[发明专利]一种基于小样本暂态数据的汽轮机高调门流量特性优化方法

说明书

本发明公开了一种基于小样本暂态数据的汽轮机高调门流量特性优化方法，通过采样汽轮机变负荷过程中的暂态数据，再对所采集的数据进行清洗和聚类分析，得到各个负荷工况下的样本数据集；根据汽轮机调节级压力和进汽量之间的正比关系，对样本数据集中的汽轮机进汽量进行修正，得到相同边界条件下汽轮机进汽量；最后采用最小二乘拟合算法，对进汽流量与总阀门指令进行线性化拟合，并结合原有流量与阀门指令之间的关系，对汽轮机高调门流量特性曲线进行修正，得到线性化后的汽轮机各高调门配汽曲线。

技术领域

本发明专利属于汽轮机运行优化技术领域，涉及一种基于小样本暂态 数据的汽轮机高调门流量特性优化技术。以机组小样本暂态数据为依据，通过 数据清洗、聚类分析及蒸汽流量修正等技术，对汽轮机高调门线性度进行优化， 可以有效改善汽轮机的动态调节性能，提升机组负荷控制精度和一次调频控制 品质。

背景技术

随着风能、太阳等新能源电力的大量接入，为了保证电网负荷和频率的稳 定，平抑随机波动性电源对电网安全造成的影响，常规燃煤发电机组需频繁的 参与到电网调峰和调频中，电网对火电机组的控制要求不断提高，机组需能够 快速跨出调节死区，并实现快速高精度的负荷调节。

机组负荷控制通常由汽轮机数字电液控制系统(DEH系统)来完成，DEH 系统的阀门流量特性曲线线性度偏差过大，其不仅会增加机组对负荷的响应时 间，而且在快速调节过程中容易造成高调门的频繁震荡，导致机组负荷的调节 速率和调节精度性能变差、主蒸汽参数波动，阀门执行机构的疲劳损伤增加， 影响电网两个细则的考核指标，不利于机组安全、经济运行。

在机组实际运行过程中，其每天频繁的参与负荷调节，在分散控制系统 (DCS系统)中存在大量机组暂态数据，这些数据能够客观、全面的反映出机 组当前的运行特性和性能。如何从小样本的暂态数据中分析汽轮机高调门的流 量特性，使其更好地为运行实际服务，也是摆在工程技术人员面前的一个课题。

发明内容

为解决上述问题，本发明专利提供了一种基于小样本暂态数据的汽轮机高 调门流量特性优化技术。本发明专利的目的在于提供一种基于小样本暂态数据 的汽轮机高调门流量特性优化技术，通过小样本的机组暂态数据，辨识并优化 汽轮机总阀位指令与主蒸汽流量之间的线性关系，使得汽轮机高调门配汽函数 更加合理，提升机组的变负荷动态性能。

为实现上述目的，本发明专利采用的技术方案是：

第一步：小样本暂态数据采集。利用DCS中存储的历史数据，选取机组负 荷在50％-100％区间内的连续变负荷数据段；

第二步：数据清洗。采用孤立深林算法对小样本数据中的异常值进行检查 并剔除，并采用线性差值方法进行补充；

第三步：数据聚类。以机组负荷作为质心划分的依据，每变化1MW为一个 质心，采用PAM聚类算法对清洗后的数据进行聚类计算，得到表征汽轮机运 行特性的目标数据集；

第四步：主蒸汽流量修正。选取目标数据集中最高负荷工况下对应的主蒸 汽压力和调节级压力作为参考值，根据机组调节级压力和蒸汽流量之间的正比 关系，将目标数据集中汽轮机进汽量修正至参考值下对用的汽轮机进汽量；

第五步：阀门流量特性线性化拟合。根据修正后的汽轮机进汽量与总阀位 指令，采用最小二次算法进行线性化拟合，得到期望的汽轮机进汽量与总阀位 指令间的线性关系；

第六步：高调门配汽曲线修正。依据拟合得到的汽轮机进汽量与总阀位之 前的线性曲线，结合原始的汽轮机高阀门配汽函数，对总阀位指令分配至各单 阀指令函数进行修正，得到新的汽轮机阀门配汽函数。

附图说明

图1为本发明实施例实际流量特性曲线与修正后流量特性曲线。

图2为本发明实施例优化后总阀位指令与GV1阀位指令对应关系曲线示例 图。