获得火电厂最优可控因子的试验系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种获得最优可控因子的试验系统及其方法，涉及发电机组运行试验技术。本系统是：操作控制平台（201）、发电机组（202）、中间变量监测器（203）、煤耗计算器（204）和数据发布器（205）依次连接。本方法是：①筛选中间变量；②确定和中间变量关系密切的可控因子；③进行单因子试验；④因子筛选；⑤建立单个可控因子和中间变量之间的关系；⑥建立单个可控因子和煤耗之间的关系；⑦多因子试验；⑧确定最优控制方式。本发明建立了运行人员操作行为即可控因子和煤耗之间的关系；提高了整个系统的抗干扰能力，实现了稳定性和可持续性，从而最终达到长时间下的最优可控因子组合。
【专利说明】获得火电厂最优可控因子的试验系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发电机组运行试验技术，尤其涉及一种获得火电厂最优可控因子的试验系统及其方法。
【背景技术】
[0002]目前火电厂对运行人员的操作采取的考核方法是小指标竞赛考核方法，具体步骤如图1所示:
①电厂运行数据(DCS和SIS系统)-101；
②数据采集-102；
③附加指标超限考核-105和系统管理-106、小指标竞赛规则107后，对采集数据中的小指标与标准值进行比较，得到小指标竞赛排名-103 ；
④数据发布-104。
[0003]通过对国内五大发电企业的调研，得到我国目前对于火电机组小指标标准值确定方法主要有以下几种:
1)采用制造厂提供的设计值；
2)采用火电机组热力试验的结果；
3)采用变工况热力计算的结果；
4)采用历史数据的统计值；
5)自动寻优确定；
6)数据挖掘技术。
[0004]定压运行时，对于主蒸汽压力、主蒸汽温度和再热蒸汽温度等一类参数的优化目标值，各电厂均采用制造厂提供的设计值来确定；当火电机组滑压运行时，一般采用热力试验的方法或变工况热力计算的方法来得到不同负荷下主蒸汽压力的优化目标值。
[0005]这种基于小指标竞赛的考核方法存在着一定的弊端:评价操作人员操作水平的小指标多是运行人员的操作行为的结果，对于同一小指标，可能有多种操作行为可以对其进行控制，因此操作人员在实际操作的过程中，并不能确定怎样的操作行为能够实现最优操作(即能达到煤耗最小)，说明小指标竞赛的管理方法并不能对运行人员的操作行为进行指导。因此，有必要建立运行人员的操作行为(这里称作可控因子)和煤耗等电厂运行参数之间的关系，进而求解出最优时的最优可控因子的组合，根据最优可控因子的组合建立一套运行人员实际操作指导标准，根据该指导标准就可以指导运行人员按照最优可控因子组合进行实际操作，实现发电厂运行系统的优化运行。
[0006]需要注意的是:传统的三级小指标评价系统中所指的最优为某一时刻的煤耗最低，本发明中则是指在火电厂现有的设备条件下，基于利用6σ统计学思想，提高整个系统的抗干扰能力，综合考虑安全、经济和环保等边界因素，实现稳定性、可持续性，从而最终达到长时间下的最优。
【发明内容】
[0007]本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种获得火电厂最优可控因子的试验系统及其方法。
[0008]本发明的目的是这样实现的:
为了对运行人员的操作行为进行指导，本发明提供了试验系统和试验方法，进而确定运行人员最优操作标准。本发明利用6 σ统计学思想(根据统计学规律，某一指标的值取在正负三个标准差的概率是99.99966%，也就是说只有很小的概率出现在正负三个标准差，也就是6σ以外，故通常将某一量的6σ变化范围作为其在实际运行中的变化范围。)，将小指标中的一部分作为中间变量，利用中间变量克服了直接测量煤耗时误差太大的缺点；选取中间变量以后，首先利用统计数据，选取和中间变量密切相关的可控因子；然后利用中间变量求解出可控因子和煤耗等发电厂运行参数之间的关系，找出在火电厂现有的设备条件下，基于利用6σ统计学思想，提高整个系统的抗干扰能力，综合考虑安全、经济和环保等边界因素，实现稳定性、可持续性，从而最终达到长时间下的最优时可控因子的组合，从而建立起一套运行人员实际操作指导标准；为火电机组高效运行和指导运行人员的操作提供依据。
