本發(fā)明涉及智能勵磁控制，具體為一種基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代能源系統(tǒng)管理中，火電機(jī)組的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要，隨著全球?qū)δ苄?biāo)準(zhǔn)和環(huán)境影響的日益關(guān)注，火電站面臨著提高運(yùn)行效率和降低環(huán)境污染的雙重挑戰(zhàn)，火電機(jī)組的勵磁系統(tǒng)作為調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓和改善電能質(zhì)量的關(guān)鍵組成部分，其性能直接影響整個發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率，歷史上，勵磁系統(tǒng)的控制方法主要依賴于經(jīng)典的pid控制策略，這種策略雖然簡單可靠，但在面對復(fù)雜的動態(tài)環(huán)境和多變的負(fù)載條件時，往往表現(xiàn)不夠靈活和高效，

2、盡管現(xiàn)有的智能勵磁控制技術(shù)在多方面已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，但仍存在一些局限性和挑戰(zhàn)，首先，現(xiàn)有技術(shù)通常依賴于靜態(tài)的控制策略和預(yù)設(shè)的參數(shù)，這在一定程度上限制了系統(tǒng)應(yīng)對復(fù)雜和動態(tài)變化條件的能力，例如，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)載波動或環(huán)境條件變化時，傳統(tǒng)的勵磁控制系統(tǒng)可能無法及時調(diào)整，導(dǎo)致發(fā)電效率下降或系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的智能勵磁控制方法存在穩(wěn)定性低，效率低，可靠性低，以及如何處理不同火電機(jī)組子系統(tǒng)間的相互作用，使得系統(tǒng)能夠在全局層面上進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整的問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法，包括實時收集和共享不同系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立通信協(xié)議進(jìn)行子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和控制；子系統(tǒng)通過實時數(shù)據(jù)進(jìn)行相互調(diào)節(jié)和優(yōu)化，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化算法處理不同子系統(tǒng)；通過集成故障檢測算法，識別并響應(yīng)勵磁系統(tǒng)的問題，調(diào)整勵磁參數(shù)進(jìn)行火電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化。

4、作為本發(fā)明所述的基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述實時收集和共享不同系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)包括對火電機(jī)組中的勵磁系統(tǒng)、蒸汽壓力控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、發(fā)電效率監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)采集，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括去除異常值、填補(bǔ)缺失數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

5、作為本發(fā)明所述的基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述進(jìn)行子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和控制包括分析系統(tǒng)間交互的需求，包括數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)量、交互頻率和交互的安全性要求，設(shè)計通信協(xié)議的結(jié)構(gòu)，包括進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，對數(shù)據(jù)源中的每個字符的出現(xiàn)頻率進(jìn)行統(tǒng)計，字符的集合c表示為：

6、c＝{c1，c2，...，cn}

7、其中，cn表示第n個字符，每個字符ci的出現(xiàn)頻率為f(ci)，i＝1，...，n，為每個字符創(chuàng)建一個節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)的頻率作為權(quán)重，將所有節(jié)點(diǎn)放入一個優(yōu)先隊列，每次從隊列中取出兩個頻率最低的節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)建一個新節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)，新節(jié)點(diǎn)頻率為取出的兩個子節(jié)點(diǎn)頻率的和，將新節(jié)點(diǎn)放回隊列，重復(fù)取出過程，直到隊列中剩下一個節(jié)點(diǎn)作為哈夫曼樹的根節(jié)點(diǎn)，a為構(gòu)建的哈夫曼樹，在火電機(jī)組的數(shù)據(jù)傳輸中，計算編碼長度l(ci)，表示為：

8、l(ci)＝depth?of?ci?in?a

9、其中，depth表示深度，字符ci在哈夫曼樹a中的深度等于從哈夫曼樹的根節(jié)點(diǎn)到達(dá)字符ci所在葉節(jié)點(diǎn)的路徑中的邊的數(shù)量，平均編碼長度l為所有字符編碼長度的加權(quán)平均，權(quán)重為各字符的出現(xiàn)頻率，計算平均編碼長度表示為：

