专利名称：火电机组能耗数据有效性识别及重构方法
技术领域：
本发明涉及一种火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，属于发电数据监测技 术领域。
背景技术：
燃煤火电机组运行数据的测量和采集是个复杂的过程，需要将传感器所获得的被 测状态参量从物理量转化为电量，再经过放大、采样、模数转换等过程最后经DCS (分散控制 系统)传送到数据库服务器。整个过程中许多环节都可能引起测量误差例如传感器的动 态误差，机电转换过程中的零位误差，各种电磁干扰，模数转换器噪声等。而我们实际观测 到的数据，往往是真实信号和各种各样的干扰或误差噪音等成分叠加在一起的结果。若不 进行数据的效性识别及重构，将严重影响建模的效果，甚至出现模型与实际工业过程相矛 盾的现象，使系统功能和结果有较大的偏差。
发明内容
本发明的目的是提供一种火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，以解决由于 测量或者干扰等引起的数据误差影响建模效果，出现模型与实际工业过程相矛盾的问题。本发明火电机组能耗数据有效性识别及重构方法步骤如下
(1)判断周期内采集的现场测点数据与运行参数的对应关系，若是运行参数与现 场测点数据一一对应，则直接对该运行参数对应的现场测点数据进行有效性识别及标志位 赋值；若是运行参数对应多个现场测点数据，则根据预先设定对运行测点对应的各现场测 点数据的平均值或和进行有效性识别及标志位赋值；
(2)对运行参数进行热力系统变工况计算，根据各运行参数的热力学相关性，得到变工 况运行参数基准值；
(3)将各运行参数与变工况运行参数基准值进行比较，对超出合理性范围的运行参数 进行标志位处理，完成数据的重构。进一步的，所述步骤(1)中对采集的现场测点数据进行有效性识别是对数据的状 态正常、超限、中断、样本点少、数据波动大的判断。进一步的，所述步骤(1)中若是数据状态正常则运行参数的标志位设为0 ；若是数 据超限则运行参数的标志位设为1 ；若是数据中断则运行参数的标志位设为2 ；若是数据样 本点少则运行参数的标志位设为3 ；若是数据波动大则运行参数的标志位设为4。进一步的，所述步骤(1)若是运行参数与现场测点数据一一对应，按规定的计算周 期对实时数据库进行检索，未检索到数据，运行参数=Double. MinValue，标志位=2 ；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，检索到的数据全部超出上下限，运行参数= 实时数据算术平均值，参数状态=1 ；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 1 and <20%周期内总个数的实时数 据在上下限范围内，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均值，参数状态=3 ；
5按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内总个数的实时数据在上 下限范围内，方差 > 规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均值，参数状态 =4；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内总个数的实时数据在上 下限范围内，方差 < 规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均值，参数状态 =0。进一步的，所述步骤(1)若是运行参数对应多个现场测点数据，则根据预先设定对 运行测点对应的各现场测点数据的平均值进行有效性识别及标志位赋值是按规定的计算 周期对实时数据库进行检索，该参数对应的所有测点均未检索到数据，运行参数=Double. MinValue，参数状态=2 ；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，检索到的该参数对应的所有测点数据全部 超出上下限，运行参数=实时数据算术平均值，参数状态=1 ；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 1 and <20%周期内该参数对应的所 有测点总个数的实时数据在上下限范围内，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均 值，参数状态=3;
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内该参数对应的所有测点总 个数的实时数据在上下限范围内，方差 > 规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据 算术平均值，参数状态=4;
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内该参数对应的所有测 点总个数的实时数据在上下限范围内，方差<规定范围，运行参数=在上下限范围内实时 数据算术平均值，参数状态=0。进一步的，所述步骤(1)的运行参数对应多个现场测点数据，则根据预先设定对运 行测点对应的各现场测点数据的和进行有效性识别及标志位赋值是分两步处理
