专利摘要

本发明公开了一种汽轮机功率响应特性参数的提取方法，根据汽轮机及其调节系统参数实测试验得到机组功率变化曲线，确定汽轮机机组功率发生变化的起始时间T0和机组的初始功率P0，取初始时间T0到T0+△T这一时间段内的机组功率变化曲线的数据作为提取汽轮机高压缸最大功率出力功率PHP和高压缸峰值时间THP的有效数据，对提取的有效数据进行多项式拟合，进而确定PHP和THP。本发明的方法可以对高压缸最大功率出力功率PHP和高压缸峰值时间THP进行准确提取，避免人工校核的主观性强、噪声干扰造成所得PHP和THP的精度较低的问题。

权利要求

1.一种汽轮机功率响应特性参数的提取方法，其特征在于，该方法为：

1）数据预处理：确定汽轮机机组功率发生变化的起始时间T₀和机组的初始功率P₀；

2）取初始时间T₀到T₀+△T这一时间段内的机组功率变化曲线的数据作为提取汽轮机高压缸最大功率出力功率P_HP和高压缸峰值时间T_HP的有效数据；所述机组功率变化曲线根据汽轮机运行数据得到；

3）对上述提取的有效数据进行多项式拟合，得到多项式拟合结果为：P=f(t)，其中t是时间变量，P表示相应时间变量t所对应的拟合功率；

4）对P=f(t)求导，得到多项式拟合结果的导数方程 求解所述导数方程，得到所述导数方程的所有根解；

5）确定高压缸峰值功率时间T₁：当所述导数方程某一根解是大于T₀+△T₁的最小实数解时，则该根解即为高压缸峰值功率时间T₁的值，其中△T₁为0.1s～0.2s；

6）确定高压缸峰值功率P₁：根据上述得到的T₁，按照时间与功率在机组功率变化曲线上的对应关系确定T₁时刻下的机组功率值，该值即为高压缸峰值功率P₁的数值；

7）计算高压缸最大功率出力功率P_HP：根据所述高压缸峰值功率P₁和初始功率P₀计算P_HP，P_HP=P₁-P₀；

8）计算高压缸峰值时间T_HP：根据所述高压缸峰值功率时间T₁和起始时间T₀计算T_HP，T_HP=T₁-T₀。

2.根据权利要求1所述的汽轮机功率响应特性参数的提取方法，其特征在于，所述步骤1）中，起始时间T₀的确定过程为：根据汽轮机及其调节系统参数实测试验所得到的频率偏差的变化趋势确定起始时间T₀，频率偏差发生阶跃变化所对应的时间即为起始时间T₀。

3.根据权利要求2所述的汽轮机功率响应特性参数的提取方法，其特征在于，所述步骤1）中，初始功率P₀的确定过程为：根据汽轮机及其调节系统参数实测试验得到机组功率变化曲线，取起始时间T₀之前的机组功率变化曲线上所有数据的平均值作为初始功率P₀。

4.根据权利要求1所述的汽轮机功率响应特性参数的提取方法，其特征在于，所述步骤2）中，△T取值为1～3秒。

5.根据权利要求1所述的汽轮机功率响应特性参数的提取方法，其特征在于，所述步骤3）中，进行多项式拟合时，多项式的阶次选择在8～12之间。

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机及其调节系统实测与建模领域,特别是一种汽轮机功率响应特性参数的提取方法。

背景技术

汽轮机及其调节系统实测与建模是电力系统“四大参数实测”工作的重要组成部分。长期以来，电力系统在进行系统稳定性计算中使用的汽轮机调节系统模型存在模型参数与实际建模对象的特性不符的情况。失真的模型将导致电力系统稳定分析结果的偏差甚至错误。汽轮机及其调节系统实测与建模的目的在于通过实际试验的方法建立能够真实反映实际汽轮机及其调节系统特性的仿真模型。

行业颁布的《同步发电机原动机及其调节系统参数实测与建模导则》即Q/GDW748-2012要求所建立的模型应经过仿真校核的方式确认其正确性。在仿真校核过程中，实际机组功率响应曲线的高压缸最大功率出力功率P_HP和高压缸峰值时间T_HP作为重要的品质参数而被用于校核指标的计算。目前对P_HP和T_HP的提取主要是依靠试验人员根据实际机组功率响应曲线的变化趋势进行判断和辨别得到的。这种方式主观性强而试验过程中的噪声干扰将进一步加大误差，从而造成P_HP和T_HP的精度不高，最终降低校核结果的可信度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种汽轮机功率响应特性参数的提取方法，对高压缸最大功率出力功率P_HP和高压缸峰值时间T_HP进行准确提取，避免人工校核的主观性强、噪声干扰造成所得P_HP和T_HP的精度较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种汽轮机功率响应特性参数的提取方法，其特征在于，该方法为：

