一种用于火电厂的智慧监盘报警系统的制作方法

本发明涉及智慧监盘报警系统领域，更为具体的，涉及一种用于火电厂的智慧监盘报警系统。

背景技术：

1、现代化火电厂是一个庞大而又复杂的、集成多种关键设备的工厂。其设备及工艺系统之间的强耦合性、系统的复杂性，以及设备工作环境（高温、高压、高速旋转）的特殊性，决定了火电厂是一个高故障率和故障危害性大的生产场所，任何因故障而酿成的停机事故都会造成重大的经济损失和社会后果。随着火电机组向着高参数、大容量、高自动化方向发展，机组发生故障的可能性和故障的危害程度将进一步增加。

2、而现有的dcs报警系统普遍采用定值报警模式，存在严重的事后诊断；且该定值不随负荷变化，误报率较高，不能有效保障机组全负荷段安全运行。火力发电智能预警系统旨在全负荷段动态监测重要设备及工艺系统运行状态，在发生异常还未恶化为严重故障时即可预警，为运行人员留有足够的时间处理异常，避免事故的发生，使得处理风险的模式从传统的被动反应到主动规避、提前规划和准备，有效避免这是未来故障诊断发展的新方向。

3、因此，实现机组异常的早期智能预警对火电生产的安全性、可靠性、经济性具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于火电厂的智慧监盘报警系统，可以大幅提高电厂预警的准确性，保证较低的误报率和漏报率。

2、本发明的目的是通过以下方案实现的：

3、一种用于火电厂的智慧监盘报警系统，包括系统架构，该系统架构采用b/s架构，且该系统架构包括dcs控制系统和sis系统，通过通讯接口从dcs控制系统或sis系统读取数据作为系统训练和自学习的数据基础，并将预警及故障诊断结果回写至dcs控制系统，预警及故障诊断结果在dcs上位机上进行画面显示，供运行人员监控和指导运行；所述系统架构还包括监盘预警模块、故障诊断模块、热力镜像预警模块、燃气轮机预警模块、在线性能计算及耗差分析模块；所述监盘预警模块，用于主动对运行中的各类参数进行监测，当出现设备异常、控制调节异常情形时，设备及工艺参数会产生相应变化，偏离正常运行值；所述故障诊断模块，用于采用大数据算法与规则建立相关系统的特性模型来获得系统内部的运行机理及参数间的关联特性，并通过模型输出与实际运行数据的差值来跟踪系统运行状态，进行在线系统状态评估和故障诊断，当设备出现故障后，相应的运行参数发生变化；所述热力镜像预警模块，用于设备真实运行数据与设备热力镜像模型仿真数据的交换；所述燃气轮机预警模块，用于对燃气轮机进行监测预警；所述在线性能计算及耗差分析模块，包括在线性能计算模块和耗差分析模块；所述在线性能计算模块用于实时反映机组的运行情况，为智能监盘以及后续的机组运行性能分析提供合理的数据支撑；所述耗差分析模块，用于在在线性能计算的基础上，对影响机组关键参数偏离基准值产生的关键评价指标与机组运行在基准工况下的关键评价指标进行偏差计算，用于明确机组节能降耗潜力，最后将计算分析结果实时推送至监盘预警模块，帮助进行机组运行状态的寻优。

4、进一步地，所述监盘预警模块，具体采用数据驱动建模方法实现；所述数据驱动建模方法包括pca、ann和gmm中的任一种，在pca、ann、gmm中引入影响因子函数和可靠性系数，通过计算机模拟和仿真确定最佳影响因子函数形式，用于减少单个或多个含有显著误差异常数据的不良影响，同时增加具备高可靠性的重要数据影响权重，减小残差污染。

