CN102810185A

CN102810185A - 一种流程工业管网系统的调度系统与方法

Info

Publication number: CN102810185A
Application number: CN2011101618949A
Authority: CN
Inventors: 孙绪彬; 崔培崇; 王学雷
Original assignee: SANBO ZHONGZI TECH Co Ltd BEIJING
Current assignee: SANBO ZHONGZI TECH Co Ltd BEIJING
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-12-05
Also published as: CN202133897U

Abstract

本发明一种流程工业管网系统的调度系统，包括实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块，及其调度方法，通过调度计算方法，将从实际经验总结出的调度规则和调节单元优先级相结合，能够计算出精确量化的调度方案，为调度人员提供及时、方便、并结合了工厂实际调度经验的精确的量化调度方案，以指导和辅助其进行调度，使管网系统能够快速、安全的达到稳定。本发明的调度系统和方法可应用于包括蒸汽系统在内的流程工业管网系统。本发明提供的一种管网转化方法可以解决蒸汽系统多级管网调度复杂的问题。

Description

一种流程工业管网系统的调度系统与方法

技术领域

本发明涉及流程工业管网系统的调度系统与方法，特别的，涉及流程工业蒸汽系统的调度系统与方法。

背景技术

流程工业中广泛使用的各种能源介质，比如水、蒸汽、钢铁企业的煤气、化工企业的瓦斯气等，都通过管网进行传输，并且在管网上都会连接相应的设备，这些设备负责生产、消耗、转化所传输的能源介质或对其进行其他各类处理操作。可以将能源介质的传输管网和管网上连接的各种设备称为管网系统，如公用工程中的蒸汽系统等。管网系统的共同特点是管网比较复杂，设备类型和数量较多，现场生产参数多，人工直接监控的难度大。下面简单介绍几种典型的能源介质及其相应的管网和设备。

蒸汽是化工、冶金等流程工业重要的能源介质，蒸汽通过能源(比如煤、天然气、燃油等)燃烧放热产生，蒸汽可作为换热或工艺生产介质，也可以驱动发电机发电或驱动其他设备做功。

蒸汽系统由多级蒸汽管网及其上的设备组成。蒸汽管网一般按压力不同分为：超高压、高压、中压、低压等几级管网，不同的企业根据工艺不同，其蒸汽系统由不同等级的蒸汽管网组成。蒸汽管网上的产耗汽设备包括通用设备和工艺设备，通用设备也称为辅助类生产设备简称辅助类设备或辅助设备，工艺设备也叫生产类蒸汽设备简称生产类设备或生产设备。通用设备指锅炉、汽轮机、减温减压站、放空阀等；工艺设备指工艺系统中的产用蒸汽设备。具有不同压力等级是蒸汽系统区别于其它管网系统的特点，也是蒸汽系统较其它管网系统更复杂的原因之一。因此，如果能够解决好蒸汽系统的调度问题，那么也就可以更容易的解决其它管网系统的调度问题。

水也是流程行业常用的能源介质，根据水的用途可分为脱盐水、冷凝水、消防水和生活水等几种类型。其中脱盐水是原水经过处理后用于生产蒸汽的，其管网上连接的设备包括加压泵、锅炉、透平凝汽器、除氧器、换热器和水处理装置等。加压泵给管网中的脱盐水加压，使得脱盐水能够在管网中流动；锅炉给脱盐水加热使其成为蒸汽；透平凝汽器使得透平排除的蒸汽冷凝为液体循环使用；除氧器通过给脱盐水中通入蒸汽降低脱盐水的氧含量；换热器的作用是给脱盐水加热或回收冷凝水(可作为脱盐水使用)的余热；水处理装置主要对原水和回收的脱盐水进行生化处理，使其满足脱盐水的要求。

钢铁企业的煤气是一种重要的二次能源介质，可分为焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气三大类，这三类煤气单独传输使用，也可以混合后传输使用。其中焦炉煤气是热值最高的煤气类型，其管网上的设备包括：焦炉、鼓风机、气柜、加压站和各类用户。焦炉是生产焦炉煤气的单元，焦炉本身还需要一部分焦炉煤气进行焦炉的加热；鼓风机是作用是抽出碳化室的煤气，使其流向净化工序；气柜是焦炉煤气的缓存单元，也起到稳定焦炉煤气管网压力的作用；加压站是煤气的加压设备，是煤气传输的动力源；常见的焦炉煤气用户包括燃气锅炉、烧结机等。

管网系统，比如蒸汽系统发生工况变化尤其是发生主要设备故障等事件时，通常，工厂调度人员只能根据以往经验做出定性的调度。这种调度方法无法给出精确的调度方案，往往造成调度时间增长、能耗增加。如何使用定性的工厂调度经验，得到精确定量的调度方案，是全工况调度需要突破的一个重要的技术难题，也是全工况调度的核心问题。

发明内容

本发明一种流程工业管网系统的调度系统和方法，可针对企业管网系统实时发生的各种需调度的工况，为调度人员提供该工况对管网系统带来的影响以及结合了工厂实际调度经验的精确的量化调度方案，以指导和辅助其进行调度，使管网系统能够快速、安全的达到稳定。

一种流程工业管网系统的调度方案产生方法，包括如下步骤：

1)根据事件影响的计算方法结合实时数据计算得出事件影响，以X_事件表示；所述事件影响的计算方法是指计算出所有与该事件相关的设备在事件发生后的能源介质量，将其与事件发生前平稳工况下的能源介质量相比较，差值即事件影响；所述事件即异常事件，是指造成管网系统能源介质不平衡的事件，所述能源介质不平衡包括能源介质的不足或过量；所述事件影响是指发生所述事件时引起的能源介质不平衡的量；

2)针对具体事件确定调度规则的各调节手段，根据某调度规则的各调节手段确定调度值Y_规则；调节手段是针对事件的、调节单元具体的调度动作，调节手段包括与调度规则相关的各调节手段和调节单元优先级的调节手段；所述调节单元是可用于调度的管网设备，即调节设备；所述管网设备包括管网系统上的通用设备和/或工艺设备；所述调度规则是针对具体事件的调度所涉及的各调节单元的调节手段的目标的组合，这些调节手段的调节量是固定的；所述具体事件的调度是指在发生具体事件时为使管网达到平衡，调节单元具体的调度动作；所述调节量指调节单元的调节程度；所述调度值Y_规则是指调节单元的调节操作引起的具体的能源介质的变化量值；所述调节单元优先级是多个调节单元的调度顺序；所述具体事件即具体异常事件，是指具体管网设备的异常事件，

使用调度规则的调节手段后，管网系统能源介质未被弥补的、计算得到的不平衡量称为事件剩余影响，以X_新表示：则X_新＝X_事件-Y_规则；若X_新＝0，则将所述调度规则的调节手段及其调节量作为调度方案输出；若X_新≠0，则向下进行；

3)如果X_新≠0，确定优先级最高即优先级为1的调节单元的调节手段的调度值Y₁，计算此时的事件剩余影响X_1新，则X_1新＝X_新-Y₁；若X_1新＝0，则将上述调度规则的调节手段及其调节量与优先级为1的调节单元的调节手段及其调节量作为调度方案输出；若X_1新≠0，则向下进行；

4)按照优先级n由高到低的顺序，即数字n由小到大的顺序，依次比较该优先级n的调节单元的调节手段的调度值Y_n与相应的事件剩余影响X_n-1新的差值X_n新＝X_n-1新-Y_n；若X_n新＝0，则将步骤2)中调度规则的调节手段及其调节量与优先级为1至n的所有调节单元的调节手段及其调节量作为调度方案输出；若X_n新≠0，则依据上述方法计算此时的事件剩余影响X_n+1 _新，以此类推，直至X_m新＝0，将步骤2)中调度规则的调节手段及其调节量与优先级为1至m的所有调节单元的调节手段及其调节量作为调度方案输出。

一种流程工业管网系统的调度系统，包括实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块，各部分的功能如下：

人机接口模块与实时数据库、关系数据库、调度模块相连，用以查看实时数据库中的实时数据，查看关系数据库中的调度方案，以及向关系数据库配置和/或修改参数，向调度模块发出指令；

