一种燃机机组黑启动过程控制方法与流程

本发明涉及燃机机组黑启动，尤其涉及一种燃机机组黑启动过程控制方法。

背景技术：

1、燃煤机组的黑启动是指在电网突然断电或发生故障时，通过使用备用电源(通常是柴油发电机组)以及特定的操作程序，将燃煤机组从断电状态下重新启动并达到正常运行的过程；燃煤机组通常由燃煤锅炉和蒸汽轮机发电机组组成；在黑启动过程中，柴油发电机组被用作主要的启动能源，而非燃煤锅炉；黑启动涉及动力系统和控制系统的操作，以确保燃煤机组能够在电网恢复之前尽快恢复正常运行；

2、在现有技术中，黑启动燃煤机组涉及诸多复杂步骤，需要精确的控制和协调，系统的复杂性导致传统的人工控制方式增加了潜在的错误点和故障的机会；同时对于黑启动的介入时机、柴油发电机组的输出管理以及燃煤机组的重新启动过程的优化等问题也存在较大的技术挑战；

3、针对以上问题，本发明提出一种燃机机组黑启动过程控制方法，旨在通过自动化控制系统和优化的操作策略，提高黑启动过程的效率。

技术实现思路

1、本发明提供一种燃机机组黑启动过程控制方法的目的在于提供了一个集成和系统性的解决方案，通过高度自动化和智能控制技术，提高了燃机机组黑启动的性能与经济性。

2、本发明提供一种燃机机组黑启动过程控制方法，包括：

3、步骤一，基于预设的诊断算法，对燃机机组进行全面的自我评估，以确保所有关键组件均满足黑启动的条件；

4、步骤二，启动机组内置的柴油发电机组，并应用预设的寻优算法以实现能量的最优分配；

5、步骤三，基于当前燃机机组状态和柴油发电机组分配结果，分析最佳黑启动条件下的燃机机组系统参数，并激活燃机机组的控制系统，使机组按照该参数运行；

6、步骤四，启动燃机机组的驱动系统，实施可变启动策略，基于当前环境和机组状态优化机组系统参数，对燃机机组进行二次调整；

7、步骤五，当燃机机组达到预设速度和稳定状态时，利用同步装置将其平滑地接入电网，对燃机机组参数进行第三次调整，以最小化对电网的冲击；

8、步骤六，燃机成功并网后，启动负载管理系统，根据电网恢复状况分析燃机机组的理想输出量，再次优化机组系统参数，并对燃机机组参数进行第四次调整；

9、步骤七，当电网稳定后，依据预定的程序，将燃机机组从黑启动状态恢复到常规的运行模式。

10、根据本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法，所述预设的诊断算法为支持向量机svm算法，对燃机机组进行全面的自我评估的过程包括：

11、在燃机机组的各关键组件上建立传感器网络，选择相关的健康指标或参数作为机组评估的特征；

12、基于特征类型建立svm模型；

13、所述svm模型为

14、其中，x为输入向量，即特征；f(x)为分析结果，表示输入向量x的标签，其为非零常数；xi为支持向量；yi为每个支持向量对应的类别标签，yi＝+1时代表黑启动状态，yi＝-1时代表非黑启动状态；αi为每个支持向量xi的拉格朗日乘子；b为偏置项，sign函数用于将模型通过x到决策边界的距离转化成一个类别标签，确定样本点在决策边界的哪一侧；k(xi，x)为核函数，由于特征为线性的，所以k(xi，x)＝xi·x；

15、对采集到的特征进行标准化处理，确保所述svm模型能够对特征进行处理；

16、使用历史机组数据训练所述svm模型；其中所述历史机组数据包括历史特征、历史机组运行情况和维护记录，训练过程为基于历史机组运行情况和维护记录判定各类历史特征的状态是否满足黑启动条件；通过训练，得到各类特征对应的支持向量xi、类别标签yi、拉格朗日乘子αi以及偏置项b；

