机组运行优化指导系统及其设备的制作方法
【专利摘要】本发明所涉及的机组运行优化指导系统采用历史寻优方法在历史运行数据中按照预先设定的生产目标寻找出一系列的最优运行模板，实时监视机组的大量参数和关键性能指标，并与工况最接近的最优运行模板比较，系统筛选传感器数据和性能，计算数据找出并重复最佳的运行操作方式，提供为满足指定的运行目标的数据，运用在系统和设备的运行状况监控中。本发明所涉及的机组运行优化指导系统装置包括待监控检测的设备、传感器及传感器上的信号输出线、接口机、服务器；其中所述待监控检测的设备上安装至少一个传感器；其中在所述在服务器中建立最优运行模板及输出可以重复最优运行操作的参数，完成机组运行的优化指导。
【专利说明】机组运行优化指导系统及其设备
【技术领域】:
[0001]本发明涉及发电机组性能优化指导【技术领域】，特别是涉及采用历史寻优方式提供机组性能优化指导的【技术领域】。
【背景技术】:
[0002]模式识别(PatternRecognit1n)是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，是信息科学和人工智能的重要组成部分。模式识别又常称作模式分类，从处理问题的性质和解决问题的方法等角度，模式识别分为有监督的分类(SupervisedClassificat1n)和无监督的分类(Unsupervised Classificat1n)两种。二者的主要差别在于，各实验样本所属的类别是否预先已知。一般说来，有监督的分类需要提供大量已知类别的样本。
[0003]应用计算机对一组事件或过程进行辨识和分类，所识别的事件或过程可以是文字、声音、图像等具体对象，也可以是状态、程度等抽象对象。这些对象与数字形式的信息相区别，称为模式信息。
[0004]模式识别所分类的类别数目由特定的识别问题所决定。有时，开始时无法得知实际的类别数，需要识别系统反复观测被识别对象以后确定。
[0005]将模式识别系统应用在系统的运行过程的监控中，需要对系统中的设备或执行机构进行调整，以期能够达到最佳或预期的运行目标。
[0006]目前国内发电厂大多在建厂时配置了实时数据库，即提供大量已知类别的样本；并且配置了性能计算和耗差分析模块，即模式信息；进行了大量实时的性能计算和耗差分析。电力行业也出台了 SIS标准(DLT924— 2005火力发电厂厂级监控信息系统技术条件)，对相关应用进行了规范。实时数据库中存储了系统和设备中大量传感器的历史数据和性能计算结果数据。
[0007]实际上，实时数据库中的这些数据有些代表了系统的最优运行状态，有些则代表了系统的较差运行状态，因此传感器数据和性能计算数据都无法得到充分地利用。
【发明内容】
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[0008]本发明所涉及的机组运行优化指导系统及其设备通过同一系统中传感器的当前数据与历史最优运行状态数据进行对比，以查明当前运行状态和历史最优运行状态的差别，对机组运行提供最优化方向指导。
[0009]为了提高发电机组性能，改善机组运行的经济性，本发明所涉及的机组运行优化指导系统及其设备采用历史寻优方法在历史运行数据中按照预先设定的生产目标寻找出一系列的最优运行模板，实时监视机组的大量参数和关键性能指标，并与工况最接近的最优运行模板比较，提供为满足指定的运行目标，相关参数需要保持在什么范围内的指导，由本发明所涉及的机组运行优化指导系统筛选传感器数据和性能，计算数据找出并重复最佳的运行操作方式，将实时数据库中存储的大量传感器的历史数据和性能计算结果使用在系统和设备的运行优化中。
