專利名稱：基于人工智能的火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種企業(yè)生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)，具體地說是一種基于人工智能的火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國改革開放和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，用電量需求也迅速增加，電力工業(yè)已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。隨著時(shí)代的進(jìn)步，各種新技術(shù)日新月異地不斷發(fā)展和成熟，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、顯示技術(shù)、專家系統(tǒng)、知識(shí)推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多變量控制和模糊控制理論等，這些新技術(shù)在電廠已得到了應(yīng)用。國內(nèi)眾多電廠在自動(dòng)控制系統(tǒng)上投入了大量財(cái)力，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。主要原因在于電廠使用的控制系統(tǒng)(DCS、PLC等)、電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)和各種電廠應(yīng)用軟件往往都是由不同廠商提供的，由于技術(shù)保密和商業(yè)競爭等因素，各產(chǎn)品提供商都不愿意提供自己產(chǎn)品的接口，造成了不同廠商提供的產(chǎn)品無法很好的兼容。目前國內(nèi)外對(duì)于發(fā)電生產(chǎn)過程的控制、優(yōu)化控制與生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控、在線監(jiān)控、大型機(jī)電設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷和電廠優(yōu)化運(yùn)行是完全分離的，沒有一家進(jìn)行有機(jī)的整合。做控制的只關(guān)心生產(chǎn)過程的控制情況，做設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與診斷的只關(guān)心狀態(tài)監(jiān)測與診斷，做優(yōu)化系統(tǒng)的只關(guān)心優(yōu)化的算法。此外，由于電廠普遍存在重硬輕軟的現(xiàn)象，先進(jìn)的硬件系統(tǒng)因缺乏應(yīng)用軟件，很難發(fā)揮其應(yīng)有的效益。即使電廠購買了所需的各種應(yīng)用軟件(系統(tǒng))，由于各系統(tǒng)(軟件)的相對(duì)獨(dú)立，各系統(tǒng)間的信息無法相互及時(shí)傳輸，無法真正解決電廠自動(dòng)化問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)結(jié)合在一起的火電廠生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)。該自動(dòng)控制系統(tǒng)集測量、控制、故障應(yīng)急處理、分析診斷、操作指導(dǎo)、優(yōu)化運(yùn)行以及生產(chǎn)管理于一體，有效地滿足了火電廠對(duì)生產(chǎn)過程的控制要求。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種基于人工智能的火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于它包括分散控制系統(tǒng)、虛擬控制仿真系統(tǒng)(虛擬DCS仿真系統(tǒng))、程序控制系統(tǒng)、監(jiān)控信息系統(tǒng)和故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)；設(shè)置在機(jī)組各控制點(diǎn)的分散控制系統(tǒng)與虛擬DCS仿真系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)連接；根據(jù)生產(chǎn)模擬狀態(tài)由用戶自行設(shè)置各種數(shù)據(jù)的虛擬DCS仿真系統(tǒng)與分散控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)連接；程序控制系統(tǒng)將分散控制系統(tǒng)傳遞來的各機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)與設(shè)置在數(shù)據(jù)庫中的目標(biāo)值進(jìn)行比較，并對(duì)各機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修正，使機(jī)組在最佳參數(shù)和工況條件下運(yùn)行，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給監(jiān)控信息系統(tǒng)；信息監(jiān)控系統(tǒng)將各種數(shù)據(jù)和信息集成在一起顯示出來并傳遞給故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)；故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行故障診斷并預(yù)警。
本發(fā)明中，所述分散控制系統(tǒng)包括設(shè)置在主廠房和輔助車間的各控制點(diǎn)，主廠房的控制點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、順序控制(SCS)、鍋爐爐膛安全保護(hù)(FSSS)、電氣控制系統(tǒng)(ECS)、汽機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)(ETS)和汽機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)；輔助車間的控制點(diǎn)包括煙氣脫硫、水務(wù)處理、灰渣處理、輸煤程制和空調(diào)控制。
所述監(jiān)控信息系統(tǒng)設(shè)有與其它系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)的其它系統(tǒng)接口。
本發(fā)明中程序控制系統(tǒng)采用了火電廠機(jī)、電、爐完整的DCS控制方案，通過對(duì)火電機(jī)組運(yùn)行的集中監(jiān)視和分散控制，完成數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、報(bào)警、制表打印和性能分析計(jì)算，完成機(jī)組的全部自動(dòng)調(diào)節(jié)功能、邏輯控制和聯(lián)鎖保護(hù)，實(shí)現(xiàn)以CRT為中心的監(jiān)視和控制，確保機(jī)組以最佳方式運(yùn)行，當(dāng)機(jī)組發(fā)生異常情況或事故工況時(shí)，通過保護(hù)、聯(lián)鎖邏輯，自動(dòng)切換有關(guān)設(shè)備，避免工藝設(shè)備的損壞，提供完善的事故追憶、操作記錄、報(bào)警記錄和事件記錄，分清事故原因，提高運(yùn)行水平，幫助電廠實(shí)現(xiàn)提高安全性和經(jīng)濟(jì)性的目的。
本發(fā)明在設(shè)計(jì)時(shí)大量采用標(biāo)準(zhǔn)化通用產(chǎn)品，既兼顧了技術(shù)上的成熟性，同時(shí)也保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性。
通訊網(wǎng)絡(luò)采用1000Mbps的冗余以太高速網(wǎng)絡(luò)作為信息傳遞和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿襟w，共享國際先進(jìn)技術(shù)。通訊網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、通訊網(wǎng)卡等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，具體在產(chǎn)品的選擇上，采用國際先進(jìn)水平的美國科動(dòng)和莫沙交換機(jī)，在保證可靠性的前提下充分利用現(xiàn)代社會(huì)給我們帶來的便利，提高產(chǎn)品檔次和開發(fā)速度。
