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计及参数不可辨识性的机组出精准预测方法

申请号 CN202310782578.6 申请日 2023-06-29 公开(公告)号 CN116760026B 公开(公告)日 2024-05-17
申请人 南京工程学院; 发明人 陈光宇; 刘洪通; 张澄昕; 李颖; 张仰飞; 郝思鹏; 王睿祺; 马致远; 朱子昂;
摘要 本 发明 公开了一种计及参数不可辨识性的机组出 力 精准预测方法,包括如下步骤:构建基于ResDIndRNN‑FCN神经网络模型、高维输入变量的 降维 模型、机组运行断面相似性聚类模型、运行断面相似性度量、机组出力辨识模型的调整策略。基于ResDIndRNN‑FCN网络模型实现对机组执行控制执行效果的精准辨识;构建基于VAE的降维模型实现对输入高维变量的降维;构建了一种基于SOM聚类 算法 的机组运行断面匹配方法,实现对机组运行断面的相似性筛选;构建机组运行断面相似性评价体系,实现对指令执行辨识结果的可信度评估;构建了一种机组出力辨识模型的调整策略,实现机组不可辨识参数变化下的模型调整,使机组出力辨识模型更加可靠。
权利要求

1.计及参数不可辨识性的机组出精准预测方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、构建ResDIndRNN‑FCN网络模型;所述ResDIndRNN‑FCN网络模型的结构具体为ResDIndRNN与FCN的并联神经网络模型,包括FCN网络、ResDIndRNN网络和融合层;所述FCN网络用于提取所述机组运行环境数据的电网状态特征;所述ResDIndRNN网络用于提取所述机组出力序列数据的机组出力序列特征;所述融合层用于将电网状态特征与机组出力序列特征融合,输出机组执行控制指令的辨识结果;
S2、构建VAE模型,利用机组运行环境数据对VAE模型进行训练,获得最优超参数VAE模型;包括:
S21、归一化处理机组运行环境数据,将机组运行环境数据缩放到[0,1]范围内;
S22、构建VAE模型,确定VAE模型的超参数范围,所述VAE模型的总层数为m,其中编码器的层数为m1,解码器的层数为m2,所述编码器用于输出降维后的数据,所述解码器用于输出重构数据;
S23、将归一化的机组运行环境数据输入VAE模型,用VAE模型的编码器对归一化的机组运行环境数据的特征进行压缩和提取,生成降维后的机组运行环境数据,再由VAE模型的解码器对降维后的机组运行环境数据进行解码重构生成重构数据;
S24、将重构数据和原始机组运行环境数据均分成K份,利用K折交叉验证网格搜索方法优化VAE模型的超参数,使用除去第j份重构数据后剩下的重构数据训练VAE模型,计算第j份重构数据与第j份原始机组运行环境数据之间的MAE损失函数;若MAE损失函数达到限值,则完成超参数遍历,进入步骤S25,否则返回步骤S22;
S25、选择使MAE损失函数最小的模型超参数作为最优超参数,得到最优超参数VAE模型;
S3、将从电网侧获得的机组运行环境数据和电厂获得的机组出力序列数据输入最优超参数VAE模型进行数据降维,得到降维后的机组运行环境数据和机组出力序列数据;
S4、将降维后的机组运行环境数据和机组出力序列数据输入至ResDIndRNN‑FCN网络模型,得到机组执行控制指令的辨识结果;
S5、对机组运行环境数据归一化处理后输入VAE模型进行数据降维,得到机组运行断面数据集,基于SOM的聚类算法对机组运行断面数据集进行聚类,筛选出与当前机组执行控制指令时刻的机组运行断面数据相似的历史机组运行断面数据组成目标类断面;所述机组运行断面数据具体为一段时间内的机组运行环境数据;
S6、计算目标类断面之间的相似度,取最大的相似度作为机组执行控制指令的辨识结果的可信度值;
S7、根据机组执行控制指令的辨识结果和可信度值调整ResDIndRNN‑FCN网络模型,提高辨识精度
2.如权利要求1所述的计及参数不可辨识性的机组出力精准预测方法,其特征在于,步骤S23具体为:
归一化的机组运行环境数据作为VAE模型的输入数据,用向量y表示为:
T
y=[y1,y2,...yn]
式中,n表示归一化的机组运行环境数据的特征数量;
