CN117079435A - 一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法及***，属于设备预警技术领域，能够提前预知压缩机油箱的液位状态，提醒运行人员及时对压缩机油箱进行操作，为压缩空气储能电站运行提供安全保障；该方法包括：S1、采集压缩机油箱液位历史数据；S2、对历史数据进行预处理，剔除异常数据，得到优选历史数据；S3、对优选历史数据进行分析，确定预警规则的参数值；预警规则包括超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则和速率预警规则；S4、采集当前时刻以及当前时刻前某一时间段内的油箱液位数据，判断采集的油箱液位数据是否触发预警规则，若触发，则预警，否则继续采集液位数据并判断；采集油箱液位数据的时间段根据预警规则确定。

Description

一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法及***

技术领域

本发明涉及设备预警技术领域，尤其涉及一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法及***。

背景技术

双碳背景下，压缩空气储能作为一种新型储能技术，具有容量大、安全性高、使用寿命长、建设成本低的特点，在调峰、调频、削峰填谷等辅助服务上有着广泛的应用，能够有效提升新能源的利用率，减少弃风弃光现象。随着新能源技术的发展，压缩空气储能技术也在大力发展。

压缩机作为压缩空气储能关键设备之一，通过多级压缩机实现空气压缩并存储至储气库中。由于压缩机一直运行在高压、高温及有冷凝水存在的环境中，运行过程中需要不断补充油进行润滑、密封和调节，所以油箱中油液位的多少对于压缩机至关重要，油箱出现问题势必对压缩机甚至整个储能电站带来重大影响。当前主要通过运行人员调取相应的历史运行曲线进行逐段分析，存在效率较低、主观性较强、分析精确度较低等问题，无法及时判断油箱的运行状态。故而，围绕压缩空气储能电站压缩机油箱运行状态的预警成为压缩空气储能技术发展过程中亟待解决的问题。

因此，有必要研究一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法及***来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法及***，能够提前预知压缩机油箱的液位状态，提醒运行人员及时对压缩机油箱进行操作，为压缩空气储能电站运行提供安全保障。

一方面，本发明提供一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，所述方法的步骤包括：

S1、采集压缩机油箱液位历史数据；

S2、对历史数据进行预处理，剔除异常数据，得到优选历史数据；

S3、对优选历史数据进行分析，确定预警规则的参数值；

S4、采集当前时刻以及当前时刻前某一时间段内的油箱液位数据，判断采集的油箱液位数据是否触发预警规则，若触发，则预警，否则继续采集液位数据并判断；采集油箱液位数据的时间段根据预警规则确定。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S3中预警规则包括：

超限预警规则，设置油箱液位上限值和下限值，当前时刻油箱液位高于上限值或低于下限值时触发该预警规则；

死点预警规则，设置第一时间段，当油箱液位数据在第一时间段内保持不变则触发该预警规则；

振荡预警规则，设置第二时间段，当油箱液位数据在第二时间段内全程处于波动状态时触发该预警规则；

以及，速率预警规则，设置第三时间段，当油箱液位的变化速率在该时间段内出现快速递增或递减则触发该预警规则。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4中，触发超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则和速率预警规则中的任意一个时，判断为触发了预警规则。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4中采集油箱液位数据的时间段的宽度为第一时间段、第二时间段和第三时间段中最宽的时间段宽度。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，超限预警规则中油箱液位的上限值和下限值分别为优选历史数据中的油箱液位最高值和最低值。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，死点预警规则中第一时间段的确定方式为：统计优选历史数据中油箱液位变化值连续为0的时间段，获取最小时间段，定为第一时间段。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，振荡预警规则中第二时间段的确定方式为：计算优选历史数据中油箱液位的振幅升降指数，并统计振幅升降指数连续不为0的时间段，获取最小时间段，定为第二时间段。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，速率预警规则中快速递增或递减通过油箱液位数据的斜率进行判断，当斜率大于预设的递增阈值或斜率小于预设的递减阈值时则判断为出现了快速递增或递减。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，通过线性拟合的方式计算优选历史数据中油箱液位的斜率，统计递增最小斜率值和递减最大斜率值，分别作为递增阈值和递减阈值；统计优选历史数据中出现递增或递减的时间段，取最小值，定为第三时间段。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中异常数据的判断规则为超过油箱容积。

