一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法.pdf

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一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法1 一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法2 一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法3 一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法4 一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法5 一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法6 一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法7 一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法8
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第42卷第l0期2014年5月16日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandControlVl01.42NO.10May16,2014一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法陈仕龙,张杰,毕贵红,谢佳伟,束洪春(昆明理工大学电力工程学院,云南昆明650500)摘要:直流输电线路故障时,高频故障暂态信号将沿线路向两端传播,线路对故障暂态信号高频分量有衰减作用。研究双极特高压直流输电线路频率特性,得到特高压直流输电线路对高频量有衰减作用,线路越长,衰减作用越剧烈的结论。研究基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理,推导出故障点距测距装置安装点的距离公式,得到基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理难以准确实现直流输电点线路故障测距的结论。研究基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理,推导出故障点距测距装置安装点的距离公式,提出频带衰减概念,推导出基于频带衰减的故障距离计算公式。建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对提出的基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理进行仿真验证,仿真测距结果有较高的准确度。关键词:特高压直流输电线路;频率特性;单端故障测距;双端故障测距;频带衰减AfaultlocationmethodbasedonhighfrequencyattenuationcharacteristicofUHVDCtransmissionline———CHENShilong,ZHANGJie,BIGui-hong,XIEJiawei,SHUHongchun(SchoolofElectricPowerEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650500,China)Abstract:WhenHVDCtransmissionlinesfault,thehighfrequencytransientsignaltravelsalongthelines,andthehighfrequency—componentattenuatesduringthecourse.Thephasemodeltransformisanalyzed,thefrequencycharacteristicofdouble-polesUHVDCtransmissionlinesisstudied,andtheconclusionthattheUHVDCtransmissionlinesattenuatethehighfrequency—component,theUHVDCtransmissionlineislonger,theattenuationisacuterisdrawn.ThesingleendedfaultlocationtheoryofUHVDCtransmissionlinebasedonhighfrequencyattenuationcharacteristiciSstudied.thedistancecalculationformulaoffault—positionisdeduced,andtheconclusionthatthesingleendedfaultlocationtheoryofUHVDCtransmissionlinebasedonhighfrequencyattenuationcharacteristicCannotrealizethefaultlocationexactlyisdrawn.Thedouble-endedfaultlocationtheoryofUHVDCtransmissionlinebasedonhighfrequencyattenu ̄ioncharacteristicisstudied,thedistancecalculationformulaoffaultpositionisdeduced,theconceptionoffrequencybandattenuationisputforward,thedistancecalculationformulaoffaultpositionbasedonfrequencybandat—tenuationisdeduced.TheactualparametersimulationmodelofYunnanGuangdongUHVDCsystemisbuiltup,andthedouble-endedfaultlocationtheorybasedonhighfrequencyattenuationcharacteristicstudiedinthispaperissimulatedandthesimulationlocationresultishigheraccurate.ThisworkissupposedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.51267008).Keywords:UHVDCtransmissionline;f——requencycharacteristic;singleendedfaultlocation;doubleendedfaultlocation;frequencybandattenuation中图分类号:TM77文献标识码:A文章编号:1674.3415(2014)10.0077.070引言输电线路发生故障后,快速准确的故障定位不仅可以迅速排除故障防止故障再次发生,还可以大大节省巡线工作量【卜引,特别是直流线路,因其输电基金项目:国家自然科学基金资助项目(51267008)距离长、跨度大,故障定位工作显得尤为重要。当前输电线路故障测距的主流方法是行波测距【4],单端行波测距原理对硬件要求较低,容易实现,在目前电力系统中应用较为广泛,但单端行波测距中行波折反射过程复杂l6J,实际应用中单端测距精度不够高J,一般作为双端行波测距的辅助方法I8】。无论是单端行波测距还是双端行波测距,其关键是波电力系统保护与控制头的识别和波头在时间上的标定¨,波头时间标9.99×10一F/km,每单位长度两极导体问的电容为定不准误差就会非常大。2.11×10一F/km。文献[12]提出了一种利用行波模量传输时问差的测距方法,测距精度得到了提高,但该方法的前提是模量行波波速是固定的,这个假定是否合理还有待论证。文献[13]将模糊算法引入故障测距取得较好的效果。文献[14]提出基于自然频率与人工神经网相结合的故障定位方法,为直流线路测距提供了新思路,但该方法忽略了线路对端反射波对本侧信号的影响,而作为主要处理模糊和不确定问题的神经网络法能否满足高精度的故障定位要求也有待—进一步研究。文献[1516]分别提出了三色和两色色彩模式的定位法,定位精度较高,但这两种方法也没有从根本上解决波头在时间刻度上的准确标定问题。直流输电线路发生故障时,故障点产生的高频故障信号将沿线路向两端传播,高频故障信号在线路上传播过程中将发生衰减【l2。J。本文分析特高压直流输电线路的频率特性,研究特高压直流输电线路对故障暂态信号高频量的衰减特性;研究基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理,推导出故障点距测距装置安装点的距离公式;研究基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理,推导出故障点距测距装置安装点的距离公式,提出频带衰减概念;建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理进行仿真验证。1特高压直流输电线路频率特性1.1特高压直流输电线路参数输电线路参数是线路电磁特性的集中反映,已知特高压直流输电线路的工程条件:导线几何尺寸、分布与位置、杆塔结构等,就可以计算出线路的相模频变参数,进而计算出该线路的模量特性阻抗,反映输电线路的频率特性【2。本文以云广特高压直流输电线路为例对特高压直流输电线路的频率特性进行研究。云广特高压直流输电线路的线路结构如图1所不。云广特高压直流输电线路导线型号为6×LGJ一630/45,导线外径33.6mm,6分裂,分裂间距450mm,极间距离22.2ITI,塔上悬挂高度33.51TI,弧垂l6m【j。经计算,导线电阻为0.04633Q/km,每极自电感L=0.00181H/km,极间互电感M=-0.00099H/km,每极导体单位长度对地电容为C1C2…18.2一mC3:C4●∈……一一小22.2m图1云广特高压直流输电线路的线路结构Fig.1TransmissionlineconfigurationofYunnan-GuangdongUHVDC1.2特高压直流输电线路频率特性双极直流输电线路存在两极相互耦合的问题,为消除线路耦合的影响,通常利用模量来进行分析。双极直流输电线路的对称分量变换矩阵为=劫1]㈩√2Ll_JJ而=(2)√2Ll一J线路电压方程一:称称(3)……其中=]㈩式中:为每极导线单位长度的串联自阻抗;Zm为单位长度导线的串联互阻抗。线路电流方程转变为对称分量为一:K对称U对称(5)dx其中:【一0I)式中:为每极导线单位长度对地以及对另一极导线的电容之和;Xm为每极导线单位长度对另一极的电容的负值。长度为x的输电线路的传输函数为A(gO)=e一巧(7)陈仕龙,等一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法一79.线路第个模量(J『=0,1)的模量特性阻抗(波阻抗)Z榭和模传播系数分别为(8)输电线路传输函数的定义,长度为的直流输电线路传输函数为Aj(ro)=(10=(9)式(10)中:(为长度为的直流输电线路模式中,,、,、分别为单位长度线路的模量电阻、模量电感和模量电容。由线路模传输函数A(的表达式可知,其幅频特性随着频率升高而降低,随着线路的增长而加剧减小,即:特高压直流输电系统双极运行时,特高压直流线路对高频量有衰减作用,线路越长,衰减作用越强烈。线路0模传输函数的幅频特性与1模传输函数的幅频特性相似。本文提取1模信号进行分析说明。