首先进行单测点平均值计算，在规定的计算周期对实时数据库进行检索， 未检索到数据，单测点平均值=Double. MinValue，状态=2 ； 检索到的数据全部超出上下限，单测点平均值=实时数据算术平均值，状态=1 ； 有and彡20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，单测点平均值=在上下 限范围内实时数据算术平均值，状态=3 ；
有>20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，方差>规定范围，单测点平均值= 在上下限范围内实时数据算术平均值，状态=4 ；
有>20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，方差<规定范围，单测点平均值= 在上下限范围内实时数据算术平均值，状态=0 ；
第二步，依据单测点平均值的情况，进行求和计算，
该参数对应的所有单测点平均值状态=2，运行参数=Double. MinValue,参数状态=2 ； 该参数对应的所有单测点平均值状态=1，运行参数=Σ (单测点实时数据算术平均值)， 参数状态=1 ；
该参数对应的各测点中，有部分单测点平均值状态=3，运行参数=Σ (状态兴1、2的单 测点实时数据算术平均值)，参数状态=3 ；
该参数对应的各测点中，有部分单测点平均值状态=4 and兴3，运行参数=Σ (状态Φ 1、2的单测点实时数据算术平均值)，参数状态=4 ；
该参数对应的各测点中，有部分单测点平均值状态=0 and兴3、4，运行参数=Σ (状态 ^ 1、2的单测点实时数据算术平均值)，参数状态=0。
进一步的，所述步骤(2)中通过功率插值得到某一负荷下
高压缸效率
中压缸效率 低压缸效率 流压比
加热器端差
其中ρ-
-实时功率值， 一插值功率下沿，
Pl-
Ρ2——插值功率上沿；
取实时各段抽汽压力值，利用功率插值得到的加热器端差Dt，同时考虑各段抽汽压 损、给水泵焓升、轴加焓升值。调用饱和压力函数可得到 η号加热器出口温度Tlphno = Tns - TTDn,
其中Tns——该段抽汽压力下对应的饱和水温度， TTDn——该加热器的上端差； 取实时主汽流量值，进行回热系统热平衡计算，可得到
第η级抽汽级后流量
m
其中Ffw——主流量，
Hhphno——该加热器出口水焓值， Hhphni——该加热器入口水焓值， Fd——疏水流量， Hd——疏水焓值， Hi——加热器进汽焓值；
根据流压比基准值得到各段抽汽压力计算值
Pei=Fin/ FD, 其中Fin——抽汽流量， FD——流压比；
该压力与最初设定的抽汽压力作比较，如计算得到的各段抽汽压力与最初设定的抽汽 压力相差大于0. 1%，则利用目前计算得到的抽汽压力重新代入进行迭代计算，直到相差小 于0. 1%，迭代结束，此时的各段抽汽压力、抽汽温度、加热器进出口水温、疏水温度对应的值 作为该工况的基准值。
进一步的，所述步骤(3)中对超出合理性范围的运行参数进行标志位处理，是将标 志位设为5。本发明的火电机组能够管理数据有效性识别及重构方法，采用参数状态来表示机 组运行参数的品质，可依据参数状态来决定内部的计算流程，进行容错。同时依据机组参数 状态对与其相关的计算结果进行结果状态的标注，在保证整个系统运算正常的基础上，能 迅速对异常数据进行跟踪、分类，使用户在第一时间发现异常原因。
图1是本发明的流程图； 图2是本发明实施例的流程图。
具体实施例方式本发明的火电机组能耗管理数据有效性识别及重构方法流程图如图1所示，首 先判断周期内采集的现场测点数据与运行参数的对应关系，若是运行参数与现场测点数据 一一对应，则直接对该运行参数对应的现场测点数据进行有效性识别及标志位赋值；若是 运行参数对应多个现场测点数据，则根据预先设定对运行测点对应的各现场测点数据的平 均值或和进行有效性识别及标志位赋值；然后对运行参数进行热力系统变工况计算，根据 各运行参数的热力学相关性，得到变工况运行参数基准值；最后将各运行参数与变工况运 行参数基准值进行比较，对超出合理性范围的运行参数进行标志位处理，完成数据的重构。下面进行分别介绍，主要包括如下步骤 1、判断运行参数与现场测点对应关系
(1)运行参数与现场测点一一对应的数据有效性识别及标志位处理； 按规定的计算周期对实时数据库进行检索，未检索到数据，运行参数=Double. MinValue，参数状态=2 ；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，检索到的数据全部超出上下限，运行参数= 实时数据算术平均值，参数状态=1 ；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 1 and <20%周期内总个数的实时数 据在上下限范围内，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均值，参数状态=3 ；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内总个数的实时数据在上 下限范围内，方差 > 规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均值，参数状态 =4；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内总个数的实时数据在上 下限范围内，方差 < 规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均值，参数状态 =0 ；。