[0010]本发明所涉及的机组运行优化指导系统的装置包括待监控检测的设备、传感器及传感器上的信号输出线、接口机、服务器；其中所述待监控检测的设备上安装至少一个传感器，所述传感器上的信号输出线与接口机连接；接口机与服务器连接；其中在所述在服务器中建立最优运行模板及输出可以重复最优运行操作的参数，完成机组运行的优化指导。
[0011]本发明所涉及的机组运行优化指导系统工作的总体流程如图1所示，步骤如下:
[0012]步骤一、101定义最优运行操作。最优运行操作可以是最佳性能、最大出力或者是最低排放，最佳运行操作通过传感器点或计算点来定义。
[0013]步骤二、102在实时数据库中建立最优运行模板。按照步骤一定义的最优运行操作从实时数据库中寻找出最优运行模板；在寻找最优运行模板时，需要考虑最优运行操作及最优运行操作的持续时间和负荷的稳定性。最优运行模板查找完成后，将最优运行模板存储为CSV文件，所述CSV文件存储在服务器上，建立起系统的最优运行模板。
[0014]操作方法首先从机组运行的实时数据库和性能计算结果中有条件地选取几种类型的参数；其次设定运行目标，其流程如图2所示:
[0015]1、201从机组运行的实时数据库和性能计算结果中选取包括如下几种类型的参数:
[0016]I)机组的运行工况参数、环境工况参数，包括机组负荷、环境温度、凝汽器循环冷却水温度、以及动力种类等；
[0017]2)机组和主要设备的性能指标，包括机组发电效率、机组发电热耗率、锅炉效率、汽轮机循环效率和各气缸效率等；
[0018]3)机组的在线损耗分析，包括主蒸汽温度和压力偏差引起的热耗率变化、过量空气系数变化引起的热耗率变化、飞灰含碳量引起的热耗率变化等；
[0019]4)机组的主要参数、关键设备运行参数和影响机组性能的可调整参数，如再热蒸汽温度、再热蒸汽压力、减温水量、锅炉的二次风量、燃尽风量等。
[0020]从实时数据库中获取选定参数的条件为建模前一段时间内、间隔为设定时间段内记录的历史数据202，即从实时数据库中获取最佳运行模板的条件为建模前一段时间内、符合预先设定的运行目标的历史数据。最接近建模时间为一年或两年以内，在该区间内选定的历史数据，保证设备状况与当前状态接近，使得最优运行模板中的机组运行性能可以实现，且所建立的模板是可以达到的最优运行模板。
[0021]2、203设定运行目标，提取最优运行模板并导出到服务器上的CSV文件中203。最优运行模板的运行目标通常包括机组的运行性能较高，如一定负荷曲线内机组热耗率应小于指定数值，排放数据达标:N0x〈600ppm、C0〈300ppm。
[0022]在提取最优运行模板时，历史工况为连续稳定工况，一般要求机组至少连续2小时满足设定运行目标，即历史数据序列中至少要有连续8组满足设定的运行目标。最终，最优运行模板应该覆盖全年中各种运行工况和各种环境工况，在最优运行模板中给出各参数最小值、最大值和平均值，便于与实际运行参数比较。
[0023]步骤三、获取模板中定义的传感器的实时数据104和105。需要使用实时数据接口从实时数据库中读取模板中相应传感器的实时数据，这些数据应能反应机组当前工况的性能指标和相关设备的运行状态。
[0024]步骤四、根据当前工况在最优运行模板中找出最接近工况103。
[0025]步骤五、对比当前工况与模板中最接近工况的差异107。对当前工况和模板中最接近工况进行分组对比，并标记出有明显差异的参数。
[0026]本发明所涉及的机组运行优化指导系统是从实时数据库或DCS中读取系统或设备相关传感器及计算点的实时数据，再根据实时数据的环境条件和运行工况与设定目标，在最优运行模板库中找出最合适的最优运行模板。
[0027]由于实时工况比最优运行模板差，对比实时工况与最优运行模板的各项性能指标的差距，找出造成这些差距的相关传感器，以及这些传感器的运行操作方式。通过在实时工况中采取接近最优运行模板的操作来使实时运行方式接近最优运行模板的运行方式，如图
