CN108469745B - 用于燃气电站的运行工况在线仿真方法及在线仿真系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实例提供一种用于燃气电站的运行工况在线仿真方法及仿真系统，属于仿真技术领域。所述仿真方法包括：接收用户选择的需要进行工况预演或历史回放的时间点；获取与所述时间点对应的现场设备的工况，该获取的工况至少包括状态型关键参数和数值型关键参数；根据仿真系统预先生成的多个基础工况中的每一基础工况以及所述获取的工况，从所述多个基础工况中确定是否具有与所述获取的工况工况最相似的工况，其中每一所述基础工况至少包括状态型关键参数和数值型关键参数；以及在具有所述最相似的工况的情况下，使用所述最相似的工况进行工况预演或历史回放。通过本发明实施例提供的在线仿真方法，可以提高仿真结果的可靠性。

Description

用于燃气电站的运行工况在线仿真方法及在线仿真系统
技术领域
本发明涉及仿真技术领域，具体地涉及一种用于燃气电站的运行工况在线仿真方法及用于燃气电站的运行工况在线仿真系统。
背景技术
随着计算机、通讯、流体网络建模等技术的发展，大型发变机组仿真培训系统已经被广泛应用于电厂运行人员培训和控制系统设计验证等方面；而控制系统厂家生产的控制系统虚拟包(或者称软控制器)的发展则使得热工人员培训更加简单。在控制系统厂家未开发控制系统虚拟包之前，控制系统仿真多为设备模型仿真厂家在已有平台上模拟出控制系统的计算逻辑，并开发出相近的人机界面程序，但是其仿真相似度受限于具体项目，多为仅限于主要功能的模拟，而各种客户端工具多仅有外观或仅能实现部分功能。控制系统厂家提供的控制系统虚拟包，使用与实际控制系统完全一致的各种服务端、客户端工具，其主要区别仅仅是将接口点配置为硬接点还是软点。因此使用控制系统厂家提供的控制系统虚拟包能给热工人员以最真实的体验，从画面修改、逻辑修改、画面到逻辑的下装等各个方面与在现场的作业方式是一致的。
虽然采用控制系统厂家生产的控制系统虚拟包的仿真培训系统在热工及运行人员培训方面已经被广泛应用，但是多为与机组运行和生产管理没有直接联系的孤立系统。随着信息及通讯技术的发展，使得电厂内生产时数据的共享成为可能，为了充分利用共享的生产数据，更好地发挥仿真系统及信息系统的效能，故提出了在线仿真系统的概念。
在线仿真在技术上的关键点是现场状态与仿真模型状态的一致化的问题，例如，目前一套600MW以上机组在现场生产实时历史数据库中的点数大约为20000点(可以认为是所有标签点)；这些点大多数为反映现场工质(水、煤、风、燃气、蒸汽等)的压力、流量、温度状态和各个设备状态的关键参数点，而影响这些状态数据的内部参数则不包含在现场的生产实时历史数据库中，比如控制回路中调节器的调节系数、跟踪的当前值等(这些内部参数数据的数据量则是百万及以上级的)，而这些数据会影响到各个标签点的当前状态以及之后的状态走势。换言之，控制系统内部参数有无数种排列组合能够实现标签点的状态，因此仅仅根据标签点的状态是无法确切的得到其内部参数的组合状态的；而且从数量比例上也可以看出，以1个点的数据要推出100个点以上的数据，这是根本不可能的。
目前大型发变机组的在线仿真系统具有以下基本功能：在历史回放状态下，可以回顾过去的某个时间段机组状态的发展变化过程，从而允许热工人员、运行人员和诊断专家可以反复查看，细致分析判断引起机组性能变化、故障乃至事故的原因；在操作预演状态下，可以分析比较不同的作业流程带来的机组性能的变化、验证各种操作流程的合理性、试验参数调节的影响效果等。
本申请发明人在实现现有技术的过程中发现，上述目标功能得以有效实现的前提条件是仿真系统的状态与现场设备的状态足够相近，然而简单的使用生产实时历史数据库中的数据推导出现场机组的完整状态是不可能的。并且仿真模型的设计和开发的基础信息是机组各设备及系统运行的设计参数(包括初始设计参数及改造、检修后的经电科院等试验单位测定的试验参数等)，但是无论是设备厂商提供的设备指标参数还是设计院提供的现场设备的运行参数，其详尽程度都无法细致到各个负荷点的参数都与现场设备实际运行时情况完全一致(例如很多参数只有50％、75％、100％三个负荷特征点时的数据)，另外，随着机组的日常运行、技术改造、大小检修等活动的展开，会使机组的各个设备的运行特性与设计参数逐渐产生细微的偏差，这些也会影响历史回放和操作预演等功能的精确实现。