VAE模型的编码器每层的输出表示为:
式中, 表示编码器的输入, 表示编码器第i层的输出, 和 分别表示编码器第i层的权值和阈值, 为编码器第i层的激活函数;
编码器最后一层的输出为隐变量 隐变量 作为解码器的输入 解码器的输入输出表达式为:
式中, 表示解码器各层的输出, 和 分别表示解码器第n层的权重与阈值, 为解码器第n层的激活函数,解码器最后一层的输出 为重构的数据,用向量y′=[y1′,y2′,T
...yn′]表示;
输入y与输出y′之间的误差以平均绝对误差MAE作表达,当MAE损失函数最小时,编码器最后一层输出降维后的机组运行环境数据,解码器最后一层输出重构数据。
3.如权利要求1所述的计及参数不可辨识性的机组出力精准预测方法,其特征在于,S3中,所述机组运行环境数据包括电网侧可辨识的负荷、机组母线电压、机组电流和电网频率
4.如权利要求1所述的计及参数不可辨识性的机组出力精准预测方法,其特征在于,S5中,所述基于SOM的聚类算法对机组运行断面数据集进行聚类,筛选出与当前机组执行控制指令时刻的机组运行断面数据相似的历史机组运行断面数据组成目标断面具体过程为:
S51、设置SOM网络输入节点个数为n,输出节点个数为m,网络输入模式
用网络输入模式Xk表示机组运行断面数据,其中k=1,2,...,n,所
述SOM网络包括输入层和竞争层,竞争层神经元与输入层神经元之间的连接权向量设为WjT
=[Wj1,Wj2,…,Wjn],其中j=1,2...,m,总迭代次数为T,当前迭代次数为t;初始化学习速率和领域函数;
S52、选取一个输入模式Xk作为输入向量,输入至SOM网络的输入层;
S53、计算所述输入向量和所述连接权向量之间的欧式距离,选取欧式距离最小的竞争神经元为获胜神经元,并在获胜神经元的邻近区域调整权重使权重向输入向量靠拢;
S54、更新学习速率和领域函数,使学习速率和领域函数逐渐减小;
S55、选取下一个输入模式Xk+1输入至输入层,重复步骤S53和S54,直至所有输入模式训练完毕,再令迭代次数t=t+1,返回步骤S52,当t=T或SOM网络收敛时聚类结束;
S56、输出聚类结果,将聚类结果分为目标类断面和冗余类断面,所述目标类指结果中包含当前机组执行控制指令时刻的机组运行断面数据及与其相似的历史机组运行断面数据的类簇;所述冗余类指与目标类不相似的历史机组运行断面数据的类簇。
5.如权利要求1所述的计及参数不可辨识性的机组出力精准预测方法,其特征在于,S6具体为:
采用欧式距离衡量所述目标类断面之间的相似度,计算公式如下:
式中,Kdist(E1,E2)表示机组运行断面E1与机组运行断面E2之间的欧式距离,各个机组运行断面包括n个元素,E1i和E2i(i=1,2,...,n)分别为E1和E2的第i个元素;
计算完所有目标类断面之间的相似度,取最大的相似度作为机组执行控制指令的辨识结果的可信度值。
6.如权利要求1所述的计及参数不可辨识性的机组出力精准预测方法,其特征在于,影响所述机组执行控制指令的辨识结果的因素包括内部运行因素和外部环境因素,其中内部运行因素包括锅炉效率主蒸汽温度、排烟温度、飞灰含量和汽轮机热耗率,所述外部环境因素包括负荷、机组母线电压、机组电流和电网频率;
步骤S7具体包括:
S71、对机组执行控制指令的辨识结果和可信度值进行检测,设定辨识结果偏差阈值α,当机组执行控制指令的辨识结果与实际出力值的偏差大于阈值α,则进入步骤S72;
S72、设定可信度阈值β,当检测可信度值大于阈值β,判定机组当前运行环境未发生变化,采用增量学习的方式逐步对机组新内部运行参数下的机组运行环境数据和机组出力序列数据进行训练,逐渐调整ResDIndRNN‑FCN网络模型,缩小机组执行控制指令的辨识结果与实际出力值的偏差;当检测可信度值不大于阈值β,判定机组当前运行环境发生变化,采用对抗神经网络生成当前环境下的新类数据,并采用离线训练的形式调整更新ResDIndRNN‑FCN网络模型,提高辨识精度。

说明书全文

计及参数不可辨识性的机组出精准预测方法

技术领域

[0001] 本发明属于电网发电调度技术领域,具体涉及一种计及参数不可辨识性的机组出力精准预测方法。

背景技术

