一种考虑管道温度准动态的供热系统可观测性恢复方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑管道温度准动态的供热系统可观测性恢复方法，包括：S1、确定供热系统可观测性恢复模型的输入参数；S2、建立供热系统可观测性恢复模型；S3、求解供热系统可观测性恢复模型，获取恢复系统可观测性需补充的量测。考虑管道温度准动态特性时，温度的传播具备时滞特性，温度的传播速度由水的流量确定。此时供热系统的流量估计结果与热动态方程相互耦合，应用传统方法不能直接解决供热系统的可观测性恢复问题。本发明专利技术针对该问题，提出一种基于多时滞场景的可观测性恢复方法，能够保证获取的补充量测在这些场景下均能恢复系统的可观测性。统的可观测性。统的可观测性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑管道温度准动态的供热系统可观测性恢复方法


[0001]本专利技术涉及供热系统可观测分析的
，尤其是指一种考虑管道温度准动态的供热系统可观测性恢复方法。

技术介绍

[0002]在实际生产中，需要通过状态估计获取供热系统的运行状态。在估计系统状态前，需要分析系统的可观测性来获取状态估计的输入量测。当收集量测不足以估计系统状态时，需要解决可观测性恢复问题，它确定了恢复系统可观测性需要额外补充的量测。现有的可观测性恢复方法常采用数值方法，需要知晓量测方程的确切形式，不能直接处理供热系统的可观测性恢复问题。在供热系统中，温度以水为载体在管道中传播。考虑到水在管道中的流动需要时间，因此温度传播具备时滞特性。当描述管道温度的准动态特性时，供热系统的热动态方程由时滞场景决定，时滞场景又取决于水流量的状态估计结果，因此热动态方程与估计结果是相互耦合的，在可观测性恢复时不能知晓热动态方程的具体形式，不能采用现有的数值方法解决供热系统可观测性恢复问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种考虑管道温度准动态的供热系统可观测性恢复方法，该方法考虑了多个时滞场景下的可观测性恢复问题，能够保证获取的补充量测在这些场景下均能恢复系统的可观测性。它处理了供热系统的热动态方程与估计结果相互耦合的问题，可以提供可靠的补充量测来恢复供热系统的可观测性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种考虑管道温度准动态的供热系统可观测性恢复方法，所述供热系统由供水管道、回水管道、热源与热负荷组成，包括以下步骤：
[0005]S1、确定供热系统可观测性恢复模型的输入参数，包括收集到的量测方程集合伪量测方程集合不相关量测方程集合供热系统的状态集合考虑的时滞场景集合时滞场景(γ,φ)下量测方程j与系统状态i间的关联系数a
ij,(γ,φ)
、量测方程j的权重系数α
j
、供热系统的节点数目n
Node
、考虑的时段集合和时段t供热系统流量连续性方程集合
[0006]S2、根据输入参数确立供热系统可观测性恢复模型的目标函数与约束条件，线性化处理约束条件中的非线性项；
[0007]S3、通过求解器求解处理后的供热系统可观测性恢复模型，获取恢复系统可观测性需要补充的量测。
[0008]进一步，所述步骤S1包括：
[0009]确定收集到的量测方程集合伪量测方程集合和不相关量测方程集合
源自于系统的状态方程与量测仪表获取的实时量测；系统的状态方程包括回路压降方程、流量连续性方程和热动态方程；实时量测包括节点温度量测、管道流量量测、热负荷消耗热能量测与热源供应热能量测；来源于人工构造的伪量测，它的类型与实时量测的类型相同；能通过求解可观测状态判断问题得到；
[0010]确定供热系统的状态集合包含供热系统各节点的温度和供热系统各管道的流量；
[0011]确定考虑的时滞场景集合其能通过历史时段管道流量的估计结果与当前时段管道流量的伪量测计算获得；
[0012]确定时滞场景(γ,φ)下量测方程j与系统状态i间的关联系数a
ij,(γ,φ)
；用代表量测方程j在时滞场景(γ,φ)下关联的状态集合；假如系统状态i属于集合则将关联系数a
ij,(γ,φ)
赋值为1；假如系统状态i不属于集合则将关联系数a
ij,(γ,φ)
赋值为0；
[0013]确定量测方程j的权重系数α
j
，其决定了可观测性恢复问题中各个量测方程的补充顺序；量测方程j的量测误差越小，权重系数α
j
的取值越小；
[0014]确定供热系统的节点数目n
Node
、考虑的时段集合和时段t供热系统流量连续性方程的集合它们的设置取决于系统的结构。
[0015]进一步，所述步骤S2包括以下步骤：
[0016]S201、根据输入参数确立供热系统可观测性恢复模型的目标函数，其最小化了为恢复系统可观测性而补充的不相关量测方程、伪量测方程的加权数目：
[0017][0018]式中，u
j
是0
‑
1变量，假如量测方程j被选择用来恢复可观测性，则变量为1，不然变量为0；
