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熱工參數(shù)軟測(cè)量技術(shù)在火電廠節(jié)能中的應(yīng)用

文檔作者：賀軍文檔來(lái)源：貴州興義電力發(fā)展有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年02月25日
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技術(shù)與應(yīng)用
熱工參數(shù)軟測(cè)量技術(shù)在火電廠節(jié)能中的應(yīng)用
賀 軍
(貴州興義電力發(fā)展有限公司，貴州興義 562400)
摘要 本文研究了熱工參數(shù)軟測(cè)量技術(shù)在火電廠節(jié)能中的應(yīng)用，選取了煙氣含氧量和飛灰含
碳量?jī)蓚€(gè)對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能有重要影響的指標(biāo)進(jìn)行建模，得到了煙氣含氧量和飛灰含碳量的軟測(cè)量
模型。為了驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，分別對(duì)兩個(gè)模型的軟測(cè)量值和實(shí)際值進(jìn)行了比較驗(yàn)證，并采用均
方根誤差系數(shù)RMSE作為衡量指標(biāo)進(jìn)行了分析，兩個(gè)模型的軟測(cè)量模型輸出結(jié)果和校驗(yàn)樣本的均
方根誤差分別為0．043和0．039。
關(guān)鍵詞：火力發(fā)電； 軟測(cè)量； 支持向量機(jī)；煙氣含氧量； 飛灰含碳量
The Application of Soft M easurement Technology of
Thermal Parameter to Energy Saving in Thermal Power Plant
He Jun
(Xingyi Guizhou Electric Power Development Co．，Ltd，Xingyi，Guizhou 562400)
Abstract The thermal param eter soft measurement technology in energy saving of thermal power
plant has been studied．Two indexes which content on the economic performance of the unit are modeled
as oxygen content and the carbon content of fly ash．The SOft measurement and actual values of the two
models are verified．At the sam e time．the mean square error coefficient iS used as the measurem ent
index．The results of the two models are 0．043 and 0．039 respectively．
Keywords： thermal power generation；soft measurement；least square support machine；flue gas
oxygen content；unburned carbon
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，節(jié)能降耗越來(lái)越受到各
個(gè)行業(yè)重視。然而，作為能源消耗大戶的電力行業(yè)，
在節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)和節(jié)能效果提升上還有很大的潛
力。對(duì)燃煤電廠來(lái)講，調(diào)整爐膛結(jié)構(gòu)、優(yōu)化燃燒和
運(yùn)行方式等手段可以提高電廠的經(jīng)濟(jì)性，但是我們
卻忽略了一些關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)測(cè)量不準(zhǔn)確或者不及時(shí)
對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。
例如煙氣含氧量、飛灰含碳量以及球磨機(jī)負(fù)荷
等參數(shù)，其變化會(huì)對(duì)電廠的發(fā)電效率產(chǎn)生很大的影
響，而在實(shí)際中，這些參數(shù)在技術(shù)上或者在成本上
的因素往往不能及時(shí)準(zhǔn)確地被測(cè)量到，運(yùn)行人員不
能及時(shí)針對(duì)上述參數(shù)對(duì)機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，也就不
