1.一种游梁式抽油系统频率与电压柔性同步协调优化方法,其特征在于,包括如下步骤:考虑电动机时变驱动频率与电动机时变驱动电压对游梁式抽油系统动态特性及能耗影响,分别将频率权重系数与电压权重系数作为优化设计变量;
将一个周期内游梁式抽油系统电动机时变驱动频率与时变驱动电压用傅里叶变换表示成周期函数形式,并以决定时变频率与时变电压变化形态的傅式变换系数作为优化设计变量;
将时变驱动频率函数和时变驱动电压函数通过傅里叶变换展开成傅式级数,得到频率权重系数、电压权重系数、频率傅里叶系数和电压傅里叶系数;
对所述频率权重系数、电压权重系数、频率傅里叶系数和电压傅里叶系数进行敏感度分析,得到系数优选范围;
建立游梁式抽油系统频率与电压柔性模型;
采用可同时优化离散与连续变量且具有良好全局搜索能力的算法对系数优选范围进行优化,得到优化后的优选范围,将所述优化后的优选范围带入至游梁式抽油系统频率与电压柔性同步协调优化模型中,得到最优系数,根据所述最优系数调节游梁式抽油系统的频率与电压,完成游梁式抽油系统频率与电压动态优化。
2.根据权利要求1所述的游梁式抽油系统频率与电压柔性同步协调优化方法,其特征在于,对所述频率权重系数、电压权重系数、频率傅里叶系数和电压傅里叶系数进行敏感度分析,得到系数优选范围,具体包括:根据抽油系统负载变化调节频率权重系数、电压权重系数、频率傅里叶系数和电压傅里叶系数,当负载增大时,电动机驱动频率降低,电动机驱动电压增大;当负载降低时,电动机驱动频率增大,电动机驱动电压降低;根据油田现场电控装置输出能力分别确定频率与电压变化范围,进而确定系数优选范围,初始频率范围为20Hz 80Hz,电压范围为0V 220V。
~ ~
3.根据权利要求1所述的游梁式抽油系统频率与电压柔性同步协调优化方法,其特征在于,建立游梁式抽油系统频率与电压柔性模型,具体包括:以频率与电压权重系数和傅里叶系数为设计变量,以系统能耗最低为优化目标,根据油井流入特性曲线和抽油泵流出特性曲线设定产量不变约束、周期内平均电动机转速设定冲次恒定约束、变频器调节能力及电动机承载能力设定频率与电压幅值界限约束、地面传动机构各节点承载能力设定扭矩约束、抽油杆柱抗拉强度设定疲劳断裂约束、上下行程电动机输入功率波峰比值设定平衡度约束。
4.根据权利要求1所述的游梁式抽油系统频率与电压柔性同步协调优化方法,其特征在于,可同时优化离散与连续变量且具有良好全局搜索能力的算法包括遗传算法、狼群算法、粒子群算法和鸟群算法。
5.根据权利要求4所述的游梁式抽油系统频率与电压柔性同步协调优化方法,其特征在于,所述遗传算法具体包括:在确定的系数优化范围内,随机生成2N个时变驱动频率函数作为初始群体P1(0);2个时变驱动电压函数作为初始群体P2(0),将频率权重系数、频率傅里叶系数、电压权重系数、电压傅里叶系数作为基因变量输入;
在每次迭代中都保留一组候选解,并按抽油系统负载波动较小的指标从解群中选取较优的个体,利用遗传算子对这些个体进行组合,产生新一代的候选解群,重复此过程,直到满足抽油系统负载波动最小的收敛指标为止,最终输出使得抽油系统负载波动最小的群体P1(n)和群体P2(m)。
6.根据权利要求1所述的游梁式抽油系统频率与电压柔性同步协调优化方法,其特征在于,所述时变驱动频率函数展开成的傅式级数为:所述时变驱动电压函数展开成的傅式级数为:
其中:a0为频率权重系数,c0为电压权重系数,aj、bj、cj、dj为傅里叶系数,T为抽油系统的一个周期。
7.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质包括存储的程序,其中,所述程序运行时,执行所述权利要求1至6中任一项权利要求所述的游梁式抽油系统频率与电压柔性同步协调优化方法。
8.一种电子装置,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器通过所述计算机程序运行执行所述权利要求1至
6中任一项权利要求所述的游梁式抽油系统频率与电压柔性同步协调优化方法。