本发明涉及发电技术领域，具体为基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法。
背景技术：
火力发电是一个复杂的系统，机组设备运行工况处于不断的变化中，机组负荷、污染等输出指标作为评判指标，影响这些评判指标的因素包含煤性特质(热值、硫分等)、运行操作控制(风门、氧量等)、设备实际输出状态(磨煤机出力)等多种指标因素相互影响相互作用，通过对当前设备的历史近似工况的指标对比分析，可以为机组的提供有效的经济性安全性分析。
通过工况匹配查找近似工况在各种基于历史操作的生产优化中是一个重要的计算处理，用于根据特定时间的生产数据指标对历史生产的稳态工况进行相似匹配，从而发现操作差异，进行操作优化。工况匹配也可用于对故障的历史特征进行总结发现，查找原因，从而做到提前预警。如何根据特定条件，在众多影响指标下，找到最接近特点条件的历史运行工况是分析的关键核心。
目前常见的一种处理方法是动态参数模型对历史工况进行聚类分析，只考虑了历史工况，对历史工况做固定场景的分析，只有宏观历史分析结论。这种方法没有考虑历史工况和当前实际发生工况的对比需要，不能根据当前工况进行贴近对比，优化分析，导致对当前实际具体操作没有指导价值；另外的处理方法是根据一个(负荷)或者少量指标参数按照固定的范围进行历史工况的检索匹配。但是缺点是不能根据不同的业务场景动态调整参数；不能根据场景动态设定关键参数的权重；原有方法匹配的多个工况无序排列，没有和对比工况的近似度排序，无法查找更符合业务要求更贴近对比工况的稳态工况记录；没有一个统一的可配置式的通用处理方法。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，适配于各种需要工况匹配的业务场景，通过给定的某一具体工况参数数值，匹配到历史运行数据中的相似稳态工况。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，包括以下步骤：
将指定时间的机组运行工况作为对比工况，根据对比工况的指标设定匹配指标参数，并设定匹配指标参数的阈值和权重，根据机组的设备运行状态设定历史稳态工况的筛选时间范围；
根据匹配指标参数的阈值和时间范围，获取筛选时间范围内的稳态工况，并对获取的稳态工况进行相似度排序，将大于相似度低限值的对应工况作为匹配工况，根据匹配工况调节对比工况机组的运行参数。
优选的，所述匹配指标参数的阈值包括定值和区间值。
优选的，所述匹配指标参数的数量为多个，多个匹配指标参数的权重和为1。
优选的，所述筛选时间范围为选择历史时间中机组状态与当前机组状态相同的时间范围。
优选的，所述稳态工况进行相似度排序的方法如下：
根据匹配指标参数的权重计算得到的稳态工况的偏移系数，根据偏移系数计算稳态工况的相似度并降序排序。
优选的，所述相似度的计算公式如下：
其中，α为设定的匹配指标参数，β为匹配工况中设定的指标参数的数值，t1和t2为时间范围的起点和终点。
优选的，根据机组的运行需求设定匹配模型输出的指标参数，调取匹配工况中对应指标参数的数值，根据指标参数的数值调节对比工况的运行参数。
一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法的系统，该系统运行时执行基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，通过设定匹配指标参数的阈值和权重，保证单一参数贴近比对工况，通过权重的设置可以满足不同的业务场景中不同指标优先级的需要，再通过设定过滤时间范围，筛选相同条件下的所有稳态工况，然后计算每条工况的相似度，并将相似度小于设定的相似度低限值的工况被排除，保证多参数同时贴近比对工况，匹配的稳态工况准确可靠，根据匹配后的稳态工况和返回指标数据调整指定时间工况的运行参数，使机组的运行状态达到最优，通用工况匹配技术方案，屏蔽了业务差别，提供了高效快速的算法，大大节省了人力，提高了计算效率，提高了业务处理的数据的准确性。
附图说明
图1为本发明基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法的流程图；
图2为本发明基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配过程中的主要筛选流程图；
图3为本发明基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配的相似度低限过滤示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参阅图1-3，基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，包括以下步骤：
步骤1、构建匹配模型