5、进一步地，所述燃气轮机预警模块包括燃气轮机关键参数监测子模块、全负荷范围内燃烧部件故障预警子模块和考虑燃机旋转效应的故障定位子模块；所述燃气轮机关键参数监测子模块，用于通过检测燃气轮机透平排气温度及燃烧室的压力脉动来实现对燃烧室性能的监测；所述全负荷范围内燃烧部件故障预警子模块，用于通过物理模型与数据模型相结合，通过算法计算确定特征参数的正常模式，分离出工况变化对各特征参数的影响，计算实际特征值与正常模式的偏差，对当前工况进行预警；所述考虑燃机旋转效应的故障定位子模块，用于根据经验模型以及理论计算模型得出透平后的温度偏转状态，结合预警系统特征参数定位燃烧异常区域，同时依据tdm系统故障特征，具体确定燃机振动故障类型，给出故障预警信息。

6、进一步地，所述设备真实运行数据与设备热力镜像模型仿真数据的交换，具体包括：通过机理镜像模型，实时计算设备的特性参数，对重要参数进行预警和解耦设备热力镜像模型，模拟工况，实现操作预演，掌握工况点的变化规律。

7、进一步地，还包括：机组定期工作模块，用于根据机组运行规程实际情况，定期提醒运行人员进行的操作。

8、进一步地，在所述在线性能计算模块中，所述实时反映机组的运行情况，为智能监盘以及后续的机组运行性能分析提供合理的数据支撑，具体包括：在获取机组实际运行数据的基础上，根据能量平衡和质量平衡计算机组整体与局部系统的各项性能评价指标，并通过前端界面将各项性能指标信息展示给运行人员。

9、进一步地，所述dcs控制系统中智能监盘界面通过dcs系统画面形式作为dcs系统一部分进行展示或通过web界面方式进行展示。

10、进一步地，所述监盘预警模块的覆盖对象包括锅炉系统、汽机系统和电气系统。

11、进一步地，所述定期提醒运行人员进行的操作包括备轮换、受热面吹灰、设备启停和气测绝缘。

12、进一步地，在所述监盘预警模块中，所述运行中的各类参数包括温度、压力、电流、流量和流速。

13、本发明的有益效果包括：

14、（1）本发明基于大数据分析和智能算法的智慧监盘系统，涵盖了包括煤机和燃机的主要设备及系统预警功能，可以大幅提高电厂预警的准确性，保证较低的误报率和漏报率。

15、（2）本发明在设备或者系统发生故障早期，可以通过数据分析及算法计算提前给出预警信息，其中通过在线性能计算模块获取机组实际运行数据的基础上，根据能量平衡和质量平衡计算机组整体与局部系统的各项性能评价指标，包括机组整体、锅炉侧、汽机侧效率相关计算，并通过前端界面将各项性能指标信息展示给运行人员，在线性能计算旨在实时反映机组的运行情况，为智能监盘以及后续的机组运行性能分析提供合理的数据支撑。

16、（3）本发明配合耗差分析模块，用于在在线性能计算的基础上，对影响机组关键参数偏离基准值产生的一些关键评价指标与机组运行在基准工况下的关键评价指标进行偏差计算，明确机组节能降耗潜力，将计算分析结果实时推送至智能监盘模块，帮助进行机组运行状态的寻优，从而提升机组运行效率。

17、（4）本发明可以帮助运行人员迅速锁定故障位置，及时采取干预措施，防止故障发生或缩小影响范围。

18、（5）本发明对设备劣化、流程参数劣化，系统可以做出健康度诊断，以便及时采取运维措施，达到提高机组可靠性、保障设备运行安全、减少机组非停次数、延长设备使用寿命的效果。

技术特征：

1.一种用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，包括系统架构，该系统架构采用b/s架构，且该系统架构包括dcs控制系统和sis系统，通过通讯接口从dcs控制系统或sis系统读取数据作为系统训练和自学习的数据基础，并将预警及故障诊断结果回写至dcs控制系统，预警及故障诊断结果在dcs上位机上进行画面显示，供运行人员监控和指导运行；所述系统架构还包括监盘预警模块、故障诊断模块、热力镜像预警模块、燃气轮机预警模块、在线性能计算及耗差分析模块；

