ES2856450T3 - Sistema de optimización de parámetros de control y aparato de optimización del control de funcionamiento equipado con el mismo - Google Patents

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Yasuhiro Yoshida
Takuya Yoshida
Takaaki Sekiai
Yuya Tokuda
Kazunori Yamanaka
Atsushi Yamashita
Norihiro Iyanaga
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Abstract

Un sistema (100) de optimización de parámetros de control que comprende: - una sección (1) de determinación de funciones objetivo adaptada para establecer una función objetivo que se va a optimizar en el control del funcionamiento de una planta (300) eléctrica existente; - un modelo (3) de planta adaptado para simular el funcionamiento de la planta (300) eléctrica existente y para calcular una cantidad de proceso de la planta y un valor de la función objetivo; y - una sección (2) de optimización de parámetros de control adaptada para optimizar los valores de los parámetros de control de la planta eléctrica existente utilizando el modelo de la planta de tal manera que se optimice la función objetivo; en donde la sección de optimización de parámetros de control incluye: - una sección (7) de selección de parámetros de control de optimización adaptada para, en función de la información de la lógica de control extraída de una base de datos de la lógica de control de la planta eléctrica existente, seleccionar un parámetro de control de entre los parámetros de control como parámetro de control de optimización que se utilizará para optimizar la función objetivo; y - una sección (8) de ajuste de parámetros de control de optimización adaptada para ajustar el valor del parámetro de control de optimización utilizando el modelo de la planta de tal manera que se optimice la función objetivo caracterizado por que: la información de la lógica de control está compuesta por módulos lógicos de control interconectados jerárquicamente a través de líneas de señal, y la sección (7) de selección de parámetros de control de optimización se adapta para extraer, como parámetros de control relacionados, parámetros de control relacionados con la función objetivo mediante la detección de parámetros de control conectados a una señal correspondiente a la función objetivo de forma jerárquicamente retroactiva en el lado de orden inferior de los módulos lógicos de control, y para seleccionar el parámetro de control de optimización de entre los parámetros de control relacionados.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de optimización de parámetros de control y aparato de optimización del control de funcionamiento equipado con el mismo
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
1. Campo de la Invención
La presente invención se refiere a un aparato para optimizar el control de funcionamiento de una planta eléctrica o de una planta industrial.
2. Descripción de la técnica relacionada
Se han desarrollado tecnologías de control para mejorar la operatividad de las plantas, particularmente de centrales térmicas. Las tecnologías incluyen aquellas para mejorar la capacidad de seguimiento de la carga o acortar el tiempo de puesta en marcha, etc. para estabilizar un sistema de potencia eléctrica en respuesta a las fluctuaciones en el suministro de energía renovable o a la demanda de energía.
El documento JP-2D07-255198-A describe un sistema de funcionamiento óptimo que, utilizado en una planta de energía que combina calderas, turbinas y generadores, determina la cantidad de vapor generado por cada caldera y la cantidad de vapor y la de vapor de petróleo distribuidas a cada turbina (las cantidades se denominan parámetros de control) de manera que se minimice el coste total de energía (elemento de mejora) de la planta en función de un modelo característico de cada uno de los dispositivos que constituyen la planta.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN
El sistema de funcionamiento óptimo descrito en la solicitud de patente antes citada presupone que las especificaciones del panel de control de la planta eléctrica ya se conocen y también los requisitos de funcionamiento de la planta. Para este sistema, los parámetros de control y los elementos de mejora son limitados. Sin embargo, las especificaciones del panel de control de la planta eléctrica difieren de un fabricante de plantas a otro y de un equipo a otro. Los requisitos operacionales de la planta eléctrica también varían según el país y la localidad. Así pues, un problema de este sistema de funcionamiento óptimo es que no puede admitir las diversas especificaciones del panel de control y los diversos requisitos operacionales en forma de una solución única; las plantas eléctricas que tienen diferentes especificaciones del panel de control o diferentes requisitos operacionales suelen requerir que se modifiquen sus paneles de control o su equipo. La presente invención se ha hecho en vista de las circunstancias anteriores. Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de optimización de parámetros de control y un aparato de optimización del funcionamiento equipado con el mismo, siendo el sistema aplicable a una planta existente sin modificar el panel de control o el equipo de la planta; el documento US 2007179919 A1 describe un método de evaluación de la robustez de una solución propuesta para un problema de restricción, y se generan datos de producción operativa para al menos la primera y segunda versiones modificadas de la solución propuesta. La primera versión modificada tiene al menos una variable de control de la solución propuesta perturbada en una primera dirección y la segunda versión modificada tiene al menos una variable de control de la solución propuesta perturbada en una segunda dirección.
En el documento US2007168057 A1 se describe un sistema y un método para controlar un proceso que incluye la simulación del proceso y la producción de una salida simulada del proceso, el desarrollo de un conjunto de valores objetivo en función de las entradas medidas del proceso y en función de la salida simulada del simulador del proceso, y la producción de múltiples salidas de control configuradas para controlar el proceso en función del conjunto de valores objetivo durante cada ciclo operacional del sistema de control del proceso. Además, el sistema es capaz de optimizar el control operacional de la planta de acuerdo con diversos requisitos operacionales.