采用工業(yè)PC機(jī)作為操作和控制的硬件平臺(tái)，保證硬件平臺(tái)隨技術(shù)的發(fā)展可以自動(dòng)完成升級(jí)，保證技術(shù)的先進(jìn)性。
本發(fā)明中監(jiān)控信息系統(tǒng)、虛擬DCS仿真系統(tǒng)、故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)均采用英國歐陸公司生產(chǎn)的分散處理單元(DPU)和I/O模件，可以是T940和2500產(chǎn)品，滿足了火電廠對(duì)自動(dòng)化控制和應(yīng)用軟件的全面、系統(tǒng)化的需求。
本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)包括先進(jìn)的控制系統(tǒng)集成技術(shù)、虛擬DCS電站仿真技術(shù)、電廠控制應(yīng)用技術(shù)、電廠性能分析計(jì)算技術(shù)、電廠優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)、基于推理知識(shí)庫的電廠故障診斷技術(shù)、多種控制系統(tǒng)互連的OPC應(yīng)用技術(shù)等七大關(guān)鍵技術(shù)。
1、先進(jìn)的控制系統(tǒng)集成技術(shù)本發(fā)明除了可以實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組的數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、順序控制(SCS)和鍋爐爐膛安全保護(hù)(FSSS)的四大基本功能外，還將原先獨(dú)立于DCS之外的輔助車間控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)(ECS)、汽機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)(ETS)和汽機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)的功能納入DCS控制范圍，實(shí)現(xiàn)了火電廠機(jī)、電、爐完整的DCS控制方案，代表了當(dāng)前國際上火電廠控制系統(tǒng)的先進(jìn)水平。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用控制網(wǎng)絡(luò)冗余、I/O網(wǎng)絡(luò)冗余、處理模件冗余、系統(tǒng)電源冗余、驅(qū)動(dòng)電源冗余、查詢電源冗余配置和診斷至通道級(jí)的自診斷功能，使其具有高度的可靠性。系統(tǒng)內(nèi)任一組件發(fā)生故障，均不影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。
系統(tǒng)的參數(shù)、報(bào)警和自診斷功能高度集中在CRT上顯示和在打印機(jī)上打印，控制系統(tǒng)在功能和物理上高度分散。
(1)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為冗余Ethernet，用于連接工程師站、操作員站等，完成各站的通訊和數(shù)據(jù)交換，傳輸速率100Mbps，通訊介質(zhì)為超五類雙絞線，采用TCP/IP協(xié)議，基于交換型快速以態(tài)網(wǎng)。
(2)人機(jī)接口分散控制系統(tǒng)采用高配置的工業(yè)PC機(jī)作為人機(jī)接口的硬件。監(jiān)控系統(tǒng)操作站顯示的分辨力為1280×1024，具有32k種顏色，完全漢化顯示(包括報(bào)警)。
T3500/DS開發(fā)軟件是在WINDOWS NT工作平臺(tái)上運(yùn)行的一組支持通訊、策略組態(tài)、數(shù)據(jù)庫生成、系統(tǒng)測試、運(yùn)行和維護(hù)的工具軟件。用于顯示畫面及報(bào)表等組態(tài)的軟件工具，它是支持所見即所得(WYSWYG----What You See is What You Get)方式的全圖形化組態(tài)工具，系統(tǒng)提供了包括標(biāo)準(zhǔn)ISA-S88圖符和大量動(dòng)態(tài)圖符的圖庫，使得流程畫面的生成輕便簡捷，可完成流程圖、趨勢圖、控制操作面板、報(bào)警、報(bào)表、總貌、歷史記錄、診斷畫面等的組態(tài)。數(shù)據(jù)庫更可自動(dòng)生成，大大提高了組態(tài)效率，并可提供在線幫助、自建文檔、標(biāo)準(zhǔn)C語言編程等手段，應(yīng)用軟件的生成簡捷而直觀，并且易于長期維護(hù)，使得編程人員無需具備太高的軟件基礎(chǔ)既可完成系統(tǒng)組態(tài)，從而把主要精力放在控制策略的制定和優(yōu)化上。
T3500/RT過程監(jiān)控操作和控制是基于Windows NT平臺(tái)的完全集成的控制系統(tǒng)組態(tài)軟件。其核心部分是世界排名第一的工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件(FIX)，具有強(qiáng)大的控制和監(jiān)視功能以及優(yōu)良的人機(jī)界面。
用于控制策略組態(tài)的LINtools軟件組態(tài)方式靈活，為圖形化、模塊化的組態(tài)方式，組態(tài)工具提供IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的多種功能及算法模塊供用戶選用，可完成數(shù)據(jù)采集、模擬量控制、順序控制的控制策略組態(tài)。
(3)控制網(wǎng)絡(luò)冗余控制網(wǎng)絡(luò)ELIN用于連接分散處理單元、工程師站、操作員站和歷史數(shù)據(jù)站，完成各站的通訊和數(shù)據(jù)交換，傳輸速率100Mbps，通訊介質(zhì)為雙絞線，采用TCP/IP協(xié)議。
(4)分散處理單元分散處理單元是現(xiàn)場控制站的中央處理單元，主要承擔(dān)本站的信號(hào)處理、控制運(yùn)算、與操作站及其它處理單元的通訊等任務(wù)，它是一個(gè)高性能的工業(yè)級(jí)中央處理單元，采用模塊化結(jié)構(gòu)，分散處理單元可以熱備份方式冗余使用。
(5)I/O網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)場控制站內(nèi)采用國際上最流行的現(xiàn)場總線Profibus-DP來連接分散處理單元和I/O單元。Profibus-DP是專門為自動(dòng)控制系統(tǒng)與在設(shè)備級(jí)分散I/O之間進(jìn)行通訊而設(shè)計(jì)的。既可滿足高速傳輸，又有簡單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
Profibus-DP符合EN50170標(biāo)準(zhǔn)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線式，在總線兩端有源總線連接器。最大節(jié)點(diǎn)數(shù)128，其中每個(gè)分段上最多可接16個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳輸速率9.6Kbps-12Mbps，與每段距離有關(guān)。當(dāng)通訊介質(zhì)為屏蔽雙絞線距離在100米內(nèi)時(shí)，可達(dá)12Mbps，當(dāng)距離在500米內(nèi)時(shí)，可達(dá)3Mbps。
(6)I/O模件I/O模件為全密封、模塊化結(jié)構(gòu)，可防塵、防潮濕、防鹽霧、防電磁干擾等，性能良好，故障診斷可到通道級(jí)，可帶電插拔。采用表面貼裝先進(jìn)技術(shù)，按FCS標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造，可用于遠(yuǎn)程I/O方式。
2、虛擬DCS電站仿真技術(shù)虛擬DCS電站仿真機(jī)在完全不需要DCS分散處理單元(DPU)、I/O模件、控制機(jī)柜等硬件，分散處理單元(DPU)的控制策略直接在工作站上運(yùn)行，通過虛擬端子排與仿真支撐系統(tǒng)下運(yùn)行的機(jī)爐對(duì)象相連，構(gòu)成了虛擬DCS仿真系統(tǒng)，虛擬DCS仿真系統(tǒng)只有機(jī)電爐對(duì)象是仿的，而DCS系統(tǒng)在控制邏輯、自動(dòng)調(diào)節(jié)方案、畫面和調(diào)度方式、歷史數(shù)據(jù)查詢方式、報(bào)警查詢和確認(rèn)、設(shè)備級(jí)驅(qū)動(dòng)塊功能和面板等方面與實(shí)際DCS完全一致。虛擬DPU技術(shù)是提高控制系統(tǒng)(包括電廠主、輔系統(tǒng))的出廠質(zhì)量的有效技術(shù)工具，虛擬DPU為電廠提高自動(dòng)化水平提供了真實(shí)的、有效的試驗(yàn)和分析平臺(tái)，成為現(xiàn)代電廠熱工自動(dòng)化的重要組成部分。