2.根据权利要求1所述的用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，所述监盘预警模块，具体采用数据驱动建模方法实现；所述数据驱动建模方法包括pca、ann和gmm中的任一种，在pca、ann、gmm中引入影响因子函数和可靠性系数，通过计算机模拟和仿真确定最佳影响因子函数形式，用于减少单个或多个含有显著误差异常数据的不良影响，同时增加具备高可靠性的重要数据影响权重，减小残差污染。

3.根据权利要求1所述的用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，所述燃气轮机预警模块包括燃气轮机关键参数监测子模块、全负荷范围内燃烧部件故障预警子模块和考虑燃机旋转效应的故障定位子模块；所述燃气轮机关键参数监测子模块，用于通过检测燃气轮机透平排气温度及燃烧室的压力脉动来实现对燃烧室性能的监测；所述全负荷范围内燃烧部件故障预警子模块，用于通过物理模型与数据模型相结合，通过算法计算确定特征参数的正常模式，分离出工况变化对各特征参数的影响，计算实际特征值与正常模式的偏差，对当前工况进行预警；所述考虑燃机旋转效应的故障定位子模块，用于根据经验模型以及理论计算模型得出透平后的温度偏转状态，结合预警系统特征参数定位燃烧异常区域，同时依据tdm系统故障特征，具体确定燃机振动故障类型，给出故障预警信息。

4.根据权利要求1所述的用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，所述设备真实运行数据与设备热力镜像模型仿真数据的交换，具体包括：通过机理镜像模型，实时计算设备的特性参数，对重要参数进行预警和解耦设备热力镜像模型，模拟工况，实现操作预演，掌握工况点的变化规律。

5.根据权利要求1所述的用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，还包括：机组定期工作模块，用于根据机组运行规程实际情况，定期提醒运行人员进行的操作。

6.根据权利要求1所述的用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，在所述在线性能计算模块中，所述实时反映机组的运行情况，为智能监盘以及后续的机组运行性能分析提供合理的数据支撑，具体包括：在获取机组实际运行数据的基础上，根据能量平衡和质量平衡计算机组整体与局部系统的各项性能评价指标，并通过前端界面将各项性能指标信息展示给运行人员。

7.根据权利要求1所述的用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，所述dcs控制系统中智能监盘界面通过dcs系统画面形式作为dcs系统一部分进行展示或通过web界面方式进行展示。

8.根据权利要求2所述的用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，所述监盘预警模块的覆盖对象包括锅炉系统、汽机系统和电气系统。

9.根据权利要求5所述的用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，所述定期提醒运行人员进行的操作包括备轮换、受热面吹灰、设备启停和气测绝缘。

10.根据权利要求1所述的用于火电厂的智慧监盘报警系统，其特征在于，在所述监盘预警模块中，所述运行中的各类参数包括温度、压力、电流、流量和流速。

技术总结本发明公开了一种用于火电厂的智慧监盘报警系统，属于智慧监盘报警系统领域，包括：系统架构，该系统架构采用B/S架构，且该系统架构包括DCS控制系统和SIS系统，通过通讯接口从DCS控制系统或SIS系统读取数据作为系统训练和自学习的数据基础，并将预警及故障诊断结果回写至DCS控制系统，预警及故障诊断结果在DCS上位机上进行画面显示，供运行人员监控和指导运行；所述系统架构还包括监盘预警模块、故障诊断模块、热力镜像预警模块、燃气轮机预警模块、在线性能计算及耗差分析模块。本发明可以大幅提高电厂预警的准确性，保证较低的误报率和漏报率。技术研发人员：王曦,王浩,杜绍茂,田小兵,郑强,李晶,关迁宇,冯钢,佟耘,朱恩廷,张雄,霍开胜,陶正芸受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18