[0002] 为加快实现“双”目标,以光伏、能为主的新能源装机容量不断上升,新能源发电的出力不确定性对电网的调控的影响已不可忽视。自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)作为电力系统能量管理系统(Energy Management System,EMS)系统中重要的组成成分,在当前大量新能源接入的情况下,对于调节电网有功平衡和稳定电网频率有着重要的作用。因此,在新能源大量并网的新形势下,对实现机组执行AGC调控指令的精准感知提出了更高的要求。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术中的不足,提供一种计及参数不可辨识性的机组出力精准预测方法,本发明在火电机组出力辨识模型的基础上,给予了辨识结果在当前运行断面的可信度值。同时,针对机组外部运行参数和内部一些不可辨识性参数的变化,提出了一种机组出力辨识模型的调整策略,提高模型更新速度的同时保证了辨识模型的精度
[0004] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0005] 计及参数不可辨识性的机组出力精准预测方法,包括如下步骤:
[0006] S1、构建ResDIndRNN‑FCN网络模型;
[0007] S2、构建VAE模型,利用机组运行环境数据对VAE模型进行训练,获得最优超参数VAE模型;
[0008] S3、将从电网侧获得的机组运行环境数据和电厂获得的机组出力序列数据输入最优超参数VAE模型进行数据降维,得到降维后的机组运行环境数据和机组出力序列数据;
[0009] S4、将降维后的机组运行环境数据和机组出力序列数据输入至ResDIndRNN‑FCN网络模型,得到机组执行控制指令的辨识结果;
[0010] S5、对机组运行环境数据归一化处理后输入VAE模型进行数据降维,得到机组运行断面数据集,基于SOM的聚类算法对机组运行断面数据集进行聚类,筛选出与当前机组执行控制指令时刻的机组运行断面数据相似的历史机组运行断面数据组成目标类断面;所述机组运行断面数据具体为一段时间内的机组运行环境数据;
[0011] S6、计算目标类断面之间的相似度,取最大的相似度作为机组执行控制指令的辨识结果的可信度值;
[0012] S7、根据机组执行控制指令的辨识结果和可信度值调整ResDIndRNN‑FCN网络模型,提高辨识精度。
[0013] 为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:
[0014] 进一步地,S1中,所述ResDIndRNN‑FCN网络模型的结构具体为ResDIndRNN与FCN的并联神经网络模型,包括FCN网络、ResDIndRNN网络和融合层;所述FCN网络用于提取所述机组运行环境数据的电网状态特征;所述ResDIndRNN网络用于提取所述机组出力序列数据的机组出力序列特征;所述融合层用于将电网状态特征与机组出力序列特征融合,输出机组执行控制指令的辨识结果。
[0015] 进一步地,S2具体包括:
[0016] S21、归一化处理机组运行环境数据,将机组运行环境数据缩放到[0,1]范围内;
[0017] S22、构建VAE模型,确定VAE模型的超参数范围,所述VAE模型的总层数为m,其中编码器的层数为m1,解码器的层数为m2,所述编码器用于输出降维后的数据,所述解码器用于输出重构数据;
[0018] S23、将归一化的机组运行环境数据输入VAE模型,用VAE模型的编码器对归一化的机组运行环境数据的特征进行压缩和提取,生成降维后的机组运行环境数据,再由VAE模型的解码器对降维后的机组运行环境数据进行解码重构生成重构数据;
[0019] S24、将重构数据和原始机组运行环境数据均分成K份,利用K折交叉验证网格搜索方法优化VAE模型的超参数,使用除去第j份重构数据后剩下的重构数据训练VAE模型,计算第j份重构数据与第j份原始机组运行环境数据之间的MAE损失函数;若MAE损失函数达到限值,则完成超参数遍历,进入步骤S25,否则返回步骤S22;
[0020] S25、选择使MAE损失函数最小的模型超参数作为最优超参数,得到最优超参数VAE模型。
