水泵水轮机特性模拟方法及其模拟器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109856992A(43)申请公布日2019.06.07(21)申请号201910071028.7(22)申请日2019.01.25(71)申请人中国东方电气集团有限公司地址610000四川省成都市金牛区蜀汉路333号(72)发明人刘静波唐健田军杨嘉伟王多平舒军何文辉(74)专利代理机构成都天嘉专利事务所(普通合伙)51211代理人王朋飞(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称水泵水轮机特性模拟方法及其模拟器(57)摘要本发明公开了一种水泵水轮机特性模拟方法及其模拟器，涉及抽水蓄能方针建模技术领域。本发明的水泵水轮机的特性模拟方法以空间曲面的描述方式来表征水泵水轮机的全特性，不仅可帮助解决其工作参数间强非线性关系表达这一难题，还利于准确掌握其工况转换过程中可逆性变化规律；本发明的水泵水轮机特性模拟器是一种可与实时仿真装置连接的，可以根据实际水泵水轮机数据更为高效方便地模拟水泵水轮机特性的装置。CN109856992ACN109856992A权利要求书1/1页1.水泵水轮机特性模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：A、数据获取步骤，与计算机建立通讯连接，接收计算机输出的水泵水轮机原始数据；或从存储设备中读取水泵水轮机的原始数据；B、设定BP神经网络参数步骤，采用3层BP神经网络对非线性空间曲面函数M*＝M（y*，Q*，N*）进行建模，其输入层有三个节点，输入变量分别为y*，Q*，N*；输出层有一个节点，输出变量为M*；其中y*表示相对导叶开度，Q*表示相对单位流量，N*表示相对单位转速，M*表示相对单位力矩；C、原始数据相对化处理步骤，对BP神经网络的输入输出数据进行相对化处理，相对化处理原理为：；其中，X代表各变量，Xmax为变量的最大值，Xmin为变量的最小值，X*为变量相对化处理后的值；D、BP神经化网络的权值和阈值优化步骤，利用蚁群算法优化BP神经网络的权值和阈值，将权值和阈值分布范围缩小，即将BP神经网络各个权值变量取值均匀分割成K等份，权值取值范围是[0,1]，对各个权值变量建立信息素表；E、权值选择步骤，释放P只蚂蚁，各只蚂蚁按照伪随机比例规则进行概率转移，记录多经过点的标号，即为每个权值变量选择一个值并记录下来；当蚂蚁对各个权值变量的选择值后，即完成一次循环，所记录的值构成神经网络的一组权值，输入训练样本，得到相应的误差；若完成一次循环则进行信息素更新步骤，否则继续进行权值选择步骤；F、信息素更新步骤，按照蚁群系统的全局更新策略进行信息素更新；G、判断步骤，重复执行步骤E和步骤F，直到满足最大进化代数，若满足最大进化代数则进行水泵水轮机特性模拟模型生成步骤；H、水泵水轮机特性模拟模型生成步骤，采用加动量项和自适应学习率BP改进算法进一步训练，直到误差满足要求，选择误差最小的一组权值作为BP神经网络的初始权值，利用原始数据作为目标样本，训练BP神经网络，得到水泵水轮机特性模型。2.水泵水轮机特性模拟器，其特征在于：包括主板、显示面板、模拟信号接口和通信与存储接口，所述主板包括供电电路、处理器、模拟信号调理电路、通信与存储接口电路；所述处理器为DSP+FPGA形式的处理器，DSP负责接口功能管理与显示面板交互，FPGA处理器中采用所述的水泵水轮机特性模拟方法对水泵水轮机原始数据进行拟合，得到水泵水轮机的特性模型。3.如权利要求2所述的水泵水轮机特性模拟器，其特征在于：所述显示面板是一块带触摸功能的LCD液晶显示面板，用于显示水泵水轮机特性曲线及采用触控方式对模拟器进行操作。4.如权利要求2所述的水泵水轮机特性模拟器，其特征在于：通信与存储接口包括USB接口和通信接口，所述USB接口用于外接存储设备，所述通信接口用于跟计算机进行通信，实现数据传输和功能设定。2CN109856992A说明书1/6页水泵水轮机特性模拟方法及其模拟器技术领域[0001]本发明涉及抽水蓄能方针建模技术领域，更具体地说涉及一种水泵水轮机全特性模拟方法及模拟器。背景技术[0002]随着我国的飞速发展，电力负荷持续增长，电网的稳定运行越来越重要。抽水蓄能电站以其调峰填谷、紧急事故备用、调频、调相等快速响应的特性，成为解决电力系统调峰问题以及确保安全可靠运行的有效手段。[0003]为了完成发电和抽水的功能，抽水蓄能机组要能够以正反两个方向运行，与常规水轮发电机组相比，具有运行水头变化范围大、工况转换频繁及过水系统水力特性复杂等特点。抽水蓄能机组的控制品质和稳定运行与调节系统的控制策略密切相关。为了研究抽水蓄能机组在运行中出现的各种特性问题，进一步优化改进抽水蓄能机组的控制策略，对抽水蓄能机组进行实时仿真建模，