3、電廠控制應(yīng)用技術(shù)采用現(xiàn)代控制理論的電廠優(yōu)化控制技術(shù)，根據(jù)電廠各機(jī)組間熱耗、升降負(fù)荷特性、設(shè)備壽命損耗和燃料價(jià)格等因素，對(duì)機(jī)組間的負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化分配(包括啟停)，使整個(gè)電廠可以在最低的成本下運(yùn)行，如果再附加一些其它的成本因素就可以形成電廠競價(jià)上網(wǎng)的成本核算模塊或報(bào)價(jià)系統(tǒng)。
另一方面，輔機(jī)等的優(yōu)化運(yùn)行也直接影響機(jī)組的控制、煤耗及安全等，如為避免煤粉溢流，給粉機(jī)最小轉(zhuǎn)速必須大于某一定值，隨著AGC的投入，機(jī)組負(fù)荷的變化不再由運(yùn)行人員控制，而投用的給粉機(jī)數(shù)量必須隨機(jī)組負(fù)荷的變化；具體應(yīng)用包括自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)品質(zhì)優(yōu)化、磨煤機(jī)負(fù)荷控制、鍋爐均衡燃燒、給水泵自動(dòng)“倒泵”和高加自動(dòng)“投切”等。
(1)汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)隨著單元機(jī)組容量的增大和參數(shù)的提高，機(jī)組的啟動(dòng)和運(yùn)行變得越來越復(fù)雜。汽輪機(jī)純數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有對(duì)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、升速、并網(wǎng)、負(fù)荷增減，抽汽進(jìn)行監(jiān)視、操作、控制、保護(hù)等功能，以及數(shù)字處理和CRT顯示功能。與傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)相比，數(shù)字電液控制系統(tǒng)由于使用數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)作為調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)回路變量調(diào)節(jié)和系統(tǒng)靜態(tài)自整等，控制規(guī)律及參數(shù)(如解藕系數(shù)等)用軟件實(shí)現(xiàn)，精確度高，能夠?qū)崿F(xiàn)完全靜態(tài)自整，采用比例積分及微分(PID)調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能都得到很大的改善，使得系統(tǒng)過調(diào)量下降，穩(wěn)定性增強(qiáng)，過程時(shí)間縮短。
甩負(fù)荷是汽輪機(jī)最惡劣的工況之一，而抽汽機(jī)組甩負(fù)荷后的超速情況更為嚴(yán)重，抽汽機(jī)組在采用液壓牽連調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，甩負(fù)荷后轉(zhuǎn)速升高，由于調(diào)速系統(tǒng)的作用使高壓調(diào)節(jié)汽閥關(guān)下來，但此時(shí)抽汽還未切除，汽輪機(jī)進(jìn)汽量的減少會(huì)造成抽汽壓力降低，通過調(diào)壓回路又引起高壓調(diào)節(jié)汽閥向打開方向運(yùn)動(dòng)，這種作用的結(jié)果使得超速有加劇的趨勢。為了防止超速，在調(diào)速回路控制的錯(cuò)油門上設(shè)計(jì)了一個(gè)T形控制窗口，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定數(shù)值后，控制油路進(jìn)入到T形區(qū)，從而加速高壓缸調(diào)節(jié)汽閥的關(guān)閉。但這種措施是以機(jī)組已升到一個(gè)比較高的轉(zhuǎn)速作為代價(jià)的，若此時(shí)調(diào)速系統(tǒng)稍有故障或延遲，則機(jī)組將處于比較危險(xiǎn)的超速狀態(tài)。采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，超速保護(hù)(OPC)信號(hào)直接取自油開關(guān)跳閘或103％n0轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過硬接線接通超速保護(hù)電磁閥，使調(diào)節(jié)汽閥迅速關(guān)閉，瞬間切斷汽輪機(jī)的進(jìn)汽。同時(shí)由于采用了無差調(diào)節(jié)的解耦措施，甩負(fù)荷后隨著汽輪機(jī)的進(jìn)汽量減少，抽汽壓力降低，抽汽控制回路使各自的調(diào)節(jié)汽閥(回轉(zhuǎn)隔板)關(guān)小，這樣更有利于抑制機(jī)組的轉(zhuǎn)速飛升。
本發(fā)明中的汽輪機(jī)純數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使DEH和DCS統(tǒng)一了控制系統(tǒng)平臺(tái)，DEH與DCS實(shí)現(xiàn)了一體化，DEH與DCS之間可通過網(wǎng)絡(luò)共享所有信息。DEH與DCS之間接口簡化，過程控制參數(shù)不需要重復(fù)送兩個(gè)系統(tǒng)，省去了以往DCS與DEH之間進(jìn)行負(fù)荷控制的專用接口，提高了負(fù)荷響應(yīng)速度。DCS與DEH一體化可以在DCS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)DEH系統(tǒng)的所有操作和監(jiān)視功能，使DCS、DEH的操作員站均成為全功能操作員站，并且可以取消常規(guī)的后備手操盤。
(2)電氣系統(tǒng)納入DCS
目前大多數(shù)火電廠機(jī)組的電氣控制仍然采用較常規(guī)的控制手段，使用盤臺(tái)上一對(duì)一硬手操方式。隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展和控制技術(shù)的不斷提高，使得機(jī)爐控制與電氣控制日益顯得不協(xié)調(diào)，控制水平也逐漸拉大。為了解決這一矛盾，有效的辦法就是將電氣納入DCS控制之中，實(shí)現(xiàn)火電廠機(jī)爐電一體化，這樣既利用DCS已成熟的分散控制技術(shù)，又能提高電氣控制水平。電氣控制納入DCS以后，可充分利用DCS的手段，使電氣防誤操作等功能實(shí)現(xiàn)更方便、更完備，并且將相關(guān)量的顯示報(bào)警與電氣設(shè)備的控制調(diào)節(jié)有機(jī)地結(jié)合起來，有效提高整個(gè)電氣控制的安全性和可靠性。
電氣系統(tǒng)納入DCS可以使機(jī)組整套啟動(dòng)時(shí)從鍋爐點(diǎn)火至發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶初始負(fù)荷能夠?qū)崿F(xiàn)全過程的自動(dòng)程序控制。機(jī)組正常起動(dòng)時(shí)，當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，DCS將投入AVR。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到額定值時(shí)，DCS將投入同期裝置。發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的同期是由同期裝置自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在同期過程中通過DCS控制AVR、DEH，當(dāng)同期條件滿足時(shí)，向發(fā)電機(jī)斷路器發(fā)合閘指令。在同期合閘成功，發(fā)電機(jī)電負(fù)荷達(dá)到一定值之后，DCS將高壓廠用電系統(tǒng)快速從啟備變切換到高壓廠變上。機(jī)組正常停機(jī)時(shí)，DCS控制降低機(jī)組負(fù)荷，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降到某一定值時(shí)，DCS將高壓廠用電系統(tǒng)快速切換到啟/備變系統(tǒng)供電；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷繼續(xù)降到零，跳開主開關(guān)，聯(lián)跳汽輪機(jī)(主汽門關(guān)閉)，發(fā)電機(jī)滅磁。