[0021] 进一步地,步骤S23具体为:
[0022] 归一化的机组运行环境数据作为VAE模型的输入数据,用向量y表示为:
[0023] y=[y1,y2,…yn]T
[0024] 式中,n表示归一化的机组运行环境数据的特征数量;
[0025] VAE模型的编码器每层的输出表示为:
[0026]
[0027]
[0028] 式中, 表示编码器的输入, 表示编码器第i层的输出, 和 分别表示编码器第i层的权值和阈值, 为编码器第i层的激活函数;
[0029] 编码器最后一层的输出为隐变量 隐变量 作为解码器的输入 解码器的输入输出表达式为:
[0030]
[0031]
[0032] 式中, 表示解码器各层的输出, 和 分别表示解码器第n层的权重与阈值,为解码器第n层的激活函数,解码器最后一层的输出 为重构的数据,用向量y′=[y′1,Ty′2,…y′n]表示;
[0033] 输入y与输出y′之间的误差以平均绝对误差MAE作表达,当MAE损失函数最小时,编码器最后一层输出降维后的机组运行环境数据,解码器最后一层输出重构数据。
[0034] 进一步地,S3中,所述机组运行环境数据包括电网侧可辨识的负荷、机组母线电压、机组电流和电网频率。
[0035] 进一步地,S5中,所述基于SOM的聚类算法对机组运行断面数据集进行聚类,筛选出与当前机组执行控制指令时刻的机组运行断面数据相似的历史机组运行断面数据组成目标断面具体过程为:
[0036] S51、设置SOM网络输入节点个数为n,输出节点个数为m,网络输入模式用网络输入模式Xk表示机组运行断面数据,其中k=1,2,…,n,所述SOM网络包括输入层和竞争层,竞争层神经元与输入层神经元之间的连接权向量设为Wj=T
[Wj1,Wj2,…,Wjn],其中j=1,2…,m,总迭代次数为T,当前迭代次数为t;初始化学习速率和领域函数;
[0037] S52、选取一个输入模式Xk作为输入向量,输入至SOM网络的输入层;
[0038] S53、计算所述输入向量和所述连接权向量之间的欧式距离,选取欧式距离最小的竞争神经元为获胜神经元,并在获胜神经元的邻近区域调整权重使权重向输入向量靠拢;
[0039] S54、更新学习速率和领域函数,使学习速率和领域函数逐渐减小;
[0040] S55、选取下一个输入模式Xk+1输入至输入层,重复步骤S53和S54,直至所有输入模式训练完毕,再令迭代次数t=t+1,返回步骤S52,当t=T或SOM网络收敛时聚类结束;
[0041] S56、输出聚类结果,将聚类结果分为目标类断面和冗余类断面,所述目标类指结果中包含当前机组执行控制指令时刻的机组运行断面数据及与其相似的历史机组运行断面数据的类簇;所述冗余类指与目标类不相似的历史机组运行断面数据的类簇。
[0042] 进一步地,S6具体为:
[0043] 采用欧式距离衡量所述目标类断面之间的相似度,计算公式如下:
[0044]
[0045] 式中,Kdist(E1,E2)表示机组运行断面E1与机组运行断面E2之间的欧式距离,各个机组运行断面包括n个元素,E1i和E2i(i=1,2,…,n)分别为E1和E2的第i个元素;
[0046] 计算完所有目标类断面之间的相似度,取最大的相似度作为机组执行控制指令的辨识结果的可信度值。
[0047] 进一步地,影响所述机组执行控制指令的辨识结果的因素包括内部运行因素和外部环境因素,其中内部运行因素包括锅炉效率主蒸汽温度、排烟温度、飞灰含碳量和汽轮机热耗率,所述外部环境因素包括负荷、机组母线电压、机组电流和电网频率;
[0048] 步骤S7具体包括:
[0049] S71、对机组执行控制指令的辨识结果和可信度值进行检测,设定辨识结果偏差阈值α,当机组执行控制指令的辨识结果与实际出力值的偏差大于阈值α,则进入步骤S72;
[0050] S72、设定可信度阈值β,当检测可信度值大于阈值β,判定机组当前运行环境未发生变化,采用增量学习的方式逐步对机组新内部运行参数下的机组运行环境数据和机组出力序列数据进行训练,逐渐调整ResDIndRNN‑FCN网络模型,缩小机组执行控制指令的辨识结果与实际出力值的偏差;当检测可信度值不大于阈值β,判定机组当前运行环境发生变化,采用对抗神经网络生成当前环境下的新类数据,并采用离线训练的形式调整更新ResDIndRNN‑FCN网络模型,提高辨识精度。