另一方面，本发明提供一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警***，用于实现如上任一所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法；所述***包括：

数据采集模块，用于采集压缩机油箱液位历史数据以及当前时刻和预警规则限定时间段内的油箱液位数据；

预处理模块，用于对数据采集模块采集的数据进行预处理，剔除异常数据；

预警规则模块，用于对预处理后的历史数据进行统计分析，确定预警规则的参数；

预警判断模块，用于判断当前时刻和预警规则限定时间段内的油箱液位数据是否触发预警规则，触发时进行预警。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明的压缩机油箱预警方法，能够提前预知压缩机油箱的液位状态，提醒运行人员及时对油箱进行操作，避免对压缩机运行造成影响；

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明的压缩机油箱预警规则，从超限、死点、振荡、速率变化快等多个数据维度建立规则库，能够全面判断压缩机油箱的运行状态，及时排除故障，为压缩空气储能电站运行提供安全保障；

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明提供的方法计算过程简单，设定规则库较为全面，预警精度较高，且能满足实时预警目标，解决了运行人员无法实时监盘、预警主观性强的问题。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的压缩空气储能电站压缩机油箱运行状态预警方法的流程示意图；

图2是本发明一个实施例提供的4种预警规则示意图；（a）、（b）、（c）、（d）依次为超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则、速率预警规则。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种压缩空气储能电站压缩机油箱运行状态预警方法包括：

步骤1，采集油箱液位历史数据；该历史数据实利用设置在压缩机油箱内的液位传感器采集得到；

可选的，所述压缩机油箱内的液位传感器主要采集油箱内的压缩机用油液位数据，所述采集油箱液位历史数据主要采集压缩机运行过往一年的历史数据。

步骤2，对历史数据进行分析，明确异常数据剔除规则，剔除历史数据中的异常数据，得到优选历史数据；

可选的，所述异常数据剔除规则定义为超过油箱容积。所述异常数据主要为超过油箱容积的数据。根据剔除规则，剔除历史数据中的异常数据，得到优选数据。

步骤3，定义预警规则，包括超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则、速率预警规则，并根据优选历史数据分析各规则参数值；

可选的，所述超限预警规则主要为油箱液位值超出油箱上限值或低于油箱下限值；所述超限预警规则的参数主要为上限值和下限值；所述油箱上限值为过去一年历史数据中的油箱液位最高值；所述油箱下限值为过去一年历史数据中的油箱液位最低值。

可选的，所述死点预警规则为在某段时间油箱液位值保持不变；所述油箱液位保持不变为油箱液位的变化值为0；所述死点预警规则的参数主要为液位保持不变的时间区间值；所述某段时间通过过往一年运行历史数据分析，统计液位的变化值为0的时间段，获取最小时间段。

可选的，所述振荡预警规则为在某段时间内油箱液位值频繁波动；所述液位值频繁波动通过计算该段时间内的振幅升降指数，振幅升降指数大于0时，振幅上升，曲线成震荡发散趋势；所述振荡预警规则的参数主要为油箱液位出现波动时的时间区间值；所述时间区间值通过过往一年运行历史数据分析，计算振幅升降指数结合人工判别得到。

可选的，所述速率预警规则为在某段时间油箱液位速率快速递增或递减；所述液位速率递增或递减主要通过斜率判断，液位速率递增值大于递增规定值或液位速率递减值小于递减规定值时触发速率预警规则。所述斜率通过线性拟合该段时间内的数据点计算得到；所述速率预警规则中的参数主要为递增规定值、递减规定值和出现递增或递减时的时间区间值；所述速率递增值主要分析过往一年历史数据中出现液位曲线递增或递减时，计算相应的斜率值，统计分析得到递增时的最小值、递减时的最大值。所述时间区间值参数主要记录出现递增或递减时的时间段，取最小值。

