CN112508365B - 一种在线煤耗曲线滚动修正方法及系统 - Google Patents

一种在线煤耗曲线滚动修正方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在线煤耗曲线滚动修正方法及系统，它包括：收集全网所有m个火电机组的历史机组信息及实时机组信息，构建历史信息θ＝{tθ,Pθ,Bθ}和实时信息
Figure DDA0002800524510000011
通过最小二乘法计算第i个机组的煤耗量曲线函数CurPi；利用火电机组实时机组信息
Figure DDA0002800524510000012
实时修正综合煤耗曲线CurPi；解决了没有考虑火电机组实际的煤耗情况，而单纯使用固定的a、b、c系数值，造成在火电机组接收调度机构AGC调节指令后进行机组出力调节偏差，导致电网和机组运行的煤耗量升高，经济性下降等问题。

Description

一种在线煤耗曲线滚动修正方法及系统
技术领域
本发明属于电网发电调度控制技术领域，具体涉及一种在线煤耗曲线滚动修正方法及系统。
背景技术
电力作为高耗能行业，是节能减排的重点，其节能降耗工作潜力巨大，前景广阔；同时也是促进电力工业发展、深化电力体制改革和提升电力管理水平的关键环节。建立一种以能耗和排放水平为基础的发电竞争环境，改善电力调度运行方式，推动电力工业结构调整、技术进步和产业升级，加快淘汰落后产能，提高能源加工转换效率，最大限度地发挥可再生及清洁的作用，最大限度地减少化石燃料的使用，促进电力工业又好又快发展，实现节能减排目标；在保障电力可靠供应的前提下，按照节能、经济的原则，优先调度可再生发电资源，按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序，依次调用化石类发电资源，最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。
在现有节能发电调度中，其中一个主要的计算指标是火电机组的运行费用，也就是机组的煤耗。目前采用的方法是利用最小二乘法将机组煤耗和发电有功功率的拟合成以机组发电功率P为变量的二次函数：f(P)＝aP2+bP+c，这个二次函数被称作煤耗量曲线，a、b、c系数为常数，且为固定值。但实际情况下，每台火电机组在不同运行工况下，其单位煤耗量也是不一样的，如果没有考虑火电机组实际的煤耗情况，而单纯使用固定的a、b、c系数值，会造成在火电机组接收调度机构AGC(自动发电控制)调节指令后进行机组出力调节偏差，导致电网和机组运行的煤耗量升高，经济性下降等问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种在线煤耗曲线滚动修正方法及系统，以解决现有技术没有考虑火电机组实际的煤耗情况，而单纯使用固定的a、b、c系数值，造成在火电机组接收调度机构AGC(自动发电控制)调节指令后进行机组出力调节偏差，导致电网和机组运行的煤耗量升高，经济性下降等技术问题。
本发明采取的技术方案：
一种在线煤耗曲线滚动修正方法，它包括：
步骤1、收集全网所有m个火电机组的历史机组信息及实时机组信息，构建历史信息θ＝{tθ,Pθ,Bθ}和实时信息
Figure BDA0002800524490000021
tθ为机组的历史时刻数据；Pθ为机组的历史有功功率数据；Bθ为机组的历史煤耗量数据；
Figure BDA0002800524490000022
为机组的实时时刻数据；
Figure BDA0002800524490000023
为机组的实时有功功率数据；
步骤2、根据所有m个火电机组的历史机组信息集θ，通过最小二乘法计算第i个机组的煤耗量曲线函数CurPi；
步骤3、利用火电机组实时机组信息
Figure BDA0002800524490000024
实时修正综合煤耗曲线CurPi。
机组有功功率数据的获取方法为：
由机组有功功率变送器直接获取机组5分钟的有功功率平均值PL1，由与PL1对应时刻的机组电流变送器IL2、电压变送器VL2和功率因数变送器
