本申請(qǐng)涉及燃煤機(jī)智能控制，具體涉及一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國(guó)將節(jié)能減排作為能源戰(zhàn)略，發(fā)展可再生的清潔能源是實(shí)現(xiàn)該戰(zhàn)略的有效手段。當(dāng)較高比例的可再生能源接入電網(wǎng)時(shí)，由于可再生能源自身調(diào)峰能力受限，自身穩(wěn)定性較差，由此要求火力發(fā)電特別是燃煤機(jī)組具備深度靈活性調(diào)節(jié)能力，以此適應(yīng)可再生能源的發(fā)電負(fù)荷變化。但是收到燃煤機(jī)自身最低穩(wěn)定性和排污限定，造成燃煤機(jī)組電網(wǎng)的深度調(diào)節(jié)控制不當(dāng)，容易造成“棄風(fēng)棄光”的能源浪費(fèi)。

2、燃煤及是利用煤炭作為燃料，將化石能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置，因此在電能轉(zhuǎn)化過程中受電網(wǎng)需求量和煤炭質(zhì)量的影響。火焰穩(wěn)定性是燃煤機(jī)在調(diào)峰過程中關(guān)注的首要問題，火焰的穩(wěn)定性直接關(guān)系到燃煤機(jī)運(yùn)行的可靠性，在深度調(diào)峰下需要調(diào)控燃料的供給量，由此使得對(duì)火焰燃燒時(shí)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3、傳統(tǒng)的檢測(cè)方式主要基于灰度方差來檢驗(yàn)火焰燃燒時(shí)的穩(wěn)定性，主要通過分析爐內(nèi)火焰圖像灰度方差與火焰穩(wěn)定性之間的相關(guān)性。但是由于我國(guó)煤質(zhì)煤種多變、混煤摻燒、積灰結(jié)交等現(xiàn)象嚴(yán)重，在燃煤機(jī)內(nèi)部燃燒受煤粉和其他雜質(zhì)的影響會(huì)出現(xiàn)短時(shí)脈沖影響，造成傳統(tǒng)灰度方差的檢測(cè)方式對(duì)爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定性偏差較大，由此導(dǎo)致燃煤機(jī)自主控制能力差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，以解決現(xiàn)有的問題。

2、本申請(qǐng)的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法采用如下技術(shù)方案：

3、本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，該方法包括以下步驟：

4、獲取各采集時(shí)刻下燃煤機(jī)內(nèi)部火焰燃燒時(shí)的火焰灰度圖；

5、對(duì)各采集時(shí)刻下火焰灰度圖分割獲取火焰區(qū)域，提取火焰區(qū)域的骨干線；

6、根據(jù)各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的骨干線上所有像素點(diǎn)灰度值的變化情況，以及所述骨干線上所有像素點(diǎn)到所述火焰區(qū)域的邊緣的距離確定各采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差；

7、根據(jù)各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的所有像素點(diǎn)灰度值的平均分布情況及火焰區(qū)域的大小，結(jié)合所述火焰燃燒偏差確定各采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)，以控制燃煤機(jī)內(nèi)火焰燃燒的狀態(tài)。

8、優(yōu)選的，所述各采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差的確定方法為：

9、根據(jù)各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的骨干線上所有像素點(diǎn)灰度值的變化情況確定各采集時(shí)刻的亮度漸變偏差；

10、根據(jù)各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的骨干線上所有像素點(diǎn)到所述火焰區(qū)域的邊緣的距離確定各采集時(shí)刻的距離偏差；

11、基于所述亮度漸變偏差和所述距離偏差確定各采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差。

12、優(yōu)選的，所述各采集時(shí)刻的亮度漸變偏差的確定過程為：

13、以各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的骨干線的中心像素點(diǎn)為分界點(diǎn)將骨干線分為兩段，分別將兩段到中心像素點(diǎn)間所有像素點(diǎn)的灰度值組成各采集時(shí)刻的第一灰度序列和第二灰度序列；

14、各采集時(shí)刻的亮度漸變偏差為各采集時(shí)刻的第一灰度序列與第二灰度序列間的距離。優(yōu)選的，所述各采集時(shí)刻的距離偏差為各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的骨干線上所有像素點(diǎn)到火焰區(qū)域上下邊緣的距離的差異累加的結(jié)果。

15、優(yōu)選的，所述各采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差的表達(dá)式為：ai＝bi+ci；式中，ai表示第i個(gè)采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差；bi表示第i個(gè)采集時(shí)刻的亮度漸變偏差；ci表示第i個(gè)采集時(shí)刻的距離偏差。

16、優(yōu)選的，所述各采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)的確定方法為：

17、根據(jù)各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的所有像素點(diǎn)灰度值的平均分布情況及火焰區(qū)域的大小確定各采集時(shí)刻的評(píng)估值；

18、將各采集時(shí)刻的前預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)采集時(shí)刻的評(píng)估值組成各采集時(shí)刻的燃燒評(píng)估序列；

19、基于各采集時(shí)刻的燃燒評(píng)估序列中所有評(píng)估值的離散程度及變化趨勢(shì)確定各采集時(shí)刻的燃燒波動(dòng)值；

20、基于所述燃燒波動(dòng)值和所述火焰燃燒偏差確定各采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)。

21、優(yōu)選的，所述各采集時(shí)刻的評(píng)估值為各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)灰度值的均值與火焰區(qū)域在火焰灰度圖中占比的乘積。

22、優(yōu)選的，所述各采集時(shí)刻的燃燒波動(dòng)值為各采集時(shí)刻的燃燒評(píng)估序列的方差與燃燒評(píng)估序列的趨勢(shì)強(qiáng)度取絕對(duì)值的比值。