步骤4，采集当前时刻及前t时刻油箱液位数据，根据预警规则判断当前压缩机油箱的状态；

可选的，采集当前时刻及前t时刻油箱液位数据，输入到超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则、速率预警规则中，如符合上述4种规则，则出现报警，如不符合，则表明正常运行，通过计算给出当前油箱的运行状态。

实施例

图1为本发明实施例提供的一种压缩空气储能电站压缩机油箱运行状态预警方法的流程示意图。结合图1，具体包括以下步骤：

步骤1，根据压缩机油箱内的液位传感器，采集油箱液位历史数据；

步骤2，对历史数据进行分析，明确异常数据剔除规则，剔除历史数据中的异常数据，得到优选历史数据；

步骤3，定义预警规则，包括超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则、速率预警规则，并根据优选历史数据分析各规则参数值；

步骤4，采集当前时刻及前t时刻油箱液位数据，根据预警规则判断当前压缩机油箱的状态。

具体地，所述压缩机油箱内的液位传感器主要采集油箱内的压缩机用油液位数据，所述采集油箱液位历史数据主要采集压缩机运行过往一年的历史数据。

具体地，所述异常数据剔除规则定义为超过油箱容积。油箱容积为15m³，删除时间-液位交会图中液位值大于15的数据，删除后得到优选的历史数据，该数据集是下一步分析的主要数据对象。

如图2中4种预警规则示意图所示，具体地：

所述超限预警规则主要为油箱液位值超出油箱上限值或低于油箱下限值。所述油箱上限值为过去一年历史数据中的油箱液位最高值；所述油箱下限值为过去一年历史数据中的油箱液位最低值。对于15m³的油箱，如过往一年的历史数据分布都比较集中，油箱液位上限值一般取13m³；为保证压缩机安全稳定运行，油箱中必须有油，所以油箱液位下限值一般取2m³。

所述死点预警规则为在某段时间油箱液位值保持不变；所述油箱液位保持不变为油箱液位的变化值为0；所述死点预警规则的参数主要为液位保持不变的时间区间宽度；时间区间宽度的确定可以通过过往一年运行历史数据分析得到，统计液位的变化值为0的时间段，获取最小时间段，以最小时间段作为时间区间的宽度，通常设定为2min内。

所述振荡预警规则为在某段时间内油箱液位值频繁波动规则；所述液位值频繁波动通过计算该段时间内的振幅升降指数来表现，振幅升降指数大于0时（振幅升降指数小于0时，振幅下降，曲线成震荡收缩趋势。收缩就不表现为振荡现象），振幅上升，曲线成震荡发散趋势；所述振荡预警规则的参数主要为油箱液位出现波动时的时间区间宽度；所述时间区间值通过过往一年运行历史数据分析，计算振幅升降指数结合人工判别得到，通常设定为2min内。振幅升降指数的计算方式为：

Range_Lift=FLift(Range, range_lift_itv)，

其中，Range_Lift为振幅升降指数，Range为振幅，range_lift_itv为振幅升降区间，Flift( )是升降指数函数。

所述速率预警规则为在某段时间内油箱液位的变化速率快速递增或递减；所述液位速率递增或递减主要通过斜率判断，液位速率递增值大于递增规定值或液位速率递减值小于递减规定值时触发速率预警规则。所述斜率通过线性拟合该段时间内的数据点计算得到；所述速率预警规则中的参数主要为递增规定值、递减规定值和出现递增或递减时的时间区间值；所述速率递增值主要分析过往一年历史数据中出现液位曲线递增或递减时，计算相应的斜率值，统计分析得到递增时的最小值、递减时的最大值，通常判断递增的斜率值为1.732，递减的斜率值为-1.732。所述时间区间值参数主要记录出现递增或递减时的时间段，取最小值，通常设定为2min。