Para resolver los problemas y según una realización de la presente invención, se proporciona un sistema de optimización de parámetros de control, según se define en la reivindicación 1, que incluye: una sección de determinación de funciones objetivo que establece una función objetivo que debe optimizarse para controlar el funcionamiento de una planta; un modelo de planta que simula el funcionamiento de la planta y calcula una cantidad de proceso de la planta y la función objetivo; y/o una sección de optimización de parámetros de control que optimiza los valores de los parámetros de control de la planta utilizando el modelo de planta de manera tal que se optimice la función objetivo. La sección de optimización de parámetros de control incluye: una sección de selección de los parámetros de control de optimización que, en función de la información de la lógica de control extraída de la planta, selecciona como control de optimización el parámetro de control para su uso en la optimización de la función objetivo; y/o una sección de ajuste parámetros de control de optimización que ajusta el valor del parámetro de control de optimización utilizando el modelo de la planta de tal manera que se optimice la función objetivo.
Según la presente invención, es posible optimizar el control de funcionamiento de una planta existente independientemente del tipo de planta o de las especificaciones del panel de control y sin necesidad de modificar el panel de control o el equipo de la planta.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un sistema de optimización de parámetros de control según una primera realización de la presente invención;
la FIG. 2 es una vista esquemática que muestra la información de la lógica de control que debe introducirse en una sección de selección de parámetros de control de optimización del sistema de optimización de parámetros de control según la primera realización;
la FIG. 3 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un aparato de optimización del control de funcionamiento equipado con el sistema de optimización de parámetros de control según la primera realización; las FIGS. 4A y 4B son vistas esquemáticas que muestran la presentación típica de soluciones óptimas para dos casos, siendo uno de los casos aquel en el que se establecen como funciones objetivo el tiempo de puesta en marcha y la vida útil, y siendo el otro caso aquel en el que se establecen como funciones objetivo el tiempo de puesta en marcha, el consumo durante la vida útil y el coste de combustible;
la FIG. 5 es una vista esquemática que muestra otra visualización típica de las soluciones óptimas para el caso en que se establecen como funciones objetivo el tiempo de puesta en marcha y el consumo durante la vida útil; la FIG. 6 es un diagrama de bloques que muestra una configuración de un aparato de optimización del control de funcionamiento según una segunda realización de la presente invención; y
la FIG. 7 es una vista esquemática que muestra un ejemplo de una relación típica entre múltiples soluciones óptimas y un valor límite de funcionamiento de la planta para el caso en el que se establecen como funciones objetivo el tiempo de puesta en marcha el consumo durante la vida útil y se fija un límite superior del consumo durante la vida útil como valor límite de funcionamiento de la planta.
DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
A continuación se describen algunas de las realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos que las acompañan. A lo largo de los dibujos, los números de referencia similares designan partes similares o correspondientes, y sus descripciones serán omitidas en lo sucesivo cuando sean redundantes.
Primera realización
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra una configuración de un sistema de optimización de parámetros de control según una primera realización de la presente invención. En la FIG. 1, el sistema 100 de optimización de parámetros de control incluye una sección 1 de determinación de funciones objetivo, una sección 2 de optimización de parámetros de control, un modelo 3 de planta, una sección 4 de determinación de parámetros de control, una sección 5 de determinación de parámetros físicos y una sección 6 de determinación de parámetros de diseño.
La sección 1 de determinación de la función de objetivo establece las funciones objetivo introducidas por un operador en la sección 2 de optimización de parámetros de control. Las funciones objetivo en este contexto son los elementos de mejora para el control del funcionamiento de la planta (tales como el tiempo de puesta en marcha, la tasa de cambio de la carga, el consumo durante la vida útil del equipo, el coste del combustible y la eficiencia de la generación, etc.); cada uno de ellos está definido por la función de una cantidad de proceso de la planta. Puede haber una o una pluralidad de funciones objetivo que se han de introducir en la sección 1 de determinación de funciones objetivo. Una forma de introducir una función objetivo en la sección 1 de determinación de funciones objetivo es disponer de una lista de funciones objetivo almacenadas de antemano en un dispositivo de almacenamiento del sistema 100 de optimización de parámetros de control y permitir al operador seleccionar de la lista de funciones objetivo la función objetivo que debe ser optimizada.
La sección 2 de optimización de parámetros de control incluye una sección 7 de selección de parámetros de control de optimización y una sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización. La sección 7 de selección de parámetros de control de optimización selecciona, de entre los parámetros de control de la planta de interés, el parámetro de control utilizado para optimizar la función objetivo (denominado en lo sucesivo parámetro de control de optimización en su caso). La sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización ajusta el valor del parámetro de control de optimización seleccionado por la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización.