[0051] 本发明的有益效果是:
[0052] 构建了一种机组执行指令效果精准辨识模型,通过构建ResDIndRNN‑FCN模型,实现对机组出力的精准预测;提出了一种基于聚类算法的指令辨识结果的可信度评估模型,通过对历史运行断面的分析,得到预测结果的可信度值,以此辅助调度人员进行精准可靠的指令下发,提高预测结果的实际可用性;提出了一种机组运行参数变化下的辨识模型调整策略,增强的预测结果的可用性,进一步为AGC在线决策提供可靠的量化决策支撑附图说明
[0053] 图1是本发明的基于VAE的高维输入预处理策略流程图
[0054] 图2是本发明的SOM聚类算法流程图;
[0055] 图3是本发明的机组指令执行效果辨识的可信度评估流程图;
[0056] 图4是本发明的ResDIndRNN‑FCN模型结构图;
[0057] 图5是本发明的基于ResDIndRNN‑FCN‑模型的机组执行指令效果辨识算法框架图;
[0058] 图6是本发明的ResDIndRNN‑FCN模型在训练集与测试集预测对比图;
[0059] 图7是本发明的ResDIndRNN‑FCN与其他传统模型的预测对比图;
[0060] 图8是本发明的机组运行断面聚类结果示意图;
[0061] 图9是本发明的机组出力辨识模型的调整图。

具体实施方式

[0062] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0063] 在一实施例中,本发明提出了一种计及参数不可辨识性的机组出力精准预测方法,包括如下步骤:
[0064] S1、构建ResDIndRNN‑FCN网络模型;ResDIndRNN‑FCN网络模型的结构具体为ResDIndRNN与FCN的并联神经网络模型,包括FCN网络、ResDIndRNN网络和融合层;所述FCN网络提取所述机组运行环境数据的电网状态特征;所述ResDIndRNN网络提取所述机组出力序列数据的机组出力序列特征;所述融合层将电网状态特征与机组出力序列特征融合,输出机组执行控制指令的辨识结果。
[0065] S2、构建VAE模型,利用机组运行环境数据对VAE模型进行训练,获得最优超参数VAE模型;具体包括:
[0066] S21、归一化处理机组运行环境数据,将机组运行环境数据缩放到[0,1]范围内;
[0067] S22、构建VAE模型,确定VAE模型的超参数范围,所述VAE模型的总层数为m,其中编码器的层数为m1,解码器的层数为m2,所述编码器用于输出降维后的数据,所述解码器用于输出重构数据;
[0068] S23、将归一化的机组运行环境数据输入VAE模型,用VAE模型的编码器对归一化的机组运行环境数据的特征进行压缩和提取,生成降维后的机组运行环境数据,再由VAE模型的解码器对降维后的机组运行环境数据进行解码重构生成重构数据;S23具体为:
[0069] 归一化的机组运行环境数据作为VAE模型的输入数据,用向量y表示为:
[0070] y=[y1,y2,…yn]T
[0071] 式中,n表示归一化的机组运行环境数据的特征数量;
[0072] VAE模型的编码器每层的输出表示为:
[0073]
[0074]
[0075] 式中, 表示编码器的输入, 表示编码器第i层的输出, 和 分别表示编码器第i层的权值和阈值, 为编码器第i层的激活函数;
[0076] 编码器最后一层的输出为隐变量 隐变量 作为解码器的输入 解码器的输入输出表达式为:
[0077]
[0078]
[0079] 式中, 表示解码器各层的输出, 和 分别表示解码器第n层的权重与阈值,为解码器第n层的激活函数,解码器最后一层的输出 为重构的数据,用向量y′=[y′1,Ty′2,…y′n]表示;
[0080] 输入y与输出y′之间的误差以平均绝对误差MAE作表达,当MAE损失函数最小时,编码器最后一层输出降维后的机组运行环境数据,解码器最后一层输出重构数据。
[0081] S24、将重构数据和原始机组运行环境数据均分成K份,利用K折交叉验证网格搜索方法优化VAE模型的超参数,使用除去第j份重构数据后剩下的重构数据训练VAE模型,计算第j份重构数据与第j份原始机组运行环境数据之间的MAE损失函数;若MAE损失函数达到门限值,则完成超参数遍历,进入步骤S25,否则返回步骤S22;