17、验证所述svm模型的准确性，并用新的测试数据来测试模型的泛化能力，以确保模型在实际操作中能够准确地评估燃机机组的状态；

18、利用训练好的所述svm模型，对实时采集的特征进行分析，识别各关键组件的当前状态是否满足黑启动的条件；若特征的输出结果f(x)>0，则判定该特征对应的关键组件满足黑启动条件；

19、所述svm模型输出各关键组件是否适合进行黑启动的判断结果，若机组的所有关键组件都被认定为满足条件，则机组将进行后续的黑启动步骤。

20、根据本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法，所述应用预设的寻优算法以实现能量的最优分配包括：

21、所述预设的寻优算法为粒子群优化pso算法；

22、根据当前柴油发电机组的总数量和额度功率随机生成一组粒子，每个粒子代表一个潜在的分配方案，即柴油发电机组的数量组合和对应的功率分配；

23、定义适应度函数；所述适应度函数考虑的因素包括满足燃机机组黑启动的需求功率、最小化柴油消耗和总成本、最大化燃机机组的效率、符合机组运行的安全限制和约束条件；

24、按照pso算法的规则更新每个粒子的最佳速度和位置，重复更新过程，直至适应度不再显著改进或达到最大迭代次数；

25、输出最佳解决方案，即输出参与黑启动的柴油发电机组的最佳数量及输出功率。

26、根据本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法，所述基于当前燃机机组状态和柴油发电机组分配结果，分析最佳黑启动条件下的燃机机组系统参数，并激活燃机机组的控制系统，使机组按照该参数运行包括：

27、获取并分析当前燃机机组状态数据，其包括温度、压力、燃油水平和转速，同时确定柴油发电机组的分配结果是否有效；

28、根据分析结果设定燃机机组的目标参数，包括转速、负载、燃油流量、空气流量以及冷却水流量；

29、启动所述控制系统，更新所述控制系统的设置，输入分析得到的目标参数；

30、在目标参数设定后，所述控制系统持续监测燃机机组的性能和柴油发电机组的参数，确保机组运行在最佳黑启动状态。

31、根据本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法，还包括：

32、在黑启动过程中，若实际参数与目标参数存在差异，则通过所述控制系统持续校正参数，以准确匹配最佳运行条件；

33、所述控制系统搭载监控控制与数据采集scada模块，对启动过程中的实际参数进行监测和控制。

34、根据本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法，所述启动燃机机组的驱动系统，实施可变启动策略，基于当前环境和机组状态优化机组系统参数，对燃机机组进行二次调整包括：

35、启动燃机机组的驱动系统，所述驱动系统包括燃料供应模块、点火模块和涡轮驱动模块；

36、收集当前状态下的实际参数，比较实际参数与目标参数，计算偏差；

37、针对识别的偏差和当前环境条件对目标参数中的燃油混合比、点火时间、空气流量、冷却系统功率进行优化；所述环境条件包括外界温度、湿度及海拔；

38、同时根据实际情况对燃机机组的负载进行调整；若机组未能承载预定负载，应逐步增加负载直至达到目标值；相反，若机组负载过高，应适度减少负载以避免机组过热或压力过大的情况；

39、通过所述控制系统将优化后的参数及负载调整情况应用到燃机机组上，实施二次调整。

40、根据本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法，在二次调整的过程中还包括：

41、重新检查燃机机组的各辅助系统是否正常运行；所述辅助系统包括所述控制系统、所述冷却系统、润滑油系统以及燃料供应系统；

42、调整控制逻辑以提高燃机机组的响应速度，调整排放量使其符合环保标准；

43、将上述调整情况应用到燃机机组上。

44、根据本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法，所述当燃机机组达到预设速度和稳定状态时，利用同步装置将其平滑地接入电网，对燃机机组参数进行第三次调整，以最小化对电网的冲击，具体包括：

45、通过所述控制系统监测燃机机组的关键参数是否已经达到预期的稳定状态；实时获取电网频率、电压和相位数据；

46、根据实际测量所得的关键参数和电网数据，精细调整转速、励磁系统以及燃烧控制系统；其中调整转速以匹配电网频率，调整励磁系统以匹配电网电压，调整燃烧控制系统以优化燃烧效率和减少排放；