(3)電廠煙氣脫硫控制技術(shù)脫硫控制系統(tǒng)包括石灰石-石膏濕法脫硫、爐內(nèi)噴鈣和加氨脫硫三種工藝。石灰石-石膏濕法脫硫裝置在國內(nèi)外應(yīng)用比較普遍，脫硫效率達(dá)95％以上，其主要工藝系統(tǒng)包括吸收塔、石灰石的供應(yīng)和制漿系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、石膏制備與拋棄系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)。整套裝置采用一套分散控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，在脫硫控制室內(nèi)以CRT和鍵盤為和核心，并配以少量的緊急后備操作按鈕完成脫硫系統(tǒng)的啟、停操作、模擬量控制和運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視，并完成相關(guān)輔助設(shè)備的順序控制和聯(lián)鎖保護(hù)。
電廠煙氣脫硫控制主要完成以下功能石灰石漿液濃度控制，石膏餅厚度控制，除霧器沖洗水量控制，廢水排放量控制，SO2脫除率控制，風(fēng)機(jī)入口壓力控制主要聯(lián)鎖保護(hù)FGD裝置保護(hù)動(dòng)作強(qiáng)切旁路，重要的保護(hù)用過程信號(hào)、狀態(tài)采用三取二、三取中測量方式，備用設(shè)備啟停聯(lián)鎖，箱罐液位聯(lián)鎖，管道設(shè)備沖洗聯(lián)鎖順序控制系統(tǒng)FGD啟動(dòng)、停止順控、吸收塔順序控制、除霧器清洗順控、石灰石漿制備順控、石膏脫水系統(tǒng)順控(4)電廠輔助車間控制技術(shù)當(dāng)今大型火電機(jī)組爐、機(jī)、電的運(yùn)行和管理水平不斷提高，分散控制系統(tǒng)(DCS)以其可靠高效、方便的特點(diǎn)在電廠應(yīng)用中取得了良好的效果，其極高的可靠性、豐富的控制功能和對(duì)運(yùn)行操作的簡化為減員增效提供了諸多的方便，極大的提高了電廠的運(yùn)行、管理水平，并且正向電廠的輔助系統(tǒng)全面滲透。人們已越來越重視提高輔助系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，合理的按工藝系統(tǒng)或地理位置設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)或控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全CRT監(jiān)控，提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性，增強(qiáng)電廠的市場競爭力。此外，提高輔助系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，在輔助車間采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，這也為實(shí)現(xiàn)全廠監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化提供了條件。
目前許多大型火電廠根據(jù)各自的情況，在不同的程度都已考慮和采取了提高輔助車間控制水平的措施，如除灰、補(bǔ)給水處理、凝結(jié)水精處理、廢水及污水處理、輸煤等較復(fù)雜或操作設(shè)備較多的輔助系統(tǒng)均采用PLC+CRT站的監(jiān)控方式。循環(huán)水泵房設(shè)備的控制由機(jī)組的DCS完成。汽水分析采用計(jì)算機(jī)(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))代替原來的常規(guī)二次儀表。但這些并沒有充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)勢，各控制系統(tǒng)的監(jiān)控完全相互獨(dú)立，沒有充分的考慮資源的共享，造成浪費(fèi)?？刂葡到y(tǒng)設(shè)備型式多樣，生產(chǎn)維護(hù)不便。同時(shí)，當(dāng)今輔助車間的控制方式為車間集中控制方式，這也存在許多缺點(diǎn)各輔助車間都設(shè)有控制室，每個(gè)車間都需要固定的2～3名運(yùn)行值班員，不僅運(yùn)行管理不能集中，而且暖通等附屬設(shè)施設(shè)置繁多，從而造成人力、物力資源的浪費(fèi)。
電廠輔助系統(tǒng)和輔助車間主要有輸煤系統(tǒng)，燃油泵房，氣力除灰系統(tǒng)(包括除灰空壓機(jī)、灰?guī)?、氣化風(fēng)機(jī)房)，水力除渣系統(tǒng)(包括渣泵房、除灰水泵房、石子煤系統(tǒng))，電除塵器，凝結(jié)水精處理及再生系統(tǒng)，化學(xué)加藥系統(tǒng)，汽水取樣及分析系統(tǒng)，鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)，廢水及污水處理系統(tǒng)，綜合水泵房，暖通系統(tǒng)，空壓站，循環(huán)水泵房。
電廠輔助車間控制技術(shù)采用的方案為取消輸煤、化水和除灰控制室，在單元機(jī)組集控室設(shè)置一面電視墻，安裝4-5臺(tái)21寸彩色電視監(jiān)視器，在水、灰、煤處理集中控制點(diǎn)設(shè)有閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)中無人值班而又重要的設(shè)備或區(qū)域進(jìn)行輔助監(jiān)視，在電視墻的前面安裝4套操作員站，用以監(jiān)控輸煤和出灰系統(tǒng)，并進(jìn)行閉路電視的切換。
輸煤系統(tǒng)考慮到電廠的輸煤皮帶長度等實(shí)際情況，在碼頭、轉(zhuǎn)運(yùn)站、原煤倉及運(yùn)煤配電間等處設(shè)置多個(gè)遠(yuǎn)程I/O站。
化水系統(tǒng)安裝在化水控制室，考慮到電廠水處理系統(tǒng)的物理分布，在綜合泵房、汽水取樣及分析室、暖通系統(tǒng)、廢水及污水處理系統(tǒng)等處設(shè)置若干個(gè)遠(yuǎn)程I/O站。
每臺(tái)鍋爐的氣力除灰系統(tǒng)、水力除渣系統(tǒng)對(duì)整個(gè)灰渣系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，在空壓機(jī)房、氣力除灰系統(tǒng)、水力除灰系統(tǒng)和電除塵器等處設(shè)置若干遠(yuǎn)程I/站。
設(shè)置遠(yuǎn)程I/O站的目的是可以節(jié)省大量電纜、安裝材料和施工費(fèi)用，DPU通過冗余的通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)到操作站，使運(yùn)行人員通過對(duì)整個(gè)煤系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控。在控制點(diǎn)合并后，一些現(xiàn)場無固定人員值班的車間需要定時(shí)巡視，在煤、灰系統(tǒng)設(shè)有閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)中無人值班而又重要的設(shè)備或區(qū)域進(jìn)行輔助監(jiān)視，減少巡檢工作量。當(dāng)電廠設(shè)有廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，煤系統(tǒng)、灰系統(tǒng)處理系統(tǒng)與廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)連接，向電廠高級(jí)管理層直接提供有效的實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理信息，實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)管理。
