[發明專利]一種發電廠熱力性能分析與優化系統

有效

• 申請號: 202011023599.2
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112200433B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 柳治民;劉自愿;林曉明;謝朝雪
• 申請（專利權）人: 華電福新廣州能源有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06Q10/00
• 代理公司: 廣州瑞之凡知識產權代理事務所(普通合伙) 44514
• 代理人: 黃愛君

1.一種發電廠熱力性能分析與優化系統，其特征在于包括：

模型管理和規則管理模塊：用于對燃機機組的重要設備或者系統建立模型，并采用正常運行工況時大量現場測量歷史數據進行模型訓練，在模型訓練完成后，實時監視設備或系統實際運行狀況和正常運行狀態的任何偏差，建立機組性能模型、熱力系統模型和設備狀態模型，具體包括：模型創建與訓練模塊，對所需監視的重要設備或者系統建立模型，并采用正常運行工況時大量現場測量歷史數據進行模型訓練，在模型訓練完成后，實時監視設備或系統實際運行狀況和正常運行狀態的任何偏差，保證在破壞性故障真正發生之前的早期階段就能及時發現和預測故障，并將計算訓練后的模型中每個測點的期望值，如果該期望值與當前實際值有明顯偏差，那么系統將及時給出報警并歸檔；模型調整與優化模塊，通過模塊的后臺在線半自主學習的方式，對模型進行更新，并可以通過后臺自動將模型推送至模型訓練接口，對模型進行重新訓練，實現模型的優化；模型參數和規則設定模塊，模型創建完成后，系統可以通過數據訓練自動獲得殘差初始值以及其它重要默認設定參數，以允許模型迅速投入使用，并且用戶能夠在任何時間并且方便地改變這些模型參數，在系統中記錄參數修改的痕跡；實時監測與綜合展示模塊，以機組-系統-設備的主線進行實時監測與直觀展示，輔助用戶第一時間掌握各設備的實時運行情況；

指標計算和對標模塊：用于展示、對標以及分析評價電廠能耗的性能指標、與燃機本體維護相關的關鍵數據，包括：供電標準氣耗、發電標準氣耗、燃機效率、汽機熱耗、汽機內效率、發電機效率、余熱鍋爐效率、廠用電率、壓氣機壓比、壓氣機效率、透平效率、透平排氣溫度、汽輪機各缸效率、各個水泵效率、換熱器端差、凝汽器端差；

測量數據展示和分析模塊：用于對比同一測點在不同時刻的數據，并計算不同時刻數值的絕對差和相對差值，使用顏色標識出不同程度的差別，使用趨勢圖來展示測點的時序數據，其橫坐標為時間，縱坐標為測點數值，多個測點數據在一個趨勢圖中展示，并用顏色區分不同的測點，針對某一測點繪制一段時間內的持續曲線，并支持對時間區間進行更改；

性能在線分析模塊：利用對比表對同一測點不同的數據類型進行比較分析，數據類型包括測量值、驗證值和期望值，對比的結果包括絕對偏差和相對偏差，并能以顏色標識出絕對偏差；具體包括：機組運行狀態提示模塊，對機組某一時刻處于的運行模式進行提示；數值對比表模塊，利用對比表對同一測點不同的數據類型進行比較分析，數據類型包括測量值、驗證值和期望值，對比的結果包括絕對偏差和相對偏差，并能以顏色標識出絕對偏差；系統以不同的后綴來區分不同的數據類型，M代表測量值，是直接從傳感器獲取的數值或者根據傳感器數值計算出的值；V代表驗證值，是根據測量值和不確定度，利用誤差傳遞和熱力關系，再測量冗余的得出的計算值；E代表期望值，是在不同的環境條件下，假設設備為全新或者最優，利用熱平衡計算得出的數值；測點驗證模塊，利用測量值和驗證值對比，計算出某一測點在某時刻的懲罰值，并根據懲罰值進行分析確定測點數值是否可靠，懲罰值越大，測點數值越不可靠；損失分析模塊，對電廠運行中各個參數偏差對經濟性的影響進行分析并展示，其中經濟性影響包含出力偏差和效率偏差；

性能離線分析模塊：用于支持用戶改變輸入數據；

運維決策支持模塊：用于在指標計算、運行偏差分析的基礎上，利用仿真器為電廠運行提供輔助決策，同時可通過歷史數據仿真，定制化生成經濟性報表，結合電廠的實際運行情況，利用優化算法，以機組整體經濟性最佳為目標函數，以機組安全性為約束條件，進行可控參數自動尋優計算，給出優化運行方式及優化效果，提供壓氣機水洗預測，并根據燃機的運行狀態預測最佳的壓氣機水洗時間，并給出相應的水洗效果；

趨勢預警與故障診斷模塊：包括趨勢預警模塊和報警監測與分析模塊，利用大數據和人工智能技術，對設備能耗進行趨勢預警和診斷，輔助電廠實現故障的早期發現、精準診斷和快速修復，所述趨勢預警模塊具體包括：數據清洗模塊：為了阻止信號故障或者不正確的信息被錯誤使用，所采集的信號首先進行數據驗證，并且支持適應不同時段的驗證功能；模型選擇模塊：根據設備和系統的不同，應用精確性和實時響應性原則進行模型建模，經過培訓以后，不僅各個相關部門都可以使用，而且可以自主進行維護，以及開發新的模型；模型創建和訓練模塊：依據實時及歷史數據由乙方建立機組性能模型、主要熱力系統模型和設備狀態模型，依據監測范圍與對象，建立預警模型，關聯測點，進行規則定義、模型訓練，能夠采用多種建模技術自動地從可獲得的測點創建關鍵設備及系統監測模型；模型參數設定模塊：模型創建完成后，系統可以通過數據訓練自動獲得殘差初始值以及其它重要默認設定參數，以允許模型迅速投入使用，用戶能夠在任何時間并且方便地改變這些模型參數，在系統中記錄參數修改的痕跡；模型調整和優化模塊：電廠的設備和系統由于技術改造、機組檢修和正常的老化而會發生不斷的變化，模型能夠隨時改變；計算測點模塊：通過計算測點可以得到一些無法直接獲得的變量，包括時間平均值、直接信號、殘差、計算變量、驗證測點都可以用于計算信號，原始測點、計算測點和預測測點中的期望值、殘差、殘差告警都可以作為計算測點的輸入值，計算測點位于工程之下，可被該工程之下的模型、規則所引用，并將計算測點配置功能設置于工程管理之下，與模型配置、規則配置位于同一層級；預警規則管理模塊：提供基于表達式的規則的管理與預警判斷，規則可以由信號，殘值，閾值自由定義，當電廠的行為符合定義時會產生規則告警，原始測點、計算測點和預測測點中的期望值、殘差、殘差告警都可以作為規則的輸入值；模型版本管理模塊：通過模型版本管理技術，實現編輯、運行、歷史模型版本的隔離。