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种用于燃气电站的运行工况在线仿真方法及用于燃气电站的运行工况在线仿真系统，用于解决上述问题中的一者或多者。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于燃气电站的运行工况在线仿真方法，该方法包括：接收用户选择的需要进行工况预演或历史回放的时间点；获取与所述时间点所对应的现场设备的工况，该获取的工况至少包括状态型关键参数和数值型关键参数；根据仿真系统预先生成的多个基础工况中的每一基础工况以及所述获取的工况，从所述多个基础工况中确定是否具有与所述获取的工况最相似的工况，其中每一所述基础工况至少包括状态型关键参数和数值型关键参数；以及在具有所述最相似的工况的情况下，使用所述最相似的工况进行工况预演或历史回放。
可选的，确定是否具有所述最相似的工况包括：遍历所述多个基础工况，将所述多个基础工况中的状态型关键参数与所述获取的工况中的状态型关键参数进行匹配以判断是否具有备选工况，其中备选工况为状态型关键参数与所述获取的工况中的状态型关键参数一致的工况；在具有所述备选工况的情况下，确定所述备选工况中的每一所述备选工况的所有数值型关键参数中的每一数值型关键参数与所述获取的工况中对应的数值型关键参数的相似度；根据每一所述备选工况中的所有数值型关键参数的相似度确定每一所述备选工况的综合相似度；以及将所述综合相似度最高且该最高的综合相似度大于一预设值的备选工况确定为所述最相似的工况。
可选的，根据以下公式计算备选工况中单个数值型关键参数的所述相似度：
Figure BDA0001588327030000041
其中，S为单个数值型关键参数的相似度，L实为现场设备的工况中该数值型关键参数的值，L仿为仿真系统的工况中该数值型关键参数的值，LMAX为该数值型关键参数所允许的最大值，LMIN为该数值型关键参数所允许的最小值。
可选的，确定备选工况的综合相似度包括，根据以下公式计算单个备选工况的综合相似度：
Figure BDA0001588327030000042
其中，Nkp为一个工况中的所有数值型关键参数数量，Snkp为第nkp个数值型关键参数的相似度，Wnkp为第nkp个数值型关键参数的权重。
可选的，在进行工况历史回放时，所述方法还包括：在不具有所述最相似的工况的情况下，将仿真系统的工况重置为缺省工况；以及获取来自所述现场设备的历史工况，并根据所述历史工况按照时间顺序进行历史回放。
可选的，所述使用所述最相似的工况进行工况预演包括：接收所述现场设备的全部状态型参数和数值型参数；根据所述现场设备的全部状态型参数和数值型参数修改所述最相似的工况的状态型参数和数值型参数，以使所述最相似的工况与所述现场设备的工况一致；以及在所述最相似的工况与所述现场设备的工况一致的情况下，开始进行工况预演。
可选的，所述方法还包括：对所述仿真系统的仿真模型进行修正。
可选的，所述对所述仿真系统的仿真模型进行修正包括：将仿真系统划分为多个子系统，确定待修正子系统，并根据以下步骤遍历所有待修正子系统：确定一历史时间段，并获取来自生产系统的该历史时间段内的历史工况；从所述历史时间段内确定一时间点TX，根据与所述时间点TX对应的现场设备的状态型关键参数和数值型关键参数，，从所述仿真系统预存的多个基础工况中确定与所述时间点TX对应的最相似的工况，并将仿真系统的工况重置为所述与所述时间点TX对应的最相似的工况；根据与所述时间点TX对应的所述现场设备的工况中的全部状态型参数和数值型参数修改与所述时间点TX对应的最相似的工况的状态型参数和数值型参数，以使所述与所述时间点TX对应的最相似的工况和与所述时间点TX对应的所述现场设备的工况一致；以及利用与所述时间点TX对应的工况进行设备特性反计算，并将所述仿真模型的参数修改为所述经过设备特性反计算的计算结果。
可选的，在将所述仿真模型的参数修改为所述经过设备特性反计算的计算结果后，根据以下步骤遍历所述历史时间段内的所有预设时间段TY：将所述仿真模型按照所述设备特性反计算的计算结果运行一预设时间段后TY，获取所述仿真系统在运行该预设时间段TY后的输出数据；将所述仿真系统在运行所述预设时间段TY后的输出数据和现场设备在运行所述预设时间段TY后的输出数据进行偏差度计算；以及根据所述偏差度计算结果调整所述仿真模型的参数。
