专利摘要
本发明介绍了一种基于功率响应特性的汽轮机模型参数辨识方法，该方法包括如下步骤：(1)简化模型。对电力系统计算程序提供的汽轮机模型进行简化处理，以得到参数更少且结构更为明确的简化模型；(2)现场试验与数据处理；(3)参数辨识，得到的TN的值、TCH的值、TRH的值即为辨识结果。由该方法得到的模型参数能够更加准确地反映实际汽轮机的功率特性，提高了辨识精度；此外该方法通过对电力系统计算程序提供的汽轮机模型进行简化，减少了待辨识参数的数量，从而提高了辨识效率，为分析电力系统运行状况的准确性提供了保障。
权利要求
1.一种基于功率响应特性的汽轮机模型参数辨识方法，该方法包括如下步骤：
(1)简化模型，对电力系统计算程序提供的汽轮机模型进行简化处理，以得到参数更少且结构更为明确的简化模型，下列式(1)为电力系统计算程序提供的汽轮机模型的传递函数表达式：
式(1)中，GO(s)是电力系统计算程序提供的汽轮机模型的传递函数；ΔPM(s)是汽轮机输出机械功率增量的传递函数；ΔQ(s)是进入汽轮机的蒸汽流量增量的传递函数；TCH是高压汽室容积时间常数，s是拉普拉斯算子；FHP是汽轮机高压缸功率比；λ是高压缸功率自然过调系数；TRH是再热器容积时间常数；TRH是再热器容积时间常数；FIP是汽轮机中压缸功率比；FLP是汽轮机低压缸功率比；TCO是连通管容积时间常数，
电力系统计算程序提供的汽轮机模型中，待确定的参数为FHP、FIP、FLP、λ、TCH、TRH、TCO，共7个，
简化上述式(1)，设TCO≈0，则：
令TN＝FHP·(1+λ)·TRH，得到由电力系统计算程序提供的汽轮机模型简化而来的模型，其传递函数如下列式(3)所示：
式(3)中，GS(s)是简化模型的传递函数，在该简化模型中，待确定的参数为TN、TCH、TRH；
(2)现场试验与数据处理，
(2.1)现场试验，使用常规方法，对正在运行的汽轮机的调节系统现场进行阀控阶跃扰动试验，使进行常规阀控阶跃扰动试验的汽轮机调节系统的流 量指令阶跃变化，从而得到流量指令动态数据f、有功功率动态数据PE、调节级压力动态数据PS、主汽压力动态数据PT；
(2.2)数据处理，依据步骤(2.1)所得流量指令动态数据f、调节级压力动态数据PS、主汽压力动态数据PT计算理论蒸汽流量增量ΔQ；
(2.2.1)依据所述调节级压力PS的动态数据和主汽压力PT的动态数据计算得到PS与PT的压力比μ，计算方程为： 式中μ为压力比，PS为调节级压力，PT为主汽压力；
(2.2.2)选择流量指令f的动态数据阶跃变化前的任意一段压力比数据和流量指令阶跃变化后的任意一段稳态压力比数据μ，取其平均值分别作为流量指令阶跃变化前的稳态压力比值和流量指令阶跃变化后的稳态压力比值，其中阶跃变化前的稳态压力比值为μ0，阶跃变化后的稳态压力比值为μ1；
(2.2.3)使用增益系数k表征流量指令对压力比的影响如下列式(4)所示： 式中，μ0为阶跃变化前的稳态压力比值，μ1为阶跃变化后的稳态压力比值；f0是流量指令阶跃变化前的稳态值，f1是流量指令阶跃变化后的稳态值；
(2.2.4)使用常规方法建立汽轮机调节系统执行机构模型，将流量指令动态数据作为该汽轮机调节系统执行机构模型的输入数据，然后使用常规模型仿真方式得到该汽轮机调节系统执行机构模型的输出数据即等效阀位动态数据f*；
