一种电站热力系统参数测量值协调修正方法及系统与流程

1.本发明属于电站热力系统技术领域，特别涉及一种电站热力系统参数测量值协调修正方法及系统。


背景技术：

2.电站在运行过程中，需要通过各种类型的传感仪表进行参数值测量，以帮助管理人员实时监控系统中各部分的运行状况，并由此构建出虚拟热力系统，进而实现电站的性能评估与优化。
3.实际情况中，由于各种因素的影响，仪表测量结果通常会较标准值存在一定误差，会导致与之对应的热力系统物理量平衡关系(示例性的，如质量平衡与能量平衡)不再成立，影响热力系统分析的准确性。鉴于上述情况，为了实现电站热力系统的测量误差修正，有必要提出一种有效的热力系统参数测量值数据协调算法。
4.现有技术中公开的电站热力系统参数测量值修正方法，可以加快电站热力系统参数测量值的计算速度、提高计算结果的精确度；但是，现有技术是以一阶的线性近似理论为基础，精度还是有限，在处理包含了非线性函数的流体工质物性函数时仍存在较大偏差，进而导致相应的数据协调算法无法将能量平衡方程残差修正到足够低的水平。进一步解释性的，在系统平衡方程项关于测点测量值较为敏感的工况区域，测点测量值的微小偏差可能导致平衡方程产生很大的误差；在这种情况下，上述公开的测量值修正方法仅能进行一阶的微分估计，不能进一步细化结果，由此导致修正后的能量平衡方程残差仍然偏大。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电站热力系统参数测量值协调修正方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明公开的技术方案，能够实现电站热力系统参数测量值的高精度协调修正。
6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供的一种电站热力系统参数测量值协调修正方法，包括以下步骤：
8.获取电站热力系统在某一工况下的测点测量值；其中，所述测点测量值包括测量值均值与协方差矩阵；
9.基于获取的所述测点测量值以及预先构建的电站热力系统参数测量平衡关系模型，通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的预设阶数的各阶微分张量，并构建高阶数据协调优化问题；
10.使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解构建的所述高阶数据协调优化问题，获得修正量；
11.基于获得的所述修正量对所述测量值均值进行修正，完成电站热力系统参数测量值协调修正。
12.本发明方法的进一步改进在于，所述测点测量值x的表达式为，
[0013][0014]
式中，为所有测点测量值的均值向量，对于测点xi，n为测量总次数；s
x
为相关性矩阵，元素表达式为ρ
ij
为相关系数。
[0015]
本发明方法的进一步改进在于，所述电站热力系统参数测量平衡关系模型的表达式为，
[0016]
f=f(x)；
[0017]
式中，x＝(x1,
…
,xn)表示系统中实际布置的仪表所对应的测点测量值向量，总计有n个测点；f＝(f1,
…
,fm)表示由测点测量值在系统中各交汇的结点处、经数学和物理关系式组合得到的系统平衡方程残差向量，共计有m个方程；
[0018]fl,m
＝q
l,in-q
l,out
＝0；
[0019]
式中，f
l,m
表示在第l个结点处所列的质量平衡方程残差，q
l,in
表示第l个结点处的总流入流量，q
l,out
表示第l个结点处的总流出流量，二者均取正值；
[0020]fl,e
＝h
l,in-h
l,out
＝0；
[0021]
式中，f
i(e)
表示在第i个结点处所列能量平衡方程残差，h
l,in
与h
l,out
则分别表示第j个结点处的总流入焓与总流出焓；
[0022][0023]
式中，表示任意一路流入该结点的流体工质流量，则表示该路流体对应的比焓；
[0024][0025]
式中，表示任意一路流入该结点的流体工质流量，则表示该路流体对应的比焓。
[0026]
本发明方法的进一步改进在于，所述基于获取的所述测点测量值以及预先构建的电站热力系统参数测量平衡关系模型，通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的预设阶数的各阶微分张量的步骤中，
[0027]
计算任意k阶微分张量的表达式为，
[0028][0029]
式中，d
(k)
为系统平衡方程残差向量f关于测点测量值向量x的k阶微分张量，该微分张量由系统平衡方程残差向量的各个分量f
l
关于测点测量值向量的k阶微分张量所组成；
[0030]
其中，k取值为1时，为一阶微分张量，表达式为，
[0031][0032]
