专利名称：适应运行工况变化的发电机组运行参数正确性检验方法
技术领域：
本发明属于发电机组运行监测技术领域，特别涉及一种适应运行工况变化的发电 机组运行参数正确性检验方法。
背景技术：
大型发电机组需要监控的参数很多，如典型的600丽机组过程监控参数多达 6000 8000个。监控参数有些直接来自于现场传感器的原始检测数据，如温度、压力等， 也有些是原始检测数据的二次计算结果，如工质焓、各种效率等。利用监控参数可进一步实 现1)机组运行状态监视，如机组运行是否正常，有无报警等；2)机组运行性能分析，如经 济性、稳定性、环保性指标计算与分析等；3)自动控制，如通过调整执行机构输出使被控参 数跟随目标值。因此确保监控参数的正确性是实现发电机组安全、稳定、经济运行的前提。 监控参数不可预知的偏离真实值，将可能导致1)误报警，致使运行值班人员操作失误；2) 性能计算结果不准，降低机组经济性；3)自动控制系统调节失灵，引起安全事故。造成监控 参数偏离真实值的原因主要有1)传感器故障；2)安装点松动、积灰、腐蚀等；3)信号传输 过程电磁干扰；4) 二次计算参数计算条件发生变化，如工质实际已进入湿蒸汽区时仍按干 蒸汽条件计算焓值等。发电机组重要运行参数在使用前要进行正确性检验。目前采用的检验方法主要有(1)基于传感器断线检查的检验方法，在信号进入分散控制系统(DCS)之后，通过 质量判断模块进行传感器断线检查，其原理是一般情况下，传感器输出为4-20mADC电流 信号，当传感器断线时，DCS接受到OmA信号，即可判断为信号坏质量，给出报警并传递给相 应处理逻辑。(2)基于参数上下限及变化率的检验方法。给出某些参数在整个运行工况范围内 可能的上下限及最大变化率，当检测到实际参数值处于上下限之外或实际变化率大于最大 变化率时，给出报警并传递给相应处理逻辑。(3)基于信号冗余的检验方法。对于重要参数同时安装多个测点，或通过软计算方 法构成冗余，比较冗余信号之间的偏差，当偏差绝对值大于给定阈值时表示信号故障，给出 报警并传递给相应处理逻辑。(4)基于参数参考值的检验方法。一些参数在某一参考值附近波动，该参考值可能 为设计值或通过负荷修正的设计值。当检测到实际参数值与参考值偏差超过给定阈值时， 给出报警并传递给相应处理逻辑。上述检验方法中，方法(1)、(2)简单快速，适用于严重故障检测，但检验精度低， 且没有给出可能的参数替代值；方法(3)检验精度高且可给出可能的参数替代值，但需要 额外的硬件、软件支持，实施费用高，不可能应用到所有参数；方法(4)具有一定的精度且 可给出可能的参数替代值，但难以找到所有参数的参考值，且参考值为常数或与负荷具有 固定关系，不能随实际工况更新，故只能针对个别参数实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种适应运行工况变化的发电机组运行参数正确性检验方 法，其特征在于，包括(1)发电机组运行工况划分首先将发电机组当成一个独立系统，发电机组当前所处状态是由外部参数与内部 参数描述的，外部参数是系统与外界的联系，受外部因素影响，是不可改变的，典型的外部 参数有随电网调度指令变化的机组负荷、随当前燃烧煤种变化的入炉煤质、随当前天气情 况变化的环境温度；内部参数是机组在外部参数约束下，对系统内部各个环节运行状况的 描述，包括工质压力、温度、流量和焓值；内部各参数之间应该满足质量平衡、能量平衡、动 量平衡这些特定的运行规律，可见，内部参数随外部参数与系统结构的变化而变化，对于已 投入运行的机组来说，系统结构已经确定，故内部参数仅随外部参数而变化；把外部参数的组合定义为运行工况，因此每一种外部参数组合就对应一种运行工 况；实际运行过程中会遇到不同的外部参数组合，也就形成了多种运行工况。以机组负荷P、环境温度T及入炉煤发热量Q三个外部参数来确定运行工况，设三 个外部参数的取值范围分别为Pmin-Pmax、Tmin-Tmax及Qmin-Qmax，分别离散化为Np、Nr, Nq个区间，称为分段数，则三个外部参数第i段对应的参数取值范围分别为
机组负荷P
将上述三个外部参数按分段号组合，即可得到Np X凡X Nq个机组运行工况，各工况 定义如表1所示。 表1运行工况划分及其运行参数工况值