(2)运行参数对应多个现场测点，取各测点平均值的数据有效性识别及标志位处 理；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，该参数对应的所有测点均未检索到数据， 运行参数=Double. MinValue,参数状态=2 ；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，检索到的该参数对应的所有测点数据全部超出上下限，运行参数=实时数据算术平均值，参数状态=1 ；
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 1 and <20%周期内该参数对应的所 有测点总个数的实时数据在上下限范围内，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均 值，参数状态=3;
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内该参数对应的所有测点总 个数的实时数据在上下限范围内，方差 > 规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据 算术平均值，参数状态=4;
按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内该参数对应的所有测点总 个数的实时数据在上下限范围内，方差 < 规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据 算术平均值，参数状态=0;
(3)运行参数对应多个现场测点，取各测点和的数据有效性识别及标志位处理； 对这种情况需要分两步处理
首先进行单测点平均值计算，在规定的计算周期对实时数据库进行检索 未检索到数据，单测点平均值=Double. MinValue，状态=2 ； 检索到的数据全部超出上下限，单测点平均值=实时数据算术平均值，状态=1 ； 有and彡20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，单测点平均值=在上下 限范围内实时数据算术平均值，状态=3 ；
有>20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，方差>规定范围，单测点平均值= 在上下限范围内实时数据算术平均值，状态=4 ；
有>20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，方差<规定范围，单测点平均值= 在上下限范围内实时数据算术平均值，状态=0 ；
第二步，依据单测点平均值的情况，进行求和计算
该参数对应的所有单测点平均值状态=2，运行参数=Double. MinValue,参数状态=2 ； 该参数对应的所有单测点平均值状态=1，运行参数=Σ (单测点实时数据算术平均值)， 参数状态=1 ；
该参数对应的各测点中，有部分单测点平均值状态=3，运行参数=Σ (状态兴1、2的单 测点实时数据算术平均值)，参数状态=3 ；
该参数对应的各测点中，有部分单测点平均值状态=4 and兴3，运行参数=Σ (状态 ^ 1、2的单测点实时数据算术平均值)，参数状态=4 ；
该参数对应的各测点中，有部分单测点平均值状态=0 and兴3、4，运行参数=Σ (状态 Φ 1、2的单测点实时数据算术平均值)，参数状态=0 ；
2、首批计算数据获得完毕，对其进行热力系统变工况计算。根据各参数的热力学相关 性，得到参数基准值。读取数据库并通过功率插值，可以得到两部分数据一部分为该负荷下高中低压 缸效率、流压比、加热器端差、过热器减温水流量、再热器减温水流量等变工况计算所需要 的数据；另一部分为给水压力、给水温度、主汽压力、主汽温度等不参与变工况计算的数据。通过功率插值得到某一负荷下
9〒压耻双牛.—pi卞^iJ
低压缸效率 流压比-W 加热器端差Z
其中P—实时功率值；Pl—插值功率下沿；P2——插值功率上沿； Effhl——高压缸效率下沿；Effh2——高压缸效率上沿 Effil——中压缸效率下沿；Effi2——中压缸效率上沿 Effll——低压缸效率下沿；Effl2——低压缸效率上沿 FPl——流压比下沿；FP2——流压比上沿； Dtl——加热器端差下沿；Dt2——加热器端差上沿。
取实时各段抽汽压力值，利用功率插值得到的加热器端差Dt，同时考虑各段
抽汽压损、给水泵焓升、轴加焓升值。调用饱和压力函数可得到 η号加热器出口温度Tlphno = Tns - TTDn,
其中Tns——该段抽汽压力下对应的饱和水温度， TTDn——该加热器的上端差， 取实时主汽流量值，进行回热系统热平衡计算，可得到
rfWHht>hiii> HlwMi FdTnI') xiHci'n-Π - H da)
第η级抽汽级后流量觀=——‘................... ...............减.!—
其中Ffw——主流量，
