CN110556033A - 基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电厂安全控制系统领域，尤其涉及一种基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统。包括火电厂机组的DCS数据采集系统，其特征在于：所述的存储器内部保存指导功能模块，存储事故案例库和典型操作；所述的处理器对火电厂不同部件的故障信息进行编码并划分等级，通过专家行业知识库、和历史故障数据的分析，对火电机组运行指标划分正常阈值范围，挖掘指标运行过程变化规律，构建不同状态下的数据样本集，利用机器学习算法建立故障触发模型。当达到触发条件时，显示器直观展示故障发生部位、数据分布规律，并在显示器中展现故障产生原因、处理建议等信息，故障预警准确，指导操作精确到位。

Description

基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统

技术领域

本发明属于电厂安全控制系统领域，尤其涉及一种基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统。

背景技术

火电厂集控运行是确保火电厂安全高效运行的重要保障，也就是集控运行人员的操作水平和事故处理水平直接影响火电厂安全经济运行；尤其近些年以来，集控运行人员越来越少(2人或1人)且趋于年轻化，由于业务水平不熟练，导致运行操作水平下降，出现机组运行异常或事故时，因业务技术不熟练或考虑不周全，使得异常或事故扩大，严重影响火电厂正常生产。针对此种运行现状，亟待需要开发一套运行操作指导系统，将运行措施、注意事项及其具体关键调节量建议固化到系统中，在某些典型操作或事故操作时，为运行人员提供必要的指导，比较为促进火电厂安全经济运行发挥积极作用。

专利CN 102289963多元火电运行仿真操作技能培训方法将DCS操作站、就地站操作练习与DCS教学课件、就地操作模块事故处理的音、视频文件相结合，但该培训系统仅是将教学资料、事故处理信息与培训软件系统简单结合，为一固定的培训操作系统，缺乏对现场出现典型事故案例库的操作指引和处理建议。

专利CN 104616124一种火力发电厂安全经济运行状态的实时发布方法及系统。利用SIS、MIS视频监控系统建立了火电厂实景三维模型，在SIS系统中建立专家指导库并输出操作指导。但该专利通过SIS系统间接从DCS获得生产实时数据，在电厂环境复杂多变，由SIS中构建的专家知识库的不能全面的为现场运行提供操作指导。

专利CN 102930773一种石化装置三维实时培训方法及系统。利用虚拟现实技术开发了石化装置的三维培训系统，也是一套现场操作配置系统，进行了三维环境下的复杂设备操作，并未给出现场操作可能出现故障提供操作建议指导。

发明内容

本专利针对上述技术的不足，提出一种预警准确，指导操作的基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统。

一种基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统，其特征在于：包括火电厂机组的DCS数据采集系统，其特征在于：还包括存储器、处理器和显示器，

所述的存储器内部保存指导功能模块，存储事故案例库和典型操作；

所述的处理器对火电厂不同部件的故障信息进行编码并划分等级，通过专家行业知识库、和历史故障数据的分析，对火电机组运行指标划分正常阈值范围，挖掘指标运行过程变化规律，构建不同状态下的数据样本集，利用机器学习算法建立故障触发模型；

所述的显示器至少包括DCS智能雇主运行操作展示功能。

当达到触发模型条件时，便触发并在运行人员操作平台并排布置的DCS辅助智能运行系统上与DCS终端画面相同界面上显示关键操作步骤及注意事项，包括但不限于关键操作量，如阀门开度、风门挡板开度等。建立典型操作或事故案例操作自学习模型，实现自学习、自寻优，经专家确认后再将优化的关键操作步骤(包括但不限于关键操作量，如阀门开度、风门挡板开度等)及注意事项。

所述的故障触发模型的触发条件来自火电厂机组的DCS数据采集系统，直接获取从DCS数据采集系统传来的生产现场实时数据，通过历史数据建模形成算法模型库，当达到触发条件时，显示器直观展示故障发生部位、数据分布规律，并在显示器中展现故障产生原因、处理建议信息。

所述的显示器还展示基于典型操作，研究典型设备的过程运行数据可调参数间变化规律，利用历史数据挖掘最优工况运行参数，为运行人员提供操作指导建议。

所述的事故案例库和典型操作，包含现场《运行规程》与现场人员运行经验相结合，对设备操作顺序、关键注意事项形成的操作标准。

现以锅炉四管泄漏为例加以说明。触发条件：给水流量与主蒸汽流量偏差大于80T/h、炉膛及烟道各段烟温温降率大于5℃/min(降温速率泄漏量须足够大方可体现)或两侧偏差超过15℃、炉管泄露检测值超过50(大部分参数常年大于25，建议改为50)、炉膛负压波动超过±100pa(确定定值)、引风机电流比同工况下高#3炉5A、#4炉10A及以上(定值偏大且由于两台机组引风机大小不同应注意区别)。关键注意事项：主汽温再热汽温稳定在538℃左右；汽包水位波动控制在±50mm，流量偏差大时及时申请停机；注意小机低调门开度，及时增加电泵出力；炉膛负压控制±300Pa，稳定后维持±50Pa。