1.1、根据业务场景类型获取机组运行工况中的运行状态指标，并将其设定为匹配指标参数，并设定匹配指标参数的阈值上下限。
具体的，匹配指标参数为机组的主要参数，例如负荷、收到基低位发热量、环境温度，匹配指标参数的阈值，为每个匹配指标参数的许可波动上下区间，可以设定为固定值，也可以设定为百分比，匹配指标参数限值max/min，即的最大值或者最小值。
还可以设定匹配指标参数，与匹配指标参数阈值联合使用。当匹配指标入口参数设定为0时，必须设定入口参数限值max/min。通过匹配指标参数的阈值对工况进行筛选，然后在通过匹配指标参数进行再次选择。
匹配指标参数的设定与机组的运行要求有直接关系，进行机组的经济性分析中，匹配指标参数为不可控参数，在安全性分析中也包括可控指标和不可控参数，匹配指标参数越多，对比匹配出的稳态工况越贴近对比工况。
1.2、根据机组的运行要求动态设定匹配指标参数的权重，所有匹配指标参数的权重和为1。
具体的，匹配指标参数的权重ω，所有匹配指标参数的权重之和应当为1，在匹配对比中每个指标参数都作为一个对比维度，但是不同匹配指标参数的重要性是不一样的。权重用来调整在不同业务场景要求下匹配指标参数的权重占比，例如当环保的要求优先时，二氧化硫排放的指标参数可以人为调整该参数权重占比较高。
1.3、根据机组的设备运行状态，设定历史稳态工况的过滤时间范围。
具体的，工况匹配时间范围θt，主要设备的出力能力会随着使用衰减，也会随着大修恢复到一定的设计能力，设定工况匹配时间范围，可以将稳态工况的匹配记录锁定到设备状态相同的时间范围。
1.4、根据匹配需要设定相似度低限值。
1.5、根据机组的运行需求设定匹配模型输出的返回指标参数。
返回指标参数为通过匹配模型匹配后得到的稳态工况的参数，返回指标参数需要根据时间序列的数值经过积分均值得到，匹配的稳态工况是个时间段，指标参数的数值在该时间段范围内上下波动，通过积分均值的方法得到该参数的均值。
步骤2、匹配模型的匹配过程如下：
2.1、将机组指定时刻的运行工况作为比对工况，确定匹配指标参数的数值并结合步骤1.3设定的时间范围，选择历史工况中的稳态工况；
2.2、根据步骤1设定的匹配指标参数阈值和上下限，对步骤6选择的稳态工况进行筛选，选择指标参数位于匹配指标参数阈值内的稳态工况。
通过匹配指标参数阈值￠和匹配指标参数限值max/min，筛选出近似工况。
2.3，根据匹配指标参数的权重计算步骤7得到的稳态工况的偏移系数。
2.4，根据偏移系数计算稳态工况的相似度并降序排序，根据模型设定相似度低限值，将大于相似度低限值的对应工况作为匹配工况，并输出匹配工况和对应的指标参数，相似度的计算公式如下：
其中，α为设定的匹配指标参数的数值，β为匹配工况中设定指标参数的数值，t1和t2为时间范围的起点和中点。
在符合以上条件的近似工况记录内，计算每条工况的相似度，如果相似度小于设定的相似度低限值的工况被排除，将排除后剩余的匹配工况和对应的返回指标参数数值返回给业务调用者。
步骤3、将比对工况和匹配工况的指标参数数值进行比对，发现比对工况的运行问题，调节比对工况的可控参数进行优化。
实施例1
在火电生产环境中遇到的一个常见情况是，不同的班组在同一种煤的燃烧下，由于对设备、煤质、负荷等运行燃烧的经验不同，导致不同的班组机组的运行水平不一样。为了解决这个问题，发现更好的运行方式，可以通过历史工况匹配寻优在作为运行指导。根据机组实时运行情况进行历史工况的匹配，并进行对比分析，就可以对当前实际操作进行操作指导。
衡量机组的运行水平可以从锅炉效率、耗差等指标来判断。在一个需要在班组运行中分析对比操作习惯的业务场景实例中，需要考虑几个与操作无关的主要的影响因素，将当前工况作为比对工况，为这样的业务场景，建立匹配模型，首先将几个主要不可控参数作为匹配指标参数，如：负荷、收到基低位发热量和环境温度。确定了匹配指标参数后，设定约束条件。
设定负荷、收到基热值参数的阈值范围为5％，即准许匹配工况的每个指标参数围绕着当前工况的数值在-5％到 5％之间波动。
对于1000mw机组可以设定负荷下限为300mw，保证工况处于有效负荷，设定环境温度的阈值范围为上下3摄氏度波动限定。
根据匹配业务要求对匹配指标参数设定权重因子。如果负荷的稳定性要求高，负荷的权重可以设置高一点，如果煤质匹配要求高，收到基热值权重可以动态提升。本实施例中负荷、收到基热值和环境温度分别设定影响因子权重为0.4、0.4和0.2。
由于设备技改，设备的出力和设计值会存在一定误差。因此需要确定匹配的工况时间范围，为最近一次主要设备技改后投入的时间，保证历史工况的设备出力与当前设备实际能力相同。
设定工况相似度低限值为0.9，可以根据匹配到的记录数多少调整该数值，保证能匹配到相似工况在一定的数量范围内。
由于是对人为操作进行分析，为了获得不同班组的燃烧经验，所以需要把控制操作的参数作为返回参数，控制操作的参数为风门开度和氧量，同时把运行评判指标参数，(综合耗差、主汽温度耗差、排烟温度耗差、凝汽器端差耗差、再热汽温度耗差、背压耗差)也作为返回指标参数。
