一种水电站机组一体化控制系统及方法与流程

本发明涉及水电站机组管理控制，具体涉及一种水电站机组一体化控制系统及方法。

背景技术：

1、水力发电站一般包括水电站机组转轮室、发电机组、变压设备等，其利用流动的海水、江水、河水产生动能来实现发电。随着技术的不断发展和创新，水电站机组需要实现一体化控制，如对水轮机、水轮发电机、站用变、油/气/水系统进行统一部署与一体化控制，然而在实现一体化控制的进程中，存在着因不同系统/设备之间的不同性能参数的相互影响，从而导致一体化控制的难以预见性，如发电机的线圈温度会影响到各个电气参数、压缩机的压力会影响到润滑油压力等。因此，在此背景下，水电站机组需要在实现一体化就控制的前提下尽量保证不同性能参数的平稳性，削弱或减少不同性能参数相关之间的影响。

2、因此，亟需提出一种水电站机组一体化控制系统及方法解决上述技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种水电站机组一体化控制系统及方法，用以解决现有技术中存在着因不同系统/设备之间的不同性能参数的相互影响，从而导致一体化控制的难以预见性和稳定性较差的技术问题。

2、一方面，本发明提供了一种水电站机组一体化控制系统，包括：

3、若干个采集装置，与所述水电站机组通信连接，用于采集水电站机组的多个性能参数，所述多个性能参数至少包括温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数；

4、上位机，与所述若干个采集装置均通信连接，用于根据所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数，构建多目标函数以及约束条件，并根据所述多目标函数以及约束条件建立多参数优化模型，基于所述多参数优化模型对所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数进行优化调整后得到修正温度参数、修正压力参数、修正电性参数以及修正开关量参数；

5、控制器，与所述上位机通信连接，用于根据所述修正温度参数、修正压力参数、修正电性参数以及修正开关量参数对所述水电站机组进行控制。

6、在可能的一些实施方式中，所述上位机包括函数构建模块、约束条件确定模块以及优化模型建立模块；

7、所述函数构建模块用于根据所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数两两的相关性，构建所述多目标函数；

8、所述约束条件确定模块用于根据预设的多目标优化算法确定所述多目标函数的约束条件；

9、所述优化模型建立模块用于根据所述多目标函数和所述约束条件构建所述多参数优化模型。

10、在可能的一些实施方式中，所述函数构建模块包括相关系数确定模块、无量纲转换模块、权重分配模块以及分量叠加模块；

11、所述相关系数确定模块用于根据温度对压力的影响程度确定温压相关系数、根据压力对温度的影响程度确定压温相关系数、根据温度对电性的影响程度确定温电相关系数、根据电性对温度的影响程度确定电温相关系数、根据压力对电性的影响程度确定压电相关系数、根据电性对压力的影响程度确定电压相关系数、根据温度对开关量的影响程度确定温开关相关系数、根据压力对开关量的影响程度确定压开关相关系数、根据电性对开关量的影响程度确定电开关相关系数；

12、无量纲转换模块用于将所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数对应的参数分别转换为对应的无量纲函数；

13、所述权重分配模块用于根据所述温压相关系数、压温相关系数、温电相关系数、电温相关系数、压电相关系数、电压相关系数、温开关相关系数、压开关相关系数以及电开关相关系数对所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数对应的无量纲函数进行权重分配后得到对应的分量函数；

14、所述分量叠加模块用于将所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数分别对应的分量函数进行相加得到所述多目标函数。

15、在可能的一些实施方式中，所述多目标函数的表达式为：

16、min(g(x))＝min(ω1·β21·γ31·t(x)+ω2·α12·γ32·p(x)+

17、ω3·α13·β23·l(x)+ω4·α14·β24·γ34·s(x))

18、其中，ω1、ω2、ω3、ω4分别为温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数的权重值，α12为温压相关系数、α13为温电相关系数、α14为温开关相关系数、β21为压温相关系数、β23为压电相关系数、β24为压开关相关系数、γ31为电温相关系数、γ32为电压相关系数、γ34为电开关相关系数，t(x)、p(x)、l(x)、s(x)分别为温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数对应的无量纲参数函数。

19、在可能的一些实施方式中，所述无量纲转换模块包括单位转换模块、参数编码模块以及关系匹配模块；

20、所述单位转换模块用于将所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数对应的物理量转换为无量纲数并设定基数；

21、参数编码模块用于根据预设规则将所有无量纲数在基数的基础上生成子编号进行编码；

22、关系匹配模块用于根据所述子编码建立无量纲数与所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数的匹配关系。

23、在可能的一些实施方式中，所述约束条件确定模块包括多目标优化算法构建模块、优化约束范围确定模块以及约束条件生成模块；

24、所述多目标优化算法构建模块用于基于遗传算法构建多目标优化算法模型；

25、所述优化约束范围确定模块用于基于所述多目标优化算法模型对所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数进行优化，得到优化约束范围；

26、约束条件生成模块用于根据所述优化约束范围构建约束条件。

27、在可能的一些实施方式中，所述优化约束范围确定模块包括初始群体生成模块、适应度确定模块以及约束范围模块；

28、所述初始群体生成模块用于根据所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数的初始范围，随机生成初始群体；

29、所述适应度确定模块用于根据多目标函数确定所述初始群体中个体的适应度值；

30、所述约束范围模块用于根据遗传算法终止准则，确定所述初始群体的进化代数是否满足预设终止条件，若是，得到所述约束范围，若否，根据所述适应值进行选择操作、交叉操作以及变异操作，然后重复获取所述适应值直至所述初始群体的进化代数满足预设终止条件。

31、在可能的一些实施方式中，所述约束条件为：

32、ω1≥ω2≥ω3≥ω4；

33、0.2≤α12≤0.5；0.4≤α13≤0.8；0.1≤α14≤0.7；

34、0.1≤β21≤0.3；0.4≤β23≤0.9；0.2≤β24≤0.3；

35、0.3≤γ31≤0.5；0.2≤γ32≤0.4；0.9≤γ34≤1。

36、在可能的一些实施方式中，所述上位机还包括修正模块；

37、所述修正模块用于基于所述多参数优化模型对所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数进行优化调整后得到修正温度参数、修正压力参数、修正电性参数以及修正开关量参数。

38、另一方面，本发明还提供了一种水电站机组一体化控制方法，适用于上述任意一种可能的实现方式中的水电站机组一体化控制系统，所述水电站机组一体化控制方法包括：

39、采集水电站机组的多个性能参数，所述多个性能参数至少包括温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数；

40、根据所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数，构建多目标函数以及约束条件，并根据所述多目标函数以及约束条件建立多参数优化模型，基于所述多参数优化模型对所述温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数进行优化调整后得到修正温度参数、修正压力参数、修正电性参数以及修正开关量参数；

41、根据所述修正温度参数、修正压力参数、修正电性参数以及修正开关量参数对所述水电站机组进行控制。

42、采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的水电站机组一体化控制系统，通过采集影响水电站机组一体化稳定控制的主要因素，即：温度参数、压力参数、电性参数以及开关量参数，再通过对这些参数进行多参数优化分析后确定修正后的参数值，最后在修正后的参数范围内进行水电站机组的平稳控制。

43、进一步的，通过多目标参数分析能够通过无量纲的方式来找出主要因素之间的影响程度和关联程度，从而构建优化模型，通过优化模型进行参数调整，从而解决水电站机组的因不同系统/设备之间的不同性能参数的相互影响，从而导致一体化控制的难以预见性和稳定性较差的技术问题。