[0009]一、获得最优可控因子的试验系统(简称系统)
本系统包括工作对象——发电机组；
设置有操作控制平台、中间变量监测器、煤耗计算器和数据发布器；
其连接关系是:操作控制平台、发电机组、中间变量监测器、煤耗计算器和数据发布器依次连接。
[0010]工作原理:
操作控制平台和发电机组连接，能够根据要求实时对发电机组进行控制，操作控制平台是运行人员日常操作的对象，中间变量监测器对发电机组运行中的中间变量的变化进行监测，将监测结果送到煤耗计算器计算此时系统的煤耗值，最后通过数据发布器发布相关数据。
[0011]二、获得最优可控因子的试验方法(简称方法)
本方法包括以下步骤:
①筛选中间变量；
②确定和中间变量关系密切的可控因子；
③进行单因子试验；
④因子筛选；
⑤建立单个可控因子和中间变量之间的关系；
⑥建立单个可控因子和煤耗等电厂运行参数之间的关系；
⑦多因子试验；
⑧确定最优控制方式。
[0012]本发明具有下列优点和积极效果:
①建立了运行人员操作行为即可控因子和煤耗之间的关系；
②获得了在火电厂现有的设备条件下，基于6σ统计学思想，提高了整个系统的抗干扰能力，综合考虑安全、经济和环保等边界因素，实现了稳定性和可持续性，从而最终达到长时间下的最优可控因子组合；
③最优可控因子组合可以对运行人员的实际操作行为进行指导。
[0013]缩略语
SIS—厂级监控信息系统；
DCS—分散控制系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为小指标竞赛流程图；
图2为本系统的结构方框图；
图3为本方法的步骤图；
图4为本发明的一具体实施例流程图。
[0015]图中:
201—操作控制平台；
202—发电机组；
203—中间变量监测器；
204—煤耗计算器；
205—数据发布器。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例详细说明:
一、系统
1、总体
如图2，本系统包括工作对象——发电机组202 ；
设置有操作控制平台201、中间变量监测器203、煤耗计算器204和数据发布器205 ；其连接关系是:操作控制平台201、发电机组202、中间变量监测器203、煤耗计算器204和数据发布器205依次连接。
[0017]2、功能部件
本系统所述的功能部件均为通用设备。
[0018]I)操作控制平台201
操作控制平台201是指火电厂运行操作人员对发电机组202进行操作的平台；平台主要包括机-炉主控系统、炉膛负压、除氧器、送风量、一次风压、燃料量、二次风挡板、过热汽温、再热汽温、凝汽器及一些单回路调节等子系统，机组运行中操作人员可在操作员站对调节回路进行控制操作，通过对上述子系统的控制方式(手动/自动)选择、参数的设定和调整，完成相关设备、系统的运行方式，运行工况等调节，满足机组运行中的要求。
[0019]2)发电机组202
发电机组202是指火电厂的发电机组，是运行操作人员的控制对象。
[0020]3)中间变量监测器203
中间变量监测器203是指对中间变量(主要包括发电厂运行各项数据)进行监测的传感器或变送器；将测量所得信号通过变送器传送到DCS控制系统。
[0021]4)煤耗计算器204
煤耗计算器204选用通用计算机；
煤耗计算公式是:
供电煤耗=_汽轮机热耗率_
29.03X锅炉效率X管道效率X (1-发电厂用电率)
(5)数据发布器205
数据发布器205采用通用计算机和打印机，打印报表对发电煤耗或供电煤耗、各项统计的小指标(平均值、偏差平均值等)和其它综合型指标等进行发布。
[0022]二、方法
如图3，本方法实现步骤如下:
①筛选中间变量301
根据以往运行数据，选取对煤耗影响大的小指标作为中间变量；
②确定和中间变量关系密切的可控因子302
确定对各个中间变量有哪些可控因子会对该中间变量产生影响；
③进行单因子试验303
在操作控制平台201对某一可控因子进行控制，使其在其变化范围内进行变化，同时通过中间变量监测器203监测各个中间变量的变化值，将各个中间变量的变化值输入煤耗计算器204计算此时的煤耗值；
④因子筛选304