Hhphno——该加热器出口水焓值， Hhphni——该加热器入口水焓值， Fd——疏水流量， Hd——疏水焓值， Hi——加热器进汽焓值，
根据流压比基准值得到各段抽汽压力计算值
Pei=Fin/ FD, 其中Fin——抽汽流量， FD——流压比。该压力与最初设定的抽汽压力(即取实时各段抽汽压力值)作比较，如计算得到 的各段抽汽压力与最初设定的抽汽压力相差大于0. 1%，则利用目前计算得到的抽汽压力重 新代入进行迭代计算。直到相差小于0. 1%，迭代结束，此时的各段抽汽压力、抽汽温度、加热 器进出口水温、疏水温度对应的值作为该工况的基准值。3、各实际参数与基准值进行比较，超出合理性范围(如5%)的，对该参数进行标志 位处理，并完成数据的重构。读取数据库中合理性判断上限、下限信息，对实时数据进行判断。如超出合理范 围的数据，代入第二步中计算出的基准值，同时进行标志位处理，完成数据的重构。
如图2给出了数据有效性识别及重构流程方法具体的流程图，首先获取实时数 据，当未检索到数据，即Σ00检测到数据个数的和^o时，标志位=2 ；检索到的数据全部超 出上下限7_、，标志位=1 ；有彡1 and < 20%周期内总个数的实时数据在上下限范围 内，标志位=3;有彡20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，方差厂……7#)彡规 定范围标志位=4;同时，有> 20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，方差<规 定范围，标志位=0，表示数据正常，首批计算数据获得完毕。通过功率插值得到某一负荷下 高压缸效率、中压缸效率、低压缸效率、流压比、加热器端差。取实时各段抽汽压力值，利用 功率插值得到的加热器端差，同时考虑各段抽汽压损、给水泵焓升、轴加焓升值。调用饱和 压力函数可得到η号加热器出口温度，取实时主汽流量值，进行回热系统热平衡计算，可得 到第η级抽汽级后流量。根据流压比基准值FD，得到各段抽汽压力计算值。压力与最初设 定的抽汽压力作比较，如计算得到的各段抽汽压力与最初设定的抽汽压力相差大于0. 1%， 则利用目前计算得到的抽汽压力重新代入进行迭代计算。直到相差小于0. 1%，迭代结束， 此时的各段抽汽压力、抽汽温度、加热器进出口水温、疏水温度对应的值作为该工况的基准 值。各实际参数与基准值进行比较，超出合理性范围(如5%)的，对该参数进行标志位处理， 并完成数据的重构。图2中Σ00为检测到数据个数，为参数下限，7_为参数上限，M/#min为20%周 期内总个数，c5(厂……为参数某一时段内的方差，霱为方差的确定范围，分mcd是程序 内位识别方便而赋给该参数的一个特殊值，如9999999 -Jstatus为标志位，#为功率值，XT为 合理性判断的边界条件下限，5T为合理性判断的边界条件上限。表1默认值计算方法表结构
权利要求
一种火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，其特征在于，该方法的步骤如下(1)判断周期内采集的现场测点数据与运行参数的对应关系，若是运行参数与现场测点数据一一对应，则直接对该运行参数对应的现场测点数据进行有效性识别及标志位赋值；若是运行参数对应多个现场测点数据，则根据预先设定对运行测点对应的各现场测点数据的平均值或和进行有效性识别及标志位赋值；(2)对运行参数进行热力系统变工况计算，根据各运行参数的热力学相关性，得到变工况运行参数基准值；(3)将各运行参数与变工况运行参数基准值进行比较，对超出合理性范围的运行参数进行标志位处理，完成数据的重构。
2.根据权利要求1所述的火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，其特征在于所 述步骤(1)中对采集的现场测点数据进行有效性识别是对数据的状态正常、超限、中断、样 本点少、数据波动大的判断。
3.根据权利要求2所述的火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，其特征在于所 述步骤(1)中若是数据状态正常则运行参数的标志位设为0 ；若是数据超限则运行参数的 标志位设为1 ；若是数据中断则运行参数的标志位设为2 ；若是数据样本点少则运行参数的 标志位设为3 ；若是数据波动大则运行参数的标志位设为4。
4.根据权利要求3所述的火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，其特征在于所 述步骤(1)若是运行参数与现场测点数据一一对应，按规定的计算周期对实时数据库进行 检索，未检索到数据，运行参数=Double. MinValue，标志位=2 ；按规定的计算周期对实时数据库进行检索，检索到的数据全部超出上下限，运行参数= 实时数据算术平均值，参数状态=1 ；按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 1 and <20%周期内总个数的实时数 据在上下限范围内，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均值，参数状态=3 ；按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内总个数的实时数据在上 下限范围内，方差>规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均值，参数状态 =4；按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内总个数的实时数据在上 下限范围内，方差<规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均值，参数状态 =0。