4、電廠性能分析計(jì)算技術(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在故障診斷和過程控制等領(lǐng)域的研究非?；钴S。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的非線性映射、聯(lián)想、記憶能力對(duì)于電廠優(yōu)化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)驗(yàn)證也特別適用，如3層BP網(wǎng)絡(luò)理論上可模擬任何次曲線，利用訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，不僅能驗(yàn)證數(shù)據(jù)的好壞，而且對(duì)于壞數(shù)據(jù)，可以根據(jù)上次好的數(shù)據(jù)預(yù)測出正確數(shù)據(jù)，其誤差甚小。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)功能，可以使驗(yàn)證系統(tǒng)始終和機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)相適應(yīng)。
5、電廠優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)通過優(yōu)化運(yùn)行，使機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)更穩(wěn)定，使機(jī)組參數(shù)壓紅線運(yùn)行，使機(jī)組運(yùn)行在最佳參數(shù)和最佳工況?；痣姀S的大型汽輪機(jī)、鍋爐、風(fēng)機(jī)、泵等主輔設(shè)備承擔(dān)著繁重的生產(chǎn)任務(wù)，通過優(yōu)化運(yùn)行提高現(xiàn)有機(jī)組的運(yùn)行水平，挖掘節(jié)能潛力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、節(jié)能降耗的目的是有著十分巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的迅速發(fā)展，人工智能技術(shù)獲得迅速的發(fā)展。本發(fā)明將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于燃燒過程優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)燃燒過程的高效率、低污染目標(biāo)優(yōu)化；并應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，解決某些特殊信號(hào)(如煤粉細(xì)度、風(fēng)粉濃度等)的軟測量問題。本發(fā)明可提高鍋爐效率2％(滿負(fù)荷為0.5-1.5％)，降低NOX排放10％(滿負(fù)荷為3-5％)。本發(fā)明以大型燃煤火電機(jī)組為對(duì)象，通過人工智能技術(shù)與仿生優(yōu)化原理為手段，提供電站鍋爐高效率和低污染(NOx排放控制)多目標(biāo)優(yōu)化控制的系統(tǒng)解決方案。
本發(fā)明的優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)有三個(gè)主要特點(diǎn)1、將傳統(tǒng)的鍋爐運(yùn)行效率監(jiān)測與分析提高到預(yù)期實(shí)現(xiàn)鍋爐高效運(yùn)行控制；2、在協(xié)調(diào)鍋爐運(yùn)行效率與NOx排放的燃燒過程中實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化；3、對(duì)于燃煤鍋爐機(jī)組解決其基礎(chǔ)測量中的許多特殊測量問題和復(fù)雜燃燒過程特性的人工智能模型表達(dá)。
6、基于推理知識(shí)庫的電廠故障診斷技術(shù)在發(fā)電和電網(wǎng)監(jiān)控中，各級(jí)電廠和電網(wǎng)調(diào)度中心配備了許多控制軟件，主要用于正常狀態(tài)下電力系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。在故障、事故狀態(tài)時(shí)，這些自動(dòng)化系統(tǒng)變成單純的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將大量的報(bào)警信息不加選擇地送給調(diào)度員，要求調(diào)度員在極短的時(shí)間內(nèi)閱讀和理解大量報(bào)警信息，并采取及時(shí)、準(zhǔn)確的行動(dòng)是非常困難的，應(yīng)該由控制系統(tǒng)將有價(jià)值的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)過分析、篩選、推理后提供給操作人員，使所獲得的海量數(shù)據(jù)和信息的價(jià)值得到有效和及時(shí)的利用。
基于推理知識(shí)庫的電廠故障診斷技術(shù)有如下特點(diǎn)(1)數(shù)學(xué)模型與專家系統(tǒng)相結(jié)合，基于自然語言的實(shí)時(shí)在線編程電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫提供了建模語言IML(INTEMOR Modeling Language)和專家系統(tǒng)開發(fā)工具KB Builder。由于其知識(shí)庫和推理機(jī)的相分離，以及它的并行計(jì)算功能，KB Builder使電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫容易維護(hù)和更新。電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫開發(fā)工具成功地模仿了人類積累知識(shí)、更新知識(shí)的方式構(gòu)建知識(shí)庫時(shí)，編程人員不需要做知識(shí)體系的總體設(shè)計(jì)。當(dāng)在知識(shí)庫中增加、刪除或修改規(guī)則時(shí)，或者是重復(fù)使用某一變量時(shí)，不必考慮規(guī)則之間的相互聯(lián)系和偶合關(guān)系。KB Builder允許帶著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行知識(shí)庫系統(tǒng)的在線開發(fā)。為KB Builder專門設(shè)計(jì)的電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫開發(fā)語言KBL(Knowledge Base Language)，采用自然語言的編程風(fēng)格，并配有供調(diào)試使用的檢驗(yàn)編譯器，提供數(shù)值計(jì)算的函數(shù)和歷史數(shù)據(jù)庫函數(shù)，能幫助用戶有效地獲取專家知識(shí)，開發(fā)基于因特網(wǎng)的實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)。KB Builder的使用操作簡單、可靠、容易掌握，適合開發(fā)實(shí)時(shí)在線的專家系統(tǒng)。開放式的人機(jī)互動(dòng)功能，使電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫開發(fā)環(huán)境成為使用者手邊的知識(shí)技術(shù)工具。
(2)管控流程層次論數(shù)據(jù)流、信息流和知識(shí)流數(shù)據(jù)是對(duì)客觀物體的直接描述或測量(如工業(yè)生產(chǎn)中，來自傳感器的測量變量)；信息則是錯(cuò)綜復(fù)雜的耦合數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；知識(shí)表達(dá)了結(jié)構(gòu)化的信息之間的綜合關(guān)系；而智能是獲取知識(shí)和使用知識(shí)的能力尺度。通常，經(jīng)驗(yàn)越多，獲取、駕馭知識(shí)的能力越強(qiáng)。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)我們稱之為私有知識(shí)(Private knowledge)。它包括經(jīng)實(shí)踐所獲取和積累的經(jīng)驗(yàn)、訣竅、靈感、個(gè)人形象及聯(lián)系渠道等。私有知識(shí)往往無法用算法表示，并且非常難獲取，但在實(shí)踐中發(fā)揮著巨大的作用。與之對(duì)應(yīng)，公有知識(shí)(CommonKnowledge)指通過公有的知識(shí)傳遞方式(如聽課，讀書)所獲取的知識(shí)。在當(dāng)今的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，競爭表現(xiàn)為對(duì)私有知識(shí)的占有和利用程度。企業(yè)，尤其是遠(yuǎn)離城市的企業(yè)，養(yǎng)不起也養(yǎng)不住這些專家。目前，私有知識(shí)并不是企業(yè)的財(cái)富，當(dāng)擁有它的專家辭職或退休，企業(yè)便失去了它。如何有效地獲取和升華專家知識(shí)并用之于實(shí)時(shí)工業(yè)過程，一直是專家系統(tǒng)發(fā)展道路上的一道難關(guān)。