(2.2.5)取汽轮机运行过程中调节级压力数据、有功功率数据，使用常规方法绘制调节级压力与有功功率的特性关系曲线，根据该特性关系曲线按公式 式中kq为曲线斜率，计算得到曲线斜率的值，除此之外，kq在这里还表征了现场试验条件下调节级压力与发电机组功率之间的稳态关系；
(2.2.6)使用公式Q＝kq·[μ0+k·(f*-f0)]·PT，式中Q为理论蒸汽流量，kq为曲线斜率，μ0为阶跃变化前的稳态压力比值，k是增益系数，f*是等效阀位动态数据，f0是流量指令阶跃变化前的稳态值，PT是主汽压力，计算出进入 汽轮机的理论蒸汽流量Q；
(2.2.7)选择步骤(2.1)中流量指令阶跃变化前的任意一段理论蒸汽流量稳态数据，取其平均值得到Q0，按理论蒸汽流量增量计算公式ΔQ＝Q-Q0，式中△Q理论蒸汽流量增量，Q为理论蒸汽流量，Q0为理论蒸汽流量平均值，计算出理论蒸汽流量增量；
(2.2.8)选择步骤(2.1)中流量指令阶跃变化前的任意一段有功功率动态数据，取其平均值作为有功功率在流量指令阶跃变化前的稳态值PE0；
(2.2.9)按公式ΔPE＝PE-PE0，式中ΔPE为有功功率增量，PE为有功功率动态数据，PE0为有功功率在流量指令阶跃变化前的稳态值，计算，将步骤(2.1)中的有功功率动态数据PE转换成有功功率增量ΔPE；
(2.2.10)使用滤波器 式中Glb(s)为低通滤波器，s是拉普拉斯算子，T、N均为可调系数，其中T取值1～2，N取值1～5，对步骤(2.2.9)所得有功功率增量ΔPE进行低通滤波处理，有效过滤ΔPE中的高频分量，此时机械功率增量ΔPM由滤波后的机械功率增量ΔPM表示，即ΔPM＝Glb(s)·ΔPE，式中ΔPM为机械功率增量，Glb(s)为低通滤波器，s是拉普拉斯算子，ΔPE为有功功率增量；
(3)参数辨识。令G(s)＝GS(s)·Glb(s)，式中G(s)是滤波后的汽轮机模型，GS(s)是汽轮机简化模型，Glb(s)是低通滤波器，将步骤(2.2)所得理论蒸汽流量增量ΔQ作为汽轮机简化模型G(s)的输入数据，得到滤波后的汽轮机模型G(s)的输出数据 确定目标函数e， 式中N表示机械功率增量ΔPM和滤波后的汽轮机模型G(s)的输出数据 所包含的数据总数， 是输出数据 中的第i个数据，ΔPM(i)是机械功率增量ΔPM中的第i个数据，使用常规搜索方法调整汽轮机简化模型GS(s)中的待定系数TN、待定系数TCH、待定系数TRH，直到所得到的TN、TCH、TRH使得e的变化小于设定值时停止搜索，此时得到的TN的值、TCH的值、TRH的值即为辨识结果。
说明书
技术领域
本发明属于汽轮机技术领域，具体涉及一种基于功率响应特性的汽轮机模型参数辨识方法。
背景技术
汽轮机调节系统参数实测与建模是电力系统“四大参数”实测工作的重点内容之一。汽轮机调节系统模型和参数是电网重要的基础数据，而电力系统分析的准确性有赖于电网基础数据的真实性。汽轮机调节系统参数实测与建模的目的在于，根据实际汽轮机调节系统的特性，得到能够真实反映其实际特性的模型和参数。对汽轮机调节系统参数实测与建模而言，模型的完整和参数的准确是决定所建立的模型能否真实反映实际建模对象特性的关键。只有当仿真数据和实测数据品质参数的偏差小于允许值时，参数才是可用的。因此，汽轮机模型，作为汽轮机调节系统重要的子模型，其参数对最终的建模效果有重要影响。