5.根据权利要求1所述的火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，其特征在于所 述步骤(1)若是运行参数对应多个现场测点数据，则根据预先设定对运行测点对应的各现 场测点数据的平均值进行有效性识别及标志位赋值是按规定的计算周期对实时数据库进 行检索，该参数对应的所有测点均未检索到数据，运行参数=Double. MinValue,参数状态 =2 ；按规定的计算周期对实时数据库进行检索，检索到的该参数对应的所有测点数据全部 超出上下限，运行参数=实时数据算术平均值，参数状态=1 ；按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 1 and <20%周期内该参数对应的所 有测点总个数的实时数据在上下限范围内，运行参数=在上下限范围内实时数据算术平均 值，参数状态=3;按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内该参数对应的所有测点总 个数的实时数据在上下限范围内，方差 > 规定范围，运行参数=在上下限范围内实时数据 算术平均值，参数状态=4;按规定的计算周期对实时数据库进行检索，有> 20%周期内该参数对应的所有测 点总个数的实时数据在上下限范围内，方差<规定范围，运行参数=在上下限范围内实时 数据算术平均值，参数状态=0。
6.根据权利要求1所述的火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，其特征在于所 述步骤(1)的运行参数对应多个现场测点数据，则根据预先设定对运行测点对应的各现场 测点数据的和进行有效性识别及标志位赋值是分两步处理首先进行单测点平均值计算，在规定的计算周期对实时数据库进行检索， 未检索到数据，单测点平均值=Double. MinValue，状态=2 ； 检索到的数据全部超出上下限，单测点平均值=实时数据算术平均值，状态=1 ； 有and彡20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，单测点平均值=在上下 限范围内实时数据算术平均值，状态=3 ；有>20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，方差>规定范围，单测点平均值= 在上下限范围内实时数据算术平均值，状态=4 ；有>20%周期内总个数的实时数据在上下限范围内，方差<规定范围，单测点平均值= 在上下限范围内实时数据算术平均值，状态=0 ；第二步，依据单测点平均值的情况，进行求和计算，该参数对应的所有单测点平均值状态=2，运行参数=Double. MinValue,参数状态=2 ； 该参数对应的所有单测点平均值状态=1，运行参数=Σ (单测点实时数据算术平均值)， 参数状态=1 ；该参数对应的各测点中，有部分单测点平均值状态=3，运行参数=Σ (状态兴1、2的单 测点实时数据算术平均值)，参数状态=3 ；该参数对应的各测点中，有部分单测点平均值状态=4 and兴3，运行参数=Σ (状态 ^ 1、2的单测点实时数据算术平均值)，参数状态=4 ；该参数对应的各测点中，有部分单测点平均值状态=0 and兴3、4，运行参数=Σ (状态 ^ 1、2的单测点实时数据算术平均值)，参数状态=0。
7.根据权利要求1所述的火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，其特征在于所 述步骤(2)中通过功率插值得到某一负荷下高压缸效率加热器端差
8.根据权利要求1所述的火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，其特征在于所 述步骤(3)中对超出合理性范围的运行参数进行标志位处理，是将标志位设为5。
全文摘要
本发明涉及火电机组能耗数据有效性识别及重构方法，首先判断周期内采集的现场测点数据与运行参数的对应关系，并进行相应的有效性识别及标志位赋值；然后对运行参数进行热力系统变工况计算，根据各运行参数的热力学相关性，得到变工况运行参数基准值；最后，将各运行参数与变工况运行参数基准值进行比较，对超出合理性范围的运行参数进行标志位处理，完成数据的重构；本发明采用参数状态来表示机组运行参数的品质，可依据参数状态来决定内部的计算流程，进行容错。同时依据机组参数状态对与其相关的计算结果进行结果状态的标注，在保证整个系统运算正常的基础上，能迅速对异常数据进行跟踪、分类，使用户在第一时间发现异常原因。
文档编号G01D21/02GK101949716SQ201010275728
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者李哲, 葛挺, 马建伟 申请人:河南电力试验研究院