另一方面，本发明实施例提供一种用于燃气电站的运行工况在线仿真系统，该系统包括存储器，所述存储器中存储有指令，该指令使得所述系统能够执行本申请上述任一项的任意用于燃气电站的运行工况在线仿真方法。
通过本发明的上述技术方案，在进行工况预演或工况历史回放之前，从多个基础工况中确定一个与现场设备的工况最相近的工况，可以提高仿真模型中的设备状态与现场设备工作状态的一致性，并能提高在线仿真系统在历史回放功能和操作预演功能的精确度。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的用于燃气电站的运行工况在线仿真方法的流程图；
图2是本发明一实施例提供用于燃气电站的运行工况的操作预演流程图；
图3是本发明一实施例提供的用于燃气电站的运行工况的历史回放作业流程图；
图4是本发明一实施例提供的用于燃气电站的运行工况的仿真系统的自动修正流程图；
图5是本发明一实施例提供的用于燃气电站的运行工况在线仿真结构的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明一实施例提供的用于燃气电站的运行工况在线仿真方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供了一种用于燃气电站的运行工况在线仿真方法，该方法包括：接收用户选择的需要进行工况预演或历史回放的时间点；获取与所述时间点对应的现场设备的工况；根据仿真系统预先生成的多个基础工况中的每一基础工况以及所获取的工况，从多个基础工况中确定是否具有与所述时间点对应的现场设备的工况最相似的工况；以及在具有最相似的工况的情况下，使用该最相似的工况进行工况预演或历史回放。
所获取的与用户选择的时间点对应的现场设备的工况应至少包括状态型关键参数和数值型关键参数；仿真系统预先生成的多个基础工况中的每一基础工况也均应至少包括状态型关键参数和数值型关键参数。
其中，所述状态型关键参数和数值型关键参数并不是固定的，其与实际生产系统和现场现场设备相关，可由工作人员自行确定。在设置状态型关键参数和数值型关键参数时，主要考虑各个参数对实际生产系统的影响力，例如所述状态型关键参数可以为阀门开关状态、设备状态(包括运行、停止等)、开关状态(合闸、分闸)、机组状态(运行、跳闸、点火、启动等)，所述数值型关键参数可以为环境温度、负荷、转速、阀门开度、汽轮机排气温度、主蒸汽压力、汽包水位、功率、瞬时供热量等。但是对于同一套现场设备及与其对应的仿真系统来说，仿真系统中的状态型关键参数和数值型关键参数与现场设备的状态型关键参数和数值型关键参数应该是一一对应的。
仿真系统在最初使用时，仿真数据库中没有存储相关基础工况以及与所述工况相对应的状态型关键参数和数值型关键参数。因此，在仿真系统未与实际生产系统相连接之前(即离线状态下)，需要对仿真模型进行调试，同时在仿真模型离线运行期间，不断地将基础工况以及与基础工况相对应的状态型关键参数和数值型关键参数存入仿真数据库中。在预先存储基础工况的过程中，可以先预存一些典型工况及与其对应的状态型关键参数和数值型关键参数，所述典型工况可以为：例如点火前、并网后以及并汽前等，或者输出功率为475MW、550MW、650MW、750MW等。
随着仿真系统的在线使用(与实际生产系统相连接)，可以不断将仿真系统所运行的工况及与其对应的状态型关键参数和数值型关键参数存入仿真数据库中，以丰富仿真数据库中预存的基础工况，还能使得仿真系统在运行(操作预演或历史回放等)前能够具有与现场设备状态较高的相似度。
本发明该实施例还提供了一种确定最相似工况的方法。在确定基础工况中与现场设备的工况最相似的工况过程中，使用所述确定最相似工况的方法，可以提高仿真系统运行初始工况与现场设备工况的相似度。
所述确定最相似工况的过程包括：
遍历多个基础工况，将多个基础工况中每一基础工况的所有状态型关键参数与所获取的现场设备的工况中的所有状态型关键参数进行匹配，以判断是否具有备选工况，其中，备选工况是状态型关键参数与所获取的工况中的状态型关键参数全部一致的工况，由于状态型关键参数对于设备运行状态影响重大，因此在有基础工况中某一状态型关键参数与现场设备的工况中的状态型关键参数不一致的情况下，即可确定该基础工况与现场设备的工况是不一致的，即不属于备选工况；