具体地，采集当前时刻及前t时刻油箱液位数据，输入到超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则、速率预警规则中，如符合上述4种规则中的任意一种，则出现报警，如不符合，则表明正常运行，通过计算给出当前油箱的运行状态。

现有的常规判断规则较为简单，基本上靠人工判断，或者简单的设置液位的最大值、最小值，超过最大值或低于最小值时，即报警；也就是简单的报警。而对于像长时间液位不变、振荡、速度变化快慢，目前尚无判断方法，也没有统一的定义方式。本发明四个预警规则的结合使用，相比于传统简单的判断超限方法，能够判断出更多的实际存在的问题，建立了完善的预警规则库，预警更为及时、更为准确。

以上对本申请实施例所提供的一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法及***，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。在本申请中，使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

Claims (10)

1.一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：

S1、采集压缩机油箱液位历史数据；

S2、对历史数据进行预处理，剔除异常数据，得到优选历史数据；

S3、对优选历史数据进行分析，确定预警规则的参数值；

S4、采集当前时刻以及当前时刻前某一时间段内的油箱液位数据，判断采集的油箱液位数据是否触发预警规则，若触发，则预警，否则继续采集液位数据并判断；采集油箱液位数据的时间段根据预警规则确定；

步骤S3中预警规则包括：

超限预警规则，设置油箱液位上限值和下限值，当前时刻油箱液位高于上限值或低于下限值时触发该预警规则；

死点预警规则，设置第一时间段，当油箱液位数据在第一时间段内保持不变则触发该预警规则；

振荡预警规则，设置第二时间段，当油箱液位数据在第二时间段内全程处于波动状态时触发该预警规则；

以及，速率预警规则，设置第三时间段，当油箱液位的变化速率在该时间段内出现快速递增或递减则触发该预警规则。

2.根据权利要求1所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，其特征在于，步骤S4中，触发超限预警规则、死点预警规则、振荡预警规则和速率预警规则中的任意一个时，判断为触发了预警规则。

3.根据权利要求1所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，其特征在于，步骤S4中采集油箱液位数据的时间段的宽度为第一时间段、第二时间段和第三时间段中最宽的时间段宽度。

4.根据权利要求1所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，其特征在于，超限预警规则中油箱液位的上限值和下限值分别为优选历史数据中的油箱液位最高值和最低值。

5.根据权利要求1所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，其特征在于，死点预警规则中第一时间段的确定方式为：统计优选历史数据中油箱液位变化值连续为0的时间段，获取最小时间段，定为第一时间段。

6.根据权利要求1所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，其特征在于，振荡预警规则中第二时间段的确定方式为：计算优选历史数据中油箱液位的振幅升降指数，并统计振幅升降指数连续不为0的时间段，获取最小时间段，定为第二时间段。

7.根据权利要求1所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，其特征在于，速率预警规则中快速递增或递减通过油箱液位数据的斜率进行判断，当斜率大于预设的递增阈值或斜率小于预设的递减阈值时则判断为出现了快速递增或递减。

8.根据权利要求7所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，其特征在于，通过线性拟合的方式计算优选历史数据中油箱液位的斜率，统计递增最小斜率值和递减最大斜率值，分别作为递增阈值和递减阈值。

9.根据权利要求7所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法，其特征在于，统计优选历史数据中出现递增或递减的时间段，取最小值，定为第三时间段。

10.一种压缩空气储能电站压缩机油箱预警***，其特征在于，用于实现权利要求1-9任一所述的压缩空气储能电站压缩机油箱预警方法；所述***包括：

数据采集模块，用于采集压缩机油箱液位历史数据以及当前时刻和预警规则限定时间段内的油箱液位数据；

预处理模块，用于对数据采集模块采集的数据进行预处理，剔除异常数据；

预警规则模块，用于对预处理后的历史数据进行统计分析，确定预警规则的参数；

预警判断模块，用于判断当前时刻和预警规则限定时间段内的油箱液位数据是否触发预警规则，触发时进行预警。