关系数据库与人机接口模块、调度模块相连，存储由人机接口模块配置和/或修改的参数；所述参数包括管网信息、管网设备信息、异常事件信息、管网状态位、调节手段信息和调度规则信息；所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法；所述管网状态位用以表征管网是否在调度状态；所述调度规则信息存储的信息包括具体事件所对应的调节手段和确定的调节单元的调节量；所述调节手段信息包括调节单元的优先级信息；

实时数据库与人机接口模块、调度模块以及管网系统实际生产数据连接，存储管网系统的实际生产数据，根据各模块的要求提供实时数据；

调度模块与实时数据库、关系数据库和人机接口模块相连；在满足触发条件后获取关系数据库中的异常事件信息、调度规则信息和调节手段信息，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据上述的调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况；所述触发条件包括调度人员通过人机接口模块向调度模块发出调度指令。

所述的流程工业管网系统的调度系统，还可以包括工况判断模块，所述工况判断模块与人机接口模块、实时数据库、关系数据库和调度模块相连；所述工况判断模块根据关系数据库中配置的异常事件信息中的异常事件判断方法，从实时数据库获取实时数据，自动判断是否有异常事件发生，在发生异常事件时将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；或者接收人机接口模块的人工触发异常事件信息，并将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；

所述调度模块在接收工况判断模块的异常事件信息后，获取关系数据库中的异常事件信息、调度规则信息和调节手段信息，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据上述的调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。

所述的流程工业管网系统的调度系统，还可以包括预测模型模块，所述预测模型模块与实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块连接，获取实时数据库中的数据和关系数据库中的预测模型，预测能源介质的产耗量的预测结果，并将所述预测结果存储于关系数据库；

所述关系数据库还可以存储用于预测能源介质产耗量的预测模型及预测模型信息；所述预测模型信息包括管网设备负荷与能源介质产耗量关系模型中的模型参数，所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量；

所述调度模块结合实时数据库中的实时数据和存储在关系数据库中的预测模型计算异常事件影响，根据上述的调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。

一种流程工业管网系统的调度系统，包括实时数据库、人机接口模块、调度模块，各部分的功能如下：

人机接口模块与实时数据库、调度模块相连，用以查看实时数据库中的实时数据，查看调度模块中的调度方案，向实时数据库和/或调度模块配置和/或修改参数，和/或向调度模块发出指令；

实时数据库与人机接口模块、调度模块以及管网系统实际生产数据连接，存储管网系统的实际生产数据，以及管网信息和/或管网设备信息，根据各模块的要求提供实时数据；

调度模块与实时数据库、人机接口模块相连；存储异常事件信息、管网状态位、调度规则信息和调节手段信息；所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法；所述调度规则信息存储的信息包括具体事件所对应的调节手段和确定的调节单元的调节量；所述调节手段信息包括调节单元的优先级信息；在满足触发条件后结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，结合调度规则信息和调节手段信息，根据上述的调度方案产生方法给出并存储调度方案，和/或实时跟踪调度执行情况；所述管网状态位用以表征管网是否在调度状态；所述触发条件包括调度人员通过人机接口模块向调度模块发出调度指令。

所述的流程工业管网系统的调度系统，还可以包括工况判断模块，所述工况判断模块与人机接口模块、实时数据库和调度模块相连；所述工况判断模块根据调度模块中配置的异常事件信息中的异常事件判断方法，从实时数据库获取实时数据，自动判断是否有异常事件发生，在发生异常事件时将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；或者接收人机接口模块的人工触发异常事件信息，并将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；

所述调度模块在接收工况判断模块的异常事件信息后，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据上述的调度方案产生方法给出调度方案。

所述的流程工业管网系统的调度系统，还可以包括预测模型模块，所述预测模型模块与实时数据库、人机接口模块、调度模块连接，存储预测模型及预测模型信息，根据预测模型预测并存储能源介质的产耗量的预测结果；所述预测模型信息包括管网设备负荷与能源介质产耗量关系模型中的模型参数，所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示；

所述调度模块结合实时数据库中的实时数据和预测模型模块的预测模型计算异常事件影响，根据上述的调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。

一种流程工业管网系统，所述管网系统可以包括上述的管网系统的调度系统。

所述的流程工业管网系统，所述管网系统可以为蒸汽系统。

一种流程工业管网系统的调度方法，包括如下步骤：

1)配置管网信息、管网设备信息、异常事件信息、调节手段信息和调度规则信息，管网状态位，所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法；所述管网状态位用以表征管网是否在调度状态；所述调度规则信息存储的信息包括具体事件所对应的调节手段和确定的调节单元的调节量；所述调节手段信息包括调节单元的优先级信息；

2)调度人员通过人机接口模块人工触发异常事件信息，触发调度；

3)调度模块对所述异常事件信息进行处理，首先判断管网状态位是否在调度状态；若管网状态位处于未调度状态，则进入步骤4)；若管网状态位在调度状态，则将所述异常事件与所述异常事件关联的异常事件列表比较进而判断所述异常事件信息对应的异常事件是否新异常事件；所述异常事件关联的异常事件列表是指某异常事件的调度方案的执行所引发的异常事件的列表；所述新异常事件是指当管网系统在调度状态时，新发生的异常事件不是由上一异常事件的调度所引起的异常事件，不存在于所述异常事件关联的异常事件列表中；若所述异常事件是新异常事件，则进入步骤4)；否则，进入步骤5)；

4)根据上述调度方案产生方法和所述异常事件信息以及实时数据生成调度方案；在输出所述调度方案时，将管网系统状态位设为调度状态，同时生成所述异常事件关联的异常事件列表；

5)调度模块周期性或随机地从实时数据库获取各管网设备的实时状态，并将其与调度方案中管网设备的目标状态对比，和/或将对比结果显示到人机接口模块；和/或调度模块根据实时数据判断管网压力、温度是否稳定，当两个状态一致时和/或管网压力、温度稳定时，或调度人员设定已完成调度，则判断调度完成，并提示调度人员调度已完成，将管网状态位设为未调度状态。

所述的流程工业管网系统的调度方法，在所述步骤1)还可以包括设置判断是否发生异常事件的工况判断机制；

同时，所述步骤2)应替换为：由工况判断模块调用实时数据并结合异常事件判断方法自动判断是否发生异常事件，在发生异常事件时，触发调度。

所述的流程工业管网系统的调度方法，在所述步骤1)设置预测模型及预测模型信息；所述预测模型信息可以包括管网设备负荷与能源介质产耗量关系模型中的模型参数，所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示；

在所述步骤4)中，还可以根据预测模型的能源介质的产耗量的预测结果生成调度方案；

在所述步骤5)中，调度模块还可以根据预测模型计算得出的能源介质的产耗量的预测结果，将其与调度方案中管网设备的目标状态对比，和/或将对比结果显示到人机接口模块。

所述的流程工业管网系统的调度方法，所述流程工业管网系统为流程工业蒸汽系统。

一种流程工业蒸汽系统的调度方法，包括以下步骤：A)蒸汽系统的多级管网转化方法，和B)根据上述的流程工业管网系统的调度方法；

所述蒸汽系统的多级管网转化方法，通过减温减压站进出汽和排气函数关系将不同级别管网的蒸汽流量转化到同一级别管网，所述级别是指压力级别，包括如下步骤：

1)确定需要转化蒸汽流量的管网及其减温减压站，根据通过减温减压站的管网间转化系数的函数关系式计算得到通过减温减压站的管网间转化系数w，其中

是未蒸发水量占总减温水的百分比；h_ow是减温水比焓；

是减温减压站排出的饱和水比焓、h_o是进减温减压站蒸汽比焓、h是出减温减压站蒸汽比焓_k；w为常数；

2)确定需要转化的A级管网的蒸汽流量Y；

3)根据减温减压站进出汽和排汽的函数关系G_o＝w ×G_k；通过w得到由减温减压站连接的A-1或A+1级管网的蒸汽流量Y’，分别为Y’＝Y/w或Y’＝wY；其中G_o表示进汽流量，G_k表示排气流量；所述A-1级管网表示A级管网的下级管网，A+1级管网表示A级管网的上级管网；

4)将所有管网的需要转化的蒸汽流量根据上述步骤1)至步骤3)转化到同一个管网级别上。

本发明的技术效果

本发明的调度方案产生方法，能够精确计算管网发生异常事件后事件对管网的影响，根据从实际经验总结出的调度规则和调节单元优先级，能够计算出精确量化的调度方案。所述调度方案避免了纯粹依据经验定性调度不精确、时间长的弊端，满足了快速、安全的原则，并能够兼顾经济性。

