[發明專利]基于DCS系統的冗余設備站自動尋優控制方法及系統

有效

• 申請號: 201911014548.0
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110568754B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 沈志剛;黃見勛;李新樂;許積莊;沈婭芳
• 申請（專利權）人: 廈門華夏國際電力發展有限公司
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 廈門加減專利代理事務所(普通合伙) 35234
• 代理人: 張積峰

本發明涉及冗余設備站的負荷管理領域，特別涉及一種基于DCS系統的冗余設備站自動尋優控制方法及系統；其中自動尋優控制方法包括建立冗余設備站的出力負荷平衡公式，并通過迭代學習特性回路以及學習剪枝特性回路完善出力負荷平衡公式，以實現冗余設備站自動尋優控制，既不需要額外耗費資金人力安排能效試驗，也不需重規劃設計冗余設備站，通過在DCS系統內采用部分可變編程語言模擬人工神經網絡算法，搭建邊緣計算回路，即可實時尋優整個設備站的主從負荷博弈策略，無需投入設備站改造成本，即能顯著提高節能效益，并可實現全自動無干預一鍵切換，節約大量的隱性人力成本。

技術領域

本發明涉及冗余設備站的負荷管理領域，特別涉及一種基于DCS系統的冗余設備站自動尋優控制方法及系統。

背景技術

現有的工業設備在應用時，為增加設備運行的可靠性，往往采用配置兩套或兩套以上相同且相對獨立的設備以構成冗余設備站，如空氣壓縮機站、海水泵站、中央空調站、供熱泵站、給煤機站等。當用戶端的負荷需求區間較寬，且其正常負荷曲線呈階梯分段特性，在站內1套獨立子設備可承擔最小負荷出力的情況下，一般需要布置3套及以上的平級獨立子設備兼顧負荷增長及故障冗余要求；不同于較常見的一運一備設備系統，具有3套及以上的平級獨立子設備的冗余設備站，需考慮子設備之間的主從負荷分配與用戶端負荷需求的平衡，分配不平衡常會造成子設備“搶出力”，并造成用戶端負荷大幅波動。

在較早期投產的大型工業企業，受當時工業設計水平所限，冗余設備站的負荷控制策略簡單粗放，且長期運行后，一方面站內子設備老化造成偏離設計出力，另一方面用戶端負荷需求變化較多，更易出現“搶出力”現象。為解決此類問題，當前較為常見的作法是簽訂技術服務合同邀請試驗院所進行能效試驗，重新核定冗余設備站負荷參數，再采取控制系統改造等方式修正整個冗余設備站的負荷控制策略，或者干脆重新規劃更換冗余設備站。

但對于大多數工業企業來說，上述做法存在幾項關鍵制約條件，其一是冗余設備站較多的應用在其生產工藝系統的公用段，如空氣壓縮機站、海水泵站等，整體改造將極大的影響或直接中斷其生產系統運行；其二是用戶端負荷變化周期較長，且可能隨時產生部分新增用戶，能效試驗較難組織且試驗結果失效過快；其三是冗余設備站設計壽命較長，直接改造經濟損失較大，得不償失。

故而，極大多數的早期工業企業，即使其主要生產業務系統已采用極為先進的DCS系統，但部分冗余設備站還維持著原始落后的負荷控制策略，尤其在站內子設備切換運行或增減投運時，需要安排較多的生產人員，采用半自動結合人工操作的方式完成設備切換，但仍然避免不了用戶端的負荷波動，使得冗余設備站成為影響安全性和經濟性的控制孤島。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的問題，本發明提供基于DCS系統邊緣實現工況尋優的數據挖掘方法和系統，其中，基于DCS系統的冗余設備站自動尋優控制方法，所述方法包括：

S1:歸納推演冗余設備站及其用戶信息，建立冗余設備站的出力負荷平衡公式，規劃出力負荷平衡公式內各參數在DCS系統內對應的IO信號；

S2:設定用戶端負荷適應性參量并確定其標準閾值；

S3：在DCS系統內設定各子設備恒定出力閾值，以用戶端分段負荷邊界值構成學習分支判斷條件，采用DCS迭代學習特性回路學習各分段的負荷適應性參量中位值，并以最先到達學習閾值的優選中位值作為基準值，采用學習剪枝特性回路與其他仍在學習過程的負荷適應性參量迭代中位值進行比較，對其中未超出偏差閾值的負荷段進行中止學習剪枝合并；最終在DCS系統得到子設備恒定出力閾值條件下，有明確負荷適應性參量差異的分段負荷區間，以及該區間的最優參量中位值及其獲得的時域值，完善出力負荷平衡公式右側的用戶端需求負荷函數；

S4：在DCS系統歷史數據庫根據各區間的最優參量中位值的時域值，調取各子設備在其時的出力負荷參量，完善出力負荷平衡公式左側的出力矩陣；