23、優(yōu)選的，所述各采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)的表達(dá)式為：ei＝di×ai；式中，ei表示第i個(gè)采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)；di表示第i個(gè)采集時(shí)刻的燃燒波動(dòng)值；ai表示第i個(gè)采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差。

24、優(yōu)選的，所述以控制燃煤機(jī)內(nèi)火焰燃燒的狀態(tài)，包括：

25、將各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的所有像素點(diǎn)灰度值的均值和方差、火焰區(qū)域的圓形度和慣性矩，以及所述燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)組成各采集時(shí)刻的特征向量；

26、將各采集時(shí)刻的火焰灰度圖及特征向量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入，得到各采集時(shí)刻的燃燒穩(wěn)定度；

27、若所述燃燒穩(wěn)定度小于第二預(yù)設(shè)數(shù)值，調(diào)整燃煤機(jī)的燃燒參數(shù)，將各采集時(shí)刻的燃燒穩(wěn)定度與第二預(yù)設(shè)數(shù)值的偏差及偏差的變化率作為模糊控制算法的輸入，得到模糊控制算法的參數(shù)對(duì)燃煤機(jī)的燃燒參數(shù)進(jìn)行調(diào)控；反之，則不調(diào)整燃煤機(jī)的燃燒參數(shù)。

28、本申請(qǐng)至少具有如下有益效果：

29、本申請(qǐng)通過對(duì)相機(jī)采集火焰圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的骨干線上所有像素點(diǎn)灰度值的變化情況，以及所述骨干線上所有像素點(diǎn)到所述火焰區(qū)域的邊緣的距離確定各采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差，反映了當(dāng)前采集時(shí)刻下燃煤機(jī)內(nèi)煤粉雜質(zhì)干擾情況；根據(jù)各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的所有像素點(diǎn)灰度值的平均分布情況及火焰區(qū)域的大小，結(jié)合所述火焰燃燒偏差確定各采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)，反映在局部時(shí)間范圍內(nèi)燃煤機(jī)整體的短時(shí)脈沖情況；基于燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出燃燒穩(wěn)定度，通過模糊pid算法實(shí)現(xiàn)對(duì)燃煤機(jī)的自主控制。

30、本申請(qǐng)通過分析在煤粉顆粒受雜質(zhì)干擾下發(fā)生短時(shí)脈沖特征，并且與正常穩(wěn)定燃燒和燃燒波動(dòng)特征進(jìn)行分析，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到火焰燃燒的穩(wěn)定狀態(tài)，并結(jié)合模糊pid控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)燃煤機(jī)智能化自主控制，使得能源燃燒最大化，降低生產(chǎn)成本和控制精度。

技術(shù)特征：

1.一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，所述各采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差的確定方法為：

3.如權(quán)利要求2所述的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，所述各采集時(shí)刻的亮度漸變偏差的確定過程為：

4.如權(quán)利要求2所述的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，所述各采集時(shí)刻的距離偏差為各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的骨干線上所有像素點(diǎn)到火焰區(qū)域上下邊緣的距離的差異累加的結(jié)果。

5.如權(quán)利要求2所述的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，所述各采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差的表達(dá)式為：ai＝bi+ci；式中，ai表示第i個(gè)采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差；bi表示第i個(gè)采集時(shí)刻的亮度漸變偏差；ci表示第i個(gè)采集時(shí)刻的距離偏差。

6.如權(quán)利要求1所述的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，所述各采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)的確定方法為：

7.如權(quán)利要求6所述的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，所述各采集時(shí)刻的評(píng)估值為各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)灰度值的均值與火焰區(qū)域在火焰灰度圖中占比的乘積。

8.如權(quán)利要求6所述的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，所述各采集時(shí)刻的燃燒波動(dòng)值為各采集時(shí)刻的燃燒評(píng)估序列的方差與燃燒評(píng)估序列的趨勢(shì)強(qiáng)度取絕對(duì)值的比值。

9.如權(quán)利要求6所述的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，所述各采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)的表達(dá)式為：ei＝di×ai；式中，ei表示第i個(gè)采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)；di表示第i個(gè)采集時(shí)刻的燃燒波動(dòng)值；ai表示第i個(gè)采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差。

10.如權(quán)利要求1所述的一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，其特征在于，所述以控制燃煤機(jī)內(nèi)火焰燃燒的狀態(tài)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及燃煤機(jī)智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于新型電力系統(tǒng)的燃煤機(jī)智能化自主控制方法，該方法包括：獲取各采集時(shí)刻下燃煤機(jī)內(nèi)部火焰燃燒時(shí)的火焰灰度圖；確定各采集時(shí)刻的火焰燃燒偏差；根據(jù)各采集時(shí)刻下火焰灰度圖中火焰區(qū)域的所有像素點(diǎn)灰度值的平均分布情況及火焰區(qū)域的大小，結(jié)合所述火焰燃燒偏差確定各采集時(shí)刻的燃燒狀態(tài)評(píng)估系數(shù)，以控制燃煤機(jī)內(nèi)火焰燃燒的狀態(tài)。本申請(qǐng)通過分析煤粉中所含雜質(zhì)對(duì)火焰燃燒狀態(tài)的干擾，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到火焰燃燒的穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)合控制算法調(diào)控燃煤機(jī)的燃燒參數(shù)，提高燃煤機(jī)的控制精度。

技術(shù)研發(fā)人員：張欲曉,秦立強(qiáng),王斐,仲崇學(xué),謝忠泉,孫佳佳,趙瑞云,張雨航,婁錦昆,張騰元,趙翔輝,曹明,儲(chǔ)龍潤(rùn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9