本发明的调度系统的方案，通过物理系统使得上述方法得以实现，并能够将事件影响、调度方案和/或调度方案的实时执行情况直观的显示给调度人员，更好地指导其调度过程。

本发明的调度系统的进一步的方案，包含工况判断模块，能够自动、准确、及时的判断异常事件是否发生，并及时提示给用户，避免了人工监测的失误和延时。

本发明的调度系统的进一步的方案包含预测模型模块，能够预测能源介质的产耗量，使调度系统在计量仪表不全的情况下依然能够计算事件影响，给出精确量化的调度方案。在给出调度方案时，可根据预测模型，给出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示。

本发明的流程工业管网系统包括所述的流程工业管网系统的调度系统，因此自然也具有所述调度系统的上述技术效果。

本发明的流程工业管网系统是流程工业蒸汽系统，因此流程工业蒸汽系统自然也具有所述流程工业管网系统的上述技术效果。

本发明的调度方法的方案在调度过程中发生异常事件时，通过异常事件关联的异常事件列表，判断所述异常事件是否新异常事件，避免了所述异常事件是由原异常事件的调度所引起时可能发生的重复计算。

本发明的调度方法的进一步的方案，包含工况判断机制，能够自动、准确、及时的判断异常事件是否发生，并及时提示给用户，避免了人工监测的失误和延时。

本发明的调度方法的进一步的方案，能够预测能源介质的产耗量，使调度系统在计量仪表不全的情况下依然能够计算事件影响，给出精确量化的调度方案。在给出调度方案时，可根据预测模型，给出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示。

本发明的流程工业管网系统的调度方法中的流程工业管网系统是流程工业蒸汽系统，因此流程工业蒸汽系统的调度方法自然也具有所述流程工业管网系统的调度方法的上述技术效果。

本发明的流程工业蒸汽系统的调度方法的进一步方案将多级管网转化方法与所述的管网系统的调度方法结合，将复杂的多级蒸汽系统多级管网问题简化为某一级管网上的问题，简化了计算过程，使得蒸汽系统的调度等问题都更易解决。

附图说明

图1是事件分类示意图。

图2是生成调度流程示意简图。

图3是选择调节手段的计算流程。

图4a是调度系统一个实施例的结构图。

图4b是调度系统一个实施例的结构图。

图4c是调度系统一个实施例的结构图。

图4d是调度系统一个实施例的结构图。

图5是系统功能框图。

图6是全工况调度系统工作流程图

图7是调度功能执行流程图

具体实施方式

结合附图的具体实施例对本发明详述如下。

先介绍几个概念：

本发明中所说的事件即异常事件，是指造成管网系统能源介质不平衡的事件，也即导致异常工况的事件。所述事件包括管网设备故障和管网系统开停车工况。所述能源介质不平衡包括能源介质的不足和过量。

所述事件影响是指发生所述事件时引起的能源介质不平衡的量；其发生会造成管网系统的不平衡程度，即能源介质不足量或能源介质过剩量。

调节手段是针对事件的、调节单元具体的调度动作，调度方案是所述调节手段的组合，所述调节手段包括调度规则的调节手段和调节单元优先级的调节手段。

所述调节单元是可用于调度的管网设备，即调节设备。

所述管网设备包括管网系统上的通用设备和/或工艺设备。

所述调度规则是针对具体事件的调度所涉及的各调节单元的调节手段的组合，这些调节手段的调节量是固定的；即针对每一具体事件，该事件发生时企业固定的调节手段，也就是说所述管网设备的调节量对应于同一个具体事件是确定的。所述具体事件的调度是指在发生具体事件时，为使管网达到平衡，调节单元的动作。同一个管网设备在不同的具体事件中，其调度规则可能不同，导致该管网设备的调节量可能不同。

所述具体事件是指具体某一设备的异常事件，如锅炉A停车，针对每一具体事件可根据工厂调度经验总结规则。所述普遍性事件是指针对蒸汽系统整体的异常事件，包括蒸汽量过剩或蒸汽量不足的事件。在管网系统中通过监测具体事件可以确定会发生怎样的普遍性事件，比如锅炉A停车这个具体事件可能导致蒸汽量不足的普遍性事件，因此具体事件可以看作普遍性事件的一个属性。在普遍性事件里，每一个调节设备(即调节单元)针对不同的具体事件的优先级相同。

所述调节量指调节单元的调节程度，是面向调度人员的用于具体调度的量，因此可以是调节的具体数值或百分比数值。所述调度值是指调节单元的调节操作引起的具体的能源介质的变化量值，也称为调节单元的作用，是用于进行平衡计算的量，因此其数值是具体数值，不能是百分比数值。比如放空阀A的调度值为40即为放空阀A的调度值；而放空阀是打开还是关闭则是其调度动作，当然本领域技术人员可以很容易的想到其它表达调度值的方式，比如“增大40”等，因此调度值的具体形式应在本发明的权利要求保护范围之内。调度值是由调节量和当前管网数据确定的，调节量是调度的目标，而调度值是根据当前管网数据达到该目标的具体操作；比如若调节量是“将锅炉A开到最大”，若锅炉A的最大产汽量是500，而当前的产汽量是300，则调度值是200；若当前锅炉A的产汽量是400，则调度值是100。包含在调度规则中的调节单元的调度值是由具体事件确定的固定值。

所述调节单元优先级是多个调节单元的调度顺序，由设备的类型、调度动作影响管网系统速度的快慢以及是否影响生产等因素确定，比如放空阀的调节明显影响管网系统的状态，因此该类型的调节单元的优先级较高；而如果对工艺设备进行调节经常会严重影响生产条件、生产过程和产物，因此工艺设备的优先级往往较低；所述调节单元优先级可适用于普遍性事件。

以蒸汽系统为例介绍流程工业管网系统中的调度系统与方法。由于流程工业管网系统具有类似的特点，因此下述实施例如无特别声明，均适用于流程工业管网系统，所述管网系统包括各种能源介质的管网系统，包括以蒸汽、煤气、水等作为能源介质的管网系统。本发明所涉及的调度是全工况调度。全工况调度的目的是针对蒸汽系统发生的不同事件给调度人员提供不同的调度方案，以指导和辅助其调度过程，使蒸汽管网尽快达到稳定。该方案能弥补所述事件对蒸汽系统造成的影响(即蒸汽不足或过剩量)。全工况调度的原则是，调度的过程首要原则是保证安全，因此就要求尽快地调整管网稳定，并在此基础上尽量少地影响生产，减少能源浪费。

针对不同的事件，生成调度方案的方法和调度方案的形式也不尽相同。蒸汽系统的事件分类情况如图1所示。

蒸汽系统的事件可分为开停车工况和故障，同时故障又可按能否进行蒸汽平衡计算分为两类。

对于蒸汽系统开停车工况，一般工厂都有详细的作业指导书，调度时根据工厂操作经验，逐条给出操作步骤指导即可。因此本发明的重点放在故障工况下的调度，当然也包括对于开停车工况的调度。以下分两类情况分别讨论。

1.不可进行蒸汽平衡计算的工况

不可进行蒸汽平衡计算的工况主要指未知原因引起的管网压力异常且未监测到蒸汽流量明显变化的工况。由于无法获得充足的数据进行蒸汽平衡计算，在生成调度方案的过程中，根据从实际调度中总结得出的调度规则给出定性的调度指导方案。这类工况由于没有明显能源介质流量变化，因此不是本发明研究的内容。

2.可进行蒸汽平衡计算的工况

这类工况包括明确故障(工艺、设备故障)，还包括未知原因引起的管网压力异常但监测到主要蒸汽设备流量大幅变化的工况。导致这类工况的设备故障和管网系统开停车工况称为异常事件或简称为事件。这类工况可以计算出故障对蒸汽系统的直接和连锁影响，即蒸汽缺口(即不足量)或过剩量。

