[发明专利]基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法

权利要求书

1.一种基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法，其特征在：该方法包含以下步骤：

步骤1：与厂级DCS组态软件建立数据通讯，在线获取生产数据，包括锅炉运行参数以及表征锅炉燃烧情况的测点信息；

步骤2：根据机组负荷对采集测点信息进行异常点的判断和处理，并采用前向加权滤波方法去除测点的高频噪声；

步骤3：根据水蒸气以及空气的热力学计算公式，计算当前时刻锅炉的送风、引风和过热蒸汽的能量；同时利用离线分析的入炉煤质信息计算煤粉燃烧的放热量；确定锅炉模型辨识的输入数据和输出数据，并对数据进行归一化处理；

步骤4：利用连续采集并计算得到的能量记录作为锅炉状态空间模型辨识的数据，同时完成模型辨识数据的滚动更新，构造输入输出的Hankel矩阵；

步骤5：将短时间段内的锅炉生产近似成一个线性过程，系统离散状态空间表达式如下:

式中，，分别是系统在t时刻的状态向量、输入观测向量和输出观测向量，n为待辨识系统的阶次，为一零均值的白噪声序列；

步骤6：利用开环子空间方法辨识锅炉模型的系统矩阵{A,B,C,D}；

步骤7：利用最新的锅炉输入能量数据，作为辨识得到的状态空间模型的输入变量，计算得到未来时刻的锅炉过热蒸汽（主蒸汽和热再热蒸汽）输出能量；

步骤8：用当前辨识的模型计算的过热蒸汽能量预报，与上一时刻对未来相同时刻的预报值求均值，同时上一时刻对当前输出能量的预报与当前计算的实际能量的偏差来修正当前预报未来5秒的输出能量，得到锅炉系统未来60秒输出过热蒸汽能量的预报结果；

步骤9：用当前时刻采集并经预处理后得到的新数据替代最原始的旧数据，完成模型辨识数据的滚动更新；返回步骤4进行下一时刻的模型辨识和预报。

2.根据权利要求1所述的基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法，其特征在于：采集的生产数据主要由锅炉运行参数和表征锅炉燃烧情况的测点信息组成，锅炉运行参数包括机组负荷，给煤机给煤速率，一/二次风流量、压力和温度，引风机段烟气流量、压力和温度；表征锅炉燃烧情况的测点信息包括主蒸汽和再热蒸汽流量、压力和温度。

3.根据权利要求1所述的基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法，其特征在于：异常点的判断和处理以及在线去噪的具体做法是对在负荷相对稳定阶段出现跳变的测点进行辨别，利用前2拍的测点信息进行外向差值做替换：x_n=2x_n-1-x_n-2；在线采用前向5点加权滤波方法，以去除高频噪声，滤波公式：x_n=0.04x_n-4-0.08x_n-3+0.13x_n-2+0.25x_n-1+0.5x_n。

4.根据权利要求1所述的基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法，其特征在于：数据归一化处理如下：

其中X为输入输出的原始数据，X_min和X_max分别为已有记录X中的最小值和最大值，X^*为归一化后的值。