总结现有汽轮机模型参数辨识方法的特点，可以发现：其待辨识的七个模型参数共同决定了汽轮机模型的动态特性，单个参数辨识精度出现较大误差即可能导致模型不能较好地匹配实际汽轮机特性；且现有辨识方法的应用受到一定限制。一旦机组偏离正常状况，所得到的模型参数便无法真实地反映机组的实际特性。而如果超出其应用范围，则可能导致辨识得到的参数无法真实反映实际汽轮机调节系统的特性，造成电力系统分析与判断失误。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于功率响应特性的汽轮机模型参数辨识方法。使用该方法可对汽轮机模型的参数进行精确辨识，从而提高效率，为分析电力系统运行状况的准确性提供保障。
本发明的技术方案是，所提供的基于功率响应特性的汽轮机模型参数辨识方法包括如下步骤：
(1)简化模型。由于电力系统计算程序提供的汽轮机模型结构复杂且参数数量较多，单个参数辨识精度出现较大误差即可能导致模型不能较好地匹配实际汽轮机特性。因此，对电力系统计算程序提供的汽轮机模型进行简化处理，以得到参数更少且结构更为明确的简化模型。下列式(1)为电力系统计算程序提供的汽轮机模型的传递函数表达式：
式(1)中，GO(s)是电力系统计算程序提供的汽轮机模型的传递函数；ΔPM(s)是汽轮机输出机械功率增量的传递函数；ΔQ(s)是进入汽轮机的蒸汽流量增量的传递函数；TCH是高压汽室容积时间常数，s是拉普拉斯算子；FHP是汽轮机高压缸功率比；λ是高压缸功率自然过调系数；TRH是再热器容积时间常数；TRH是再热器容积时间常数；FIP是汽轮机中压缸功率比；FLP是汽轮机低压缸功率比；TCO是连通管容积时间常数。
电力系统计算程序提供的汽轮机模型中，待确定的参数为FHP、FIP、FLP、λ、TCH、TRH、TCO，共7个。
简化上述式(1)，实践表明，连通管容积时间常数TCO一般较小，对汽轮机中、低压缸进行合缸处理，即设TCO≈0，则：
令TN＝FHP·(1+λ)·TRH，得到由电力系统计算程序提供的汽轮机模型简化而来的模型，其传递函数如下列式(3)所示：
式(3)中，GS(s)是简化模型的传递函数。在该简化模型中，待确定的参数为TN、TCH、TRH，与电力系统计算程序提供的汽轮机模型相比，简化模型中待确定参数减少了4个；
(2)现场试验与数据处理。
(2.1)现场试验。使用常规方法，对正在运行的汽轮机的调节系统现场进行阀控阶跃扰动试验，使进行常规阀控阶跃扰动试验的汽轮机调节系统的流量指令阶跃变化，从而得到流量指令动态数据f、有功功率动态数据PE、调节级压力动态数据PS、主汽压力动态数据PT；
(2.2)数据处理。在对简化模型参数进行辨识之前，需要得到用于参数辨识的数据，主要包括理论蒸汽流量增量ΔQ和机械功率增量ΔPM。由于汽轮机的实际蒸汽流量Q和机械功率PM无法直接测量，因此对现场试验得到的动态数据进行处理以得到用于参数辨识的理论蒸汽流量增量和机械功率增量。依据步骤(2.1)所得流量指令动态数据f、调节级压力动态数据PS、主汽压力动态数据PT计算理论蒸汽流量增量ΔQ；
(2.2.1)依据所述调节级压力PS的动态数据和主汽压力PT的动态数据计算得到PS与PT的压力比μ，计算方程为： 式中μ为压力比，PS为调节级压力，PT为主汽压力；