对于此类工况，可以首先计算出事件影响，并根据事件影响计算出量化的调度方案，并全部提示给用户。

本发明讨论上述可进行蒸汽平衡计算的工况，针对该类事件如何根据该事件的影响，给出快速安全并且精确量化的调节手段。

流程工业的蒸汽动力系统有以下特点：

1.用户分散

由于流程工业工艺系统较庞杂，因此蒸汽系统的用户往往不只包括公用工程里的蒸汽透平，还分散在整厂的生产类设备中。

2.产汽源众多

除专门用于生产蒸汽的锅炉外，部分生产类设备中还有废热锅炉，可以使用工艺余热产汽，因此流程工业蒸汽系统的产汽单元众多。

3.压力等级多

一般流程工业由于工艺要求，需要使用多个等级的蒸汽。以合成氨工艺为例，高压蒸汽用于驱动透平拖动压缩机来压缩合成气，中压蒸汽用于驱动空分装置，低压蒸汽用于换热等工艺。

通过分析以上流程工业蒸汽系统的特点，为实现其全工况调度，需要解决以下几个技术难点：

1.多个压力等级管网的蒸汽平衡问题。

流程行业蒸汽系统一般都存在多个压力等级的蒸汽管网。一方面，一些事件发生会破坏两级或以上压力管网上的蒸汽平衡，如高压抽凝式汽轮机跳车会造成高压管网蒸汽过剩和中压管网蒸汽不足。

另一方面，一些严重的事件发生后，只依靠某一级管网上的调节手段并不能调整管网至再次平衡，只能多级管网同时参与调节。

因此如何兼顾多个压力等级蒸汽管网的蒸汽平衡问题是全工况调度的难点之一。

该问题是蒸汽系统区别于其它管网系统的问题，因此对于该问题的解决方案仅适用于蒸汽系统。

2.研究满足全工况调度要求的计算模型(或称为计算方法)

全工况调度的目的是快速安全地调整管网稳定同时尽量不影响生产，而不是以经济上的最优化为调度目标，因此无法找到固定的最优化指标来使用数学规划的方法计算调度方案。为满足全工况调度的目标，只能借助工厂实际生产中的调度经验。

研究如何使用定性的工厂调度经验，得到精确定量的调度方案，是全工况调度需要突破一个重要的技术难题，也是全工况调度的核心问题。

3.调节量与蒸汽量之间的关系

生成调度方案时，以蒸汽量的产耗平衡为基础，但是在给出方案时应该考虑全工况调度的易用性，结合实际生产中的调度习惯，给出适当的调度方案形式。以生产类设备为例，应以负荷调整量的形式给出调度方案，因此需要建立各生产类设备和辅助类设备调节量与蒸汽产耗量的关系。

4.计算事件影响

蒸汽平衡计算应该在蒸汽压力温度稳定在一定范围内的前提下进行。一般在蒸汽系统发生事件后，会引起蒸汽压力和温度变化。在调度执行过程中蒸汽的压力温度波动也较大，且由于调度涉及设备过多，很难预知其变化情况。不能使用事件发生后蒸汽压力温度变化时的流量数据来计算事件影响。

对于工艺蒸汽设备发生故障或检修等事件，需要通过负荷与蒸汽量的函数关系和负荷相互影响关系模型来计算事件影响。因此研究事件影响的计算方法也是全工况调度的重点研究问题。

简而言之，全工况调度的核心问题就是事件发生后，怎样选择适当的调节手段组合弥补事件的影响使蒸汽系统重新达到平衡。全工况调度采用规则(即调度规则)与优先级结合的调度方法，总体思路如下：

根据企业蒸汽系统实际运行情况，总结出该蒸汽系统可能发生的事件的集合。针对每一具体事件总结其调度规则，即该事件发生时工厂固定的调节手段。除针对具体的事件的调度规则外，还需总结各个调节设备在普遍性事件的调度中的优先级。

针对每一具体事件的调度方案即为各个调节手段(调节设备的调节程度)的组合。这些调节手段分为两部分：一部分根据该事件的调度规则结合蒸汽平衡计算确定，另一部份根据调节设备的优先级并结合蒸汽平衡计算获得。

调度方案通过蒸汽平衡计算得到，满足以下条件：假设事件影响为X，通过调度规则确定的调节手段组合的作用为Y1，通过设备优先级确定的调节手段组合的作用为Y2。则

X＝Y1+Y2 (1)

其中，作用是指调节手段的操作造成的蒸汽变化量值，也称为调度值。由上述方式生成调度方案的流程示意图见图2。

全工况调度针对蒸汽系统涉及的一些假设如下：

1.减温水的温度压力不变

为计算方便，对于对多级管网有影响的事件，或对多级管网有作用的调节手段，它们的影响X或作用Y均转化为某一级管网上的蒸汽量。减温减压站只起到相邻两级管网中蒸汽量转化的作用，同时它的上下限也是调节手段作用的一项约束。总之，减温减压不作为最终的调节手段，可以看成相邻两级管网之间蒸汽转化的系数。由于只有蒸汽系统存在多级管网的问题，因此该问题主要适应于蒸汽系统，对于该问题的解决方案也仅适用于蒸汽系统。

根据减温减压站进出汽和排汽的函数关系：

或G_o＝w G_k

式中：

G_O——减温减压站进汽流量，t/h；

G_K——减温减压站排汽流量，t/h；

——未蒸发水量占总减温水的百分比，％；

h_ow——减温水比焓，KJ/Kg；

——减温减压站排出的饱和水比焓，KJ/Kg；

h_o——进减温减压站蒸汽比焓，KJ/Kg；

h_k——出减温减压站蒸汽比焓，KJ/Kg；

可以假设减温水的温度和压力保持恒定，即焓值保持恒定，从而

h_ow、

h_o、h_k均为常数，因此相邻两级管网之间通过减温减压站的管网间转化系数w为常数。

2.事件发生前与调度结束的时刻管网上各处温度压力不变

一方面，由于蒸汽系统在调度过程中的压力温度的变化无规律可循，因此生成调度方案时进行的蒸汽平衡计算依据事件发生前和调度结束两个时刻的蒸汽平衡状态，而不使用调度过程中的流量数据。即需要假设，根据调度方案将各蒸汽设备调节到目标状态后，蒸汽系统能够重新达到平衡，且蒸汽压力温度与事件发生前保持一致。

另一方面，在调度方案中，减温减压站和放空阀等设备的调节量是以阀门开度的形式给出的。如果假设调度结束后的蒸汽压力温度与事件发生前保持一致，则阀门开度与蒸汽流量(即调节量)的函数关系可以用理想流量特性表示。

总之，全工况调度以调节蒸汽系统重新达到稳定为目的。只有假设调度前后蒸汽压力温度不发生变化，之后的计算才具有意义。

本发明提出了一种调度方案产生方法，是一种将调度规则与具有优先级的调节手段相结合得出与异常事件影响相匹配的调度值的机制。生成调度方案的计算方法(即调度方案产生方法)的步骤如下：

1.通过减温减压站的管网之间转化方法

流程工业蒸汽系统一般包含多个压力等级的管网，需要兼顾多个压力等级蒸汽管网的蒸汽平衡问题。

生成调度方案的计算过程是虚拟的蒸汽平衡计算，调度方案给出的是各设备的最终调节目标。因此对具有不同压力等级的蒸汽系统而言，在计算过程中，可以将蒸汽流量在各个压力等级之间进行转化。将流量转化到某一级管网上，从而简化蒸汽平衡计算过程。

管网之间转化可分为两类：调节手段的调度值Y的转化以及事件的影响X的转化。

假设某调节手段会使A级管网蒸汽用量减少Y_A；在不考虑减温减压站调节上下限的情况，如果通过调节减温减压站保持A级管网的平衡，可将该蒸汽用量减少的作用Y_A转化到A+1级管网，使A+1级管网蒸汽用量减少Y_A+1＝Y_A×w_A+1，即此时A+1级管网减温减压站进汽量减少Y_A+1。当然该转化方法也适合于蒸汽生产量增加Y_A的情况。

A+1表示A的上一级管网，若A级指中压管网，则A+1表示高压管网。w_A+1为蒸汽通过减温减压站从A+1级管网到A级管网的转化系数，指要产生1吨A级蒸汽需要w_A+1吨A+1级蒸汽通过减温减压站。w_A+1根据减温减压站进出汽和排汽的函数关系(公式(2))计算得到。当各级管网的压力确定后，在符合上述假设条件下，w_A+1不随Y_A的改变而变，可确定为固定值。