能使機(jī)組取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。
鍋爐煙氣含氧量對(duì)調(diào)整風(fēng)煤配比具有重要的意
義，過(guò)高的含氧量會(huì)增大排煙損失，過(guò)低的含氧量
會(huì)導(dǎo)致不完全燃燒損失增大。目前，大部分電廠用
氧化鋯來(lái)測(cè)量煙氣含氧量，該方法需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備
1 14 f電I_l技硪2017~ 1 1期
進(jìn)行維護(hù)，耗費(fèi)大量的人力和物力。飛灰含碳量能
夠很好的表征鍋爐的燃燒效率，但是該參數(shù)很難通
過(guò)直接測(cè)量得到， 電廠中常見(jiàn)的方法是采用離線分
析的方法，因此具有很大的滯后性，不能及時(shí)得到
鍋爐的燃燒情況。針對(duì)以上兩種對(duì)機(jī)組性能有重要
影響但是又不容易通過(guò)測(cè)量直接得到的參數(shù)，本文
提出了軟測(cè)量的方法，通過(guò)對(duì)煙氣含氧量和飛灰含
碳量建立軟測(cè)量模型，從而實(shí)現(xiàn)上述參數(shù)的事實(shí)測(cè)
量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的節(jié)能。
1 軟測(cè)量方法簡(jiǎn)介
軟測(cè)量方法是一種依靠間接手段對(duì)難測(cè)量以及
不可測(cè)量量的估算方法，軟測(cè)量的關(guān)鍵步驟是找到
與被測(cè)量關(guān)系密切的易于測(cè)量的輔助量并建立相應(yīng)
的數(shù)學(xué)模型。
圖1軟測(cè)量方法示意圖給出了建立軟測(cè)量模型
的具體步驟，首先通過(guò)對(duì)過(guò)程對(duì)象中系統(tǒng)干擾d和
控制變量 的分析得到輔助變量 ，然后通過(guò)軟測(cè)
量模型， 以輔助變量 為輸入數(shù)據(jù)，得到輸出變Y
的最優(yōu)解2)，。
圖1 軟測(cè)量方法示意圖
為了保證模型的精度，必須要保證輔助變量
的準(zhǔn)確性，為此需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)
處理，去掉一些誤差較大的數(shù)據(jù)，進(jìn)而保證輔助變
量的精確。
2 支持向量機(jī)的軟測(cè)量建模
支持向量機(jī)的軟測(cè)量建模方法是目前較為常用
的建模方法。支持向量的基本原理就是通過(guò)尋找函
數(shù)子集中使得經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)的估值達(dá)到最小時(shí)的函數(shù)，
此函數(shù)即為最佳的方案。
2．1 支持向量積計(jì)算方法
支持向量機(jī)計(jì)算方法中需要求解得到最優(yōu)分類
面，通過(guò)最優(yōu)分類面來(lái)確定分類線，并將不同的類
別區(qū)分開(kāi)來(lái)。當(dāng)區(qū)分誤差為0時(shí)所得到的直線為最
優(yōu)分類線，如式(1)。
． W+b=0 (1)
通過(guò)歸一化的方法得到樣本的集合(X ，Y )，
i=1，?，F(xiàn)／，X∈R ，Y∈{一1，+1}，二者的關(guān)系可以
用式(2)表示。
Yf[(W· )+bl_1≥0 i=1，?， (2)
最優(yōu)分界面的求解即為求取 『 的最小值。根
據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的計(jì)算方法作出如下假設(shè)，將Ⅳ維空間樣
本于半徑 的超球體中進(jìn)行分布，求解 I ≤ 的
指數(shù)集合，如式(3)所示。
f(x，W，6)=sgn{(w· )+b} (3)
VC維的邊界為
h≤min([R A 1，N)+1 (4)
VC邊界上的最小值即為 I 的最小值。以上是
支持向量機(jī)計(jì)算方法的核心思想。
應(yīng)用支持向量機(jī)的方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)回歸問(wèn)題的
求解，首先對(duì)樣本的集合(翰，Y )，i=1，·“，n， ∈R ，
Y∈R設(shè)置回歸函數(shù)如式(5)：
技術(shù)與應(yīng)用
F={廠l f(x)=W ( )+b，W∈R } (5)
風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)表示為
Rro =o sI1wl +c· [f] (6)
式中，I1wl 為函數(shù)的復(fù)雜程度； 為經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)；c
為常數(shù)，表征模型復(fù)雜程度以及經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)程度。