若泄露量小(流量偏差低于150T/h)时处理步骤：

(1)检查电泵可靠备用，随时具备启动条件；

(2)关注给水流量与主汽流量偏差，及时降低蒸发量，降低主汽压运行；

(3)控制小机转速5200转以内，低调门开度85％以内，适当开启高调门；

(4)燃烧不稳时(火焰强度波动低于80％)提示：立即投油稳燃；

(5)根据负荷情况，建议蒸发量维持700-800吨，主汽压15MPa以内；

若泄露量大(流量偏差高于150T/h)时处理步骤：

(1)立即启动电泵备用；

(2)关注给水流量与主汽流量偏差，投油快减负荷，降低主汽压运行；

(3)控制小机转速5200转以内，低调门开度85％以内，适当开启高调门，给水流量维持不住立即增加电泵出力；

(4)燃烧不稳时(火焰强度波动低于80％)提示：立即投油稳燃；

(5)根据负荷情况，建议蒸发量维持700吨，主汽压14MPa以内；

(6)申请停炉。

所述的事故案例库和典型操作在使用过程中，根据现场机组实际状态、专家经验积累，调整案例库中的操作步骤，并将机组历史操作经验固化到案例库中，并且保存历次修改信息。

所述的显示器包括但不限于CRT显示器、液晶显示器、VR、视觉增强显示器或佩戴式人机互动装置。

本发明的优点及积极效果为：

建立了典型操作和事故案例库，并建立综合条件判断触发模型，当达到触发模型条件时，便触发并在运行人员操作平台并排布置的DCS辅助智能运行系统上与DCS终端画面相同界面上显示关键操作步骤(包括关键操作量，如阀门开度、风门挡板开度等)及注意事项；并建立典型操作或事故案例操作自学习模型，实现自学习、自寻优，经专家确认后再将优化的关键操作步骤(包括关键操作量，如阀门开度、风门挡板开度等)及注意事项，实现对运行人员操作指导和培训。通过DCS直接获取实时、历史数据，数据来源更直接、全面，且基于典型操作库、事故案例库进行操作自寻优指导，为现场运维人员提供操作指导、分析处理建议。

附图说明

图1是本发明的原理方框图。

图2是本发明的电气原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1：

如图1、图2所示，基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统，其特征在于：包括火电厂机组的DCS数据采集系统，其特征在于：还包括存储器、处理器和显示器，

所述的存储器内部保存指导功能模块，存储事故案例库和典型操作；

所述的处理器对火电厂不同部件的故障信息进行编码并划分等级，通过专家行业知识库、和历史故障数据的分析，对火电机组运行指标划分正常阈值范围，挖掘指标运行过程变化规律，构建不同状态下的数据样本集，利用机器学习算法建立故障触发模型；

所述的显示器至少包括DCS智能雇主运行操作展示功能。还展示基于典型操作，研究典型设备的过程运行数据可调参数间变化规律，利用历史数据挖掘最优工况运行参数，为运行人员提供操作指导信息。

当达到触发模型条件时，便触发并在运行人员操作平台并排布置的DCS辅助智能运行系统上与DCS终端画面相同界面上显示关键操作步骤及注意事项，包括但不限于关键操作量，如阀门开度、风门挡板开度等。建立典型操作或事故案例操作自学习模型，实现自学习、自寻优，经专家确认后再将优化的关键操作步骤(包括但不限于关键操作量，如阀门开度、风门挡板开度等)及注意事项。

所述的故障触发模型的触发条件来自火电厂机组的DCS数据采集系统，直接获取从DCS数据采集系统传来的生产现场实时数据，通过历史数据建模形成算法模型库，当达到触发条件时，显示器直观展示故障发生部位、数据分布规律，并在显示器中展现故障产生原因、处理建议信息。

所述的显示器包括但不限于CRT显示器、液晶显示器、VR、视觉增强显示器或佩戴式人机互动装置。

具体上包括以下步骤：

步骤(1)，基于《运行规程》及现场运行人员经验形成典型操作库、事故案例库，明确典型操作步骤、操作量、注意事项及事故操作的操作名称、操作步骤、操作量、注意事项；

步骤(2)，由DCS历史数据为基础，对不同事故进行数据划分，利用机器学习算法对机组关键运行指标寻找正常运行区间，并参考运行人员经验建立典型、事故操作的触发模型，然后布置到数据处理系统中；