事件影响X的转化方法类似，以辅助汽轮机跳车为例。假设该辅助汽轮机在B级管网和B-1级管网之间，为一次调节抽汽式汽轮机。B表示B-1的上一级管网，若B-1级指中压管网，则B表示高压管网。事件发生前该辅助汽轮机在B级管网的进汽量为X_B，在B-1级管网的抽汽量为X_B-1(即向B-1级管网输送的B-1级蒸汽量)。

该辅助透平(即上述辅助汽轮机)跳车会造成的事件影响为B级管网的蒸汽过剩X_B，B-1级管网蒸汽生产量缺口(不足量)X_B-1(也就是上述辅助汽轮机未跳车前能够生产的B-1级蒸汽)；在不考虑减温减压站调节上下限的情况下B级管网减温减压站进汽量增加X_B以维持B级管网的蒸汽平衡，该事件影响可等价为B-1级管网蒸汽过剩量X’_B-1＝X_B/w_B-X_B-1，由式2可见，式中X_B/w_B代表B级管网蒸汽量X_B由减温减压站转化为B-1级管网的蒸汽量值。

在计算中蒸汽量往哪一级管网转化视具体事件的情况而定。

由于只有蒸汽系统才具有多级压力管网，因此该步骤仅限于蒸汽系统，即其它管网系统不具备此步骤。

2.约束条件

每一个设备产生的调节作用Y_X均有上限约束，该值一般都是由设备本身的调节上下限所限制。即：

Y_X≤Y_X，MAX

但是在蒸汽系统中，当Y_X需要进行管网间的转化时，还需考虑减温减压站的调节上下限。在计算过程中，由于往往需要对蒸汽量进行管网间的转化，减温减压站的阀位目标值也随计算过程而改变。调节设备的调节上限应取本身上限和减温减压站上限中较小者。

假设某放空阀X在C级管网，C+1级管网由于故障造成蒸汽过剩(属于一类普遍性事件)，因此关小放空阀造成的C级蒸汽使用增加量Y_X需要往上级管网转化，为保持C级管网稳定，需开大C+1级管网的减温减压站，且减温减压站进汽增加量Y_W应满足式3：

Y_W/w_C+1＝Y_X (3)

此时减温减压站的调节上限为Y_W，MAX，则Y_X应满足4的约束：

Y_X≤min{Y_X，MAX，Y_W，MAX/w_C+1} (4)

3.调度方案计算流程，即调度方案产生方法，是指调度规则与具有优先级的调节手段相结合得出与异常事件影响相匹配的调度值的机制。

调度方案的计算过程就是根据事件影响选择调节手段组合的过程，由于全工况调度没有固定的最优化目标函数，最好的方法就是根据调度规则和优先级将事件影响和调节作用逐一对比匹配。

当事件发生后，首先计算事件影响X，之后根据该事件的调度规则和各个调节设备(即调节单元)的优先级，逐步生成调节手段的组合，并将其作用Y和事件影响X相比较。当Y＝X时，表示当前的调节手段组合能够使蒸汽系统重新达到平衡，该调节手段组合即全工况调度方案。

事件的影响是指普遍性事件的影响，即蒸汽不足量或过剩量，用X表示；调节手段的作用用Y表示。X_事件为原普遍性事件的影响，Y_规则为由经验调度规则确定的调节手段的作用，也是指引起该普遍性事件的具体事件的调节手段的作用，Y_n表示优先级为n的调节手段的作用。

选择调节手段的流程如图3所示：

调度方案的计算方法包括以下步骤：

1)计算事件影响

计算事件影响即异常事件影响的计算方法，用于计算异常事件的影响。事件影响的计算方法根据具体事件的不同而不同。计算事件影响时，总的思路是：首先计算出所有与该事件相关的设备在事件发生后的能源介质量(对蒸汽系统是蒸汽量)，将其与事件发生前平稳工况下的能源介质量(对蒸汽系统是蒸汽量)相比较，差值即事件影响。对蒸汽系统而言，一些对多个压力等级管网造成影响的事件，其事件影响还需进行管网之间的转化。

2)计算调度规则的作用

根据调度规则所确定的调节手段的调节量也是确定的，因此可以根据当前管网数据计算确定其调度值，即作用Y_规则。使用调度规则调节手段后蒸汽系统新的不足或过剩量成为新影响(即事件剩余影响)，用X_新表示，其与调度规则作用和事件影响的关系如式5所示：

X_新＝X_事件-Y_规则 (5)

以上计算的结果X_新是对使用调度规则调节手段后蒸汽系统状况的预测，而不是实际实施该调节手段。如果X_新＝0，说明使用调度规则调节手段能够使蒸汽系统达到平衡，本计算流程结束，输出的调度方案就是调度规则调节手段。

3)匹配优先级的作用

如果X_新≠0，说明使用调度规则调节手段不能使蒸汽系统达到平衡，需要从优先级为1的调节手段开始，确定优先级为1的调节单元的调节手段的调度值Y₁，计算此时的事件剩余影响X_1新，则X_1新＝X_新-Y₁；若X_1新＝0，则将上述调度规则的调节手段及其调节量与优先级为1的调节单元的调节手段及其调节量作为调度方案输出；若X_1新≠0，则向下进行；

4)按照优先级n由高到低的顺序，即数字n由小到大的顺序，依次比较调节手段的作用Y_n和蒸汽系统当前的不足或过剩量X_n-1新(即该事件的剩余影响)的差值X_n新＝X_n-1新-Y_n。n＝1的优先级大于n＝2的优先级。即n值越大，优先级越低。X_n-1新表示使用完调度规则调节手段以及优先级小于n的所有调节手段后蒸汽系统新的不足或过剩量，若X_n新＝0，说明使用该优先级的调节单元的调节手段能够使管网系统达到平衡，则将步骤2)中调度规则的调节手段及其调节量与优先级为1至n的所有调节单元的调节手段及其调节量作为调度方案输出；若X_n新≠0，则依据上述方法计算此时的事件剩余影响X_n+1新，以此类推，直至X_m新＝0，将步骤2)中调度规则的调节手段及其调节量与优先级为1至m的所有调节单元的调节手段及其调节量作为调度方案输出；蒸汽平衡计算方程组如式6，

优先级为n的调节手段的作用Y_n的取值范围：0≤Y_n≤Y_n，max

Y_n，max由调节单元的上下限约束和蒸汽系统的当前状态(主要是减温减压站的状态)决定。具体计算方法见上述管网之间转化方法。当然若管网系统不是蒸汽系统，则不存在管网之间的转化。此时，只由调节单元的上下限约束决定Y_n，max的范围。

与计算调度规则的作用类似，X_n新是对使用优先级为n的调节手段后蒸汽系统状况的预测，而不是实际实施该调节手段。如果X_n新＝0，说明在使用完优先级为n的调节手段后蒸汽系统达到平衡，输出调度方案：调度规则调节手段以及优先级小于等于n的所有调节手段。

蒸汽全工况调度系统可针对流程工业蒸汽系统实时发生的各种工况，及时为蒸汽调度人员提示该工况对蒸汽系统带来的影响，并计算出相应的调度方案以适当的形式提示给用户，以指导和辅助其调度过程，使蒸汽管网尽快达到稳定。

包括上述调度方案产生方法的流程工业管网系统的调度系统，如图4a所示，包括数据库、人机接口模块、调度模块等，所述数据库可以分为实时数据库和关系数据库，当然在各模块具有自身的存储单元的情况下也可以只有实时数据库，在后者的情况下，需要存储的参数或数据存储在调用这些参数或数据的模块中。以下简介具有关系数据库的调度系统各部分的功能。

人机接口模块与实时数据库、关系数据库、调度模块相连，用以查看实时数据库中的实时数据，查看关系数据库中的调度方案，以及向关系数据库配置和/或修改参数，向调度模块发出指令。