在具有备选工况的情况下，遍历所有备选工况，确定每一备选工况中的所有数值型关键参数中的每一数值型关键参数与所获取的现场设备的工况中对应的数值型关键参数的相似度；
根据每一备选工况中的所有数值型关键参数的相似度确定每一备选工况的综合相似度；以及
将综合相似度最高且该最高的综合相似度大于一预设值的备选工况确定为最相似工况。相较于状态型关键参数来说，数值型关键参数在获取的过程中会受多种因素影响造成实际值与获取值之间会存在偶然误差，然而细微的测量误差对设备运行状态影响不大甚至可以忽略，因此可以设置一预设值，在备选工况的综合相似度低于该预设值时确定该备选工况与所获取的工况不一致，即确定综合相似度低于该预设值的工况与所获取的工况不相似。其中，所述预设值可以由工作人员自行设定。
本发明实施例还提供了一种确定单个数值型关键参数的相似度的算法。所述单个数值型关键参数的相似度的确定可以理解为：确定仿真系统的备选工况中的某一数值型关键参数的与所获取的来自生产系统的一工况中的数值型关键参数的偏差率，偏差率越大，表示该数值型关键参数的相似度越低，同理，偏差率越小，表示该数值型关键参数的相似度越高。
具体的，可以通过以下公式计算备选工况中单个数值型关键参数的相似度：
Figure BDA0001588327030000091
其中，S为单个数值型关键参数的相似度，L实为现场设备的工况中该数值型关键参数的值，L仿为仿真系统的工况中该数值型关键参数的值，LMAX为该数值型关键参数所允许的最大值，LMIN为该数值型关键参数所允许的最小值。
一般情况下，数值型关键参数的所允许最大值和所允许最小值都是固定的。
在确定了一个备选工况中每一数值型关键参数的相似度的情况下，还要进一步确定该备选工况的综合相似度以保障仿真系统的状态与现场设备的状态足够相近。为此，本发明实施例还提供了一种确定备选工况的综合相似度的方法，该方法根据备选工况中的数值型关键参数的重要性确定该备选工况的综合相似度(数值型关键参数的重要性可以用权重体现，即不同的重要性的数值型关键参数的权重是不同的)。通过使用该实施例提供的确定备选工况的综合相似度的方法，可以进一步确定备选工况与现场设备的工况的相似度，并且在具有多个可选择的相似工况的情况下，能够确定一个与现场设备的工况最相似的工况。
本发明该实施例提供的确定备选工况的综合相似度的方法通过将一个工况中的数值型关键参数的相似度根据该参数的重要性(权重)进行加权平均，即可得到该备选工况与所获取的现场设备的工况的综合相似度。具体的，可以通过以下公式计算单个备选工况的综合相似度：
Figure BDA0001588327030000092
其中，nkp为整数，范围是1至Nkp，Nkp为整数，表示一个备选工况中的所有数值型关键参数数量，Snkp为第nkp个数值型关键参数的相似度，Wnkp为第nkp个数值型关键参数的权重。
本发明实施例提供的用于燃气电站的运行工况在线仿真方法，打破了常规仿真系统与实际生产系统之间的壁垒，使得现场设备的生产数据在仿真系统中能够全面展现，包括现场设备的各阀门的状态、工质参数等。并且在进行工况预演或者历史回放前，先采用本发明实施例提供的运行工况在线仿真方法，从仿真系统预存的多个基础工况中选定一个与现场设备的工况最相似的工况开始进行工况预演或这历史回放。
图2是本发明一实施例提供的用于燃气电站的运行工况的操作预演流程图。如图2所示，本发明实施例还提供了一种在线仿真系统的操作预演方法，该方法包括：接收用户选定的进行工况预演的时间点T；获取仿真系统预先存储的基础工况关键参数列表，所述关键参数列表包括状态型关键参数和数值型关键参数；获取T时刻现场设备的关键参数列表D0；遍历预先存储的所有基础工况，确定所有基础工况中每一基础工况的状态型关键参数与D0列表中的状态型关键参数全部一致的工况为备选工况，并进入备选工况列表；在备选工况列表中备选工况的数量为0的情况下，确定没有最相似工况，结束工况预演作业；在备选工况列表中备选工况的数量不为0的情况下，遍历备选工况列表中的所有备选工况；并遍历所有备选工况中的每一备选工况的所有数值型关键参数；计算所有数值型关键参数中的每一数值型关键参数的相似度S；在每一备选工况中的所有数值型关键参数结束遍历后，计算所述每一备选工况的综合相似度；在所有备选工况结束遍历后，确定综合相似度最高的备选工况Ic0；将仿真系统的预演初始工况重置为备选工况Ic0，即以备选工况Ic0为初始工况进行预演操作。