[0019]S202、根据输入参数确立供热系统可观测性恢复模型的约束条件，其保证在每个场景中，均能找到一组由状态估计输入量测方程组成的基本量测方程；状态估计输入的量测方程包含相关量测方程、为恢复可观测性而补充的不相关量测方程、伪量测方程；基本量测方程指的是一组独立的、能够求解系统状态的方程；约束条件的具体形式如下：
[0020]基本量测方程的来源约束，其保证基本量测方程中所有的不相关量测方程、伪量测方程均是为恢复可观测性而补充的量测方程：
[0021][0022]式中，v
j,(γ,φ)
是0
‑
1变量，假如量测方程j在时滞场景(γ,φ)下为基本量测方程，则变量为1，不然变量为0；
[0023]基本量测方程的独立性约束，其保证全部关联多个状态的基本量测方程是相互独立的：
[0024][0025]基本量测方程与系统状态间的映射约束，其保证基本量测方程与系统状态存在一一对应的映射关系，这是基本量测方程能够求解系统状态需满足的条件：
[0026][0027][0028]式中，y
ij,(γ,φ)
是0
‑
1变量，假如量测方程j与状态i在时滞场景(γ,φ)下存在一一对应的关系，则变量为1，否则变量为0；
[0029]S203、线性化处理约束条件中的非线性项；用表示在约束条件(5)中的第k个非线性项：
[0030][0031]式中，x
l
是第l个决策变量；是第k个非线性项关联的决策变量集合；
[0032]线性化处理式(6)能获得：
[0033][0034][0035]式中，是第k个非线性项关联的决策变量数目。
[0036]进一步，所述步骤S3包括以下步骤：
[0037]S301、通过求解器求解处理后的供热系统可观测性恢复模型；
[0038]S302、获取为恢复系统可观测性而补充的量测；供热系统可观测性恢复模型的求解结果中包含变量u
j
的取值，其表示量测方程j的补充信息，假如u
j
＝1，则说明需要补充量测方程j来恢复系统的可观测性。
[0039]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0040]1、本专利技术方法考虑供热系统中管道温度的准动态特性，提出基于多时滞场景的可观测性恢复方法，保证分析结果在这些场景下的有效性。本专利技术方法能够处理供热系统中热动态方程与估计结果相互耦合的问题，在考虑供热系统动态特性的同时，提供了可靠的可观测性恢复结果。
[0041]2、传统的可观测性恢复方法需要知晓量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑管道温度准动态的供热系统可观测性恢复方法，所述供热系统由供水管道、回水管道、热源与热负荷组成，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定供热系统可观测性恢复模型的输入参数，包括收集到的量测方程集合伪量测方程集合不相关量测方程集合供热系统的状态集合考虑的时滞场景集合时滞场景(γ,φ)下量测方程j与系统状态i间的关联系数a
ij,(γ,φ)
、量测方程j的权重系数α
j
、供热系统的节点数目n
Node
、考虑的时段集合和时段t供热系统流量连续性方程集合S2、根据输入参数确立供热系统可观测性恢复模型的目标函数与约束条件，线性化处理约束条件中的非线性项；S3、通过求解器求解处理后的供热系统可观测性恢复模型，获取恢复系统可观测性需要补充的量测。2.根据权利要求1所述的一种考虑管道温度准动态的供热系统可观测性恢复方法，其特征在于，所述步骤S1包括：确定收集到的量测方程集合伪量测方程集合和不相关量测方程集合和不相关量测方程集合源自于系统的状态方程与量测仪表获取的实时量测；系统的状态方程包括回路压降方程、流量连续性方程和热动态方程；实时量测包括节点温度量测、管道流量量测、热负荷消耗热能量测与热源供应热能量测；来源于人工构造的伪量测，它的类型与实时量测的类型相同；能通过求解可观测状态判断问题得到；确定供热系统的状态集合包含供热系统各节点的温度和供热系统各管道的流量；确定考虑的时滞场景集合其能通过历史时段管道流量的估计结果与当前时段管道流量的伪量测计算获得；确定时滞场景(γ,φ)下量测方程j与系统状态i间的关联系数a
ij,(γ,φ)
；用代表量测方程j在时滞场景(γ,φ)下关联的状态集合；假如系统状态i属于集合则将关联系数a
ij,(γ,φ)
赋值为1；假如系统状态i不属于集合则将关联系数a
ij,(γ,φ)
赋值为0；确定量测方程j的权重系数α
j
，其决定了可观测性恢复问题中各个量测方程的补充顺序；量测方程j的量测误差越小，权重系数α
j
的取值越小；确定供热系统的节点数目n
Node
、考虑的时段集合和时段t供热系统流量连续性方程的集合它们的设置取决于系统的结构。3.根据权利要求1所述的一种考虑管道温度准动态的供热系统可观测性恢复方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小光，王莉，余志文，张扬，刘璇，杨冬婷，何彦，赵芳，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：