Figure BDA0002800524490000031
2计算获得5分钟的有功功率平均值PL2，计算公式为
Figure BDA0002800524490000032
将PL1和PL2进行对比，若
Figure BDA0002800524490000033
误差小于0.5％，则机组有功功率选择PL1，若其误差大于0.5％，则取二者平均值，则机组有功功率为
Figure BDA0002800524490000034
步骤2所述根据所有m个火电机组的历史机组信息集θ，通过最小二乘法计算第i个机组的煤耗量曲线函数CurPi的方法包括：
步骤2.1、确定训练样本容量及样本集，利用步骤1获取的全网所有m个火电机组的历史机组信息集θ，作为训练样本集；
训练数据样本集为tθ对应的
Figure BDA0002800524490000035
其中Pθi∈Rn为输入变量，Bθi∈Rn为相应的输出值；
步骤2.2、构建最小二乘法方程组CurPi＝Bθi＝ci+biPθi+aiPθi 2，系数ai、bi、ci使得
Figure BDA0002800524490000036
为最小值；
步骤2.3、利用多元函数求极值方法使得函数
CurPi＝Bθi＝ci+biPθi+aiPθi 2
取最小值；对
Figure BDA0002800524490000037
偏导，求得方程组
Figure BDA0002800524490000041
步骤2.4、将训练数据样本集为tθ对应的
Figure BDA0002800524490000042
代入方程组求得系数ai、bi、ci；
步骤2.5、生成综合煤耗曲线CurPi＝Bθi＝ci+biPθi+aiPθi 2。
步骤1所述时刻数据的获取是从厂站的GPS装置获取。
一种在线煤耗曲线实时生成系统，它包括：主站和厂站，厂站通过百兆以太网与厂站汇集交换机相连，并利用专线或调度数据网通过防火墙接入主站核心交换机，用于实现厂站数据向主站传输。
所述厂站包括机组采集站，机组采集站通过百兆以太网与厂站内交换机连接。
机组采集站包括机组DCS系统、机组DCS系统接口机、机组DCS采集站、机组功率变送器、机组电压变送器、机组电流变送器、机组功率因数变送器和厂站GPS系统。
厂站GPS系统通过通信电缆与机组DCS系统相连，用于提供标准对时时间；机组DCS系统通过通信电缆与机组功率变送器、机组电压变送器、机组电流变送器和机组功率因数变送器相连用于提供机组的功率、电压、电流和功率因数；机组DCS系统通过百兆以太网连接到对应机组的DCS控制系统接口机，再通过OPC工业标准协议直接将采集数据传输给机组DCS采集站。
本发明的有益效果：
本发明过收集全网所有n个火电机组的历史机组信息及实时机组信息，构建历史信息集和实时信息集，通过最小二乘法计算综合煤耗曲线的函数表达式，同时再根据火电机组运行中的实时信息集，利用机组实时信息对曲线进行实时修正，从而得到在线煤耗曲线实时曲线，以解决没有考虑火电机组实际的煤耗情况，而单纯使用固定的a、b、c系数值，造成在火电机组接收调度机构AGC(自动发电控制)调节指令后进行机组出力调节偏差，导致电网和机组运行的煤耗量升高，经济性下降等问题。
附图说明：
图1为本发明系统示意图。
具体实施方式：
一种在线煤耗曲线滚动修正方法，其主要步骤为：
1、收集全网所有m个火电机组的历史机组信息及实时机组信息，构建历史信息θ＝{tθ,Pθ,Bθ}和实时信息
Figure BDA0002800524490000051
(1)其中，火电机组的历史机组信息θ＝{tθ,Pθ,Bθ}中，第i个机组第j个时刻的历史机组信息为θij＝{tθij,Pθij,Bθij}，其中i∈m,j∈n。
tθ为：机组的历史时刻数据，用作标记机组的历史有功功率数据和历史煤耗量数据对应的时刻值，时刻的时标格式为年：月：日：时：分：秒。
Pθ为：机组的历史有功功率数据。
Bθ为：机组的历史煤耗量数据。
(2)其中，火电机组的实时机组信息