至此，把机组外部参数组合与运行工况号对应起来。(2)适应工况变化的运行参数工况值计算方法在某一确定的工况下，机组运行参数都有一个理论参考值，因为它随实际工况变 化，故我们称之为运行参数工况值。由于发电机组过于复杂，企图通过机理分析方法得到所 有运行参数工况值是不现实的，这里给出一种通过数据统计求取运行参数工况值的方法。运行参数工况值计算流程(a)机组稳定性判断用于判断机组是否处于稳定状态，只有在稳定状态下才进行工况值计算，机组稳 定性判断的思路是机组负荷与主蒸汽压力在一段时间内变化量均小于给定阈值，具体为持续时间Δ内机组实际负荷变化量小于δψ，且持续时间Δ内机组主蒸汽压力变化量小于δ ρ其中δ ff为负荷变化阈值设定值，δ ρ为主蒸汽压力变化阈值设定值。(b)获得机组实际工况号根据当前机组负荷、环境温度及煤发热量值，代人式(1)_(3)进行计算，从表1中 查得机组实际工况号；(c)运行参数的更新利用当前工况下运行参数实际值对表1中对应工况下的运行参数工况值进行更 新。更新方法有两种一是用实际值替代工况值；二是用实际值与工况值的加权和替代工 况值；(3)适应工况变化的运行参数正确性检验方法经过上述(1)、(2)步后，已经建立了表1所示的运行工况相对应的参数工况值表， 每次使用运行参数前都要进行参数正确性检验，检验流程如下(a)获得当前工况号根据当前机组负荷、环境温度及煤发热量值，代人式(1)_(3)进行计算，从表1中 查得机组实际工况号；(b)获得参数工况值从工况参数表中获得工况对应的各参数工况值。
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(c)参数正确性检验算法仍以主蒸汽压力为例，设当前工况下实测参数值为P，工况值为Ptl，则给定一缩放 因子a :0 < a < 1，按如下算法进行正确性检验 当满足式(4)时，则判断为参数正确，否则判断为参数异常。(4)异常情况下运行参数的替换当判断参数异常时，将以工况值替换实际值，并在后续应用中给出提示；如前述，当式(4)不满足时，说明实测参数值P远离工况值Ptl，认为实测参数值P 已出现故障，进而进行参数替换，即用工况值替换参数值P = P0本发明的有益效果是给出一种适应运行工况变化的参考值(这里称为工况值)计 算方法，并根据工况值实现发电机组参数正确性检验，其特点是可对所有参数进行正确性 检验；对运行工况具有自适应能力；参数故障时高精度给出其替代值。
图1运行参数工况值更新流程图2运行参数正确性检验流程
具体实施例方式本发明提供一种适应运行工况变化的发电机组运行参数正确性检验方法，首先对 发电机组运行工况划分，将发电机组当成一个独立系统，发电机组当前所处状态是由外部 参数与内部参数描述的，外部参数是系统与外界的联系，受外部因素影响，是不可改变的， 典型的外部参数有随电网调度指令变化的机组负荷、随当前燃烧煤种变化的入炉煤质、随 当前天气情况变化的环境温度；内部参数是机组在外部参数约束下，对系统内部各个环节 运行状况的描述，包括工质压力、温度、流量和焓值；内部各参数之间应该满足质量平衡、能 量平衡、动量平衡这些特定的运行规律，可见，内部参数随外部参数与系统结构的变化而变 化，对于已投入运行的机组来说，系统结构已经确定，故内部参数仅随外部参数而变化；把外部参数的组合定义为运行工况，因此每一种外部参数组合就对应一种运行工 况；实际运行过程中会遇到不同的外部参数组合，也就形成了多种运行工况。以机组负荷P、环境温度T及入炉煤发热量Q三个外部参数来确定运行工况，按照 上述公式(1)_(3)进行计算，得到运行参数工况值表1中所示的工况号；(2)适应工况变化的运行参数工况值计算方法，运行参数工况值计算流程(a)机组稳定性判断用于判断机组是否处于稳定状态，只有在稳定状态下才进行工况值计算，机组稳 定性判断的思路是机组负荷与主蒸汽压力在一段时间内变化量均小于给定阈值，具体为持续时间Δ内机组实际负荷变化量小于δ ，且持续时间Δ内机组主蒸汽压力变化量小于δ ρ其中δ ff为负荷变化阈值设定值，δ ρ为主蒸汽压力变化阈值设定值。
(b)获得当前工况号根据当前机组负荷、环境温度及煤发热量值，代人式(1)_(3)进行计算，从表1中 查得机组实际工况号；(c)参数工况值计算与更新(如图1所示)从表1中获得工况对应的各参数工况值并与当前实际参数一起进行统计计算，结 果作为新的工况值替换原工况值。以表1中工况号5为例当前工况为5，此时工况表1中主蒸汽压力工况值为 18MPa，若实际主蒸汽压力为18. 2MPa，则利用平均值法计算得到工况5下新的主蒸汽压力 工况值为(18+18. 2)/2 = 18. IMPa(3)适应工况变化的运行参数正确性检验方法经过上述(1)、(2)步后，已经建立了与运行工况相对应的参数工况值表(表1)。 每次使用运行参数前(如报警检测、性能计算、自动控制等)都要进行参数正确性检验，检 验流程(如图2所示)，说明如下(a)获得当前工况号根据当前机组负荷、环境温度及煤发热量值，代人式(1)_(3)进行计算，从表1中 查得机组实际工况号；(b)获得参数工况值从工况参数表中获得工况对应的各参数工况值。(c)参数正确性检验算法仍以主蒸汽压力为例，设当前工况下实测参数值为P，工况值为Ptl，则给定一缩放 因子a :0彡a彡1，按式(4)进行正确性检验当满足式(4)时，则判断为参数正确，否则判断为参数异常。(4)异常情况下运行参数的替换当判断参数异常时，将以工况值替换实际值，并在后续应用中给出提示；如前述，当式(4)不满足时，说明实测参数值P远离工况值Ptl认为实测参数值P已 出现故障，进而进行参数替换，即用工况值替换参数值P = P0实施时要将该发明编写成软件模块，该软件模块可运行在(I)DCS中(需要DCS自编程功能支持)，作为DCS扩展功能模块；(2)监控信息系统(SIS)中，即可作为SIS功能模块，也可作为独立程序运行，数据 库及运算结果与SIS共享；(3)独立于DCS或SIS的外挂工控系统中，通过通信与二者联系。该工控系统用以 完成DCS或SIS不具备的高级应用功能，如燃烧优化、负荷分配等。
