包水位，炉膛负压等关键参数进行数据录波，录波时长设定为5分钟，其中触发前3分钟，触发后2分钟，录波频率设定为1HZ。
装置完成录波过程后，在线监测子站则可以针对供热抽汽中断、或者抽汽量突变过程的相关参数变化趋势进行对比分析，定位故障触发原因。
以上所述实例表达了本发明的优选实施例，描述内容较为详细和具体，但并不仅仅局限于本发明；特别指出的是，对于本领域的研究人员或技术人员来讲，在不脱离本发明的结构之内，系统内部的局部改进和子系统之间的改动、变换等，均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于：该平台包括边缘分析计算子站、通信服务器和网侧主站；
边缘分析计算子站高速采集发电机组实时运行数据并将数据进行实时计算，并将计算结果以拟定规约通过通信服务器发送至网侧主站。
2.根据权利要求1所述的一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于：所述边缘分析计算子站设置于电厂工程师站或者电子间，具有数据分析计算能力和多协议通信能力。
3.根据权利要求2所述的一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于：所述边缘分析计算子站与发电机组控制系统之间配置有单向隔离装置。
4.根据权利要求1所述的一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于：通信服务器将子站中的计算结果及相关原始数据通过104+录波方式上传至网侧主站；通信服务器置于电厂电子间，作为计算结果数据出口，它具有包括MODBUS、PMU、IEC 61850、IEC 103、IEC 104在内的多协议通信能力。
5.根据权利要求1所述的一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于：网侧主站接收边缘分析计算子站发来的计算结果及相关原始数据存储在配置好的大容量数据库之中，供调控中心进行分析评价；网侧主站置于各省电网公司调度机房。
6.根据权利要求3所述的一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于：所述边缘分析计算子站具有新能源一次调频性能在线监测功能、热电联产机组以热定电调峰裕度在线核定功能和源端设备故障、工况剧变情况下实时监测及录波分析功能。
7.根据权利要求6所述的一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于，新能源一次调频性能在线监测功能的实现过程如下：
光伏子站采集装置针对光伏站并网点和集电线AGC及一次调频过程分别进行录波设置，当装置接收到AGC动作指令后或一次调频动作指令后，对相关数据进行录波，录波时长6分钟，触发前设定为1分钟，触发后设定为5分钟，录波频率为10HZ。
8.根据权利要求7所述的一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于，所述边缘分析计算子站包括光伏站实时评价算法模块，利用该模块进行光伏站损耗评价分析、光伏站逆变器评价分析、光伏站逆变器和汇流箱离散分析和光伏站集电线和并网点一次调频能力对比分析。
9.根据权利要求6所述的一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于，热电联产机组以热定电调峰裕度在线核定功能的实现过程如下：
(一)通过实际供热量进行采暖抽汽量在线计算校核；
(二)通过汽轮机工况图进行热电负荷分配函数的确定；
(三)工况图线性拟合方法；
实际工程中，工况图的使用较为频繁，而查询工况图的方法操作起来比较繁琐，采用对工况图进行线性拟合的方式，得到机组工况图的拟合函数，用此函数来表示主蒸汽流量、采暖供热抽汽量和功率三者的关系；
(四)调峰范围确定过程方法；
(1)计算最大功率
在保持外界热负荷稳定不变的情况下，汽轮机的最大功率受汽轮机最大蒸汽流量以及汽轮机最大出力的限制；因汽轮机最大蒸汽流量为常数，根据当前采暖抽汽量确定出理论最大功率，将该功率与汽轮机最大出力做对比，取较小值作为该采暖抽汽量下的最大功率；
(2)计算最小功率
因最小功率限制线与最小排汽量限制线同时影响着调峰范围下限，所以需确认其临界值出的采暖抽汽量，即低于此采暖抽汽量的情况受到最小功率限制，高于此采暖抽汽量的情况受到最小排汽量限制；
最小功率的预测分两种情况，设当前的采暖抽汽量为qm，则：当qm<qm0时，最小功率为最小功率限制值，Pmin；当qm>qm0时，通过当前采暖抽汽量线与最小排汽量限制线的交点，求取其对应的功率值，此功率值作为最小功率的预测值。
10.根据权利要求6所述的一种基于多元数据融合的网源协调源侧性能边缘计算与分析平台，其特征在于，源端设备故障、工况剧变情况下实时监测及录波分析功能的实现过程如下：
采集装置具备就地逻辑运算功能和录波功能，对采集数据进行预处理计算，并根据各应用模块的需求灵活制定录波机制；录波机制具备定时录波和触发录波两种模式，录波过程可自由配置录波内容、录波频率和录波时长；
装置完成录波过程后，在线监测子站则可以针对供热抽汽中断、或者抽汽量突变过程的相关参数变化趋势进行对比分析，定位故障触发原因。
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