1）数据预处理：确定汽轮机机组功率发生变化的起始时间T₀和机组的初始功率P₀；

2）取初始时间T₀到T₀+△T这一时间段内的机组功率变化曲线的数据作为提取汽轮机高压缸最大功率出力功率P_HP和高压缸峰值时间T_HP的有效数据；所述机组功率变化曲线根据汽轮机及其调节系统参数实测试验得到；

3）对上述提取的有效数据进行多项式拟合，得到多项式拟合结果为：P=f(t)，其中t是时间变量，P表示相应时间变t所对应的拟合功率；

4）对P=f(t)求导，得到多项式拟合结果的导数方程 求解所述导数方程，得到所述导数方程的所有根解；

5）确定高压缸峰值功率时间T₁：当所述导数方程某一根解是大于T₀+△T₁（△T₁是一个可调时间间隔，其值可在0.1s～0.2s之间调整）的最小实数解时，则该根解即为高压缸峰值功率时间T₁的值；

6）确定高压缸峰值功率P₁：根据上述得到的T₁，按照时间与功率在机组功率变化曲线上的对应关系确定T₁时刻下的机组功率值，该值即为高压缸峰值功率P₁的数值；

7）计算高压缸最大功率出力功率P_HP：根据所述高压缸峰值功率P₁和初始功率P₀计算P_HP，P_HP=P₁-P₀；

8）计算高压缸峰值时间T_HP：根据所述高压缸峰值功率时间T₁和起始时间T₀计算T_HP，T_HP=T₁-T₀。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明的方法可以对高压缸最大功率出力功率P_HP和高压缸峰值时间T_HP进行准确提取，避免人工校核的主观性强、噪声干扰造成所得P_HP和T_HP的精度较低的问题；本发明方法的计算精度高，从而保证了后续校核的精度和可信度。

附图说明

图1为本发明一实施例方法流程图；

图2为机组功率变化曲线图；

图3为本发明一实施例根据汽轮机及其调节系统参数实测试验所得到的频率偏差的变化趋势图；

图4为本发明一实施例根据汽轮机及其调节系统参数实测试验得到的机组功率变化曲线图；

图5为本发明基于实施例拟合多项式的拟合曲线图；

图6为本发明一实施例时间与功率在机组功率变化曲线上的对应关系图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一实施例汽轮机功率响应特性参数的提取方法包括如下步骤：

（1）数据预处理：

（1.1）确定机组功率发生变化的起始时间T₀：根据汽轮机及其调节系统参数实测试验所得到的频率偏差的变化趋势确定起始时间T₀，频率偏差发生阶跃变化所对应的时间即为起始时间T₀。

（1.2）确定机组的初始功率P₀：根据汽轮机及其调节系统参数实测试验可以得到机组功率变化曲线（如图2），由机组功率变化曲线确定初始功率P₀。取（1.1）中起始时间T₀之前的机组功率变化曲线上所有数据的平均值作为初始功率P₀。

（2）有效数据选择：取初始时间T₀到T₀+△T这一时间段内的机组功率变化曲线的数据作为提取P_HP和T_HP的有效数据。△T为一可调整的时间间隔，当△T太小，则所选择的数据中包含的有效数据太少从而无法对P_HP和T_HP进行有效提取；当△T过大，则所选择的的数据中包含的无效数据过多从而增大提取P_HP和T_HP的计算量和误差。从实际效果上看，△T取在1～3秒之间较为合适。

（3）多项式拟合及其导数方程求根：

（3.1）多项式拟合：根据（2）节所选择的有效数据，对其进行多项式拟合。多项式的阶次选择在8～12之间，当阶次较小或者较大时，都可能降低多项式拟合的拟合精度。T₀到T₀+△T这一时间段内的拟合多项式的曲线能够准确反映同一时间段内功率响应变化曲线的趋势，同时该曲线是一条平滑的曲线从而消除了噪声干扰的影响，最终得到的多项式拟合结果为以下形式：P=f(t)，式中t是时间变量，P表示相应时间变量t所对应的拟合功率。

（3.2）导数方程求根：取（3.1）所得到的多项式拟合结果P=f(t)，先对其进行求导，即有 从而得到多项式拟合结果的导数方程 对导数方程进行求解最终得到方程的所有根解。