2基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理根据特高压直流输电线路的频率特性可知:特高压直流输电线路对高频量有衰减作用,线路越长,衰减作用越强烈,所以高频量的衰减程度与其通过的直流输电线路长度有密切关系。可见,在测距装置安装点检测直流输电线路故障时所产生的故障暂态信号高频分量,研究其通过直流输电线路后的衰减特性,可以判断故障点故障测距安装点的距离。基于故障暂态信号高频分量衰减特性的单端故障测距原理如图2所示。枷[]l[1]整ll逆流ll变侧1l删枷[鑫嚣]l图2基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理—Fig.2SingleendedfaultlocationmethodofUHVDCtransmissionlinebasedonhighfrequencycomponentattenuationcharacteristic由图2可见,在距测距装置安装点长度为的d点发生直流输电线路故障时,d点产生的频率为厂的高频暂态电压信号沿线路传播至测距装置安装点,由于直流输电线路对高频量的衰减作用,该高频暂态电压信号到达测距装置安装点后为。根据传输函数;『1(j为测距装置安装点检测到的高频分量;,(jco)为故障发生点的高频分量;,为模传播系数,由直流输电线路结构决定;为故障发生点距测距装置安装点的长度。由式(10)可以推导出故障距离与高频量衰减特性的关系为e:…)lUj(Jl:一ln:11(jIf(jl(12)式(11)、式(12)中:为故障发生点距测距装置安装点的距离;为模传播系数的实部,即该模的衰减系数,由直流输电线路结构决定;l(i)l为故障发生点高频量的模,即幅值;I』一lI(i)I为测距装置安装点检测到的高频量的模。由式(12)可见,对于直流输电线路,由直流输电线路的结构可以计算出其模衰减系数,也可以由实验的方法得到。当输电线路区内某点发生故障时,如能检测到测距装置安装点处l.(i)l和I‘J一I故障点处I(i)l的值,根据式(12)就能计算出故障发生点距测距装置安装点的距离,从而实现直流输电线路故障测距。现实中,在测距装置安装点检测l(jl是可l‘J一l以实现的,而要检测故障点的I(i)I则几乎是不l』一l可能的。由于故障的多样性,故障发生点l(j)IlJ一l千变万化,单靠测距装置安装点处的I,(j)l难以判断故障发生点距测距装置安装点的距离。所以,仅依靠单端测距装置安装点检测到的故障暂态信号高频分量难以实现直流输电线路故障测距。3基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理由于故障点处l(j)I难以测量,基于高频量一8O.电力系统保护与控制衰减特性的直流输电线路单端故障测距难以实现,如果能消除故障发生点的l(i)I的影响,就能实现基于高频量衰减特性的直流输电线路故障测距。本文正是从消除故障源信号的影响入手,提出一种特高压直流输电线路双端故障测距方法,其原理如图3所示。枷[]?:广]一T£椎ll逆流ll变侧1i侧[盅]l[I,—J、P波电抗鼎’r艘电L器图3基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理—Fig.3Doubleendedfaultloc ̄ionmethodofUHVDCtransmissionlinebasedonhigh ̄equencycomponentattenuatjoncharacteristic由图3可见,直流输电线路全长为厶当距离整流侧测距装置安装点长度为的d点发生直流输电线路故障时,d点产生的频率为厂的高频电压信号U,该高频电压信号沿线路同时向整流侧和逆变侧传播,由于直流输电线路对高频量的衰减作用,高频分量到达整流侧测距装置安装点后为,到达逆变侧测距装置安装点后为。根据式(11)有e:)lUj(jco)I—eaj(上一):(14)lUf(Jco)l由式(13)除以式(14)有’eo:j(L-2x))lu,2(jco)l由式(15)可以得到故障发生点距离整流侧测距装置安装点的距离为i2(L_1ln由式(16)可见,对于直流输电线路,根据直流输电线路的结构计算或由实验的方法得到其模衰减系数,与频率有关。对于特定的直流输电系统,某频率的是定值。当输电线路区内某点发生故障时,检测到达整流侧测距装置安装点高频分量的f(ico)f和到达lJ一l逆变侧测距装置安装点高频分量的l(il,理论上利用式(16)在完全消除故障源信号的影响下,就能计算出故障发生点距离整流侧测距装置安装点的距离,从而达到故障测距的目的。但是提取非平稳的暂态信号中某单一频率分量的幅值是有难度的。由直流输电线路传输函数的幅频特性可知道,当频率达到一定的值时,传输函数的幅值基本不变,即可以认为对于高频量,直流输电线路的模衰减系数是不变的,高频率的衰减主要由直流输电线路结构和直流线路长度决定,因此可利用某一频带范围内高频量的平均值来代替某一高频量,从而减小误差。为此提出频带衰减和频带衰减系数的概念,对检测到的信号实行小波变换可得到信号中的高频段小波首波头系数的模极大值,小波系数大小反映的是某频段信号的强度,高频段小波系数首波头模极大值则正好反映故障初始时刻高频量的强度,故用高频段小波首波头模极大值代替高频信号是合理的,则式(16)改写为: ̄-IL-二1n…1!112IFir4(U/2Oco))}j式(17)中:x为故障点距离整流侧测距装置安装点的距离;为直流输电线路全长;为某一频带范围内直流输电线路衰减系数,定义为频带衰减系数;Firld(U(i))l为整流侧测距装置检测到的1模故障信号一层高频小波系数首波头模极大值;Firld(,,(jczJ))l为逆变侧测距装置检测到的1模故障信号一层高频小波系数首波头模极大值。