[0082] S25、选择使MAE损失函数最小的模型超参数作为最优超参数,得到最优超参数VAE模型。
[0083] S3、将从电网侧获得的机组运行环境数据和电厂获得的机组出力序列数据输入最优超参数VAE模型进行数据降维,得到降维后的机组运行环境数据和机组出力序列数据;机组运行环境数据包括电网侧可辨识的负荷、机组母线电压、机组电流和电网频率。
[0084] S4、将降维后的机组运行环境数据和机组出力序列数据输入至ResDIndRNN‑FCN网络模型,得到机组执行控制指令的辨识结果;
[0085] S5、对机组运行环境数据归一化处理后输入VAE模型进行数据降维,得到机组运行断面数据集,基于SOM的聚类算法对机组运行断面数据集进行聚类,筛选出与当前机组执行控制指令时刻的机组运行断面数据相似的历史机组运行断面数据组成目标类断面;所述机组运行断面数据具体为一段时间内的机组运行环境数据;所述基于SOM的聚类算法对机组运行断面数据集进行聚类,筛选出与当前机组执行控制指令时刻的机组运行断面数据相似的历史机组运行断面数据组成目标断面具体过程为:
[0086] S51、设置SOM网络输入节点个数为n,输出节点个数为m,网络输入模式用网络输入模式Xk表示机组运行断面数据,其中k=1,2,…,n,所述SOM网络包括输入层和竞争层,竞争层神经元与输入层神经元之间的连接权向量设为Wj=T
[Wj1,Wj2,…,Wjn],其中j=1,2…,m,总迭代次数为T,当前迭代次数为t;初始化学习速率和领域函数;
[0087] S52、选取一个输入模式Xk作为输入向量,输入至SOM网络的输入层;
[0088] S53、计算所述输入向量和所述连接权向量之间的欧式距离,选取欧式距离最小的竞争神经元为获胜神经元,并在获胜神经元的邻近区域调整权重使权重向输入向量靠拢;
[0089] S54、更新学习速率和领域函数,刚开始迭代时,学习速率和领域函数较大,随着迭代的进行,使学习速率和领域函数逐渐减小;
[0090] S55、选取下一个输入模式Xk+1输入至输入层,重复步骤S53和S54,直至所有输入模式训练完毕,再令迭代次数t=t+1,返回步骤S52,当t=T或SOM网络收敛时聚类结束;
[0091] S56、输出聚类结果,将聚类结果分为目标类断面和冗余类断面,所述目标类指结果中包含当前机组执行控制指令时刻的机组运行断面数据及与其相似的历史机组运行断面数据的类簇;所述冗余类指与目标类不相似的历史机组运行断面数据的类簇。
[0092] 通过聚类算法确保目标类中的样本尽可能与当前运行断面相似,而将与目标类不相似的归为冗余类尽可能的剔除。
[0093] S6、计算目标类断面之间的相似度,取最大的相似度作为机组执行控制指令的辨识结果的可信度值;具体为:
[0094] 采用欧式距离衡量所述目标类断面之间的相似度,欧式距离也被称为欧几里得距离,是最常见的距离度量,用于衡量多维空间中两个点之间的绝对距离。计算公式如下:
[0095]
[0096] 式中,Kdist(E1,E2)表示机组运行断面E1与机组运行断面E2之间的欧式距离,各个机组运行断面包括n个元素,E1i和E2i(i=1,2,…,n)分别为E1和E2的第i个元素;
[0097] 计算完所有目标类断面之间的相似度,取最大的相似度作为机组执行控制指令的辨识结果的可信度值。设置相似性度量阈值γ,选取大于阈值γ的断面为最终相似断面集。
[0098] S7、根据机组执行控制指令的辨识结果和可信度值调整ResDIndRNN‑FCN网络模型,提高辨识精度。影响所述机组执行控制指令的辨识结果的因素包括内部运行因素和外部环境因素,其中内部运行因素包括锅炉效率主蒸汽温度、排烟温度、飞灰含碳量和汽轮机热耗率,所述外部环境因素包括负荷、机组母线电压、机组电流和电网频率;
[0099] 步骤S7具体包括:
[0100] S71、对机组执行控制指令的辨识结果和可信度值进行检测,设定辨识结果偏差阈值α,当机组执行控制指令的辨识结果与实际出力值的偏差大于阈值α,则进入步骤S72;