（4）确定高压缸峰值功率时间T₁和高压缸峰值功率P₁

（4.1）确定高压缸峰值功率时间T₁：高压缸峰值功率时间是（1.2）中机组功率变化曲线上第一个尖波的波峰所对应的的时间。从数学上理解，该点是是机组功率变化曲线的局部极值点，因此T₁是（3.2）中导数方程所有根解的其中一个。搜索（3.2）中导数方程所有根解，当其中一个根的根值是大于T₀+△T₁（△T₁是一个可调时间间隔，其值可在0.1s～0.2s之间调整）的实数且最小时，则该根的根值即为高压缸峰值功率时间T₁的数值。

（4.2）确定高压缸峰值功率P₁：根据所得到的T₁，按照时间与功率在机组功率变化曲线上的对应关系确定T₁时刻下的机组功率值，该值即为高压缸峰值功率P₁的数值。

（5）计算高压缸最大功率出力功率P_HP和高压缸峰值时间T_HP：

（5.1）计算高压缸最大功率出力功率P_HP：根据（4.2）确定的高压缸峰值功率P₁和（1.2）所确定的初始功率P₀计算P_HP，P_HP=P₁-P₀。

（5.2）计算高压缸峰值时间T_HP：根据（4.1）所确定的高压缸峰值功率时间T₁和（1.1）所确定的起始时间T₀计算T_HP，T_HP=T₁-T₀。

以下以某一汽轮机机组为例详细说明本发明的方法：

（1）数据预处理：

（1.1）确定机组功率发生变化的起始时间T₀：根据汽轮机及其调节系统参数实测试验所得到的频率偏差的变化趋势（如图3所示）确定起始时间T₀，频率偏差发生阶跃变化所对应的时间即为起始时间T₀，此时T₀=21.45s。

（1.2）确定机组的初始功率P₀：根据汽轮机及其调节系统参数实测试验可以得到机组功率变化曲线（如图4所示），由机组功率变化曲线确定初始功率P₀。取起始时间T₀（T₀=21.45s）之前的机组功率变化曲线上所有数据的平均值作为初始功率P₀，此时P₀=496.74MW。

（2）有效数据选择：令△T=1s，取初始时间T₀到T₀+△T这一时间段内的机组功率变化曲线（如图2所示）的数据作为提取P_HP和T_HP的有效数据。

（3）多项式拟合及其导数方程求根：

（3.1）多项式拟合：根据（2）节所选择的有效数据（如图3所示），对其进行多项式拟合。多项式的阶次选择为8，最终得到的多项式拟合结果为以下形式：

P=f(t)=-8.8994t⁸+849.6632t⁷-1.0329e4t⁶-1.9652e6t⁵+1.2043e8t⁴-3.2852e9t³

4.8921e10t²-3.8760e11t+1.2854e12，式中t是时间变量，P表示相应时间变量t所对应的拟合功率，基于该拟合多项式的拟合曲线如图5所示。

（3.2）导数方程求根：取（3.1）所得到的多项式拟合结果P=f(t)，先对其进行求导，即有 从而得到多项式拟合结果的导数方程 对导数方程进行求解最终得到方程的所有根解，其根解集合={-48.3464,22.767,22.4861,22.1719,21.4859±0.1309i,21.4894}。

（4）确定高压缸峰值功率时间T₁和高压缸峰值功率P₁

（4.1）确定高压缸峰值功率时间T₁：高压缸峰值功率时间是（1.2）中机组功率变化曲线上第一个尖波的波峰所对应的的时间。从数学上理解，该点是是机组功率变化曲线的局部极值点，因此T₁是（3.2）中导数方程所有根解的其中一个。搜索（3.2）中导数方程所有根解，当其中一个根的根值是大于T₀+△T₁(令△T₁=0.2s，△T₁是一个可调时间间隔，其值可在0.1s～0.2s之间调整)的实数且最小时，则该根的根值即为高压缸峰值功率时间T₁的数值，此时T₁=22.1719s。

（4.2）确定高压缸峰值功率P₁：根据所得到的T₁，按照时间与功率在机组功率变化曲线上的对应关系（如图6所示）确定T₁时刻下的机组功率值，该值即为高压缸峰值功率P₁的数值，此时P₁=516.7MW。

（5）计算高压缸最大功率出力功率P_HP和高压缸峰值时间T_HP：

（5.1）计算高压缸最大功率出力功率P_HP：根据（4.2）确定的高压缸峰值功率P₁和（1.2）所确定的初始功率P₀计算P_HP，P_HP=P₁-P₀=516.7MW-496.74MW=19.96MW。

（5.2）计算高压缸峰值时间T_HP：根据（4.1）所确定的高压缸峰值功率时间T₁和（1.1）所确定的起始时间T₀计算T_HP，T_HP=T₁-T₀=22.1719s-21.45s=0.7219s。

一种汽轮机功率响应特性参数的提取方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。