4基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理仿真以云广特高压直流输电系统双极运行为例,建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对本文所提出的基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理进行仿真验证。对云广特高压直流输电线路400km、950km、1000km发生接地故障进行仿真,采样率为200kHz,对整流侧和逆变侧测距装置安装点检测到的1模暂态电压信号进行小波变换,得到一层高频小波陈仕龙,等一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法.81.系数首波头模极大值(频带范围为50 ̄100kHz),真试验,利用式(17)计算故障距离结果见表1。变换故障极以及改变过渡电阻的大小,进行大量仿表1故障测距结果Table1Resultsoffaultdistancemeasuremem由表1可见,在不同故障条件下,测距结果误差最大不超过2%。因此,本文所提出的基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理具有较高的精确性,是一种可行的特高压直流输电线路故障测距原理。5结论[2]本文分析特高压直流输电线路频率特性,研究特高压直流输电线路长度与故障暂态信号高频量衰减程度的关系,提出基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距原理,得到如下结论:一一a)特高压直流线路对高频量有衰减作用,线路越长,衰减作用越强烈,研究高频量通过直流输电线路后的衰减特性,可以判断故障点故障测距安装点的距离;b)由于故障的多样性,基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理仅依靠单端测距装置安装点检测到的故障暂态信号高频分量,难以实现特高压直流输电线路故障测距;[4]C)基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理消除了故障类型及故障强度对故障测距准确度的影响,能准确实现直流输电线路故障测距。参考文献[1]马丹丹,王晓茹.基于小波模极大值的单端行波故障测距[J].电力系统保护与控制,2009,37(3):55-59.—MADandan,WANGXiao-rt1.Singleterminalmethodsoftravelingwavefaultlocationbasedonwaveletmodulusmaxima[J].PowerSystemProtectionand—Control,2009,37(3):5559.李强,王银乐.高压输电线路的测距方法【J】.电力系—统保护与控制,2009,37(23):192197.LIQiang,WANGYin-le.Faultlocationmethodsforhighvoltagepowertransmissionlines[J].PowerSystemProtectionandControl,2009,37(23):192・197.余畅,尹项根,曾祥君,等.基于小波分析的多尺度下综合行波故障定位[J】.电力自动化设备,2001,2l(6):6.9.YUChang,YINXiang-gen,ZENGXiang-jun,eta1.Faultlocationbasedoncomprehensivewaveletanalysisatdifferentscales[J].ElectricPowerAutomationEquipment,2001,21(6):6-9.季涛.利用电磁式电压互感器实现小电流接地系统行波故障定位和选相【J】.电工技术学报,2012,27(8):172.178.JITao.Studyofthefaultlocationandfaultphasepositionselectionbasedontravelingwavesusingelectromagneticvoltagetransformerinneutralnon-effectivegroundingsystem[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,.82.电力系统保护与控制2012,27(8):172一I78.[5]徐敏,蔡泽祥,刘永浩,等.基于宽频信息的高压直流输电线路行波故障测距方法fJ].电工技术学报,2013,—28(1):259265.—XUMin,CAIZexiang,LIUYong-hao,eta1.AnovelfaultlocationmethodforHVDCtransmissionlinebasedonthebroadbandtravellingwaveinformation[J].TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,2013,—28(1):259265.[6]邬林勇,何正友,钱清泉.一种提取行波自然频率的单端故障测距方法[J】.中国电机工程学报,2008,28(10):69-75.—WULin-yong,HEZheng-you,QIANQingquan.Asingleendedfaultlocationmethodusingtravellingwavenaturalfrequency[J].ProceedingsoftheCSEE,2008,—28(10):6975.[7]王宾,董新洲,薄志谦,等.特高压长线路单端阻抗法单相接地故障测距【J].电力系统自动化,2008,32(14):25.29.—WANGBin,DONGXin・zhou,BOZhiqian,eta1.AnimpedancefaultlocationalgorithmforUHVlong—transmissionlineswithsingle-lineto-groundfaults[J].AutomationofElectricPowerSystems,2008,32(14):25.29.