式中，j为系统平衡方程残差向量f关于测点测量值向量x的雅可比矩阵。
[0033]
本发明方法的进一步改进在于，构建的所述高阶数据协调优化问题的表达式为，
[0034][0035]
式中，优化变量为测点测量值的修正向量v，优化目标函数ξ(v)为修正向量关于测量值协方差的逆矩阵所构成的二次型，j为雅可比矩阵；
[0036]
为系统平衡方程残差关于修正向量自第二阶开始的泰勒展开式高阶项，j1,j2,
…
,jk代表着从1到n的整数中有放回取出的所有的k个元素的序列，k为展开式最高阶次，d
(k)
(j1,j2,
…
,jk)为系统平衡方程残差向量关于测点测量值向量x中第j1,j2,
…
,jk个测点的k阶微分张量。
[0037]
本发明方法的进一步改进在于，所述使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解构建的所述高阶数据协调优化问题，获得修正量的步骤具体包括：
[0038]
采用拉格朗日乘数法，引入乘数变量λ，将所述高阶数据协调优化问题变换为与原问题等价的无约束优化问题，表达式为，
[0039][0040]
式中，ξ0(v,λ)为变换之后的无约束优化问题目标函数；
[0041]
利用多元函数驻值条件确定ξ0(v,λ)的极值点，表达式为，
[0042][0043]
式中，为高阶余项函数，是关于修正量v的非线性函数；
[0044]
求解高阶余项函数时，采用延迟代入方法；假定一个修正量初值v0，代入到高阶余项函数当中，获取给定初值下的非线性方程则v＝s
x
(j
t
+g(v0))λ；
[0045]
采用延迟代入方法，获取线性化约束方程
[0046]
基于线性化约束方程和给定初值下的非线性方程获得，
[0047]
[0048]
将求得的修正量v作为新的初值v0，迭代计算，直到前后两步计算得到的修正量v
′
,v
″
之间满足如下的收敛条件时，认为已取得足够精度的解，停止迭代；
[0049]
其中，收敛条件的表达式为||v
′‑v″
||2＜ε，
[0050]
式中，ε为精度限；||
·
||2表示对向量计算2-范数；其中，对于任意向量b＝(b1,
…
,bn)，其2-范数定义为
[0051]
本发明方法的进一步改进在于，所述基于获得的所述修正量对所述测量值均值进行修正，完成电站热力系统参数测量值协调修正的步骤中，
[0052]
进行修正的表达式为，
[0053][0054]
式中，为测量值均值，v为修正量向量，为修正后的测量值均值。
[0055]
本发明提供的一种电站热力系统参数测量值协调修正系统，包括：
[0056]
数据获取模块，用于获取电站热力系统在某一工况下的测点测量值；其中，所述测点测量值包括测量值均值与协方差矩阵；
[0057]
问题构建模块，用于基于获取的所述测点测量值以及预先构建的电站热力系统参数测量平衡关系模型，通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的预设阶数的各阶微分张量，并构建高阶数据协调优化问题；
[0058]
求解模块，用于使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解构建的所述高阶数据协调优化问题，获得修正量；
[0059]
修正模块，用于基于获得的所述修正量对所述测量值均值进行修正，完成电站热力系统参数测量值协调修正。
[0060]
本发明提供的一种电子设备，包括：
[0061]
至少一个处理器；以及，
[0062]
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0063]
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如本发明任一项上述的电站热力系统参数测量值协调修正方法。
[0064]
本发明提供的一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明任一项上述的电站热力系统参数测量值协调修正方法。
[0065]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0066]
现有的经典热力系统数据协调算法当中，仅采用一阶的雅可比矩阵估计系统平衡方程残差关于测点测量值的微分特性，不能够精确处理包含了流体工质物性的能量平衡方程所具有的非线性特征，修正后方程残差仍然偏大；鉴于上述情况，本发明具体公开了一种高精度的电站热力系统参数测量值协调修正方法；相比于本领域内现有的热力系统参数测量数据协调或校正算法，本发明方法进一步构造了高阶的数据协调优化问题形式，通过对于各阶微分张量的精确计算提高了修正量的计算精度，并且可以应用于各种不同结构的热
力系统中，采用相同的计算流程处理复杂的变量关系，具备广泛的应用场景，最终能够实现电站热力系统参数测量值的高精度协调修正。