(2.2.2)选择流量指令f的动态数据阶跃变化前的任意一段压力比数据和流量指令阶跃变化后的任意一段稳态压力比数据μ，取其平均值分别作为流量指令阶跃变化前的稳态压力比值和流量指令阶跃变化后的稳态压力比值，其中阶跃变化前的稳态压力比值为μ0，阶跃变化后的稳态压力比值为μ1；
(2.2.3)使用增益系数k表征流量指令对压力比的影响如下列式(4)所示： 式中，μ0为阶跃变化前的稳态压力比值，μ1为阶跃变化后的稳态压力比值；f0是流量指令阶跃变化前的稳态值，f1是流量指令阶跃变化后的稳态值；
(2.2.4)使用常规方法建立汽轮机调节系统执行机构模型，将流量指令动态数据作为该汽轮机调节系统执行机构模型的输入数据，然后使用常规模型仿真方式得到该汽轮机调节系统执行机构模型的输出数据即等效阀位动态数据f*；
(2.2.5)取汽轮机运行过程中调节级压力数据、有功功率数据，使用常规方法绘制调节级压力与有功功率的特性关系曲线，根据该特性关系曲线按公式 式中kq为曲线斜率，计算得到曲线斜率的值，除此之外，kq在这里还表征了现场试验条件下调节级压力与发电机组功率之间的稳态关系；
(2.2.6)使用公式Q＝kq·[μ0+k·(f*-f0)]·PT，式中Q为理论蒸汽流量，kq为曲线斜率，μ0为阶跃变化前的稳态压力比值，k是增益系数，f*是等效阀位动态数据，f0是流量指令阶跃变化前的稳态值，PT是主汽压力，计算出进入汽轮机的理论蒸汽流量Q；
(2.2.7)选择步骤(2.1)中流量指令阶跃变化前的任意一段理论蒸汽流量稳态数据，取其平均值得到Q0，按理论蒸汽流量增量计算公式ΔQ＝Q-Q0，式中△Q理论蒸汽流量增量，Q为理论蒸汽流量，Q0为理论蒸汽流量平均值，计算出理论蒸汽流量增量。
(2.2.8)选择步骤(2.1)中流量指令阶跃变化前的任意一段有功功率动态数据，取其平均值作为有功功率在流量指令阶跃变化前的稳态值PE0；
(2.2.9)按公式ΔPE＝PE-PE0，式中ΔPE为有功功率增量，PE为有功功率动态数据，PE0为有功功率在流量指令阶跃变化前的稳态值，计算，将步骤(2.1)中的有功功率动态数据PE转换成有功功率增量ΔPE；
(2.2.10)使用滤波器 式中Glb(s)为低通滤波器，s是拉普拉斯算子。T、N均为可调系数，其中T取值1～2，N取值1～5，对步骤(2.2.9)所得有功功率增量ΔPE进行低通滤波处理，有效过滤ΔPE中的高频分量，此时机械功率增量ΔPM由滤波后的机械功率增量ΔPM表示，即ΔPM＝Glb(s)·ΔPE，式中ΔPM为机械功率增量，Glb(s)为低通滤波器，s是拉普拉斯算子，ΔPE为有功功率增量；
(3)参数辨识。令G(s)＝GS(s)·Glb(s)，式中G(s)是滤波后的汽轮机模型，GS(s)是汽轮机简化模型，Glb(s)是低通滤波器。将步骤(2.2)所得理论蒸汽流量增量ΔQ作为汽轮机简化模型G(s)的输入数据，得到滤波后的汽轮机模型G(s)的输出数据 确定目标函数e， 式中N表示机械功率增量ΔPM和滤波后的汽轮机模型G(s)的输出数据 所包含的数据总数。 是输出数据 中的第i个数据。ΔPM(i)是机械功率增量ΔPM中的第i个数据，使用常规搜索方法调整汽轮机简化模型GS(s)中的待定系数TN、待定系数TCH、待定系数TRH，直到所得到的TN、TCH、TRH使得e的变化小于设定值时停止搜索，此时得到的TN的值、TCH的值、TRH的值即为使用本发明基于功率响应特性的汽轮机模型参数辨识方法辨识汽轮机功率特性的辨识结果。