[0101] S72、设定可信度阈值β,当检测可信度值大于阈值β,判定机组当前运行环境未发生变化,可信度值主要反映机组外部的运行环境参数,即可认为该情况下引起模型偏差的主要原因为机组内部不可辨识的因素发生变化。采用增量学习的方式逐步对机组新内部运行参数下的机组运行环境数据和机组出力序列数据进行训练,逐渐调整ResDIndRNN‑FCN网络模型,缩小机组执行控制指令的辨识结果与实际出力值的偏差;当检测可信度值不大于阈值β,判定机组当前运行环境发生变化,在历史断面中无法找到与当前时刻相似的断面,即产生了一种新的机组运行环境。针对机组运行环境发生较大变化的情况,对机组内部运行参数进行分析的意义不大,可以采用对抗神经网络生成当前环境下的新类数据,并采用离线训练的形式调整更新ResDIndRNN‑FCN网络模型,提高辨识精度。
[0102] 本发明的ResDIndRNN‑FCN模型结构如图4所示。
[0103] 图4中将获取的电网状态数据和机组运出力数据分开处理,采用ResDIndRNN处理机组出力序列数据,而机组运行环境数据是ResDIndRNN不能处理的结构化数据,因此,添加全连接网络(FCN)对机组运行环境数据进行处理,构成ResDIndRNN‑FCN的并联神经网络模型。
[0104] 本发明的机组指令执行效果辨识算法框架如图5所示。
[0105] 1)数据预处理阶段。在数据预处理阶段,首先使用降维模型对电网状态数据进行预处理,并导入的电网运行状态数据,得到预处理后的数据集;其次,将预处理后的数据集分为训练样本和测试样本。
[0106] 2)训练阶段在训练阶段,首先对ResDIndRNN‑FCN模型进行训练,将训练样本数据输入至ResDIndRNN‑FCN网络中,提取电网状态信息特征和机组出力序列特性,并输出预测值,根据预测值与数据标签的对比,反向传播更新ResDIndRNN‑FCN网络的权重。
[0107] 3)模型部署阶段。在部署阶段,将预处理后得到的测试数据输入至ResDIndRNN‑FCN模型中,得到预测值,实现对机组在某一电网状态和AGC指令下的出力情况的预测。
[0108] ResDIndRNN‑FCN模型在训练集和测试集的预测效果如图6所示。
[0109] 从图6中可以看出ResDIndRNN‑FCN模型在训练集和测试集上均能较好的拟合机组出力真实值,表明模型具有较好的泛化性,说明ResDIndRNN‑FCN模型可以较好的进行机组出力效果辨识。
[0110] ResDIndRNN‑FCN、GRU、LSTM模型预测对比如图7所示。
[0111] 从图7可以看出ResDIndRNN‑FCN模型和GRU、LSTM等传统模型预测误差分布情况,图7选取了一段时间段内的数据,图中红色靶心表示真实出力,蓝色点集表示预测值,从图中可以看出ResDIndRNN‑FCN网络预测值大部分集中在靶心真实值附近,而LSTM网络和GRU网络的预测值虽然也在靶心附近,但是可以明显看出LSTM网络和GRU网络的预测值与靶心之间的分布偏差大于ResDIndRNN‑FCN网络,证明了ResDInRNN‑FCN网络的预测效果优于传统的神经网络。
[0112] SOM聚类结果如图8所示。
[0113] 如图8所示,图中样本被分为3类,其中样本黑色圆点为聚类中心,表示机组执行指令时刻的运行断面,所在的绿色类簇为目标类,另外的两个蓝色和橙色类簇为冗余类,从图中可以看出,SOM聚类算法可以将与当前运行断面相似的样本尽可能保留,与之不相似的样本尽可能剔除,同时也避免了关键历史断面的丢失。
[0114] 机组出力辨识模型的调整如图9所示。
[0115] 从图9可以看出,辨识模型在运行54min左右时间,检测到的预测值和真实值之间的偏差变大,而此时的可信度值为97.84,仍在阈值之内,因此,采样对抗神经网络生成机组新运行参数下的数据,并运用增量学习的方式逐渐调整模型,使偏差逐渐变小,保证了模型辨识效果,同理,在运行225min左右时,预测值和真实值的偏差也逐渐变大,这是可信度值也在阈值智能,同样采用对抗神经网络和增量学习的方式逐渐调整模型精度。
[0116] 以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
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