[8]陈平,徐丙垠,李京,等.现代行波故障测距装置及其运行经验【J].电力系统自动化,2003,27(6):66-69.CHENPing,XUBing-yin,LIJing,eta1.Modemtravellingwavebasedfaultlocatoranditsoperatingexperience[J].AutomationofElectricPowerSystems,—2003,27(6):6669.[9]邬林勇,何正友,钱清泉.单端行波故障测距的频域—方法【J】.中国电机工程学报,2008,28(25):98103.wULin-yong,HEZheng-you,QIANQing-quan.Afrequencydomainapproachtosingle・endedtravelingwavefaultlocation[J].ProceedingsoftheCSEE,2008,28(25):98-103.[1O]哈恒旭,张保会,吕志来.高压输电线路单端测距新—原理探讨[J】.中国电机工程学报,2003,23(2):4249.—HAHengxu,ZHANGBao・hui,LtiZhi-lai.AnovelprincipleofsingleendedlinefaultlocationtechniqueforEHVtransmissionsystem[J].ProceedingsoftheCSEE,—2003,23(2):4249.[11]郑卅I,吕艳萍,王杰,等.基于小波变换的双端行波测距新方法【J】.电网技术,2010,34(1):203-207.ZHENGZhou,LfiYan-ping,WANGJie,eta1.Anew—twoterminaltravelingwavefaultlocationbasedonwavelettransform[J】.PowerSystemTechnology,2010,34(1):203-207.[12]张帆,潘贞存,马琳琳,等.基于模量行波传输时间差的线路接地故障测距与保护[J].中国电机工程学报,—2009,29(10):7883.—ZHANGFan,PANZhen.cun,MALinlin,eta1.Transmissionlinefaultlocationandprotectionbasedonthelapbetweenzeromodeandaerialmodetravelingwavepropagationtime[J].ProceedingsoftheCSEE,2009,29(10):78-83.[13]鲁文,徐晨亮,丁孝华,等.一种考虑分布电容的模糊—故障测距算法[J】_电力系统自动化,2006,30(8):5760.——LUWen,XUChenliang,DINGXiaohua,eta1.Fuzzyalgorithmforfaultlocationwiththedistributedcapacitortakenintoaccount[J].AutomationofElectricPowerSystems,2006,30(8):57-60.[14]束洪春,田鑫翠,张广斌,等.±800kV直流输电线路故障定位的单端电压自然频率方法[J].中国电机工程—学报,2011,31(25):104111.—SHUHongchur 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̄800kVUHVDCtransmissionlines[J].AutomationofElectricPowerSystems,2007,31(21):—4043.[18]张保会,张嵩,尤敏,等.高压直流线路单端暂态量保护研究[J].电力系统保护与控制,2010,38(15):18-23.陈仕龙,等一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法.83.ZHANGBao-hui,ZHANGSong,YOUMin,eta1.ResearchontransientbasedprotectionforHVDCline[J].[21]PowerSystemProtectionandControl,2010,38(15):18.23.[19]哈恒旭,于洋,张旭光,等.考虑频率相关参数的直流输电线路故障特征分析【J】.电力系统自动化,2012,36(16):70-75.HAHeng-XU,YUYang,ZHANGXu-guang,eta1.FrequencycharacteristicsoffaulttransientsforHVDCtra—nsmissionlinewithfrequencydependentdistributedparameters[J].AutomationofElectricPowerSystems,2012,36(16):70-75.[2O]张怿宁,徐敏,刘永浩,等.考虑波速变化特性的直流输电线路行波故障测距新算法[J】.电网技术,2011,35(7):227-232.ZHANGYi-ning,XUMin,LIUYong-hao,eta1.AnoveltravellingwavefaultlocationalgorithmforHVDCtransmissionlinesconsideringvariationcharacteristicsofwavespeed[J].PowerSystemTechI1ol0gy,2011,35(7):[22][23]—227232.段建东,张保会,任晋峰,等.超高压输电线路单端暂态量保护元件的频率特性分析[J].中国电机工程学报,2007,27(1):37-43.——DUANJiandong,ZHANGBaohui,RENJin-feng,eta1.SingleendedtransientbasedprotectionforEHVtransmissionlinesbasictheory[J].Proceedingsofthe—CSEE,2007,27(1):3743.