相较于现有的仿真系统来说，利用重置后的备选工况Ic0作为预演初始工况开始预演，可以提高仿真系统的仿真准确度，还能提高仿真系统预演结果的可靠性。
本申请的发明人在研究工作过程中发现，将重置后的备选工况Ic0的相关工况数据进行处理，可进一步提高预演初始工况与所获取的和某一时间点T相对应的现场设备的工况的相似度。具体的处理过程如下所述。
在将仿真系统的预演初始工况重置为备选工况Ic0后，切除仿真模型与仿真控制模块之间的通讯；读取条件设值表P仿，获得相关数据点表以及各设值条件，其中，所述条件设值表P仿包括最相似的备选工况Ic0对应的所有状态型参数和数值型参数，所述相关数据点表中包括所有数值型参数，所述设值条件包括所有状态型参数；从生产实时历史数据库中读取与所获取的现场设备工况对应的条件设值表P实，其中，所述条件设置表P实包括与所获取的现场设备的工况对应的所有状态型参数和数值型参数；以所读取的与所获取的现场设备的工况对应的条件设值表P实所包括的所有状态型参数和数值型参数为准，修改仿真模型中的相应的状态型参数和数值型参数(不包括状态型关键参数和数值型关键参数)；同时像仿真控制模块中发送反算开始标志，以与所获取的现场设备的工况对应的所有状态型参数和数值型参数为基础进行运算，其中所述所有状态型参数和数值型参数包括状态型关键参数和数值型关键参数；启动仿真控制模块，并利用反算逻辑运行几个预设周期，可以由工作人员自行设置，一般时间为几秒钟；在所述反算逻辑运行预设周期后，像仿真控制模块发送反算结束标志；冻结仿真控制模块；启动仿真模型与仿真控制模块之间的通讯；以修改后的状态型参数和数值型参数为基础开始进行仿真预演；在用户手动停止预演或预演时间超时的情况下停止预演，其中，所述预演时间可由用户自行设定。
其中，在启动仿真模型与仿真控制模块之间的通讯之后、开始预演之前，工作人员可以选择预演模式。例如所述预演模式可以为离线预演，即断开仿真系统与实际生产系统之间的通讯连接，仿真系统仅进行正常的仿真计算。或者所述预演模式还可以为在线预演(图示的负荷跟随模式)，即启用仿真系统与实际生产系统之间的通讯连接，且实际生产系统正常运行，仿真系统在运行的过程中能够获取到发送给实际生产系统的负荷请求变化指令，实际生产系统在执行所述负荷请求变化指令的同时，仿真系统也会接收并执行所述负荷请求变化指令，并通过仿真控制模块进行计算以及预演。
其中，由于所获取的来自生产实时历史数据库中的数据已经由生产实时历史数据库实施商进行了加工，因此这些数据的形式可能会与仿真系统控制组态中实际使用的数据形式不一致，因此可能需要对从生产实时历史数据库中获取的数据进行反算等操作。例如，某一参数接入仿真系统/实际生产使用的是电信号，而在生产实时历史数据库中已经转变为压力、流量等物理数据数值信号。
其中，在切除仿真模型与仿真控制模块之间的通讯后，让仿真控制模块中的反算逻辑运行几个周期是为了提高仿真系统运行稳定性。例如，在修仿真系统的状态型参数或数值型参数(仿真模型的设备状态或参数)过程中，如果出现参数修改错误，容易导致仿真系统故障，仿真数据或结果发生错误，甚至会影响仿真系统的健康、使用寿命等。因此，为了提高仿真系统的可靠性和安全性，利用仿真控制模块将修改后的参数单独运行几个周期是有必要的。
本发明该实施例提供的用于燃气电站的运行工况的操作预演仿真方法，能够使得仿真系统进行可靠的工况预演。工作人员利用本发明实施例提供的所述操作预演仿真方法进行操作预演，能够准确分析比较不同的作业流程带来的机组性能的变化，验证各种操作流程的合理性，还能试验被调节的参数的影响效果等。
图3是本发明一实施例提供的用于燃气电站的运行工况的历史回放作业流程图。