本发明的有益效果是：由该方法得到的模型参数能够更加准确地反映实际汽轮机的功率特性，提高了辨识精度；此外该方法通过对电力系统计算程序提供的汽轮机模型进行简化，减少了待辨识参数的数量，从而提高了辨识效率，为分析电力系统运行状况的准确性提供了保障。
具体实施方式
实施例1：
(1)简化模型。对电力系统计算程序提供的汽轮机模型进行简化处理，以得到参数更少且结构更为明确的简化模型。下列式(1)为电力系统计算程序提供的汽轮机模型的传递函数表达式：
式(1)中，GO(s)是电力系统计算程序提供的汽轮机模型的传递函数；ΔPM(s)是汽轮机输出机械功率增量的传递函数；ΔQ(s)是进入汽轮机的蒸汽流量增量的传递函数；TCH是高压汽室容积时间常数，s是拉普拉斯算子；FHP是汽轮机高压缸功率比；λ是高压缸功率自然过调系数；TRH是再热器容积时间常数；TRH是再热器容积时间常数；FIP是汽轮机中压缸功率比；FLP是汽轮机低压缸功率比；TCO是连通管容积时间常数。
电力系统计算程序提供的汽轮机模型中，待确定的参数为FHP、FIP、FLP、λ、TCH、TRH、TCO，共7个。
简化上述式(1)，设TCO≈0，则：
令TN＝FHP·(1+λ)·TRH，得到由电力系统计算程序提供的汽轮机模型简化而来的模型，其传递函数如下列式(3)所示：
式(3)中，GS(s)是简化模型的传递函数。在该简化模型中，待确定的参数为TN、TCH、TRH；
(2)现场试验与数据处理。
(2.1)现场试验。使用常规方法，对正在运行的汽轮机的调节系统现场进行阀控阶跃扰动试验，使进行常规阀控阶跃扰动试验的汽轮机调节系统的流量指令阶跃变化，从而得到流量指令动态数据f、有功功率动态数据PE、调节级压力动态数据PS、主汽压力动态数据PT；
(2.2)数据处理。依据步骤(2.1)所得流量指令动态数据f、调节级压力动态数据PS、主汽压力动态数据PT计算理论蒸汽流量增量ΔQ；
(2.2.1)依据所述调节级压力PS的动态数据和主汽压力PT的动态数据计算得到PS与PT的压力比μ，计算方程为： 式中μ为压力比，PS为调节级压力，PT为主汽压力；
(2.2.2)选择流量指令f的动态数据阶跃变化前的任意一段压力比数据和流量指令阶跃变化后的任意一段稳态压力比数据μ，取其平均值分别作为流量指令阶跃变化前的稳态压力比值和流量指令阶跃变化后的稳态压力比值，其中阶跃变化前的稳态压力比值为μ0，阶跃变化后的稳态压力比值为μ1；
(2.2.3)使用增益系数k表征流量指令对压力比的影响如下列式(4)所示： 中，μ0为阶跃变化前的稳态压力比值，μ1为阶跃变化后的稳态压力比值；f0是流量指令阶跃变化前的稳态值，f1是流量指令阶跃变化后的稳态值；
(2.2.4)使用常规方法建立汽轮机调节系统执行机构模型，将流量指令动态数据作为该汽轮机调节系统执行机构模型的输入数据，然后使用常规模型仿真方式得到该汽轮机调节系统执行机构模型的输出数据即等效阀位动态数据f*；
(2.2.5)取汽轮机运行过程中调节级压力数据、有功功率数据，使用常规方法绘制调节级压力与有功功率的特性关系曲线，根据该特性关系曲线按公式 式中kq为曲线斜率，计算得到曲线斜率的值，除此之外，kq在这里还表征了现场试验条件下调节级压力与发电机组功率之间的稳态关系；