[0067]
本发明中，采用多元函数泰勒展开方法将系统平衡方程残差关于测点测量值的依赖关系表述为高阶微分表达式，构造高阶数据协调优化问题；通过自动微分方法求解各阶微分张量，并采用延迟代入迭代算法求解包含了高阶微分表达式的非线性方程，从而能够显著提高计算过程中的精度，将数据协调分析后系统平衡方程残差降到任意低的水平。
附图说明
[0068]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0069]
图1是本发明实施例公开的一种电站热力系统参数测量值协调修正方法的示意图；
[0070]
图2是本发明实施例中，基于自动微分的高精度数据协调优化算法的流程示意图；
[0071]
图3是本发明实施例公开的一种电站热力系统参数测量值协调修正系统的示意图。
具体实施方式
[0072]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0073]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0074]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0075]
请参阅图1，本发明实施例提供的一种电站热力系统参数测量值协调修正方法，包括以下步骤：
[0076]
步骤1，获取电站热力系统在某一工况下的测点测量值；其中，所述测点测量值包括测量值均值与协方差矩阵；
[0077]
步骤2，基于获取的所述测点测量值以及预先构建的电站热力系统参数测量平衡关系模型，通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的预设阶数的各阶微分张量，并构建高阶数据协调优化问题；
[0078]
步骤3，使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解构建的所述高阶数据协调优化问题，获得修正量；
[0079]
步骤4，基于获得的所述修正量对所述测量值均值进行修正，完成电站热力系统参数测量值协调修正。
[0080]
本发明实施例公开的技术方案，可实现对于任意系统结构中以各阶偏导数为基础的任意高阶微分特性分析，采用延迟代入技术迭代求解利用高阶微分量构造的优化问题，能够实现电站热力系统参数测量值的高精度协调修正。
[0081]
请参阅图2，本发明实施例公开的一种高精度电站热力系统数据协调计算方法，包括以下步骤：
[0082]
步骤1)根据实际研究的热力系统和测量仪表布置情况，构建热力系统参数测量平衡关系模型，表达式为，
[0083]
f＝f(x)，
ꢀꢀ
(1)
[0084]
式中，x＝(x1,
…
,xn)表示系统中实际布置的仪表所对应的测点测量值向量，可包括流量、温度、压力等，总计有n个测点；f＝(f1,
…
,fm)表示由测点测量值经一定的数学和物理关系式组合得到的系统平衡方程残差向量，共计有m个方程。
[0085]
系统平衡方程包括质量平衡方程和能量平衡方程两类；其中，
[0086]
质量平衡方程表明指定结点处净流量为零，具有如下形式：
[0087]fl,m
＝q
l,in-q
l,out
＝0，
ꢀꢀ
(2)
[0088]
式中，f
l,m
表示在第l个结点处所列的质量平衡方程残差，q
l,in
表示第l个结点处的总流入流量，q
l,out
表示第l个结点处的总流出流量，二者均取正值，在测量值精确时应当相互抵消。
[0089]
能量平衡方程表示指定结点处的能量净增加率为零，具有如下形式：
[0090]fl,e
＝h
l,in-h
l,out
＝0，
ꢀꢀ
(3)
[0091]
式中，f
l,e
表示在第l个结点处所列能量平衡方程残差，h
l,in
与h
l,out
则分别表示第l个结点处的总流入焓与总流出焓。
[0092]
对于总流入焓，可以进一步按下式计算得到：
[0093][0094]
其中，表示第p路流入该结点的流体工质流量，则表示该路流体对应的比焓。
[0095]
对于总流出焓，可以进一步按下式计算得到：
[0096][0097]
其中，表示第p路流入该结点的流体工质流量，则表示该路流体对应的比焓。
[0098]
由此，即可构建从测点测量值x到系统平衡方程组f的多元函数关系。
[0099]
步骤2)获取系统在某一工况下的各测点测量值数据，生成均值与协方差矩阵。解释性的，以上步骤1)仅完成了系统参数测量平衡关系模型，但还未代入各个测点的具体测
量值；在实际运行的系统中，由于运行状态的波动及仪表自身因素的影响，即使在稳态工况下各个测点处的测量值都会存在较小的波动，而某些特定的测点对应的测量值则可能发生比较大的波动；因此，不能仅通过各测点处仪表在某一时刻的测量值定义系统的状态，而需要采用一段时间内各个测点多次测量值的均值和方差两项统计数据来表征系统各处的物理参数。