在各行業(yè)中為了有效的防范各種事故的產(chǎn)生，在各種安全事故防范手冊的編寫過程中總是事無巨細(xì)，面面俱到，這必然造成各種安全事故防范手冊繁雜、冗長。對(duì)于大多數(shù)人來說，牢記安全手冊十分困難；而那些可能造成重大安全事故的故障一旦出現(xiàn)時(shí)，現(xiàn)場工作操作人員很難及時(shí)從操作手冊找到相關(guān)內(nèi)容。電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫火電顧問TPC(Thermal Power Consultant)提供針對(duì)每一條故障在操作手冊中相關(guān)內(nèi)容的鏈接。同時(shí)，當(dāng)事故報(bào)出時(shí)，相關(guān)手冊內(nèi)容(公有知識(shí))即會(huì)顯示給操作人員。在多年的研究、應(yīng)用中，我們總結(jié)出了一套有效地獲取、存儲(chǔ)、升華專家知識(shí)并把公有知識(shí)和私有知識(shí)有效地結(jié)合起來的方法。實(shí)現(xiàn)了公有知識(shí)的有效應(yīng)用，使管理理念和規(guī)章制度實(shí)時(shí)化、智能化和實(shí)用化，可以把充分的知識(shí)、信息及時(shí)提供給操作人員。
(3)仿真核準(zhǔn)，人機(jī)互動(dòng)，離線實(shí)時(shí)培訓(xùn)在歷史上，開發(fā)、應(yīng)用實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)都會(huì)面臨這樣的難題在開發(fā)階段，由于缺乏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和各類事件，無法對(duì)實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)和調(diào)試。本發(fā)明成功地解決了這一難題。虛擬DCS仿真機(jī)是一個(gè)靈活且使用方便的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，可在單機(jī)或網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。其“用戶自定義的動(dòng)態(tài)事件”和“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生器”可由用戶自行產(chǎn)生各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)事件，對(duì)所開發(fā)的專家系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，也可用來編制各種演示系統(tǒng)。
(4)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)的集成，將現(xiàn)有設(shè)備與新技術(shù)結(jié)合，整合各種軟件電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫已經(jīng)在電廠成功運(yùn)用，其軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可用以下公式來描述多層結(jié)構(gòu)+單元模塊+基成組合的軟件框架模式+基于自然語言的實(shí)時(shí)編程。這樣的實(shí)時(shí)智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)工具的體系結(jié)構(gòu)，就是要把一個(gè)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)分解成分工明確的多層結(jié)構(gòu)和松散耦合的模塊化的單元組合體系，盡可能把業(yè)務(wù)與技術(shù)分離開來，建立一個(gè)能廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)去支持不同的業(yè)務(wù)模塊。同時(shí)，在電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫環(huán)境下，各種數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)集成在一起，在一個(gè)計(jì)算機(jī)屏幕上用超媒體方式顯示出來。電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫超媒體顯示系統(tǒng)是展示和解釋這些數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)的強(qiáng)有力的工具。電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫采用超媒體多顯示空間的切分窗口技術(shù)，將全屏顯示劃分為四個(gè)空間，用有限的空間展示了各種各樣的數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)。
預(yù)報(bào)重于報(bào)警。如果能提早一分鐘，甚至提早一秒鐘，許多重大事故就可以防患于未然，從而大大減少傷亡和損失。電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫具有從外界數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程讀取數(shù)據(jù)和信息的功能，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(RTDB)和歷史數(shù)據(jù)庫(HDB)。在此基礎(chǔ)上利用電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫開發(fā)工具開發(fā)專家知識(shí)庫，通過超媒體顯示系統(tǒng)進(jìn)行智能管控。實(shí)現(xiàn)“用知識(shí)管理信息，用信息管理數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)控制生產(chǎn)過程和設(shè)備”，從而提高生產(chǎn)過程的安全性、高效率性、及經(jīng)濟(jì)性。
(5)電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫TPC解決的火電廠問題經(jīng)過多年的知識(shí)獲取及現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)踐，我們總結(jié)出了火電廠的大部分案例并獲取提煉出了相應(yīng)的知識(shí)規(guī)則存于知識(shí)庫中，并編寫出了與其相關(guān)的私有知識(shí)和公有知識(shí)并鏈接在超媒體顯示系統(tǒng)中。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫TPC可以就火電廠大部分事故、故障以及操作運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)地提供相應(yīng)的知識(shí)和訊息給操作人員。通常，根據(jù)各電廠的具體情況，調(diào)整和增加新的案例和知識(shí)，在較短時(shí)間內(nèi)即可完成。
根據(jù)火電廠的運(yùn)行情況，電廠運(yùn)行推理知識(shí)庫TPC的知識(shí)庫可分為四單元①.發(fā)電廠總體監(jiān)控；②.鍋爐及附屬設(shè)備；③.汽輪機(jī)及附屬設(shè)備；④.發(fā)電、變電、電氣部份。