根据步骤③的试验结果，确定和某一中间变量关系较大的可控因子；
⑤建立单个可控因子和中间变量之间的关系305
根据单因子试验结果，利用统计软件统计出单个可控因子和中间变量之间的关系表达式，用于建立新型耗差分析系统，用于对运行操作考评；
⑥建立单个可控因子和煤耗之间的关系306
根据步骤⑤得出的单个可控因子和中间变量之间的关系，再加上已知的中间变量和煤耗之间的关系，建立单个可控因子和煤耗之间的关系，找到煤耗最小时的可控因子值；
⑦多因子试验307
在操作控制平台201上对多个可控因子进行控制，使其在单因子试验中最优可控因子值附近进行调节，同时通过中间变量监测器203监测各个中间变量的变化值，将各个中间变量的变化值输入煤耗计算器204计算此时的煤耗值；
⑧确定最优控制方式308
根据步骤⑦试验结果确定煤耗最小时的可控因子组合，即运行人员最优操作作为运行人员操作的指导。
[0023]三、具体试验实例
如图4，假如在小指标中确定了变化范围大，且对煤耗影响大的指标为以下三项:主汽温耗差405、再热汽温耗差406和主汽压力耗差407 ;然后在可控因子中选出与这三项三级指标关系密切的可控因子:二次风量401、一次风压力402、二次风配风方式403和SOFA风开度404。如果直接测量单个可控因子变化对煤耗的影响，则会由于单个可控因子对煤耗的影响很小，测量结果会被测量误差影响，因此本发明首先单因子试验的方式确定每一个可控因子的变化对中间变量的影响，例如二次风量401的变化分别会引起主汽温变化405、再热汽温变化406和主汽压力变化407，他们三者对变化量对煤耗的影响值分别为、和。因此可以得出二次风量401这个单因子对总的煤耗为。这样，通过中间变量就建立了二次风量401这个可控因子和煤耗408之间的关系。同样地，可以找到其他可控因子和煤耗之间的关系。进行单因子试验后再进行多因子试验，寻找总煤耗最低时的操作因子组合作为最优运行工况，选取这个操作因子组合作为运行人员实际操作的指导依据。
【权利要求】
1.一种获得最优可控因子的试验系统，包括发电机组(202)； 其特征在于: 设置有操作控制平台〔200、中间变量监测器(203^煤耗计算器(204)和数据发布器(205)； 其连接关系是:操作控制平台〔200、发电机组(202^中间变量监测器(203^煤耗计算器(204)和数据发布器(205)依次连接。
2.按权利要求1所述的一种获得最优可控因子的试验系统的试验方法，其特征在于包括下列步骤: ①筛选中间变量(301) 根据以往运行数据，选取对煤耗影响大的小指标作为中间变量； ②确定和中间变量关系密切的可控因子(302) 确定对各个中间变量有哪些可控因子会对该中间变量产生影响； ③进行单因子试验(303) 在操作控制平台(201)对某一可控因子进行控制，使其在其变化范围内进行变化，同时通过中间变量监测器(203)监测各个中间变量的变化值，将各个中间变量的变化值输入煤耗计算器(204)计算此时的煤耗值； ④因子筛选(304) 根据上一步的试验结果，确定和某一中间变量关系较大的可控因子； ⑤建立单个可控因子和中间变量之间的关系(305) 根据单因子试验结果，利用统计软件统计出单个可控因子和中间变量之间的关系表达式； ⑥建立单个可控因子和煤耗之间的关系(306) 根据上一步得出的单个可控因子和中间变量之间的关系，再加上已知的中间变量和煤耗之间的关系，建立单个可控因子和煤耗之间的关系，找到煤耗最小时的可控因子值； ⑦多因子试验(307) 在操作控制平台上对多个可控因子进行控制，使其在单因子试验中最优可控因子值附近进行调节，同时通过中间变量监测器(203)监测各个中间变量的变化值，将各个中间变量的变化值输入煤耗计算器(204)计算此时的煤耗值； ⑧确定最优控制方式(308) 根据上一步试验结果确定煤耗最小时的可控因子组合，即运行人员最优操作，作为运行人员操作的指导。
【文档编号】G06Q50/06GK104504614SQ201410778576
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】罗家林, 袁俊, 王加林, 王志军, 姚登锋, 黎俊飞, 李锋平 申请人:华润电力湖北有限公司