如图3所示，本发明实施例还提供了一种在线仿真系统的历史回放方法，该方法包括：接收用户选定的进行历史回放的时间点T；获取仿真系统预先存储的基础工况关键参数列表，所述关键参数列表包括状态型关键参数和数值型关键参数；获取T时刻现场设备的关键参数列表D0；获取仿真系统预先存储的基础工况关键参数列表，所述关键参数列表包括状态型关键参数和数值型关键参数；获取T时刻现场设备的关键参数列表D0；遍历预先存储的所有基础工况，确定所有基础工况中每一基础工况的状态型关键参数与D0列表中全部一致的工况为备选工况，并进入备选工况列表；在备选工况列表中备选工况数量为0的情况下，确定没有最相似工况，此时可以将初始工况重置为缺省工况，即默认工况，但是所述缺省工况不固定，可以由用户根据想要历史回放的现场设备工况，手动从所预存的多个备选工况/基础工况中选择一个工况作为历史回放的初始工况，在所选择的工况与现场设备工况的偏差较大的情况下，用户也可以手动调试以调整相关参数，并开始历史回放；在备选工况列表中备选工况的数量不为0的情况下，遍历备选工况列表中的所有备选工况；并遍历所有备选工况中的每一备选工况的所有数值型关键参数；计算所有数值型关键参数中的每一数值型关键参数的相似度S；在每一备选工况中的所有数值型关键参数结束遍历后，计算所述每一备选工况的综合相似度；在所有备选工况结束遍历后，确定综合相似度最高的备选工况Ic0；将仿真系统的预演初始工况重置为备选工况Ic0，即以备选工况Ic0为初始工况进行历史回放。
在确定了历史回放的初始工况的情况下，可以根据以下步骤进行历史回放。
在将仿真系统的历史回放初始工况重置为备选工况Ic0或缺省工况后，从生产实时历史数据库中获取回放数据；按照回放的时间进度将所述回放数据发送到仿真数据库中；仿真控制模块开始运行，仿真数据库与仿真控制模块之间不断进行数据交换；在用户手动停止回放或回放时间超时的情况下停止回放(所述回放时间可由用户自行设定)。
其中，基于与上述仿真预演操作相同的原理，在从生产实时历史数据库中获取数据以后，可能需要对所述数据进行反算等操作。
本发明该实施例提供的用于燃气电站的运行工况的历史回放仿真方法，能够使得仿真系统进行可靠的工况历史回放。采用本发明实施例提供的所述历史回放仿真方法进行工况历史回放，可以回去过去某一时间段内机组状态的发展变化过程，从而运行热工人员、运行人员以及诊断专家等人可以反复查看，细致分析判断引起机组性能变化、故障乃至事故的原因。并且在进行工况回放之前也进行有关相似工况的计算，还能有效避免由于方则很难系统内部控制参数与实际生产系统内部控制参数的差异过大可能造成仿真控制模块运行异常的问题。
本申请发明人在研究过程中发现，在线仿真系统随着日常运行、改造、以及检修等，会使得仿真模型的运行参数与最初的设计参数之间逐渐产生细微的偏差，进而会影响仿真系统的可靠性，以及工况预演或历史回放等作业的准确性。
因此，本发明实施例还提供了一种用于仿真系统的自动修正方法。图4示出了一种用于燃气电站的运行工况的仿真系统的自动修正流程图。具体的，如图4所示，本发明实施例提供了一种用于仿真系统的自动修正方法，该方法包括：先将仿真系统划分为多个子系统，确定待修正子系统并遍历所有待修正子系统；确定一历史时间段，并获取来自生产系统的该历史时间段内的历史工况，包括与历史工况对应的状态型关键参数和数值型关键参数；从所确定的历史时间段内确定一具体时间点TX，遍历所述具体时间点TX；根据所获取的与时间点TX对应的现场设备的状态型关键参数和数值型关键参数，从仿真系统预存的多个基础工况中确定与该时间点TX对应的最相似的工况，并将所述最相似工况重置为仿真系统的初始工况，在将仿真系统的初始工况重置后，根据与时间点TX对应的现场设备的工况中全部状态型参数和数值型参数修改所述最相似工况的状态型参数和数值型参数，以使与时间点TX对应的最相似的工况和与时间点TX对应的现场设备的工况一致；在将仿真系统的初始工况重置后，利用时间点TX对应的现场设备的工况数据进行设备特性反计算；冻结设备特性反计算，并将仿真模型的参数修改为经过所述设备特性反计算的计算结果。
设备性能参数(如风机扬程特性、功率特性、阀门流量特性、加热器等受热面传热系数、锅炉各部分辐射系数、对流系统等等)一般是由生产厂商提供的，但是由于生产厂商提供的设备性能参数不够精确、装配过程、或随着使用时间的增加，在液体(水或油液等)中的添加剂或灰尘等因素，都会影响设备性能参数的准确性，进而会影响设备的输出结果。因此为了实现仿真模型自动修正功能，有必要通过设备特性反计算以提高仿真模型性能参数的精确度。而通过现场设备的工况数据修改仿真模型的设备性能参数，主要是为了提高仿真模型与现场设备的相似度。