关系数据库与人机接口模块、调度模块相连，存储由人机接口模块配置和/或修改的参数；所述参数包括管网信息(即管网参数)、管网设备信息(即设备参数)、异常事件信息、管网状态位、调节手段信息和调度规则信息。管网信息和管网设备信息存储了管网系统中的管网和设备的基本参数，如压力等级、调节程度上下限等。异常事件信息存储了异常事件影响类型(造成能源介质过剩或不足)、异常事件影响(能源介质过剩量或不足量)的计算方法以及异常事件的判断方法等信息。调节手段信息存储了调节手段的作用类型、优先级等信息。由于调节单元是可以用于调节和调度的设备，因此所述管网设备信息包括调节单元信息。所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法(即上述的计算事件影响的方法)；所述管网状态位用以表征管网是否在调度状态。异常事件发生时调度模块根据调度规则信息、调节手段的作用类型和优先级，结合异常事件影响和异常事件影响类型，使用上述的调度方案产生方法给出适当的调度方案，和/或对调度执行情况进行跟踪。调度规则信息存储的信息包括具体事件(即具体异常事件)所对应的调节手段和确定的调节单元的调节量，从企业实际调度经验中总结得到。所述调节手段信息包括调节单元的优先级信息。异常事件发生后调度模块根据调度规则结合调节手段的优先级信息给出适当的调度方案。

实时数据库和人机接口模块、调度模块和管网系统实际生产数据相连接，存储管网系统的实际生产数据，根据各模块的要求提供实时数据。具体而言，实时数据库可以通过OPC方式读取DCS数据，保存调度时所需的实时和历史生产数据，当然也可以通过其它现有技术中的方式读取相应的生产过程数据。

调度模块与实时数据库、关系数据库和人机接口模块相连；在满足触发条件后获取关系数据库中的异常事件信息、调度规则信息和调节手段信息，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据上述的调度方案产生方法给出调度方案。调度模块根据上述的异常事件影响的计算方法，并结合实时数据计算异常事件影响，根据异常事件影响类型选择适当的调度方案。和/或实时跟踪调度执行情况。当然异常事件影响的计算方法也可以根据“异常事件影响计算信息表”，获取表内所配的实时数据，计算事件影响。所述触发条件包括调度人员通过人机接口模块向调度模块发出调度指令。

在所述调度系统的各模块具有存储功能或存储单元的情况下，可以将上述关系数据库中的参数存储在各相关模块，从而省略关系数据库，如图4c所示，以下简要介绍这种情况：

所述调度系统可以包括实时数据库、人机接口模块、调度模块，各部分的功能如下：

人机接口模块与实时数据库、调度模块相连，用以查看实时数据库中的实时数据，查看调度模块中的调度方案，向实时数据库和/或调度模块配置和/或修改参数，和/或向调度模块发出指令。

实时数据库和人机接口模块、调度模块和管网系统实际生产数据相连接，存储管网系统的实际生产数据，以及管网信息和/或管网设备信息，根据各模块的要求提供实时数据。由于调节单元是可以用于调节和调度的设备，因此所述管网设备信息包括调节单元信息。具体而言，实时数据库可以通过OPC方式读取DCS数据，保存调度时所需的实时和历史生产数据，当然也可以通过其它现有技术中的方式读取相应的生产过程数据。

调度模块与实时数据库、人机接口模块相连；存储上述异常事件信息、管网状态位、调度规则信息和调节手段信息；所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法；在满足触发条件后结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，结合调度规则信息和调节手段信息，根据上述调度方案产生方法给出并存储调度方案，和/或跟踪调度执行情况，调度模块根据异常事件影响的计算方法并结合实时数据计算异常事件影响，根据异常事件影响类型选择适当的调度方案。和/或实时跟踪调度执行情况。所述管网状态位用以表征管网是否在调度状态；所述触发条件包括调度人员通过人机接口模块向调度模块发出调度指令。

进一步的方案还可以包括工况判断模块，所述工况判断模块与人机接口模块、实时数据库、关系数据库和调度模块相连；所述工况判断模块根据关系数据库中配置的异常事件信息中的异常事件判断方法，周期性地或随机的从实时数据库获取实时数据，自动判断是否有异常事件发生，在发生异常事件时将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；或者接收人机接口模块的人工触发异常事件信息，并将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；

在各模块具有存储功能或存储单元的情况下，所述工况判断模块还可以不与关系数据库连接，而只与人机接口模块、实时数据库和调度模块相连；所述工况判断模块根据调度模块中配置的异常事件信息中的异常事件判断方法，周期性地或随机的从实时数据库获取实时数据，自动判断是否有异常事件发生，在发生异常事件时将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；或者接收人机接口模块的人工触发异常事件信息，并将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；此时，所述调度模块在接收工况判断模块的异常事件信息后，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据上述的调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。当然，在调度人员发现管网系统情况不正常时，也可以通过所述人机接口模块向工况判断模块或调度模块输入异常事件信息，从而触发执行调度模块计算调度方案。

本发明还可以包括还包括预测模型模块，所述预测模型模块与实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块连接，获取实时数据库中的数据和关系数据库中的预测模型，预测能源介质的产耗量的预测结果，并将所述预测结果存储于关系数据库；此时所述关系数据库存储用于预测能源介质产耗量的预测模型及预测模型信息；所述预测模型信息包括管网设备负荷与能源介质产耗量关系模型中的模型参数，所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示；所述预测模型是部分管网设备(主要是工艺设备)的负荷与能源介质产耗量之间的关系模型，用于预测上述设备的能源介质量。对于蒸汽系统而言，预测的就是副产或消耗蒸汽的量。具体的预测模型可以根据设备的实际情况采用线性回归方法或热力学机理方法建模，当然也可以采用其它方法建模。通过人机接口模块向所述预测模型模块配置相关的参数，使用实时数据库获取的实时数据，被调度模块用于计算部分异常事件(主要是工艺故障异常事件)影响，以及在给出调度方案时根据所计算的能源介质量目标值，结合所述预测模型，给出负荷调整目标值。此时，所述调度模块接受工况判断模块发送的异常事件信息后，首先判断是否新异常事件，然后获取实时流量数据、调节手段信息和异常事件调度规则信息，并结合能源介质产耗预测模型，使用上述的调度方案产生方法给出调度方案，和/或实时跟踪调度执行情况。

在预测模型模块具有存储功能或存储单元的情况下，所述预测模型模块与实时数据库、人机接口模块、调度模块连接，存储预测模型及预测模型信息，根据预测模型预测并存储能源介质的产耗量的预测结果；所述预测模型信息与所述预测模型的内容和功能与上述描述相同。所述调度模块接受工况判断模块发送的异常事件信息后，首先判断是否新异常事件，然后获取实时流量数据、调节手段信息和异常事件调度规则信息，并结合能源介质产耗预测模型，使用上述的调度方案产生方法给出调度方案，和/或实时跟踪调度执行情况。

因此，优选地，蒸汽全工况调度系统优选可以包括人机接口模块、数据库(包括实时数据库，或包括实时数据库和关系数据库)、工况判断模块、能源介质产耗预测模型和调度模块，如图4b(具有关系数据库)和图4d(不具有关系数据库)所示，并实现了配置调节单元及蒸汽管网、配置能源介质产耗预测模型、配置调节手段、配置事件信息、配置调度规则信息、给出调度方案、调度执行跟踪情况等功能。

上述的流程工业管网系统的调度系统不局限于蒸汽系统，还可以包括对其它管网系统，比如煤气系统，工业用水系统(包括冷却水、循环水等)，瓦斯气系统等进行调度的调度系统。

以流程工业蒸汽系统的调度系统为例，其各功能可以如图5所示。

根据所述调度系统的功能可以分为两类：配置功能和调度功能。

配置功能包括配置调节蒸汽管网及蒸汽单元、配置蒸汽产耗预测模型、配置调节手段、配置事件信息、配置规则信息；

调度功能包括给出调度方案和调度执行跟踪。调度功能由工况判断模块和调度模块并结合蒸汽产耗预测模型以及数据库参数来实现。

根据上述的流程工业管网系统的调度系统的一种调度方法，其总体工作流程如图6所示。

所述调度方法就是根据具体异常事件生成相应调度方案，使得通过执行所述调度方案使管网重新达到平衡，即管网压力、温度稳定在正常值。因此可以假设异常事件发生前的平衡状态和经过调度达到的平衡状态的管网压力、温度基本相同。所以放空阀、减温减压站的减压阀等阀门的异常事件发生前和调度后的阀位变化与能源介质流量的关系可以根据阀门类型用理想流量特性表示。作为一个优选实施例，以下介绍用于蒸汽系统的具有工况判断功能和蒸汽预测的调度方法，包括以下步骤：