47、通过同步装置获取合适的同步时刻，所述同步装置为同步镜；

48、在到达同步时刻且机组与电网参数接近被定义的同步范围时，执行同步操作；

49、机组同步操作完成后，逐步增加负载以平滑地将燃机机组接入电网，同时调整机组参数保持稳定，完成对燃机机组参数的第三次调整；

50、实时检查并网效果，确认机组与电网成功同步，并保持在正常运行参数范围；

51、重新审查机组的保护系统，确保在电网异常时能够自动切断；

52、记录同步过程中涉及的数据，以便未来分析和故障排除，以及为未来操作提供参考。

53、根据本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法，所述燃机成功并网后，启动负载管理系统，根据电网恢复状况分析燃机机组的理想输出量，再次优化机组系统参数，并对燃机机组参数进行第四次调整，具体包括：

54、收集电网当前的负载需求、供应情况、频率和电压数据；根据电网的需求和其他在网运行的发电机组，确定该燃机机组的理想功率输出；

55、根据燃机机组的效率曲线、运行条件和维护周期数据，分析在不同输出水平下的运行成本和性能表现；

56、通过神经网络控制模型优化机组的运行参数，包括燃料流量、空气流量、涡轮入口温度，来确保在满足输出需求的同时，优化燃气轮机的运行效率和延长运行寿命；

57、基于优化结果，通过所述控制系统对燃机机组的参数进行第四次调整，包括调整转速、改变燃烧参数或者调整配电策略，以达到理想的输出；

58、在燃机机组运行期间，持续监控电网和机组的状态，根据电网需求的变化和机组的运行数据，逐步调整和优化参数。

59、根据本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法，所述当电网稳定后，依据预定的程序，将燃机机组从黑启动状态恢复到常规的运行模式，具体包括：

60、当电网稳定后，通过所述控制系统逐步将柴油发电机组与燃机机组断联；

61、在断联前，逐步提高燃机机组输出，补偿断联后柴油发电机组出力的减少；

62、当燃机机组准备好承担起电网所需的全部或更多的负荷，并且柴油发电机组的出力被逐步减少至最小或处于待机状态时，执行断联操作；

63、一旦柴油发电机组与燃机机组断联完成，将燃机机组调整到常规运行模式，并确保所有系统参数如频率、电压等处于正常运行范围；

64、柴油发电机组不再提供负荷功率后，转换到备用或待机模式，准备随时恢复供电以应对潜在的电网故障。

65、本发明提供的一种燃机机组黑启动过程控制方法的有益效果在于：

66、1、启动可靠性提升，采用自我评估与诊断算法，能够更准确地评估机组状态和各关键组件是否适合进行黑启动，提高启动的成功率和可靠性。

67、2、高效能源管理，利用粒子群优化(pso)算法实现柴油发电机组的最优能量分配，这有助于降低燃料消耗，减少成本并提高能源利用效率。

68、3、自适应控制优化，根据当前环境和机组状态来动态调整系统参数，使得燃机机组能根据实时情况调整启动策略，优化性能，提高燃气轮机运行效率。

69、4、减少对电网的冲击，平滑接入电网，并在接入电网时对系统参数进一步细致调整，可以最小化机组对电网稳定性的冲击，确保黑启动不会对电网造成负面影响。

70、5、增强电网恢复能力，提供了一种在无外部电力源时独立启动燃机机组并与电网同步的方法，极大提高了电网在紧急情况下的恢复能力。

71、6、智能化和精细化的参数调整，通过神经网络控制模型和优化算法，能够在燃机机组运行期间继续对参数进行智能化的动态调整，从而达到理想的运行状态和维护长期稳定性。

72、7、环境适应性，整个控制方法考量到了环境因素(比如温度、湿度和海拔)对于燃机机组性能的影响，能够适应不同的启动和运行环境。

73、8、维护和运行成本优化，通过更好的控制和运行效率，降低了机组的维护需求和延长了运行寿命，从而减少了运营成本。