徑向基函數(shù)作為核函數(shù)，即
廠I l2、
( ， )：expI一 Jl (7)
最終得到方程為
，
l廠( )=ΣaiK( ，t)+6 (8)
i=1
式中， 和b為未知量，通過(guò)對(duì)樣本數(shù)據(jù)結(jié)合中的
數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到。
2．2 模型的建立
煙氣含氧量和飛灰含碳量是影響燃煤電廠經(jīng)濟(jì)
性的主要指標(biāo)，為此本文主要建立煙氣含氧量和飛
灰含碳量的軟測(cè)量模型。
軟測(cè)量建模主要原則如下：
1)對(duì)影響煙氣含氧量和飛灰含碳量的原始數(shù)據(jù)
進(jìn)行采集和處理。采集的數(shù)據(jù)中不免有一些粗大誤
差的數(shù)據(jù)，需要仔細(xì)篩選并去除掉這些數(shù)據(jù)。同時(shí)
不同輔助變量間的數(shù)量級(jí)會(huì)有較大差異，需要進(jìn)行
歸一化處理。
2)對(duì)輔助變量進(jìn)行優(yōu)化選擇。輔助變量是模型
的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，模型建立時(shí)對(duì)輔助變量的要求有兩方
面：① 對(duì)所求參數(shù)的影響要大；② 不同輔助變量之
間要有較好的相關(guān)性。通過(guò)這兩條準(zhǔn)則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)
輔助變量的進(jìn)一步篩選。
軟測(cè)量建模流程圖如圖2所示。
確定模型的輸入和輸出變量
預(yù)處理數(shù)據(jù)
確定正規(guī)化參數(shù)y和。
在y和口中選取參數(shù)分別進(jìn)行組合
用支持向量機(jī)算計(jì)進(jìn)行計(jì)算
用測(cè)試集合進(jìn)行檢驗(yàn)，直至選出最優(yōu)模型為止
圖2 軟測(cè)量建模流程圖
2017年第1 1期嘲I_l藏玳l 1 15
技術(shù)卜j應(yīng)用
本文選取的模型為某燃煤電廠600MW 超臨界
機(jī)組，鍋爐的燃燒方式為四角切圓燃燒。本文對(duì)鍋
爐煙氣含氧量和飛灰含碳量分別建立了軟測(cè)量模
型， 其結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示。
發(fā)電負(fù)荷
‘ 次風(fēng)量
熱風(fēng)風(fēng)量
主蒸汽流量
主蒸汽溫度
引風(fēng)機(jī)A出口煙溫
引風(fēng)機(jī)B出口煙溫
主汽門前壓力
A側(cè)scR入口6％0，換算NO，
B側(cè)SCR入口6％0，換算NO7
給煤機(jī)A瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)B瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)C瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)D瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)E瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)F瞬時(shí)煤量
煙
氣
動(dòng) 含
態(tài) 氧
預(yù) 量
處 軟
理 測(cè)
量
模
型
煙氣含氧量
圖3 煙氣含氧量軟測(cè)量模型結(jié)構(gòu)
發(fā)電負(fù)荷
次風(fēng)量
燃料總量
A側(cè)熱二次風(fēng)溫
B側(cè)熱二次風(fēng)溫
引風(fēng)機(jī)A出[]煙溫
引風(fēng)機(jī)B出口煙溫
氧氣含量
A側(cè)SCR入口6％02換算NO2
B側(cè)SCR入口6％02換算NO2
給煤機(jī)A瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)B瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)C瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)D瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)E瞬時(shí)煤量
給煤機(jī)F瞬時(shí)煤量
飛
灰
含
動(dòng) 碳
態(tài) 量
預(yù) 軟
處 測(cè)
理 量
模
型
飛灰含碳量
圖4 飛灰含碳量軟測(cè)量模型結(jié)構(gòu)
3 模型驗(yàn)證
為了驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性， 本文選取電廠1(】(】組