Figure BDA0002800524490000061
中，第i个机组第k个时刻的实时机组信息为
Figure BDA0002800524490000062
Figure BDA0002800524490000063
为：机组的实时时刻数据，用作标记机组的实时有功功率数据和实时煤耗量数据对应的时刻值，时刻的时标格式为年：月：日：时：分：秒。
Figure BDA0002800524490000064
为：机组的实时有功功率数据。
(3)时刻数据的获取：从厂站的GPS装置获取。
(4)机组有功功率数据的获取：由机组有功功率变送器直接获取机组5分钟的有功功率平均值PL1，由与PL1对应时刻的机组电流变送器IL2、电压变送器VL2和功率因数变送器
Figure BDA0002800524490000065
2计算获得5分钟的有功功率平均值PL2，计算公式为
Figure BDA0002800524490000066
将PL1和PL2进行对比，若
Figure BDA0002800524490000067
误差小于0.5％，则机组有功功率选择PL1，若其误差大于0.5％，则取二者平均值，则机组有功功率为
Figure BDA0002800524490000068
2、利用步骤1获取的全网所有m个火电机组的历史机组信息集θ，通过最小二乘法，计算第i个机组的煤耗量曲线函数CurPi。
(1)确定训练样本容量及样本集。利用步骤1获取的全网所有m个火电机组的历史机组信息集θ，作为训练样本集。
训练数据样本集为tθ对应的
Figure BDA0002800524490000069
其中Pθi∈Rn为输入变量，Bθi∈Rn为相应的输出值。
(2)构建最小二乘法方程组CurPi＝Bθi＝ci+biPθi+aiPθi 2，其中系数ai、bi、ci应能使得
Figure BDA0002800524490000071
为最小值。
(3)利用多元函数求极值方法使得函数CurPi＝Bθi＝ci+biPθi+aiPθi 2取最小值。对
Figure BDA0002800524490000072
偏导，求得方程组
Figure BDA0002800524490000073
(4)将训练数据样本集为tθ对应的
Figure BDA0002800524490000074
代入(3)中的方程组，求得系数ai、bi、ci。
(5)生成综合煤耗曲线CurPi＝Bθi＝ci+biPθi+aiPθi 2。
3、利用火电机组实时机组信息
Figure BDA0002800524490000075
实时修正综合煤耗曲线CurPi，用于滚动修正发电调度计划。
所述系统包括：
1、主站和L个厂站。
系统主站包括采用1000Mbps的主干冗余快速以太网作为信息传递和数据传输的媒体，通过相应的网络设备、接口服务器、数据库服务器、计算服务器、域服务器、WEB服务器、计算机终端设备和系统软件包等来完成系统的应用功能。
L个厂站通过百兆以太网与厂站汇集交换机相连，并利用专线或调度数据网通过防火墙接入主站核心交换机，用于实现厂站数据向主站传输。专线或调度数据网按照电网统一规划的安全措施进行远程数据通信的安全防护。
每个厂站包括厂站内多个机组采集站，通过百兆以太网与厂站内交换机连接。
第个厂站包括多个机组采集站。
每个机组采集站包括机组DCS系统、机组DCS系统接口机、机组DCS采集站、机组功率变送器、机组电压变送器、机组电流变送器、机组功率因数变送器、厂站GPS系统。
厂站GPS系统通过通信电缆与机组DCS系统相连，用于提供标准对时时间。
机组DCS系统通过通信电缆与机组功率变送器、机组电压变送器、机组电流变送器、机组功率因数变送器相连，用于提供机组的功率、电压、电流和功率因数。
机组DCS系统通过百兆以太网连接到对应机组的DCS控制系统接口机，再通过OPC工业标准协议直接将采集数据传输给机组DCS采集站。

Claims (7)

1.一种在线煤耗曲线滚动修正方法，它包括：
步骤1、收集全网所有m个火电机组的历史机组信息及实时机组信息，构建历史信息θ＝{tθ,Pθ,Bθ}和实时信息