10、

11、其中，i為字符的索引符號，通過數(shù)據(jù)編碼，對火電機(jī)組的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮；通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅苄枨蠛蛯嶋H條件，選擇傳輸媒介和技術(shù)，設(shè)計通信協(xié)議的安全措施，包括加密、認(rèn)證、數(shù)據(jù)完整性和訪問控制，記錄通信協(xié)議的所有細(xì)節(jié)和操作指南，形成標(biāo)準(zhǔn)文檔，實時監(jiān)控通信協(xié)議的性能，包括數(shù)據(jù)傳輸速度、錯誤率和安全性。

12、作為本發(fā)明所述的基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化算法包括火電機(jī)組中的勵磁系統(tǒng)、蒸汽壓力控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、發(fā)電效率監(jiān)測系統(tǒng)基于通信協(xié)議交換數(shù)據(jù)，通過交換時的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行相互調(diào)節(jié)和優(yōu)化；通過最大化輸出功率與輸入能耗的比例，結(jié)合電壓波動的影響，構(gòu)建勵磁系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)f1(x)，表示為：

13、

14、其中，vout表示輸出電壓，re表示電阻值，ie表示勵磁電流，δv表示電壓波動，vref表示參考電壓值；通過最小化設(shè)定壓力與實際壓力間的差異，并結(jié)合溫度控制，構(gòu)建蒸汽壓力控制系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)f2(x)，表示為：

15、

16、其中，pset表示設(shè)定壓力，pactual表示實際壓力，tactual表示實際溫度，tset表示設(shè)定溫度，σ(.)為標(biāo)準(zhǔn)偏差函數(shù)，表示壓力的穩(wěn)定性；通過最大化冷卻效率，結(jié)合進(jìn)出水溫差進(jìn)行冷卻效果評估，構(gòu)建冷卻系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)f3(x)，表示為：

17、

18、其中，tin表示進(jìn)水溫度，tout表示出水溫度，ecool表示冷卻能耗，β表示冷卻效率系數(shù)，反映冷卻能效；通過最大化發(fā)電量與消耗能量的比，結(jié)合二氧化碳排放，構(gòu)建發(fā)電效率監(jiān)測系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)f4(x)，表示為：

19、

20、其中，pgenerated表示發(fā)電量，econsumed表示消耗的總能量，co2表示產(chǎn)生的二氧化碳量，co2，ref表示參考二氧化碳排放量。

21、作為本發(fā)明所述的基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化算法還包括基于火電機(jī)組的多系統(tǒng)協(xié)同控制，結(jié)合火電機(jī)組子系統(tǒng)的約束條件，構(gòu)建綜合多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)l(x)，表示為：

22、

23、其中，x表示所有子系統(tǒng)的控制變量，λ1表示勵磁系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)平衡乘數(shù)，λ2表示蒸汽壓力控制系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)平衡乘數(shù)，λ3表示冷卻系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)平衡乘數(shù)，λ4表示發(fā)電效率監(jiān)測系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)平衡乘數(shù)，λl+4表示平衡第l+4個不等式約束的乘數(shù)，μj表示平衡第j個等式約束的乘數(shù)，gl(x)表示第1個不等式約束條件，滿足gl(x)≥0，k表示不等式約束條件數(shù)量，hj(x)表示第j個等式約束條件，滿足hj(x)＝0，包括能量守恒和物料平衡，m表示等式約束條件數(shù)量；當(dāng)gl(x)＝pmax-pactual≥0時，不等式約束條件表示安全操作界限，實際壓力pactual不超過最大安全壓力pmax；當(dāng)gl(x)＝ηmin-η(x)≥0時，不等式約束條件表示設(shè)備運(yùn)行效率下限，系統(tǒng)效率η(x)不低于最小效率ηmin；當(dāng)hj(x)＝einput-eoutput-eloss＝0時，等式約束條件表示能量守恒，輸入能量einput等于輸出能量eoutput加上能量損失eloss；當(dāng)hj(x)＝min-mout＝0時，等式約束條件表示物料平衡，進(jìn)入系統(tǒng)的物質(zhì)量min等于輸出的物質(zhì)量mout；通過調(diào)整最優(yōu)解x對火電機(jī)組不同子系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

24、作為本發(fā)明所述的基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述集成故障檢測算法包括通過實時監(jiān)控火電機(jī)組中的勵磁系統(tǒng)的參數(shù)，使用狀態(tài)估計進(jìn)行預(yù)測和校正勵磁系統(tǒng)，識別出偏離正常運(yùn)行條件的行為，火電機(jī)組的勵磁系統(tǒng)的故障檢測算法表示為：