根据一设备的输入和该设备的设备性能参数就能确定输出结果，而在设备性能参数出现变化时，会导致输出出现变化。因此，所述设备特性反计算是指：根据同一设备的一对输入和输出，可以确定该输入和输出所对应的设备性能参数。由于单个数据计算结果不可靠，存在偶然性，因此在仿真系统的自动修正过程中，可以获取同一设备的多对输入和输出数据，并确定同一设备的多个设备性能参数，从多个设备性能参数中选取一个较可靠性的数据修改仿真模型的参数。从多个设备性能参数中选取一个较可靠性的数据具有多种方法，例如，可以选取与未修改之前的设备性能参数相差最小的数据，或者可以将仿真模型的设备性能参数修改为所得到的多个设备性能参数的平均值等等。
直接使修改后的仿真模型进行仿真工作，会使得仿真系统的故障率增加爱，不利于仿真系统的稳定性。因此，本发明实施例提供了将修改后的仿真模型的参数进行验证的方法。
具体的，在将仿真模型的参数修改为经过所述设备特性反计算的计算结果后，断开仿真模型与仿真控制模块之间的通讯，让仿真模型运算几个周期，以确保所修改的设备性能参数对仿真模型没有影响；冻结仿真模型，仿真控制模块启动仿真计算；遍历历史时间段内的所有预设时间段TY，以验证修改后的设备性能参数；进行仿真模块输出与现场设备输出的偏差度计算(仿真模块的输入与现场设备的输入是一致的，仿真模型的设备参数是经过设备特性反计算的计算结果)；根据所述偏差度调整仿真模型的参数(这样可以进一步提高仿真模型与现场设备的相似度)；在预设时间段遍历TY完毕、时间点TX遍历完毕、且所有待修正子系统遍历完毕后，结束仿真系统自动修正作业。
其中，所述历史时间段内确定的一具体时间点TX，是指进行仿真系统修正过程的初始时间点，所述历史时间段内的预设时间段TY，是指仿真控制模块计算并验证修改后的设备性能参数的时间段。例如，选取昨天10:00-20:00这一时间段的生产数据进行仿真系统修正作业，可以选取整点时间点作为初始时间点，即所述TX为8:00、9:00、10:00等，所述自动修正结果验证时间可以为十分钟一次，即所述TY可以为8:10、8:20、8:30、9:10等等。
本发明该实施例提供的仿真系统的自动修正方法，以子系统为基本单位，使用历史时间段内生产系统历史数据为基础，进行仿真模型设备性能参数的反处理，可以计算出更符合设备特性参数或者工质流体特性的参数组，并且该方法还对各个过程的数据进行了验证性计算，在经过循环对比后，能够确定最符合现场设备运行特性的参数，从而实现了对仿真系统的自动修正功能。
相应的，本发明实施例还提供了一种用于燃气电站的运行工况在线仿真系统，该系统包括存储器，所述存储器中存储有指令，该指令使得所述系统能够执行本发明实施例所提供的所述用于燃气电站的运行工况在线仿真方法。
本发明实施例提供了一种基于Emerson Ovation和Diasys Netmation两种控制系统虚拟包的用于燃气电站的运行工况在线仿真结构。其中，被仿真发电机组、燃气轮机、汽机(蒸汽机和汽轮机)等的控制系统为Diasys Netmation，汽机辅机、余热锅炉及辅助设备等的控制系统为Emerson Ovation。仿真系统的所有控制逻辑均直接使用现场的控制组态文件，仿真系统的逻辑组态和画面组态与实际生产系统的工程师站保持一致。仿真模型与Emerson Ovation和Diasys Netmation之间采用接口机进行通讯，以保证实际生产系统与仿真系统之间的数据通讯，使得仿真系统能够在线运行。
图5是本发明实施例提供的在线仿真结构的示意图。如图5所示，生产系统包括多个操作员站、工程师站、虚拟控制器、交换机以及接口机(生产系统的控制系统可以为SIS系统，所述接口机为SIS系统接口机)；仿真系统包括操作员站、教练员站、工程师站、就地站、仿真控制模块、交换机以及接口机(仿真系统的控制系统可以为Ovation系统，所述接口机为Ovation系统接口机)。其中，所述生产系统的操作员站和工程师站，以及仿真系统的操作员站、教练员站、工程师站以及就地站均是依据依据职能不同的工作人员应具有不同的操作权限而设置的，并且所述生产系统和仿真系统内部均通过交换机进行数据传输，而在所述生产系统和仿真系统之间则通过接口机(包括SIS系统接口机和Ovation系统接口机)进行数据传输，以使得仿真系统具有在线仿真的功能。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种用于燃气电站的运行工况在线仿真方法，其特征在于，该方法包括：
接收用户选择的需要进行工况预演或历史回放的时间点；
获取与所述时间点所对应的现场设备的工况，该获取的工况至少包括状态型关键参数和数值型关键参数；