[0100]
具体示例性的，设在某一段时间内对于系统中的某一测点xi进行了n次测量，获得一系列测量值则可以由此计算得到该测点测量值的均值与方差估计值为，
[0101][0102]
其中，为该测点处的均值估计值，为该测点处的方差无偏估计值；
[0103]
实际运行的系统中，部分测点的测量值之间可能存在随机相关性，为此需根据实际运行过程中的历史观测值或行业经验拟定这些测点测量值之间的相关系数ρ
ij
；由此，可以构建各测点测量值之间的相关性矩阵s
x
，其元素由下式给出，
[0104][0105]
从而可将当前的所有测点测量值记作均值与协方差信息的组合
[0106]
根据上式计算得到的均值向量与协方差矩阵包含了系统中各个测点测量值的统计学分布信息，是后续计算步骤中修正热力系统参数值的重要依据。
[0107]
步骤3)通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的各阶微分张量；解释性的，为根据系统中各测点测量值之间的平衡关系判断测量误差的水平，并确定调整各测量变量时对于系统平衡方程残差可能的影响，需要根据微分学关系确定平衡方程残差关于测点测量值的依赖关系。
[0108]
现有技术中，按照常规数据校正算法，只需计算系统平衡方程关于测点测量值的一阶微分，即雅可比矩阵j，该矩阵定义如下：
[0109][0110]
其中，为第l个平衡方程f
l
关于第i个测点测量值xi的偏导数。
[0111]
为了提高计算精度，可以通过自动微分方法计算各个变量之间的偏导数；进一步解释性的，自动微分技术是一种高精度快速微分计算方法，综合了数值微分方法和符号微分方法的优点。
[0112]
它的基本原理是：根据给定的自变量x与因变量f之间的函数依赖关系，构建从x求
得f的计算图，将复杂的函数运算关系分解为若干可以直接利用求导公式进行计算的单元函数；随后，在每一个单元函数上直接应用精确的解析表达式代值求得每一步的解析微分项，随后再根据计算树组合求得的微分结果，利用链式法则求得复合函数，从而获得因变量f关于自变量x的偏导数计算值。在使用计算机程序实现这一部分计算流程时，只需要提供式(1)所给出的函数关系即可，无需手工推导微分表达式。根据以上方法估计得到的系统平衡方程残差关于测点测量值的变化率只有一阶精度，对于包含了流体工质物性函数的能量平衡方程等非线性方程时不能实现精确估计，可能导致修正结果中的平衡方程残差偏大。
[0113]
为此，应进一步估计平衡方程残差关于测点测量值更高阶的微分量；其中，
[0114]
对于二阶微分量，可以表述为平衡方程残差关于测点测量值的黑塞张量，表达式为，
[0115][0116]
其中，h表示黑塞张量；h
l
表示黑塞张量中对应于第l个平衡方程f
l
的分量，为一个n
×
n的矩阵，从而h是一个m
×n×
n的三阶张量。
[0117]
进一步优选的，根据精度的需要，可以求解计算阶次更高的微分张量；对于k阶的微分张量，可采用如下形式表述：
[0118][0119]
其中，d
(k)
表示系统平衡方程残差关于各测点测量值的第k阶微分张量，可分为关于m个平衡方程的分量项每一个分量都是由第l个平衡方程f
l
关于n个测点测量值的所有k阶偏导数构成的k阶张量，各阶维度均为n，从而使d
(k)
构成一个m
×n×……×
n的(k+1)阶张量。
[0120]
特别地，一阶微分张量d
(1)
＝j即为雅可比矩阵(二阶张量)，而二阶微分张量d
(2)
＝h即为黑塞张量(三阶张量)。
[0121]
在计算各阶微分张量时，程序可以在第k阶微分张量的基础上利用一阶的偏导数运算直接求得(k+1)阶张量的结果，具体来说可按下式进行：
[0122][0123]
其中，j[a]即表示对张量a求一阶偏导数；具体来说是对张量a中的每个元素求关于测点测量值xi的偏导，并将结果排成一列。
[0124]
由此，可以充分利用程序计算得到的低阶微分张量，减少不必要的重复计算。根据问题中涉及到的函数非线性程度，选择一个适当的微分张量最高阶次k值；对于核电与火电中系统中常涉及到的蒸汽物性函数而言，一般取k值为2～3即可；若阶次取得过高，会导致
计算成本急剧提升，而相应带来的平衡方程残差缩减水平并不显著。
[0125]
步骤4)构建高阶数据协调优化问题。
[0126]
求得系统平衡方程残差f关于测点测量值x的直到k阶的各阶微分张量d
(k)
后，可相应构建高阶数据协调优化问题。其中，设关于测点测量值均值的修正量向量为v，则修正后的测点测量值均值应按下式进行计算：
[0127][0128]
此时，可将系统平衡方程残差函数f＝f(x)在附近关于增量v进行泰勒展开，展开至第k阶，并舍去高阶余项；再令从而可以构建高阶数据协调问题约束条件为：