步骤1)配置管网信息、管网设备信息、异常事件信息、调节手段信息和调度规则信息，所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法；

配置蒸汽管网及调节单元功能用于配置蒸汽管网信息，如管网名称、管网蒸汽温度、管网蒸汽压力等信息；由于调节单元是可以被用于调度或调节的管网设备，因此配置管网信息还包括配置管网上各蒸汽调节单元的基本信息，如压力等级、调节程度上下限和所对应的蒸汽产耗预测模型名称(主要是各工艺蒸汽调节单元)等信息。

配置蒸汽产耗预测模型功能用于配置各工艺产用汽单元负荷与蒸汽产耗量关系模型中的模型参数；

配置调节手段功能用于配置调节手段的作用类型、优先级等；

配置事件信息功能用于配置事件的影响类型、事件影响的计算方法以及事件的判断方法；

配置规则信息功能用于配置具体事件所对应的调节手段和调节量，用于事件发生时根据规则给出调度方案；

参数配置完成后，企业的蒸汽调度人员就可以使用系统的调度功能。生成调度方案功能用于通过规则结合优先级给出量化或定性的调节手段组合，并根据调度方案的不同，以不同的形式显示给用户。调度执行跟踪功能针对量化的调度方案，跟踪其执行情况。

下面详细介绍配置功能。配置功能包括配置调节蒸汽管网及蒸汽单元、配置蒸汽产耗预测模型、配置调节手段、配置事件信息、配置规则信息

1-1)配置管网和调节单元

1.蒸汽管网

管网的配置参数包括管网名称、管网蒸汽压力、管网蒸汽温度等基本信息。

2.锅炉

锅炉的配置信息包括压力等级、负荷上下限、计量仪表、状态等，如表1所示：

表1锅炉配置信息表

属性名称	说明
		所属管网
锅炉运行方式	是否定负荷
		负荷下限
负荷上限
		计量仪表位号

当前运行状态

可设定为：运行、备用、维修

3.汽轮机(即透平)

汽轮机的配置信息包括汽轮机的抽汽、排汽类型，抽汽、排汽分别所在的压力等级，蒸汽流量仪表位号，设备状态等，如表2所示：

表2汽轮机配置信息表

对于工艺汽轮机，由于从动设备的负荷与蒸汽量之间存在函数关系，因此还需拓展其配置信息，如表3所示：

表3工艺汽轮机拓展信息表

4.减温减压站

减温减压站的配置信息包括一级蒸汽所在压力等级、二级蒸汽所在压力等级、蒸汽参数仪表位号、减压阀的理想流量特性、设备状态等，其配置信息表如表4：

表4减温减压站配置信息表

属性名称	说明
		一级蒸汽所属管网
一级蒸汽计量仪表位号	压力仪表
		二级蒸汽计量仪表位号	温度仪表、流量仪表
减温水仪表位号
		一级蒸汽流量下限

一级蒸汽流量上限
		设备状态	运行、未运行

5.放空阀

放空阀的配置信息包括所在压力等级、放空上限、仪表位号、放空阀的理想流量特性等，其配置信息表如表5：

表5放空阀配置信息表

属性名称	说明
		所属管网
管网压力仪表位号
		最大放空量	设计值
设备状态	运行、未运行

6.工艺单元

工艺单元的配置信息包括所属管网、产耗蒸汽特性、表征负荷的仪表位号、蒸汽产耗预测模型名称等，其配置信息表如表6：

表6工艺单元配置信息表

1-2)配置蒸汽产耗预测模型

配置蒸汽产耗预测模型用于配置各工艺产用汽单元负荷与蒸汽产耗量关系模型中的模型参数。蒸汽产耗预测模型用于在给出方案时通过蒸汽产耗量的变化计算出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示。预测模型的信息存在数据表7、表8和表9中：

表7预测模型参数信息表

属性	说明
		单元名称
模型类型	线性模型；非线性模型
		产汽/耗汽	产汽；耗汽
模型修正方法	自动修正；人工修正
		线性模型参数
非线性模型名称	外部函数

表8预测模型变量信息表

属性名称	说明
		蒸汽设备编号
变量位号
		输入/输出	输入变量；输出变量

表9模型辨识信息表

属性名称	说明
		蒸汽设备编号
模型预测误差阈值
		模型验证周期
辨识数据长度

1-3)配置调节手段

所配置的信息包括调节手段的名称、调节单元的名称、动作类型、优先级及其调节手段的作用。调度模块使用该信息计算调节单元的作用，具体配置信息如表10：

表10调节手段信息表

属性	说明
		调节手段	调节手段
调节单元	设备\工序\工序组合\车间
		动作类型	调节单元的动作(加减负荷等)
作用	针对蒸汽不足/蒸汽过剩/管网调整
		优先级	优先级按从高到低设为1、2...
可用条件	逻辑表达式
		是否事件	与事件名称比较自动生成，用于判断是否新事件

1-4)配置事件信息

所配置的事件信息包括事件类型名称、事件名称、事件类型及事件的影响类型、事件影响的计算方法。工况判断模块和调度模块使用该信息判断事件发生和计算事件影响，详细配置信息见表11和表12：

表11事件判断信息表

属性	说明
		事件名称	具体事件名称
自动判断	能否自动判断
		变量名称	判断事件所需的变量名称

判断符号	与对比数据比较时的判断符号(大于、小于、等于)
		判断数据	对比数据
逻辑符号

表12事件影响计算信息表

属性	说明
		事件名称	具体事件名称
影响类型	造成蒸汽不足或蒸汽过剩
		压力等级	事件发生所影响的压力等级
变量名称	计算事件影响用的变量名称
		线性系数	用线性表达式计算，线性系数指变量前的系数

1-5)配置规则信息

配置规则功能所配置的信息包括事件名称、事件发生后需动作的调节单元、调节动作、调节量等。调度模块根据在此配置的规则信息生成调度方案。具体配置信息见表13：

表13规则信息表

属性	说明
		事件名称	可以是具体事件名称，也可以是某一事件类型名称
调节单元	设备/工序/工序组合/车间
		调节动作	调节单元的动作(加减负荷等)
调节量	针对蒸汽不足/蒸汽过剩/管网调整

参数配置完成后，企业的蒸汽调度人员就可以使用系统的调度功能。调度功能的执行流程如图7所示：

如图7所示，整个调度功能的执行流程可分为四部分：调度触发、触发信息处理、生成调度方案和调度执行跟踪。

步骤2)调度触发

调度触发有自动判断触发或用户手动触发两种方式。

自动触发是指系统自动判断是否有事件发生，由工况判断模块实现。工况判断模块通过数据库获取蒸汽系统实时数据，并结合所配置的事件判断信息自动判断事件是否发生，并将事件信息发送给调度模块，由其进行相应的处理。

一些无法自动判断的事件，如工艺故障、工艺系统计划检修等，可由用户手动触发。

步骤3)对所述异常事件信息进行调度，首先判断管网状态位是否在调度状态；若管网状态位处于未调度状态，则进入步骤4)；若管网状态位在调度状态，则将所述异常事件与所述异常事件关联的异常事件列表比较进而判断所述异常事件信息对应的异常事件是否新异常事件；所述异常事件关联的异常事件列表是指某异常事件的调度方案的执行所引发的异常事件的列表；所述新异常事件是指当管网系统在调度状态时，新发生的异常事件不是由上一异常事件的调度所引起的异常事件，不存在于所述异常事件关联的异常事件列表中；若所述异常事件是新异常事件，则进入步骤4)；否则，进入步骤5)。事件的调度方案是蒸汽设备调节目标状态的集合，而这些蒸汽设备的目标状态也可能是一个事件。

以某企业为例，假设蒸汽系统的高压锅炉A跳车的调度方案中包括高压透平B停车，而高压透平B停车也是一个事件。则当在高压锅炉A停车事件的调度过程中，再发生高压透平B停车事件时，系统认为这是由锅炉A停车事件的调度引起的，不引发新的调度。

新事件就是指当蒸汽系统在调度状态时，新发生的不是由上一事件的调度引起的事件。

当某一事件输出调度方案时，调度模块将蒸汽系统的状态置为“调度中”，同时生成“调度关联事件列表”，即由于该事件调度会引发的事件列表。当有触发事件到来时，若蒸汽系统处于“调度中”状态，则首先判断该触发事件是否在“调度关联事件列表”中，若在则不做处理，若不在则说明该事件是“新事件”，进入生成调度方案阶段。若蒸汽系统处于“正常”状态，则该触发事件也是“新事件”。