根据仿真系统预先生成的多个基础工况中的每一基础工况以及所述获取的工况，从所述多个基础工况中确定是否具有与所述获取的工况最相似的工况，其中每一所述基础工况至少包括状态型关键参数和数值型关键参数；
在具有所述最相似的工况的情况下，使用所述最相似的工况进行工况预演或历史回放；以及
基于以下方式对所述仿真系统的仿真模型进行修正：
将仿真系统划分为多个子系统，确定待修正子系统，并根据以下步骤遍历所有待修正子系统：
确定一历史时间段，并获取来自生产系统的该历史时间段内的历史工况；
从所述历史时间段内确定一时间点TX，根据与所述时间点TX对应的现场设备的状态型关键参数和数值型关键参数，从所述仿真系统预存的多个基础工况中确定与所述时间点TX对应的最相似的工况，并将仿真系统的工况重置为所述与所述时间点TX对应的最相似的工况；
根据与所述时间点TX对应的所述现场设备的工况中的全部状态型参数和数值型参数修改与所述时间点TX对应的最相似的工况的状态型参数和数值型参数，以使所述与所述时间点TX对应的最相似的工况和与所述时间点TX对应的所述现场设备的工况一致；以及
利用与所述时间点TX对应的工况进行设备特性反计算，并将所述仿真模型的参数修改为经过所述设备特性反计算的计算结果。
2.根据权利要求1所述的在线仿真方法，其特征在于，确定是否具有所述最相似的工况包括：
遍历所述多个基础工况，将所述多个基础工况中的状态型关键参数与所述获取的工况中的状态型关键参数进行匹配以判断是否具有备选工况，其中备选工况为状态型关键参数与所述获取的工况中的状态型关键参数一致的工况；
在具有所述备选工况的情况下，确定所述备选工况中的每一所述备选工况的所有数值型关键参数中的每一数值型关键参数与所述获取的工况中对应的数值型关键参数的相似度；
根据每一所述备选工况中的所有数值型关键参数的相似度确定每一所述备选工况的综合相似度；以及
将所述综合相似度最高且该最高的综合相似度大于一预设值的备选工况确定为所述最相似的工况。
3.根据权利要求2所述的在线仿真方法，其特征在于，根据以下公式计算备选工况中单个数值型关键参数的所述相似度：
Figure FDA0003073836270000021
其中，S为单个数值型关键参数的相似度，L实为现场设备的工况中该数值型关键参数的值，L仿为仿真系统的工况中该数值型关键参数的值，LMAX为该数值型关键参数所允许的最大值，LMIN为该数值型关键参数所允许的最小值。
4.根据权利要求2或3所述的在线仿真方法，其特征在于，确定备选工况的综合相似度包括，根据以下公式计算单个备选工况的综合相似度：
Figure FDA0003073836270000031
其中，Nkp为一个工况中的所有数值型关键参数数量，Snkp为第nkp个数值型关键参数的相似度，Wnkp为第nkp个数值型关键参数的权重。
5.根据权利要求1所述的在线仿真方法，其特征在于，在进行工况历史回放时，所述方法还包括：
在不具有所述最相似的工况的情况下，将仿真系统的工况重置为缺省工况；以及
获取来自所述现场设备的历史工况，并根据所述历史工况按照时间顺序进行历史回放。
6.根据权利要求1所述的在线仿真方法，其特征在于，所述使用所述最相似的工况进行工况预演包括：
接收所述现场设备的全部状态型参数和数值型参数；
根据所述现场设备的全部状态型参数和数值型参数修改所述最相似的工况的状态型参数和数值型参数，以使所述最相似的工况与所述现场设备的工况一致；以及
在所述最相似的工况与所述现场设备的工况一致的情况下，开始进行工况预演。
7.根据权利要求1所述的在线仿真方法，其特征在于，在将所述仿真模型的参数修改为所述经过设备特性反计算的计算结果后，根据以下步骤遍历所述历史时间段内的所有预设时间段TY：
将所述仿真模型按照所述设备特性反计算的计算结果运行一预设时间段TY后，获取所述仿真系统在运行该预设时间段TY后的输出数据；
将所述仿真系统在运行所述预设时间段TY后的输出数据和现场设备在运行所述预设时间段TY后的输出数据进行偏差度计算；以及
根据所述偏差度计算结果调整所述仿真模型的参数。
8.一种用于燃气电站的运行工况在线仿真系统，其特征在于，该系统包括存储器，所述存储器中存储有指令，该指令使得所述系统能够执行根据权利要求1-7中任一项权利要求所述的用于燃气电站的运行工况在线仿真方法。
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