[0129][0130]
其中，为自第二阶开始的泰勒展开式高阶项，索引k自2到最高微分阶次k进行遍历；变量j1,j2,
…jk
则代表着从1到n的整数中有放回取出的所有的k个元素的序列。
[0131]
特别地，对于k＝2，除开系数的相应展开项可简化为：
[0132][0133]
其中，符号表示分别对张量第一维(也即与m个平衡方程对应的维度)上各分量进行张量向量积运算，也即：
[0134][0135]
相较于传统的一阶近似约束方程，本发明所构建的高阶优化约束方程可以进一步提高方程残差的阶次，将数据协调计算后的方程残差降到任意低的水平；
[0136]
确定约束方程后，可以构建如下的数据协调优化问题：
[0137][0138]
上式当中，优化目标函数ξ(v)是一个关于变量协方差矩阵逆矩阵的二次型，用以保证测量变量修正值尽可能小，与经典方法当中的优化目标函数一致。
[0139]
步骤5)使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解优化问题，包括：为求解由式(16)所表述的约束优化问题，可以采用拉格朗日乘数法；引入乘数变量λ，可将上述有约束优化问题改写为下式所表示、且与原问题等价的无约束优化问题：
[0140][0141]
其中，ξ0(v,λ)即为变换之后的无约束优化问题目标函数；此时，即可直接利用多元函数驻值条件确定ξ0(v,λ)的极值点，即：
[0142]
[0143]
其中，为高阶余项函数，是关于修正量v的非线性函数。
[0144]
为求解这一非线性方程，可采用延迟代入方法：假定一个修正量初值v0，将其代入到高阶余项函数当中，从而可以在给定初值下将非线性方程变为如下所示的方程：
[0145][0146]
此时式中g(v0)已通过代入初值求得，可视作常数，因而该方程是关于变量v的线性方程。此处可以用乘数变量λ来表示修正量v，从而有v＝s
x
(j
t
+g(v0))λ
ꢀꢀ
(21)。
[0147]
为了进一步求得修正量v的值，消去未知变量λ，需要再求解约束方程(12)；由于方程中包含关于v的高次项，仍采用延迟代入方法，将之前所赋的修正量初值v0代入到高阶展开项r(v)当中，从而得线性化约束方程为：
[0148]
将式(22)代入以上线性化约束方程当中，可以解出乘数λ为：
[0149][0150]
再将λ代回式(21)中，即可求得修正量v之解为：
[0151][0152]
由于在计算时假定了v的初值为v0，以便将高阶项进行线性化，上式所求得的v并不是对应高阶数据协调优化问题的精确解。
[0153]
为此，可将该式所求得的修正量v作为新的初值v0，反复利用(24)时进行迭代计算，直到前后两步计算得到的修正量v
′
,v
″
之间满足如下的收敛条件时，认为已取得足够精度的解，停止迭代：
[0154]
||v
′‑v″
||2＜ε，
ꢀꢀ
(25)
[0155]
式中，ε为精度限，代表一个小的正数，可根据计算时的实际情况进行选取；而||
·
||2表示对向量计算2-范数，设有任意向量b＝(b1,
…
,bn)，其2-范数定义如下：
[0156][0157]
由此，可在给定的精度限ε下通过迭代法任意逼近高阶数据协调优化问题(17)的最优解。
[0158]
步骤6)实施数据协调修正，完成计算。
[0159]
通过迭代计算求得最终的修正量v后，即可按式(11)计算修正后的测点测量均值至此，已完成整个高阶数据协调计算过程。
[0160]
本发明实施例提供的技术方案的原理性解释，包括：
[0161]
现有传统的数据协调算法中只能通过一阶偏导数构建关于系统平衡方程残差的线性优化问题，不能追踪系统的高阶微分变化量、捕捉系统的精确变化特征，导致相应的数据协调结果无法完全消除系统平衡方程的残差；与之不同的，本发明实施例所提出的方法可以准确推导计算电站热力系统平衡方程关于测点数据的任意阶偏微分数值，并构建相应的高阶残差优化问题，从而可以尽可能准确地捕捉平衡方程非线性项的变化特性，进而将
系统平衡方程残差降到任意低的水平。本发明所提出的算法具有很强的适应性，可以直接应用于包含了各类平衡关系的电站热力系统。本发明方法中所采用的算法步骤都具有通用性，可以很容易地推广到具有不同结构模式乃至平衡方程形式的热力系统上去。
[0162]
下述为本发明的装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
[0163]
请参阅图3，本发明实施例公开的一种电站热力系统参数测量值协调修正系统，包括：
[0164]
数据获取模块，用于获取电站热力系统在某一工况下的测点测量值；其中，所述测点测量值包括测量值均值与协方差矩阵；
[0165]
