【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及火電廠控制，更具體地，涉及一種基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、模型預(yù)測(cè)控制(model?predictive?control，mpc)，是一種進(jìn)階過(guò)程控制方法，能夠適應(yīng)復(fù)雜惡劣的運(yùn)行環(huán)境并進(jìn)行多變量控制，其中涉及了：過(guò)程內(nèi)環(huán)動(dòng)態(tài)模型；控制量的歷史數(shù)值；在預(yù)測(cè)區(qū)間上的一個(gè)最優(yōu)值方程j。最優(yōu)控制量可由以上各量求出。mpc最大的特點(diǎn)在于，相對(duì)于pid控制而言，mpc可以考慮空間狀態(tài)變量的各種約束，而pid控制只能夠考慮輸入輸出變量的各種約束，且mpc可應(yīng)用于線(xiàn)性和非線(xiàn)性系統(tǒng)。
2、現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)模型預(yù)測(cè)控制對(duì)火電廠運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，均采用固定的預(yù)測(cè)范圍及控制范圍，當(dāng)火電廠發(fā)生突發(fā)事件，導(dǎo)致運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，控制模塊無(wú)法及時(shí)做出反應(yīng)，只能由工作人員介入控制，抗干擾能力弱，控制精度低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)提供一種基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)及方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中火電廠模型預(yù)測(cè)控制抗干擾能力弱，控制精度低的缺陷，包括：
2、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取火電廠的運(yùn)行指標(biāo)，根據(jù)火電廠的運(yùn)行指標(biāo)計(jì)算關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的權(quán)重值；
3、預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊，用于根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的權(quán)重值計(jì)算運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值，根據(jù)運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值確定預(yù)測(cè)范圍；
4、模型預(yù)測(cè)模塊，用于建立火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型，根據(jù)火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型確定預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；
5、控制范圍設(shè)定模塊，用于根據(jù)預(yù)測(cè)范圍設(shè)定控制范
6、參數(shù)控制模塊，用于根據(jù)火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)控制范圍內(nèi)的火電廠各設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制。
7、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于：
8、獲取火電廠的運(yùn)行指標(biāo)，根據(jù)運(yùn)行控制指標(biāo)確定影響運(yùn)行控制指標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；
9、實(shí)時(shí)檢測(cè)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)值確定關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化趨勢(shì)，根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化趨勢(shì)計(jì)算關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)程度；
10、對(duì)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)程度進(jìn)行歸一化處理，根據(jù)歸一化處理后關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)程度確定關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的權(quán)重值。
11、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還用于：
12、獲取關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)值，根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)值繪制關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的變化趨勢(shì)曲線(xiàn)圖；
13、在變化趨勢(shì)曲線(xiàn)圖上設(shè)定滾動(dòng)時(shí)間窗口，計(jì)算滾動(dòng)時(shí)間窗口內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的平均值；
14、根據(jù)平均值計(jì)算結(jié)果計(jì)算相鄰兩滾動(dòng)時(shí)間窗口內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)平均值的差值；
15、統(tǒng)計(jì)變化趨勢(shì)曲線(xiàn)圖上的所有平均值差值，根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)歷史數(shù)據(jù)設(shè)定允許波動(dòng)區(qū)間；
16、篩選出變化趨勢(shì)曲線(xiàn)圖上超出允許波動(dòng)區(qū)間的平均值差值，將大于運(yùn)行波動(dòng)區(qū)間的平均值差值作為超量波動(dòng)值，將小于運(yùn)行波動(dòng)區(qū)間的平均值差值作為缺量波動(dòng)值；
17、計(jì)算超量波動(dòng)值與缺量波動(dòng)值各自的平均值，將超量波動(dòng)值與缺量波動(dòng)值平均值的差值作為關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的波動(dòng)程度。
18、進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊用于：
19、實(shí)時(shí)檢測(cè)火電廠運(yùn)行指標(biāo)，根據(jù)火電廠運(yùn)行指標(biāo)判斷是否出現(xiàn)運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值；
20、當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值時(shí)，根據(jù)運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值計(jì)算預(yù)測(cè)范圍；
21、當(dāng)未出現(xiàn)運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值時(shí)，將第一預(yù)設(shè)時(shí)間設(shè)定為預(yù)測(cè)范圍。
22、進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊還用于：
23、獲取歷史火電廠運(yùn)行指標(biāo)，根據(jù)歷史火電廠運(yùn)行指標(biāo)確定火電廠運(yùn)行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值；
24、將第一預(yù)設(shè)時(shí)間設(shè)定為滑動(dòng)時(shí)間窗口的窗口尺寸，計(jì)算滑動(dòng)時(shí)間窗口內(nèi)火電廠運(yùn)行指標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)值與火電廠運(yùn)行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的相關(guān)系數(shù)；
25、若相關(guān)系數(shù)小于第一預(yù)設(shè)閾值，則將對(duì)應(yīng)滑動(dòng)窗口的火電廠運(yùn)行指標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)值設(shè)定為關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)值區(qū)間；