中国南方电网公司.+800kV特高压直流输电技术研究[M】.北京:中国电力出版社,2006.施围,郭洁.电力系统过电压计算[M].北京:高等教育出版社,2006.收稿日期:2013-10-31;—修回日期:2014-0117作者简介:陈仕龙(1973一),男,博士,副教授,主要从事高压直流输电方面的研究;E-mail:chenshilong3@126.com张杰(1988一),男,硕士研究生,从事电力系统分析与控制方面的研究。第42卷第10期2014年5月16日电力系统保护与控制PowerSystemProtectionandControlV_01.42NO.10May16,2014火电厂机组煤耗特性曲线拟合算法研究缑新科,崔乐乐,巨圆圆,郭涛,张顺(兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃兰州730050)摘要:火电厂机组的煤耗特性曲线一般是由生产厂家提供的性能参数或通过热力试验数据获得的,这些曲线长期保持不变,导致与机组实际运行情况不符。以解决这一问题为目的,提出了基于遗传算法对火电厂机组的煤耗特性曲线进行拟合的方法。该方法采用二次函数作为目标函数;设置适当的初始种群数、交叉率和变异率等参数;对机组的实际煤耗特性曲线进行了拟合。对遗传算法拟合曲线与最小二乘法拟合曲线进行了比较,结果表明拟合效果前者优于后者,进一步说明采用该方法进行曲线拟合在一定意义下能最佳逼近已知数据,实时反映出火电厂机组发电量与煤耗量之间的依赖关系。关键词:火电厂;遗传算法;煤耗特性曲线;曲线拟合;最小二乘法Studyoncurvefittingalgorithmforthermalpowerplantunitscoalconsumption——GOUXinke,CUILe-le,JUYuanyuan,GUOTao,ZHANGShun(CollegeofElectricalandInformationEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China)Abstract:Coalconsumptioncurveofthethermalpowerplantisusuallyobtainedfromtheperformanceparameterswhichareprovidedbythemanufacturerorfromthethermaltestdata.Thesecurvesremainunchangedforalongtimeandareincompatiblewiththeactualoperationsituationoftheunit.Therefore,amethodofcoalconsumptioncurvefittingofthethermalpowerplantunitsbasedongeneticalgorithmisproposed.Thequadraticfunctionisusedastheobjectivefunction;appropriateparameterssuchasinitial’populationsize,crossoverrateandmutationrateareset;theunitSactualcoalconsumptioncurvesarefitted.Thefittingcurveoftheproposedmethodiscomparedwiththatoftheleastsquaresmethod.Theresultsindicatethatfittingeffectoftheformerisbetterthanthatofthelatte ̄ItisindicatedthattheproposedmethodCanbestapproximatotheknowndatainthecurvefitting,andtheycan—realtimelyreflecttheinterdependencebetweenunitgenerationandcoalconsumption.ThisworkissupposedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.61064003).Keywords:thermalpowerplant;geneticalgorithm;coalconsumptioncurve;curvefitting;leastsquaresmethod中图分类号:TM71文献标识码:A——文章编号:16743415(2014)10-0084060引言在中国的电力结构中,火力发电占到全国总发电量的75%左右,所消耗的煤耗能源占到全国总消耗能源的67%左右【J1。为实现节能减排,低碳高效的生产模式,需要对火电厂的机组进行负荷优化分配【2。J,而进行负荷优化分配的关键一步就是对机组煤耗特性曲线的准确拟合。当前火电厂机组的煤耗特性曲线是由生产厂家提供的性能参数或热力试验获取数据求得的,而且这些曲线保持长期不变。而机组在实际运行中会受到运行方式、煤质、设备状态、操作员技术水平等基金项目:国家自然科学基金(61064003)资助诸多因素的影响,使得这些曲线与实际运行情况存在较大差异。鉴于这种情况,需要在实际运行中对煤耗特性曲线进行重新拟合。目前曲线拟合的方法大多数采用最小二乘法[4-61,但最小二乘法对于复杂的非线性问题难以有效的解决,有时拟合出的曲线并不能满足实际应用的要求J。遗传算法(GeneticAlgorithm,GA),是由进化论与遗传学说演变而来的基于选择和自然遗传的全局优化算法,与最小二乘法相比其优点是不依赖梯度信息,能够解决工程上复杂的、非线性的优化问题。然而火电厂的数据庞大、非线性强。因此,本文将此算法运用于火电厂的煤耗特性曲线拟合,并与最小二乘算法进行了比较研究。
陌南尘
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