25、

26、

27、

28、ut+1＝ut+εtanh(γet)

29、其中，zt+1表示時間點(diǎn)t+1的系統(tǒng)狀態(tài)向量，q表示系統(tǒng)矩陣，描述系統(tǒng)狀態(tài)間的線性關(guān)系，zt表示時間點(diǎn)t的系統(tǒng)狀態(tài)向量，g表示控制輸入矩陣，ut表示在時間點(diǎn)t的控制輸入，包括對勵磁參數(shù)的調(diào)整，k表示卡爾曼增益，基于測量輸出調(diào)整狀態(tài)估計，yt表示在時間點(diǎn)t的實際輸出，包括勵磁系統(tǒng)的響應(yīng)測量，s表示輸出矩陣，表示預(yù)測的狀態(tài)估計，在沒有測量更新的情況下的系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測，wt為過程噪聲，表示在時間點(diǎn)t的預(yù)測輸出，et為殘差，表示實際輸出與模型預(yù)測輸出之間的差異，ut+1表示在時間點(diǎn)t+1的控制輸入，ε為學(xué)習(xí)率，γ為縮放參數(shù)。

30、作為本發(fā)明所述的基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述調(diào)整勵磁參數(shù)進(jìn)行火電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化包括通過對火電機(jī)組的勵磁系統(tǒng)正常運(yùn)行數(shù)據(jù)的殘差進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算殘差均值和殘差標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)置故障閾值θ識別并響應(yīng)勵磁系統(tǒng)的問題，表示為：

31、

32、其中，δ為故障檢測的靈敏度，取值范圍為[2,3]，當(dāng)|et|>θ時，系統(tǒng)存在故障或異常狀態(tài)，發(fā)送警報，記錄故障事件并自動調(diào)整勵磁參數(shù)糾正偏差。

33、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制系統(tǒng)，其能通過子系統(tǒng)通過實時數(shù)據(jù)進(jìn)行相互調(diào)節(jié)和優(yōu)化，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化算法處理不同子系統(tǒng)，解決了目前的智能勵磁控制含有穩(wěn)定性低的問題。

34、作為本發(fā)明所述的基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：包括數(shù)據(jù)處理模塊，協(xié)同優(yōu)化模塊，故障檢測模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于實時收集和共享不同系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立通信協(xié)議進(jìn)行子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和控制；所述協(xié)同優(yōu)化模塊用于子系統(tǒng)通過實時數(shù)據(jù)進(jìn)行相互調(diào)節(jié)和優(yōu)化，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化算法處理不同子系統(tǒng)；所述故障檢測模塊用于通過集成故障檢測算法，識別并響應(yīng)勵磁系統(tǒng)的問題，調(diào)整勵磁參數(shù)進(jìn)行火電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化。

35、一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序是實現(xiàn)基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法的步驟。

36、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法的步驟。

37、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的基于協(xié)同優(yōu)化的火電機(jī)組智能勵磁控制方法通過建立有效的通信協(xié)議，包括數(shù)據(jù)編碼和壓縮，以及通過哈夫曼樹的算法優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，確保了數(shù)據(jù)交換的速度和安全性，提高了數(shù)據(jù)處理的效率和精確性，也增強(qiáng)了各子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)能力，從而為火電機(jī)組的整體優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支持和技術(shù)基礎(chǔ)，各子系統(tǒng)通過基于實時共享數(shù)據(jù)的多目標(biāo)優(yōu)化算法進(jìn)行相互調(diào)節(jié)和優(yōu)化，實現(xiàn)了高效的系統(tǒng)穩(wěn)定性和能效，提高了火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性，通過集成的故障檢測算法增強(qiáng)了火電機(jī)組勵磁系統(tǒng)的可靠性和安全性，通過實時監(jiān)控和分析勵磁系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，該算法能夠及時識別出偏離正常運(yùn)行條件的行為，并快速響應(yīng)以調(diào)整勵磁參數(shù)，以糾正或預(yù)防潛在故障，這種及時的故障響應(yīng)不僅減少了停機(jī)時間，還降低了因故障引起的損失和維修成本，本發(fā)明在效率、可靠性以及安全性方面都取得更加良好的效果。