问题构建模块，用于基于获取的所述测点测量值以及预先构建的电站热力系统参数测量平衡关系模型，通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的预设阶数的各阶微分张量，并构建高阶数据协调优化问题；
[0166]
求解模块，用于使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解构建的所述高阶数据协调优化问题，获得修正量；
[0167]
修正模块，用于基于获得的所述修正量对所述测量值均值进行修正，完成电站热力系统参数测量值协调修正。
[0168]
为了解决传统数据协调算法精度偏低的问题，本发明实施例提出了一种高精度数据协调修正算法，它可以借助自动微分技术灵活快捷、适应性强的特征解决多元函数偏导数计算精度低、难于计算的问题，并以此为基础进一步计算系统平衡方程关于测点测量值的高阶偏导数，构建并求解相应的高阶残差优化问题，有助于实现一套高精度的热力系统参数测量与修正系统。本发明方法可实现对于任意系统结构中以各阶偏导数为基础的任意高阶微分特性分析，采用延迟代入技术迭代求解利用高阶微分量构造的优化问题，从而实现测点修正量的高精度求解。
[0169]
本发明再一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于电站热力系统参数测量值协调修正方法的操作。
[0170]
本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序
代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关电站热力系统参数测量值协调修正方法的相应步骤。
[0171]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0172]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0173]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0174]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0175]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种电站热力系统参数测量值协调修正方法，其特征在于，包括以下步骤：获取电站热力系统在某一工况下的测点测量值；其中，所述测点测量值包括测量值均值与协方差矩阵；基于获取的所述测点测量值以及预先构建的电站热力系统参数测量平衡关系模型，通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的预设阶数的各阶微分张量，并构建高阶数据协调优化问题；使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解构建的所述高阶数据协调优化问题，获得修正量；基于获得的所述修正量对所述测量值均值进行修正，完成电站热力系统参数测量值协调修正。2.根据权利要求1所述的一种电站热力系统参数测量值协调修正方法，其特征在于，所述测点测量值x的表达式为，式中，为所有测点测量值的均值向量；对于测点x
i
，n为测量总次数；s
x
为相关性矩阵，元素表达式为ρ
ij
为相关系数。3.根据权利要求2所述的一种电站热力系统参数测量值协调修正方法，其特征在于，所述电站热力系统参数测量平衡关系模型的表达式为，f＝f(x)；式中，x＝(x1,
…
,x
n
)表示系统中实际布置的仪表所对应的测点测量值向量，总计有n个测点；f＝(f1,
…
,f
m
)表示由测点测量值在系统中各交汇的结点处、经数学和物理关系式组合得到的系统平衡方程残差向量，共计有m个方程；f
l,m
＝q
l,in-q
l,out
＝0；式中，f
l,m
表示在第l个结点处所列的质量平衡方程残差，q
l,in
表示第l个结点处的总流入流量，q
l,out
表示第l个结点处的总流出流量，二者均取正值；f
l,e
＝h
l,in-h
l,out
＝0；式中，f
i(e)
表示在第i个结点处所列能量平衡方程残差，h
l,in
与h
l,out
则分别表示第j个结点处的总流入焓与总流出焓；式中，表示任意一路流入该结点的流体工质流量，则表示该路流体对应的比焓；式中，表示任意一路流入该结点的流体工质流量，则表示该路流体对应的比焓。4.根据权利要求3所述的一种电站热力系统参数测量值协调修正方法，其特征在于，所
述基于获取的所述测点测量值以及预先构建的电站热力系统参数测量平衡关系模型，通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的预设阶数的各阶微分张量的步骤中，计算任意k阶微分张量的表达式为，式中，d