7、多種控制系統(tǒng)互連的OPC應(yīng)用技術(shù)OPC(OLE for Process Control——用于過程控制的OLE)是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它是許多世界領(lǐng)先的自動(dòng)化和軟、硬件公司與微軟公司合作的結(jié)晶。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了應(yīng)用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC的客戶機(jī)之間交換自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方法。OLE/COM是一種客戶/服務(wù)器模式，具有語言無關(guān)性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點(diǎn)?？蛻舳家越y(tǒng)一的方式去訪問，從而保證軟件對(duì)客戶的透明性，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來。
隨著軟件業(yè)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，信息不能再是一個(gè)孤島，人們對(duì)信息的復(fù)用性，交互性提出了更高的要求。OPC規(guī)范的引入，使得過程控制的硬件和軟件的設(shè)置變得簡單了，硬件制造商只要開發(fā)符合OPC規(guī)范的驅(qū)動(dòng)程序，即OPC服務(wù)器軟件，就可以一勞永逸，因?yàn)檫@個(gè)服務(wù)器為所有支持OPC標(biāo)準(zhǔn)的OPC客戶軟件所用。這樣的系統(tǒng)可以很方便的進(jìn)行升級(jí)和修改，增加一個(gè)設(shè)備(提供了OPC服務(wù)器組件)，所有軟件都可以和它進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
OPC規(guī)范的引入帶來了以下幾點(diǎn)好處1、用戶可以不受限制的選擇硬件和軟件，減少了學(xué)習(xí)時(shí)間和培訓(xùn)費(fèi)用；2、容易實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的配置優(yōu)化，節(jié)省系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用；3、軟件開發(fā)商可以不再費(fèi)神開發(fā)各種硬件的驅(qū)動(dòng)程序，而把時(shí)間和精力集中在增加和完善軟件的功能上；4、硬件開發(fā)商可以節(jié)省各種I/O驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)費(fèi)用，集中精力生產(chǎn)易于用戶使用的、功能完善的硬件。
本發(fā)明中用于火電廠多種控制系統(tǒng)互連的OPC服務(wù)器組件Keyuan OPC Server，它支持多達(dá)數(shù)百種DCS/PLC/SCADA系統(tǒng)，并以統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式為火電廠其它系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。它符合火電廠控制系統(tǒng)的實(shí)際情況，突破了火電廠自動(dòng)化的傳統(tǒng)框架，使相互沒有聯(lián)系的多種控制系統(tǒng)集成為一體，發(fā)展到整合的企業(yè)級(jí)應(yīng)用，起到優(yōu)化企業(yè)資源，降低企業(yè)成本，提高綜合效益的作用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明集自動(dòng)控制、優(yōu)化運(yùn)行、安全監(jiān)測、故障診斷與預(yù)測于一體，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、提高電廠運(yùn)行的自動(dòng)化管理水平，增強(qiáng)企業(yè)效益。完善現(xiàn)有電廠控制系統(tǒng)的報(bào)警體系，消除和避免現(xiàn)有控制系統(tǒng)存在的大量誤報(bào)信息，實(shí)現(xiàn)只要沒有報(bào)警就可確保機(jī)組運(yùn)行是正常的，機(jī)組運(yùn)行不正常就一定有報(bào)警信息；同時(shí)當(dāng)機(jī)組設(shè)備故障時(shí)，及時(shí)進(jìn)行主因報(bào)警，提供設(shè)備故障導(dǎo)致的報(bào)警信息，并提供故障處理建議，確保機(jī)組安全運(yùn)行；提供電廠運(yùn)行優(yōu)化和操作指導(dǎo)，根據(jù)對(duì)大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析、整理、挖掘和歸納，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，在不需要試驗(yàn)和復(fù)雜理論計(jì)算的情況下得到各種負(fù)荷下的最優(yōu)工況，為電廠運(yùn)行人員提供優(yōu)化運(yùn)行操作指導(dǎo)，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性；為重大操作提供模擬仿真功能，為機(jī)組故障提供實(shí)時(shí)回放功能，提高機(jī)組的安全指標(biāo)。
2、優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行，利于環(huán)境保護(hù)。本發(fā)明可大幅度提高設(shè)備的利用率，減少因設(shè)備故障導(dǎo)致停產(chǎn)而造成的直接經(jīng)濟(jì)損失，減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)，提高電廠的綜合效益，保證電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少電力污染物的產(chǎn)生。
3、提高能源利用率，促進(jìn)節(jié)能降耗。本發(fā)明通過對(duì)電力運(yùn)行進(jìn)程進(jìn)行全面適時(shí)地監(jiān)控，有利于電廠生產(chǎn)過程優(yōu)化和設(shè)備運(yùn)行效率的提高，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)，減少發(fā)電煤量單耗的目的，促進(jìn)節(jié)能降耗。
四

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明中關(guān)鍵技術(shù)的結(jié)構(gòu)框圖。
五具體實(shí)施例方式
一種本發(fā)明所述的基于人工智能的火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括分散控制系統(tǒng)、虛擬DCS仿真系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、監(jiān)控信息系統(tǒng)和故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)。設(shè)置在機(jī)組各控制點(diǎn)的分散控制系統(tǒng)與虛擬DCS仿真系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)連接，分散控制系統(tǒng)包括設(shè)置在主廠房和輔助車間的各控制點(diǎn)，根據(jù)生產(chǎn)模擬狀態(tài)由用戶自行設(shè)置各種數(shù)據(jù)的虛擬DCS仿真系統(tǒng)與分散控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)連接；程序控制系統(tǒng)將分散控制系統(tǒng)傳遞來的各機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)與設(shè)置在數(shù)據(jù)庫中的目標(biāo)值進(jìn)行比較，并對(duì)各機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修正，使機(jī)組在最佳參數(shù)和工況條件下運(yùn)行，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給監(jiān)控信息系統(tǒng)；信息監(jiān)控系統(tǒng)將各種數(shù)據(jù)和信息集成在一起顯示出來并傳遞給故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)；故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行故障診斷并預(yù)警。