Figure FDA0003643508140000011
tθ为机组的历史时刻数据；Pθ为机组的历史有功功率数据；Bθ为机组的历史煤耗量数据；
Figure FDA0003643508140000012
为机组的实时时刻数据；
Figure FDA0003643508140000013
为机组的实时有功功率数据；
步骤2、根据所有m个火电机组的历史机组信息集θ，通过最小二乘法计算第i个机组的煤耗量曲线函数CurPi；
煤耗量曲线函数CurPi的计算方法包括：
步骤2.1、确定训练样本容量及样本集，利用步骤1获取的全网所有m个火电机组的历史机组信息集θ，作为训练样本集；
训练数据样本集为tθ对应的
Figure FDA0003643508140000014
其中Pθi∈Rn为输入变量，Bθi∈Rn为相应的输出值；
步骤2.2、构建最小二乘法方程组CurPi＝Bθi＝ci+biPθi+aiPθi 2，系数ai、bi、ci使得
Figure FDA0003643508140000015
为最小值；
步骤2.3、利用多元函数求极值方法使得函数
CurPi＝Bθi＝ci+biPθi+aiPθi 2
取最小值；对
Figure FDA0003643508140000016
偏导，求得方程组
Figure FDA0003643508140000021
步骤2.4、将训练数据样本集为tθ对应的
Figure FDA0003643508140000022
代入方程组求得系数ai、bi、ci；
步骤2.5、生成综合煤耗曲线CurPi＝Bθi＝ci+biPθi+aiPθi 2；
步骤3、利用火电机组实时机组信息
Figure FDA0003643508140000023
实时修正综合煤耗曲线CurPi。
2.根据权利要求1所述的一种在线煤耗曲线滚动修正方法，其特征在于：机组有功功率数据的获取方法为：
由机组有功功率变送器直接获取机组5分钟的有功功率平均值PL1，由与PL1对应时刻的机组电流变送器IL2、电压变送器VL2和功率因数变送器
Figure FDA0003643508140000024
2计算获得5分钟的有功功率平均值PL2，计算公式为
Figure FDA0003643508140000025
将PL1和PL2进行对比，若
Figure FDA0003643508140000026
误差小于0.5％，则机组有功功率选择PL1，若其误差大于0.5％，则取二者平均值，则机组有功功率为
Figure FDA0003643508140000027
3.根据权利要求1所述的一种在线煤耗曲线滚动修正方法，其特征在于：步骤1所述时刻数据的获取是从厂站的GPS装置获取。
4.一种基于权利要求1所述的一种在线煤耗曲线滚动修正方法实现的在线煤耗曲线滚动修正系统，它包括：主站和厂站，其特征在于：厂站通过百兆以太网与厂站汇集交换机相连，并利用专线或调度数据网通过防火墙接入主站核心交换机，用于实现厂站数据向主站传输。
5.根据权利要求4所述的一种在线煤耗曲线滚动修正系统，其特征在于：厂站包括机组采集站，机组采集站通过百兆以太网与厂站内交换机连接。
6.根据权利要求5所述的一种在线煤耗曲线滚动修正系统，其特征在于：机组采集站包括机组DCS系统、机组DCS系统接口机、机组DCS采集站、机组功率变送器、机组电压变送器、机组电流变送器、机组功率因数变送器和厂站GPS系统。
7.根据权利要求6所述的一种在线煤耗曲线滚动修正系统，其特征在于：厂站GPS系统通过通信电缆与机组DCS系统相连，用于提供标准对时时间；机组DCS系统通过通信电缆与机组功率变送器、机组电压变送器、机组电流变送器和机组功率因数变送器相连用于提供机组的功率、电压、电流和功率因数；机组DCS系统通过百兆以太网连接到对应机组的DCS控制系统接口机，再通过OPC工业标准协议直接将采集数据传输给机组DCS采集站。
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