(2.2.6)使用公式Q＝kq·[μ0+k·(f*-f0)]·PT，式中Q为理论蒸汽流量，kq为曲线斜率，μ0为阶跃变化前的稳态压力比值，k是增益系数，f*是等效阀位动态数据，f0是流量指令阶跃变化前的稳态值，PT是主汽压力，计算出进入汽轮机的理论蒸汽流量Q；
(2.2.7)选择步骤(2.1)中流量指令阶跃变化前的任意一段理论蒸汽流量稳态数据，取其平均值得到Q0，按理论蒸汽流量增量计算公式ΔQ＝Q-Q0，式中△Q理论蒸汽流量增量，Q为理论蒸汽流量，Q0为理论蒸汽流量平均值，计算出理论蒸汽流量增量。
(2.2.8)选择步骤(2.1)中流量指令阶跃变化前的任意一段有功功率动态数据，取其平均值作为有功功率在流量指令阶跃变化前的稳态值PE0；
(2.2.9)按公式ΔPE＝PE-PE0，式中ΔPE为有功功率增量，PE为有功功率动态数据，PE0为有功功率在流量指令阶跃变化前的稳态值，计算，将步骤(2.1)中的有功功率动态数据PE转换成有功功率增量ΔPE；
(2.2.10)使用滤波器 式中Glb(s)为低通滤波器，s是拉普拉斯算子。T、N均为可调系数，其中T取值1，N取值1，对步骤(2.2.9)所得有功功率增量ΔPE进行低通滤波处理，有效过滤ΔPE中的高频分量，此时机械功率增量ΔPM由滤波后的机械功率增量ΔPM表示，即ΔPM＝Glb(s)·ΔPE，式中ΔPM为机械功率增量，Glb(s)为低通滤波器，s是拉普拉斯算子，ΔPE为有功功率增量；
(3)参数辨识。令G(s)＝GS(s)·Glb(s)，式中G(s)是滤波后的汽轮机模型，GS(s)是汽轮机简化模型，Glb(s)是低通滤波器。将步骤(2.2)所得理论蒸汽流量增量ΔQ作为汽轮机简化模型G(s)的输入数据，得到滤波后的汽轮机模型G(s)的输出数据 确定目标函数e， 式中N表示机械功率增量ΔPM和滤波后的汽轮机模型G(s)的输出数据 所包含的数据总数。 是输出数据 中的第i个数据。ΔPM(i)是机械功率增量ΔPM中的第i个数据，使用常规搜索方法调整汽轮机简化模型GS(s)中的待定系数TN、待定系数TCH、待定系数TRH，直到所得到的TN、TCH、TRH使得e的变化小于设定值时停止搜索，此时得到的TN的值、TCH的值、TRH的值即为辨识结果。
实施例2：
步骤(1)同实施例1；
(2)现场试验与数据处理。
步骤(2.1)同实施例1；
(2.2)数据处理。依据步骤(2.1)所得流量指令动态数据f、调节级压力动态数据PS、主汽压力动态数据PT计算理论蒸汽流量增量ΔQ；
步骤(2.2.1)～(2.2.9)同实施例1；
(2.2.10)使用滤波器 式中Glb(s)为低通滤波器，s是拉普拉斯算子。T、N均为可调系数，其中T取值2，N取值5，对步骤(2.2.9)所得有功功率增量ΔPE进行低通滤波处理，有效过滤ΔPE中的高频分量，此时机械功率增量ΔPM由滤波后的机械功率增量ΔPM表示，即ΔPM＝Glb(s)·ΔPE，式中ΔPM为机械功率增量，Glb(s)为低通滤波器，s是拉普拉斯算子，ΔPE为有功功率增量；
步骤(3)同实施例1。
基于功率响应特性的汽轮机模型参数辨识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》。
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