本發(fā)明中，主廠房的控制點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、順序控制(SCS)、鍋爐爐膛安全保護(hù)(FSSS)、電氣控制系統(tǒng)(ECS)、汽機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)(ETS)和汽機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)；輔助車間的控制點(diǎn)包括煙氣脫硫、水務(wù)處理、灰渣處理、輸煤程制和空調(diào)控制。
虛擬DCS仿真系統(tǒng)包括優(yōu)化運(yùn)行模塊、優(yōu)化控制模塊、維護(hù)培訓(xùn)模塊、運(yùn)行培訓(xùn)模塊、故障診斷研究模塊、運(yùn)行分析模塊、仿真調(diào)試模塊和工況回放模塊。
監(jiān)控信息系統(tǒng)設(shè)有與其它系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)的其它系統(tǒng)接口。
故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)包括設(shè)備可靠性和壽命分析模塊、優(yōu)化運(yùn)行模塊、優(yōu)化控制模塊、故障診斷模塊、事故預(yù)報(bào)模塊和知識(shí)庫推理模塊。
本發(fā)明可以很好的滿足國內(nèi)外各等級(jí)火力發(fā)電機(jī)組需求，國內(nèi)火電廠實(shí)施后自動(dòng)化技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，有效地降低國內(nèi)電廠自動(dòng)化技術(shù)對(duì)國外的依賴，預(yù)計(jì)每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)匯約300萬美元。
僅針對(duì)一座電廠而言，在節(jié)能降耗方面優(yōu)化電廠運(yùn)行，可降低煤耗約5克，一家電廠按照每年12億度電、標(biāo)煤350元/噸計(jì)算，一年就可以節(jié)約生產(chǎn)成本近250萬元；在減少非計(jì)劃停機(jī)方面減少電廠非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，一臺(tái)機(jī)組一年減少非計(jì)劃停運(yùn)一次，一年可以節(jié)約生產(chǎn)成本約25萬元。
本發(fā)明在電廠實(shí)施后必將提升火電廠生產(chǎn)和運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平，減少人為操作故障和停機(jī)次數(shù)，節(jié)省能源，降低發(fā)電成本，增加發(fā)電企業(yè)的收入和利潤，在一定程度上緩解中國電力緊張問題。
權(quán)利要求
1.一種基于人工智能的火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于它包括分散控制系統(tǒng)、虛擬控制仿真系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、監(jiān)控信息系統(tǒng)和故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)；設(shè)置在機(jī)組各控制點(diǎn)的分散控制系統(tǒng)與虛擬控制仿真系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)連接；根據(jù)生產(chǎn)模擬狀態(tài)由用戶自行設(shè)置各種數(shù)據(jù)的虛擬控制仿真系統(tǒng)與分散控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)連接；程序控制系統(tǒng)將分散控制系統(tǒng)傳遞來的各機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)與設(shè)置在數(shù)據(jù)庫中的目標(biāo)值進(jìn)行比較，并對(duì)各機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修正，使機(jī)組在最佳參數(shù)和工況條件下運(yùn)行，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給監(jiān)控信息系統(tǒng)；信息監(jiān)控系統(tǒng)將各種數(shù)據(jù)和信息集成在一起顯示出來并傳遞給故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)；故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行故障診斷并預(yù)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工智能的火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述分散控制系統(tǒng)包括設(shè)置在主廠房和輔助車間的各控制點(diǎn)，主廠房的控制點(diǎn)包括數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、順序控制(SCS)、鍋爐爐膛安全保護(hù)(FSSS)、電氣控制系統(tǒng)(ECS)、汽機(jī)跳閘保護(hù)系統(tǒng)(ETS)和汽機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)；輔助車間的控制點(diǎn)包括煙氣脫硫、水務(wù)處理、灰渣處理、輸煤程制和空調(diào)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工智能的火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)控信息系統(tǒng)設(shè)有與其它系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)的其它系統(tǒng)接口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于人工智能的火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)，它包括分散控制系統(tǒng)、虛擬DCS仿真系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、監(jiān)控信息系統(tǒng)和故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)；分散控制系統(tǒng)與虛擬DCS仿真系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)連接；虛擬DCS仿真系統(tǒng)與分散控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)連接；程序控制系統(tǒng)將分散控制系統(tǒng)傳遞來的各機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行處理，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給監(jiān)控信息系統(tǒng)顯示出來，再傳遞給故障診斷及優(yōu)化控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷和預(yù)警。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明集自動(dòng)控制、優(yōu)化運(yùn)行、安全監(jiān)測、故障診斷與預(yù)測于一體，可提高電廠運(yùn)行的自動(dòng)化管理水平，增強(qiáng)企業(yè)效益，它在火電廠生產(chǎn)過程自動(dòng)控制中具有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G05B19/418GK1694025SQ20051003913
公開日2005年11月9日 申請日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者劉國耀, 胡歙眉, 曹瑞峰 申請人:南京科遠(yuǎn)控制工程有限公司