3、图4所示:
[0028]1、数据接口读取实时数据获得实时平均值301
[0029]当确定机组处于稳定运行工况时，从实时数据库中读取机组相关运行参数和性能计算参数最近一段时间N分钟内的数据，求平均值并存储在数据库中，作为实时运行工况数据。
[0030]由于过渡工况扰动因素过多，且无法对所有主要的扰动因素进行很好的评估，本发明所涉及的机组运行优化指导系统采用稳定工况的数据。
[0031]2、找出与当前工况最接近的最优运行模板302
[0032]I)使用预先选定的参数对模板进行初步过滤401，如负荷区间、排放指标、环境温度区间等对最优运行模板进行初步过滤，将运行工况明显与当前运行工况不一致或不符合运行目标的最优运行模板过滤出去。
[0033]2)设定运行参数的工况匹配权重402。权重定义为参数符合指定特性对于寻找最符合的最优运行模板的重要程度。权重的取值范围为1-9之间的正整数。
[0034]为参数配置的权重分三种类型:一致性权重、低值优先权重、高值优先权重:
[0035]其中所述一致性权重即为参数的模板值与实时值的一致性对于寻找最符合的最优运行模板的重要程度。参数权重设置成一致性权重用于参数在最优运行模板中的数值与实时值越接近越符合要求的情况。
[0036]其中所述低值优先权重为参数的模板值大小，对于寻找最符合的最优运行模板的重要程度。参数权重设置成低值优先权重用于参数在最优运行模板中的数值越小越符合要求的情况。
[0037]其中所述高值优先权重即为参数的模板值大小，对于寻找最符合的最优运行模板的重要程度。参数权重设置成高值优先权重用于参数在最优运行模板中的数值越大越符合要求的情况。
[0038]例如寻找机组负荷(用字母P表示)和环境温度(用字母T表示)与当前运行工况一致，并且热耗率(用字母HR表示)最低的最优运行模板，那么，可以赋予机组负荷和环境温度较高的一致性权重，并且赋予最优运行模板中热耗率一定的低值优先权重。
[0039]3)按照对相关传感器设定的权重计算各最优运行模板与当前工况之间的符合度值(用字母Ri表示)。符合度值的计算步骤如下:
[0040]设参数机组负荷，环境温度，热耗率的实际值分别为X，Y，Z，在模板i中的平均值分别Xi, Yi和Zi;参数X，Y，Z在模板中的最小值分别为Xmin，Ymin, Zmin，最大值分别为Xmax,Ymax, Zmax;为参数X设定的一致性权重Wx.，为参数Y设定的低值优先权重为WYmin，为参数Z设定的高值优先权重为Wzmax。
[0041]X参数在各个模板中的数值与实时值的绝对偏差AXi = I X1-X I，最大绝对偏差Δ Xmax = max ( Δ Xi)。最终模板i的X参数的符合度值Rxi计算如下:
【权利要求】
1.一种机组运行的优化指导系统，其特征包括以下步骤: 步骤一，定义最优运行操作； 步骤二，从实时数据库中寻找最优运行模板； 步骤三，获取模板中定义的传感器的实时数据； 步骤四，在最优运行模板中找出最接近工况； 步骤五，对比当前工况与模板中最接近工况的差异； 步骤六，输出重复最优运行操作的指导；所述指导的方式为将当前运行模板与最优运行模板对比的结果与已知的最佳操作进行关联。
2.根据权利要求1所述的机组运行的优化指导系统，其特征在于:所述步骤二，从实时数据库中寻找最优运行模板，包括:从机组运行的实时数据库和性能计算结果中选取参数及设定运行目标。