当运行参数超出步骤(2)中的设定时，触发模型参数，并从步骤(1)中的典型操作库、事故案例库中，提取相应的操作步骤、操作量、注意事项输出至DCS智能辅助运行系统的操作指导功能模块，显示屏并排与DCS操作终端，为操作人员提供操作引导，比如发生汽泵跳闸事故时，当触发汽泵综合跳闸信号后，系统会进行声音报警“x-x汽泵跳闸”且自动弹出“X—X汽泵跳闸操作指导”对话框，对话框中展示“跳闸首出原因”、“处理步骤”、“处理过程中关键注意事项”，处理步骤中涉及可调参数的也会根据当前工况展示最优的调整目标值，事故处理过程中根据发生的不同状况，提醒内容也会自动切换为对应当前状况应当进行的操作。对于非事故类的操作，比如磨煤机切换，可由生产人员手动点开对话框，对话框中包含“操作步骤”和“关键注意事项”，生产人员按照操作步骤展开磨煤机切换的操作，这样可弥补生产人员水平的不足或操作过程中跳项、漏项。

在实际操作过程中，随着机组运行，典型、事故案例库中的信息由电厂专家对电厂典型案例库、事故案例库进行优化修改，以便下次模型触发时，可提供更合理更符合现场实际情况的操作建议。

典型和事故案例库模型触发模块：

1.由DCS操作的历史数据，根据典型操作、事故操作进行编码并划分等级，积累不同案例操作、事故对应的特征数据集；

2.对典型操作、事故操作的数据利用算法评估预测可调变量的运行范围；

3.结合《运行规程》和现场人员运行经验，对设备操作顺序、关键注意事项形成典型操作、事故案例标准；

4.将典型案例库标准与算法可调参量结合，形成触发模型标准，当设备运行满足判据时，在DCS智能辅助运行平台输出相应的故障原因、处理步骤和处理过程中关键注意事项，并实时展示相关可调量的变化趋势和调整目标值，为运行人员提供操作指导。

典型和事故案例库自学习寻优：

(1)基于《运行规程》及现场运行人员经验形成典型操作库、事故案例库。(2)获取DCS数据，对典型操作、事故关联的工况参数进行建模分析，寻找参数历史最优运行建议区间，结合现场实际情况及电厂专家经验，当参数实时值偏离合理范围时触发模型预警，并结合典型案例库给出预警原因及运行操作建议；(3)运行过程中，由电厂专家对电厂典型案例库、事故案例库进行优化修改，以便下次模型触发时，提供更合理更符合现场实际情况的操作建议。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统，包括火电厂机组的DCS数据采集系统，其特征在于：还包括存储器、处理器和显示器，

所述的存储器内部保存指导功能模块，存储事故案例库和典型操作；

所述的处理器对火电厂不同部件的故障信息进行编码并划分等级，通过专家行业知识库、和历史故障数据的分析，对火电机组运行指标划分正常阈值范围，挖掘指标运行过程变化规律，构建不同状态下的数据样本集，利用机器学习算法建立故障触发模型；

所述的显示器至少包括DCS智能雇主运行操作展示功能；

所述的故障触发模型的触发条件来自火电厂机组的DCS数据采集系统，直接获取从DCS数据采集系统传来的生产现场实时数据，通过历史数据建模形成算法模型库，当达到触发条件时，显示器直观展示故障发生部位、数据分布规律，并在显示器中展现故障产生原因、处理建议信息。

2.如权利要求1所述的基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统，其特征在于，所述的显示器还展示基于典型操作，研究典型设备的过程运行数据可调参数间变化规律，利用历史数据挖掘最优工况运行参数，为运行人员提供操作指导建议。

3.如权利要求1所述的基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统，其特征在于，所述的事故案例库和典型操作，包含现场《运行规程》与现场人员运行经验相结合，对设备操作顺序、关键注意事项形成的操作标准。

4.如权利要求1或3所述的基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统，其特征在于，所述的事故案例库和典型操作在使用过程中，根据现场机组实际状态、专家经验积累，调整案例库中的操作步骤，并将机组历史操作经验固化到案例库中，并且保存历次修改信息。

5.如权利要求1或2所述的基于火电厂典型和事故案例库的运行操作指导系统，其特征在于，所述的显示器包括但不限于CRT显示器、液晶显示器、VR、视觉增强显示器或佩戴式人机互动装置。