連續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)其中50組數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練得到
煙氣含氧量和飛灰含碳量的軟測(cè)量模型參數(shù)，30組
川于模型的驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。通過(guò)計(jì)算得到煙氣
含氧量支持向量機(jī)軟測(cè)量計(jì)算模型的核參數(shù)
O-=2．0， ，／=50，模型的預(yù)測(cè)值和實(shí)際值的比較曲線
如圖5所示。l{I灰含碳量的支持向量機(jī)軟測(cè)量計(jì)算
模型的核參數(shù) =2．5， =45，模型的預(yù)測(cè)值和實(shí)際
值的比較曲線如 6所示。
從圖中可以看出，煙氣含氧量和1{_灰含碳量軟
測(cè)量值和實(shí)際值具有很好的吻合性。
為了比較預(yù)測(cè)值和實(shí)際值的偏差，采用均方根
誤差系數(shù)RMSE作為衡量指標(biāo)。
1 1 6 f電皇置l技術(shù) 2017年第1 1期
籟
垃
廿
暮
圖5 煙氣含氧量軟測(cè)量模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的比較
＼
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圖6 飛灰含碳量軟測(cè)量模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的比較
首先將訓(xùn)練樣本和驗(yàn)證樣本分別設(shè)置集合為
，
Yk N
：1和{ ， r z 。式中Xk∈R”，Y R。
訓(xùn)練樣小和驗(yàn)證樣本輸出的均方根誤差系數(shù)RMSE
可以表示為
RM SE= (9)
式中， 表示支持向最機(jī)模型的預(yù)測(cè)輸出值； 表
示校驗(yàn)樣本的輸出值。
通過(guò)計(jì)算可以得到煙氣含氧量支持向量機(jī)軟測(cè)
量模型輸出結(jié)果和校驗(yàn)樣本的均方根誤差為0．043，
飛灰含碳量支持向量機(jī)軟測(cè)量模型輸 結(jié)果和校驗(yàn)
樣本的均方根誤差為0．039。山此可見(jiàn)，支持向量機(jī)
的軟測(cè)量模型具有較高的精度，可以往實(shí)際中應(yīng)片j。
4 結(jié)論
1)本文主要研究了支持向量機(jī)計(jì)算的軟測(cè)最
法在電廠節(jié)能中的應(yīng)用， 選取了煙氣含氧量和飛扶
含碳量?jī)蓚€(gè)對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能有重要影響的指標(biāo)進(jìn)行
建模，得到了煙氣含氧量和 灰含碳量的軟測(cè)量模型。
2)通過(guò)煙氣含氧量和飛灰含碳量軟測(cè)量值和實(shí)
際值的比較驗(yàn)證了模型的有效性。
3)采用均方根誤差系數(shù)RMSE作為衡量指標(biāo)，
求得煙氣含氧量支持向量機(jī)軟測(cè)量模型輸出結(jié)果和
校驗(yàn)樣本的均方根誤差為0．043，飛灰含碳量支持向
(下轉(zhuǎn)第120頁(yè))
技術(shù)與應(yīng)用
鋁絞線型號(hào)為L(zhǎng)GJ一240／30。對(duì)應(yīng)的主變中性點(diǎn)接地
導(dǎo)體電氣接線示意圖如圖3所示。
電容隔直
裝置
I( 2)主變
圖3 主變中性點(diǎn)接地導(dǎo)體電氣接線示意圖
4 結(jié)論
本文總結(jié)了5o0kv電力變壓器L}J性點(diǎn)的接地要
求，在豐變或電網(wǎng)發(fā)生交流短路情況卜，分析了采
用直接接地或經(jīng)低阻抗接地的接地方式運(yùn)行的特
點(diǎn)，同時(shí)，也分析了在發(fā)生主變直流偏磁時(shí)， 中性
點(diǎn)迅速切換至經(jīng)隔直裝置接地方式的運(yùn)行特點(diǎn)，并
依據(jù)這些運(yùn)行特點(diǎn)，提出了關(guān)于中性點(diǎn)接地導(dǎo)體選
擇的計(jì)算方法，最后，結(jié)合工程實(shí)例對(duì)500kV 電力
變 器中性點(diǎn)接地運(yùn)行辦式的選擇及其接地導(dǎo)體的
選擇應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)日j]。
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作者簡(jiǎn)介
賀 軍(1979一)， 男，奉科，J． 帥， 從書熱i‘f i動(dòng)控制f．作。
人
湖 。
1
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氣
電
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