26、計(jì)算關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)值區(qū)間內(nèi)火電廠運(yùn)行指標(biāo)最大值與火電廠運(yùn)行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的差值，若差值大于第二預(yù)設(shè)閾值，則將對(duì)應(yīng)的差值確定為運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值。
27、進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊還用于：
28、根據(jù)預(yù)測(cè)范圍計(jì)算公式計(jì)算預(yù)測(cè)范圍，所述預(yù)測(cè)范圍計(jì)算公式為，
29、
30、其中，ts為預(yù)測(cè)范圍，tα為第一預(yù)設(shè)時(shí)間，exp為自然指數(shù)函數(shù)，τ為關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的權(quán)重值，s為運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值，rs為火電廠運(yùn)行指標(biāo)容許值，rα為火電廠運(yùn)行指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。
31、進(jìn)一步地，所述模型預(yù)測(cè)模塊用于：
32、建立火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型，對(duì)火電廠關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采樣；
33、對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行降噪處理，將降噪處理后的采樣結(jié)果輸入火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型；
34、基于火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型對(duì)預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
35、進(jìn)一步地，所述控制范圍設(shè)定模塊用于：
36、計(jì)算第一預(yù)設(shè)時(shí)間與模型預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)范圍ts的差值，若第一預(yù)設(shè)時(shí)間與ts的差值大于第三預(yù)設(shè)閾值，則將控制范圍設(shè)定為30％ts；
37、若第一預(yù)設(shè)時(shí)間與ts的差值大于第四預(yù)設(shè)閾值，則將控制范圍設(shè)定為20％ts；
38、若ts為第一預(yù)設(shè)時(shí)間，則將控制范圍設(shè)定為10％ts。
39、進(jìn)一步地，所述參數(shù)控制模塊用于：
40、獲取火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果，根據(jù)火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果確定關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)在預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的預(yù)測(cè)值；
41、根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)值確定控制范圍內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備控制策略，根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備控制策略對(duì)火電廠各設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制。
42、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)還提供了一種基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制方法，包括：
43、獲取火電廠的運(yùn)行指標(biāo)，根據(jù)火電廠的運(yùn)行指標(biāo)計(jì)算關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的權(quán)重值；
44、根據(jù)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的權(quán)重值計(jì)算運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值，根據(jù)運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值確定預(yù)測(cè)范圍；
45、建立火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型，根據(jù)火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型確定預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行參數(shù)；
46、根據(jù)預(yù)測(cè)范圍設(shè)定控制范圍；
47、根據(jù)火電廠運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)控制范圍內(nèi)的火電廠各設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化控制。
48、本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果在于：
49、通過(guò)應(yīng)用以上技術(shù)方案，本專(zhuān)利技術(shù)基于模型預(yù)測(cè)控制對(duì)火電廠運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化控制，模型預(yù)測(cè)控制具有多變量、多約束等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)火電廠運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和優(yōu)化調(diào)整。通過(guò)設(shè)置預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊計(jì)算運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值，根據(jù)運(yùn)行指標(biāo)擾動(dòng)值確定預(yù)測(cè)范圍，使系統(tǒng)在擾動(dòng)剛出現(xiàn)時(shí)能夠及時(shí)調(diào)整預(yù)測(cè)范圍，防止突然出現(xiàn)的擾動(dòng)對(duì)火電廠的運(yùn)行造成影響。通過(guò)設(shè)置控制范圍設(shè)定模塊根據(jù)預(yù)測(cè)范圍設(shè)定控制范圍，控制精度高，極大程度地提升了系統(tǒng)的魯棒性。
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1.一種基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還用于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊用于：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊還用于：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊還用于：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模型預(yù)測(cè)模塊用于：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制范圍設(shè)定模塊用于：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)控制模塊用于：
10.一種基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制方法，其特征
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還用于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊用于：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于模型預(yù)測(cè)的火電廠優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)范圍設(shè)定模塊還用于：
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李華，鄧志剛，郭通，盧斌，楊行炳，張捷，賴(lài)雪華，趙臣，郭紀(jì)帥，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：華能秦煤瑞金發(fā)電有限責(zé)任公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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