权利要求
一种适应运行工况变化的发电机组运行参数正确性检验方法，其特征在于，包括(1)发电机组运行工况划分首先将发电机组当成一个独立系统，发电机组当前所处状态是由外部参数与内部参数描述的，外部参数是系统与外界的联系，受外部因素影响，是不可改变的，典型的外部参数有随电网调度指令变化的机组负荷、随当前燃烧煤种变化的入炉煤质、随当前天气情况变化的环境温度；内部参数是机组在外部参数约束下，对系统内部各个环节运行状况的描述，包括工质压力、温度、流量和焓值；内部各参数之间应该满足质量平衡、能量平衡、动量平衡这些特定的运行规律，可见，内部参数随外部参数与系统结构的变化而变化，对于已投入运行的机组来说，系统结构已经确定，故内部参数仅随外部参数而变化；把外部参数的组合定义为运行工况，因此每一种外部参数组合就对应一种运行工况；实际运行过程中会遇到不同的外部参数组合，也就形成了多种运行工况。以机组负荷P、环境温度T及入炉煤发热量Q三个外部参数来确定运行工况，设三个外部参数的取值范围分别为Pmin Pmax、Tmin Tmax及Qmin Qmax，分别离散化为NP、Nr、Nq个区间，称为分段数，则三个外部参数第i段对应的参数取值范围分别为机组负荷P <mrow><mfrac> <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>P</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mi>i</mi><mo>≤</mo><mi>P</mi><mo><</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>P</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>P</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0,1</mn><mo>,</mo><mi>Λ</mi><mo>,</mo><msub> <mi>N</mi> <mi>P</mi></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>环境温度T <mrow><mfrac> <mrow><msub> <mi>T</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>T</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>T</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mi>i</mi><mo>≤</mo><mi>T</mi><mo><</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>T</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>T</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>T</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0,1</mn><mo>,</mo><mi>Λ</mi><mo>,</mo><msub> <mi>N</mi> <mi>T</mi></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>入炉煤发热量Q <mrow><mfrac> <mrow><msub> <mi>Q</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>Q</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>Q</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mi>i</mi><mo>≤</mo><mi>Q</mi><mo><</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>Q</mi> <mi>max</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>Q</mi> <mi>min</mi></msub> </mrow> <msub><mi>N</mi><mi>Q</mi> </msub></mfrac><mo>·</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0,1</mn><mo>,</mo><mi>Λ</mi><mo>,</mo><msub> <mi>N</mi> <mi>Q</mi></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>将上述三个外部参数按分段号组合，即可得到NP×Nr×Nq个机组运行工况，各工况定义如表1所示。表1运行工况划分及其运行参数工况值 工况号 机组负 荷段号 环境温 度段号 煤发热 量段号 主蒸汽 压力 锅炉 效率 0 0 0 0 18.0 92.0…… 1 0 0 1 18.1 92.1…… 2 0 0 2 18.2 92.2…… 3 0 0 3 18.3 92.2…… 4 0 0 4 18.4 92.3…… 5 0 1 0 18.0 92.3…… …… …… …… …… ………… NP×NT×NQ 1 NP 1 NT 1 NQ 1 19.0 93.0……至此，把机组外部参数组合与运行工况号对应起来。(2)适应工况变化的运行参数工况值计算方法在某一确定的工况下，机组运行参数都有一个理论参考值，因为它随实际工况变化，故我们称之为运行参数工况值。由于发电机组过于复杂，企图通过机理分析方法得到所有运行参数工况值是不现实的，这里给出一种通过数据统计求取运行参数工况值的方法。运行参数工况值计算流程(a)机组稳定性判断用于判断机组是否处于稳定状态，只有在稳定状态下才进行工况值计算，机组稳定性判断的思路是机组负荷与主蒸汽压力在一段时间内变化量均小于给定阈值，具体为持续时间Δ内机组实际负荷变化量小于δW，且持续时间Δ内机组主蒸汽压力变化量小于δP其中δW为负荷变化阈值设定值，δp为主蒸汽压力变化阈值设定值。(b)获得机组实际工况号根据当前机组负荷、环境温度及煤发热量值，代人式(1) (3)进行计算，从表1中查得机组实际工况号；(c)运行参数的更新利用当前工况下运行参数实际值对表1中对应工况下的运行参数工况值进行更新。更新方法有两种一是用实际值替代工况值；二是用实际值与工况值的加权和替代工况值；(3)适应工况变化的运行参数正确性检验方法经过上述(1)、(2)步后，建立了表1所示的运行工况相对应的参数工况值表，每次使用运行参数前都要进行参数正确性检验，检验流程如下(a)获得当前工况号根据当前机组负荷、环境温度及煤发热量值，代人式(1) (3)进行计算，从表1中查得机组实际工况号；(b)获得参数工况值从工况参数表中获得工况对应的各参数工况值。(c)参数正确性检验算法仍以主蒸汽压力为例，设当前工况下实测参数值为P，工况值为P0，则给定一缩放因子a0≤a≤1，按如下算法进行正确性检验 <mrow><mfrac> <msub><mi>P</mi><mn>0</mn> </msub> <mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>a</mi> </mrow></mfrac><mo>≤</mo><mi>P</mi><mo>≤</mo><msub> <mi>P</mi> <mn>0</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>a</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>当满足式(4)时，则判断为参数正确，否则判断为参数异常。(4)异常情况下运行参数的替换当判断参数异常时，将以工况值替换实际值，并在后续应用中给出提示；如前述，当式(4)不满足时，说明实测参数值P远离工况值P0认为实测参数值P已出现故障，进而进行参数替换，即用工况值替换参数值P＝P0
全文摘要
本发明公开了属于发电机组运行监测技术领域的一种适应运行工况变化的发电机组运行参数正确性检验方法。首先对发电机组运行工况划分，以机组负荷、环境温度及入炉煤发热量三个参数来确定运行工况，并制成运行参数工况值表，机组稳定状态下根据实际工况及运行参数实时值更新工况值表，使各参数工况值随工况变化；然后利用工况值表对运行参数进行正确性检验，使发电机组运行参数正确性检验过程对运行工况具有自适应能力；参数故障时高精度给出其替代值。
文档编号G01R31/34GK101907685SQ20101021089
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者刘吉臻, 曾德良, 牛玉广, 苏凯 申请人:华北电力大学