步骤4)生成调度方案

生成调度方案的功能由调度模块实现。当判断触发事件为新事件时，调度模块根据该触发事件信息生成相应的调度方案。

生成调度方案的简略过程如下：首先从数据库读取事件配置信息，根据事件影响计算方法计算事件影响X_事件。之后读取规则配置信息和调节手段配置信息，计算规则作用Y_规则和优先级作用Y_优先级，根据上述调度方案产生方法生成并输出调度方案。输出调度方案的同时，生成所述异常事件关联的异常事件列表，并将管网状态位设为调度状态。

步骤5)调度执行跟踪

调度执行跟踪功能同样由调度模块实现。调度模块周期性或随机地从数据库获取各蒸汽设备的实时状态将其与调度方案中设备的目标状态对比，和/或将对比结果显示到人机接口模块；和/或根据实时数据判断管网压力、温度是否稳定。当两个状态一致时和/或管网压力、温度稳定时，提示调度人员调度已完成。调度完成后，调度模块将蒸汽系统的状态置为未调度状态。或由调度人员根据实际情况设定已完成调度，则判断调度完成。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范国当中。

Claims

1.一种流程工业管网系统的调度方案产生方法，包括如下步骤：

2)根据某调度规则的各调节手段确定调度值Y_规则；调节手段是针对事件的、调节单元具体的调度动作，调节手段包括某调度规则的各调节手段和调节单元优先级的调节手段；所述调节单元是可用于调度的管网设备，即调节设备；所述管网设备包括管网系统上的通用设备和/或工艺设备；所述调度规则是针对具体事件的调度所涉及的各调节单元的调节手段的目标的组合，这些调节手段的调节量是固定的；所述具体事件的调度是指在发生具体事件时为使管网达到平衡，调节单元具体的调度动作；所述调节量指调节单元的调节程度；所述调度值Y_规则是指调节单元的调节操作引起的具体的能源介质的变化量值；所述调节单元优先级是多个调节单元的调度顺序；所述具体事件即具体异常事件，是指具体管网设备的异常事件，

2.一种流程工业管网系统的调度系统，包括实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块，各部分的功能如下：

关系数据库与人机接口模块、调度模块相连，存储由人机接口模块配置和/或修改的参数；所述参数包括管网信息、管网设备信息、异常事件信息、管网状态位、调节手段信息和调度规则信息；所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法；所述管网状态位用以表征管网是否在调度过程；所述调度规则信息存储的信息包括具体事件所对应的调节手段和确定的调节单元的调节量；所述调节手段信息包括调节单元的优先级信息；

调度模块与实时数据库、关系数据库和人机接口模块相连；在满足触发条件后获取关系数据库中的异常事件信息、调度规则信息和调节手段信息，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据权利要求1所述的调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况；所述触发条件包括调度人员通过人机接口模块向调度模块发出调度指令。

3.根据权利要求2所述的流程工业管网系统的调度系统，其特征在于，还包括工况判断模块，所述工况判断模块与人机接口模块、实时数据库、关系数据库和调度模块相连；所述工况判断模块根据关系数据库中配置的异常事件信息中的异常事件判断方法，从实时数据库获取实时数据，自动判断是否有异常事件发生，在发生异常事件时将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；或者接收人机接口模块的人工触发异常事件信息，并将异常事件信息发送给调度模块，触发计算调度方案；

所述调度模块在接收工况判断模块的异常事件信息后，获取关系数据库中的异常事件信息、调度规则信息和调节手段信息，结合实时数据库中的实时数据计算异常事件影响，根据权利要求1所述的调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。

4.根据权利要求2或3所述的流程工业管网系统的调度系统，其特征在于，还包括预测模型模块，所述预测模型模块与实时数据库、关系数据库、人机接口模块、调度模块连接，获取实时数据库中的数据和关系数据库中的预测模型，预测能源介质的产耗量的预测结果，并将所述预测结果存储于关系数据库；

所述关系数据库存储用于预测能源介质产耗量的预测模型及预测模型信息；所述预测模型信息包括管网设备负荷与能源介质产耗量关系模型中的模型参数，所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量；

所述调度模块结合实时数据库中的实时数据和存储在关系数据库中的预测模型计算异常事件影响，根据权利要求1所述的调度方案产生方法给出调度方案；和/或实时跟踪调度执行情况。

5.一种流程工业管网系统，其特征在于，所述管网系统包括权利要求2至4之一所述的管网系统的调度系统，和/或所述管网系统为蒸汽系统。

6.一种流程工业管网系统的调度方法，包括如下步骤：

1)配置管网信息、管网设备信息、异常事件信息、调节手段信息和调度规则信息，管网状态位，所述异常事件信息包括异常事件判断方法和异常事件影响的计算方法；所述管网状态位用以表征管网是否在调度过程；所述调度规则信息存储的信息包括具体事件所对应的调节手段和确定的调节单元的调节量；所述调节手段信息包括调节单元的优先级信息；

3)调度模块对所述异常事件信息进行处理，首先判断管网状态位是否处于调度过程；若管网状态位处于未调度状态，则进入步骤4)；若管网状态位处于调度过程，则将所述异常事件与所述异常事件关联的异常事件列表比较进而判断所述异常事件信息对应的异常事件是否新异常事件；所述异常事件关联的异常事件列表是指某异常事件的调度方案的执行所引发的异常事件的列表；所述新异常事件是指当管网系统处于调度过程时，新发生的异常事件不是由上一异常事件的调度所引起的异常事件，不存在于所述异常事件关联的异常事件列表中；若所述异常事件是新异常事件，则进入步骤4)；否则，进入步骤5)；

4)根据权利要求1所述的调度方案产生方法和所述异常事件信息以及实时数据生成调度方案；在输出所述调度方案时，将管网系统状态位设为处于调度过程，同时生成所述异常事件关联的异常事件列表；

7.根据权利要求6所述的流程工业管网系统的调度方法，其特征在于，在所述步骤1)还包括设置判断是否发生异常事件的工况判断机制；

所述步骤2)替换为：由工况判断模块调用实时数据并结合异常事件判断方法自动判断是否发生异常事件，在发生异常事件时，触发调度。

8.根据权利要求6或7所述的流程工业管网系统的调度方法，其特征在于，在所述步骤1)设置预测模型及预测模型信息；所述预测模型信息包括管网设备负荷与能源介质产耗量关系模型中的模型参数，所述预测模型用于计算异常事件影响以及在给出调度方案时通过能源介质产耗量的变化计算出负荷的调整量，从而给调度人员以直观的提示；

在所述步骤4)中，还根据预测模型的能源介质的产耗量的预测结果生成调度方案；

在所述步骤5)中，调度模块还根据预测模型计算得出的能源介质的产耗量的预测结果，将其与调度方案中管网设备的目标状态对比，和/或将对比结果显示到人机接口模块。

9.根据权利要求6至8之一所述的流程工业管网系统的调度方法，其特征在于，所述流程工业管网系统为流程工业蒸汽系统。

10.一种流程工业蒸汽系统的调度方法，包括以下步骤：A)蒸汽系统的多级管网转化方法，和B)根据权利要求9所述的流程工业管网系统的调度方法；

1)确定需要转化蒸汽流量的管网及其减温减压站，根据通过减温减压站的管网间转化系数的函数关系式

计算得到通过减温减压站的管网间转化系数w，其中

是未蒸发水量占总减温水的百分比；h_ow是减温水比焓；是减温减压站排出的饱和水比焓、h_o是进减温减压站蒸汽比焓、h是出减温减压站蒸汽比焓_k；w为常数；

2)确定需要转化的A级管网的蒸汽流量Y；

3)根据减温减压站进出汽和排汽的函数关系G_o＝w×G_k；通过w得到由减温减压站连接的A-1或A+1级管网的蒸汽流量Y’，分别为Y’＝Y/w或Y’＝wY；其中G_o表示进汽流量，G_k表示排气流量；所述A-1级管网表示A级管网的下级管网，A+1级管网表示A级管网的上级管网；