模型建立后，可以实时调用当前工况的负荷、收到基低位发热量、环境温度数值作为匹配参数数值调用算法，开始匹配工况。根据确定的检索时间范围，从已经采集的时间范围内查找出该段时间所有的稳态工况。
针对每条稳态工况记录读取其时间序列数据库保存的测点数据，在计算出该稳态工况时间段内的负荷、收到基低位发热量、环境温度按照时间的积分均值。对每个参数的积分均值和当前工况的数值进行对比，如果在参数的阈值波动范围内则保留工况，反之则抛弃该工况，从而筛选出符合比对条件的近似工况。例如对比工况的负荷在98时，按照阈值设定被匹配的稳态工况负荷应当在93～103之间，负荷不在此范围的工况被剔除。其他匹配参数也依次对工况记录过滤。
符合记录的工况，去负荷的积分均值减去比对负荷数值取绝对值后除以比对负荷的数值，计算出偏移比率，再乘以权重因子0.4，得到该参数的偏移系数。对收到基低位发热量、环境温度也做如上处理，将3个匹配参数的偏移系数求和得到总的偏移系数。用1减去总的偏移系数，则得到该工况和对比的实时工况在负荷、收到基低位发热量、环境温度3个匹配参数下相似度。
根据相似度低限数值0.9,只保留所有相似度大于0.9的工况。对符合条件的工况按照相似度排名。
对每个符合条件的工况根据返回指标参数的风门开度、氧量、综合耗差、主汽温度耗差、排烟温度耗差、凝汽器端差耗差、再热汽温度耗差、背压耗差等继续读取时间序列数据库按照时间对每个返回指标参数计算积分均值。得到最终匹配结束后符合条件的每个稳态工况的相似度数值和返回指标参数的数值。
根据得到的稳态工况和返回指标参数和和当前实际值进行对比分析，可以查找综合耗差最小的匹配工况，根据该工况的风门开度、氧量和当前工况的风门开度、氧量的数值进行对比，推荐当前运行班组按照可参考的历史优值进行调整，改进操作，提高机组运行效率，提高经济性。
本发明提供的一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，不仅仅用于以上所举例的实时匹配寻优的业务处理场景，还可以广泛应用于所有需要历史工况匹配的业务场景中。对比工况也不仅仅限于实时工况，也可以是历史工况，甚至是用户虚拟的工况。本方法对基于历史工况匹配并分析计算的处理过程提供了简单快速的处理。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
1.一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
将指定时间的机组运行工况作为对比工况，根据对比工况的指标设定匹配指标参数，并设定匹配指标参数的阈值和权重，根据机组的设备运行状态设定历史稳态工况的筛选时间范围；
根据匹配指标参数的阈值和时间范围，获取筛选时间范围内的稳态工况，并对获取的稳态工况进行相似度排序，将大于相似度低限值的对应工况作为匹配工况，根据匹配工况调节对比工况机组的运行参数。
2.根据权利要求1所述的一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，其特征在于，所述匹配指标参数的阈值包括定值和区间值。
3.根据权利要求1所述的一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，其特征在于，所述匹配指标参数的数量为多个，多个匹配指标参数的权重和为1。
4.根据权利要求1所述的一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，其特征在于，所述筛选时间范围为选择历史时间中机组状态与当前机组状态相同的时间范围。
5.根据权利要求1所述的一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，其特征在于，所述稳态工况进行相似度排序的方法如下：
根据匹配指标参数的权重计算得到的稳态工况的偏移系数，根据偏移系数计算稳态工况的相似度并降序排序。
6.根据权利要求1所述的一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，其特征在于，所述相似度的计算公式如下：
其中，α为设定的匹配指标参数，β为匹配工况中设定的指标参数的数值，t1和t2为时间范围的起点和终点。
7.根据权利要求6所述的一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法，其特征在于，根据机组的运行需求设定匹配模型输出的指标参数，调取匹配工况中对应指标参数的数值，根据指标参数的数值调节对比工况的运行参数。
8.一种基于相似度动态模型的机组稳态工况匹配方法的系统，其特征在于，该系统运行时执行权利要求1-7任一项所述的方法。
技术总结