3.根据权利要求2所述的机组运行的优化指导系统，其特征在于:所述从机组运行的实时数据库和性能计算结果中选取的参数类型包括: 1)机组的运行工况参数、环境工况参数，包括机组负荷、环境温度、凝汽器循环冷却水温度、以及动力种类； 2)机组和主要设备的性能指标，包括机组发电效率、机组发电热耗率、锅炉效率、汽轮机循环效率和各气缸效率； 3)机组的在线损耗分析，包括主蒸汽温度和压力偏差引起的热耗率变化、过量空气系数变化引起的热耗率变化、飞灰含碳量引起的热耗率变化； 4)机组的主要参数、关键设备运行参数和影响机组性能的可调整参数，如再热蒸汽温度、再热蒸汽压力、减温水量、锅炉的二次风量、燃尽风量； 从实时数据库中获取最佳运行模板的条件为建模前一段时间内、符合预先设定的运行目标的历史数据。
4.根据权利要求2所述的机组运行的优化指导系统，其特征在于:所述设定运行目标包括机组的运行性能，即一定负荷曲线内机组热耗率应小于指定数值，排放数据为N0x〈600ppm、C0〈300ppm，历史数据序列中至少要有连续2小时满足设定的运行目标。
5.根据权利要求1所述的机组运行的优化指导系统，其特征在于:所述步骤五，对比当前工况与模板中最接近工况的差异的办法包括: 1)读取实时数据获得实时平均值； 2)找出与当前工况最接近的最优运行模板； 3)对比并展示当前运行与最优运行模板的差距。
6.根据权利要求5所述的机组运行的优化指导系统，其特征在于:所述找出与当前工况最接近的最优运行模板的办法包括: 1)使用预先选定的参数对模板进行初步过滤； 2)设定运行参数的工况匹配权重； 3)按照对相关传感器设定的权重计算各最优运行模板与当前工况之间的符合度值； 4)挑选运行工况吻合度最好的最优运行模板作为当前工况的比较目标。
7.根据权利要求6所述的机组运行的优化指导系统，其特征在于:所述使用预先选定的参数对模板进行初步过滤，采用负荷区间、排放指标、环境温度区间等对最优运行模板进行初步过滤。
8.根据权利要求6所述的机组运行的优化指导系统，其特征在于:所述设定运行参数的工况匹配权重，权重的取值范围为1-9之间的正整数； 所述设定运行参数配置的权重分三种类型:一致性权重、低值优先权重、高值优先权重； 其中，所述一致性权重设置成一致性权重用于参数在最优运行模板中的数值与实时值越接近越符合要求的情况； 其中，所述低值优先权重设置成低值优先权重用于参数在最优运行模板中的数值越小越符合要求的情况； 其中，所述高值优先权重设置成高值优先权重用于参数在最优运行模板中的数值越大越符合要求的情况。
9.根据权利要求6所述的机组运行的优化指导系统，其特征在于:所述按照对相关传感器设定的权重计算各最优运行模板与当前工况之间的符合度值，符合度值的计算步骤如下: 实际的参数值分别为Χ，y，ζ，在模板i中的平均值分别XyYi和Zi ;参数X，Y，Z在模板中的最小值分别为xmin，Ymin, Zmin，最大值分别为Xmax，Ymax, Zmax ;为参数X设定的一致性权重Wxcur,为参数Y设定的低值 优先权重为WYmin，为参数Z设定的高值优先权重为Wzmax ； X参数在各个模板中的数值与实时值的绝对偏差AXi=IX1-Xl,最大绝对偏差AXniax=Iiiax(AXi)； 最终模板i的X参数的符合度值Rxi计算如下:
10.根据权利要求1所述的机组运行的优化指导系统的装置包括待监控检测的设备、传感器及传感器上的信号输出线、接口机、服务器；其中所述待监控检测的设备上安装至少一个传感器，所述传感器上的信号输出线与接口机连接；接口机与服务器连接； 其特征在于:在所述的服务器中建立最优运行模板及输出可以重复最优运行操作的参数
【文档编号】G05B13/04GK104035331SQ201410011282
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】罗林发, 陈言, 周伟宁 申请人:上海白丁电子科技有限公司