(k)
为系统平衡方程残差向量f关于测点测量值向量x的k阶微分张量，该微分张量由系统平衡方程残差向量的各个分量f
l
关于测点测量值向量的k阶微分张量所组成；其中，k取值为1时，一阶微分张量的表达式为，式中，j为系统平衡方程残差向量f关于测点测量值向量x的雅可比矩阵。5.根据权利要求4所述的一种电站热力系统参数测量值协调修正方法，其特征在于，构建的所述高阶数据协调优化问题的表达式为，式中，优化变量为测点测量值的修正向量v，优化目标函数ξ(v)为修正向量关于测量值协方差的逆矩阵所构成的二次型，j为雅可比矩阵；为系统平衡方程残差关于修正向量自第二阶开始的泰勒展开式高阶项，j1,j2,
…
,j
k
代表着从1到n的整数中有放回取出的所有的k个元素的序列，k为展开式最高阶次，d
(k)
(j1,j2,
…
,j
k
)为系统平衡方程残差向量关于测点测量值向量x中第j1,j2,
…
,j
k
个测点的k阶微分张量。6.根据权利要求5所述的一种电站热力系统参数测量值协调修正方法，其特征在于，所述使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解构建的所述高阶数据协调优化问题，获得修正量的步骤具体包括：采用拉格朗日乘数法，引入乘数变量λ，将所述高阶数据协调优化问题变换为与原问题等价的无约束优化问题，表达式为，式中，ξ0(v,λ)为变换之后的无约束优化问题目标函数；利用多元函数驻值条件确定ξ0(v,λ)的极值点，表达式为，
式中，为高阶余项函数，是关于修正量v的非线性函数；求解高阶余项函数时，采用延迟代入方法；假定一个修正量初值v0，代入到高阶余项函数当中，获取给定初值下的非线性方程则v＝s
x
(j
t
+g(v0))λ；采用延迟代入方法，获取线性化约束方程基于线性化约束方程和给定初值下的非线性方程获得，基于线性化约束方程和给定初值下的非线性方程获得，将求得的修正量v作为新的初值v0，迭代计算，直到前后两步计算得到的修正量v
′
,v
″
之间满足如下的收敛条件时，认为已取得足够精度的解，停止迭代；其中，收敛条件的表达式为||v
′‑
v
″
||2＜ε，式中，ε为精度限；||
·
||2表示对向量计算2-范数；其中，对于任意向量b=(b1,
…
,b
n
)，其2-范数定义为7.根据权利要求6所述的一种电站热力系统参数测量值协调修正方法，其特征在于，所述基于获得的所述修正量对所述测量值均值进行修正，完成电站热力系统参数测量值协调修正的步骤中，进行修正的表达式为，式中，为测量值均值，v为修正量向量，为修正后的测量值均值。8.一种电站热力系统参数测量值协调修正系统，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取电站热力系统在某一工况下的测点测量值；其中，所述测点测量值包括测量值均值与协方差矩阵；问题构建模块，用于基于获取的所述测点测量值以及预先构建的电站热力系统参数测量平衡关系模型，通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的预设阶数的各阶微分张量，并构建高阶数据协调优化问题；求解模块，用于使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解构建的所述高阶数据协调优化问题，获得修正量；修正模块，用于基于获得的所述修正量对所述测量值均值进行修正，完成电站热力系统参数测量值协调修正。9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一项所述的电站热力系统参数测量值协调修正方法。10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的电站热力系统参数测量值协调修正方法。

技术总结
本发明公开了一种电站热力系统参数测量值协调修正方法及系统，所述方法包括以下步骤：获取电站热力系统在某一工况下的测点测量值；基于获取的所述测点测量值以及预先构建的电站热力系统参数测量平衡关系模型，通过自动微分计算系统平衡方程残差关于测点测量值的预设阶数的各阶微分张量，并构建高阶数据协调优化问题；使用拉格朗日乘数法与线性化迭代方法求解构建的所述高阶数据协调优化问题，获得修正量；基于修正量进行修正，完成电站热力系统参数测量值协调修正。本发明公开的技术方案，能够实现电站热力系统参数测量值的高精度协调修正。协调修正。协调修正。


技术研发人员：谢永慧 尤佳睿 张荻 邱剑勇 吴江琦 刘威 秦倩文
受保护的技术使用者：核电运行研究（上海）有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/7/7