En función de la información de la lógica de control introducida manualmente por el operador o introducida automáticamente desde un sistema externo, la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización extrae primero los parámetros de control relacionados con la función objetivo (denominados en lo sucesivo parámetros de control relacionados cuando proceda). La sección 7 de selección de parámetros de control de optimización selecciona a continuación de entre los parámetros de control relacionados aquel que tenga una alta sensibilidad a la función objetivo como parámetro de control de optimización. La sección 7 de selección de parámetros de control de optimización envía entonces el parámetro de control de optimización seleccionado a la sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización. La sensibilidad de cada uno de los parámetros de control relacionados a las funciones objetivo se obtiene mediante un análisis de sensibilidad utilizando el modelo 3 de planta.
A continuación se describen, en relación con la FIG. 2, algunos pasos típicos para la extracción de los parámetros de control relacionados, siendo dichos pasos llevados a cabo por la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización. La FIG. 2 es una vista esquemática que muestra la información de lógica de control típica que se debe introducir en la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización. En la FIG. 2, la información 20 de la lógica de control está formada por una pluralidad de módulos 21 a 24 lógicos de control interconectados jerárquicamente mediante líneas de señal. Aunque puede haber módulos lógicos de control conectados jerárquicamente por encima del módulo 21 lógico de control o por debajo de los módulos 23 o 24 lógicos de control, estos se omiten a efectos de simplificación e ilustración.
Paso 1 de la extracción
En primer lugar, la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización detecta entre los módulos 21 a 24 lógicos de control una señal correspondiente a la función objetivo (que en este ejemplo se supone que es la función objetivo A1) establecida por la sección 1 de determinación de la función objetivo. Una forma de detectar tal señal de control es buscar en los módulos lógicos de control la señal que tenga el nombre de una cadena de caracteres idéntica o similar a la cadena de caracteres que constituye el nombre de la función objetivo. En este ejemplo, una señal A1 con un nombre de cadena de caracteres que coincide con la cadena de caracteres "A1" de la función objetivo A1 se detecta en el módulo 21 lógico de control. Preferiblemente, la señal detectada correspondiente a la función objetivo puede mostrarse en un monitor externo, por ejemplo, de modo que el operador pueda verificar la señal detectada. Si se ha detectado una pluralidad de señales, se puede pedir al operador que seleccione la señal apropiada en el monitor. En cualquier caso, se pueden hacer arreglos para que la señal correspondiente a la función objetivo se detecte de manera interactiva.
Paso 2 de la extracción
A continuación se hace referencia al módulo 21 lógico de control desde el que se emite la señal A1 correspondiente a la función objetivo. Se extrae un parámetro PA1 de control conectado a la señal A1 como parámetro de control relacionado. Además, se detecta una señal B3 conectada a la señal A1.
Paso 3 de la extracción
Luego se hace referencia al módulo 22 lógico de control desde el que se emite la señal B3. Se extraen los parámetros PB2 y PB3 de control conectados a la señal B3 como parámetros de control relacionados. También se detectan las señales C2 y D1 conectadas a la señal B3.
Paso 4 de la extracción
A continuación, se hace referencia al módulo 23 lógico de control desde el que se emite la señal C2. Se extraen los parámetros PC1 y PC2 de control conectados a la señal C2 como parámetros de control relacionados. Se hace además referencia al módulo 24 lógico de control desde el que se emite la señal D1. Se extraen los parámetros PD1 y PD2 de control conectados a la señal D1 como parámetros de control relacionados.
Otros pasos omitidos
De la manera descrita anteriormente, los parámetros de control conectados a la señal A1 correspondiente a la función objetivo se detectan de forma jerárquicamente retroactiva en el lado de orden inferior de los módulos 21 a 24 lógicos de control, por lo que se pueden extraer los parámetros de control relacionados con la función A1 objetivo (parámetros de control relacionados). Preferiblemente, la información sobre la correspondencia entre las funciones objetivo y los parámetros de control relacionados extraídos previamente puede almacenarse en un dispositivo de almacenamiento del sistema 100 de optimización de parámetros de control. Cuando se establece la misma función objetivo, se puede utilizar la información de correspondencia para extraer los parámetros de control relacionados. Esto permite omitir los pasos de extracción anteriores siempre que se establezca la misma función objetivo, lo que reduce el tiempo necesario para extraer los parámetros de control relacionados.
De los parámetros de control relacionados extraídos en los pasos de extracción descritos anteriormente, la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización selecciona como parámetros de control de optimización uno o una pluralidad de parámetros de control relacionados que tienen una alta sensibilidad a la función objetivo. La sensibilidad de un parámetro de control relacionado a una función objetivo se define, por ejemplo, por la relación entre la cantidad de cambio de la función objetivo y la cantidad de cambio del parámetro de control relacionado. El grado de sensibilidad de un parámetro de control relacionado se puede obtener introduciendo algunos valores diferentes del parámetro de control relacionado en el modelo 3 de la planta y haciendo que el modelo 3 de la planta calcule la función objetivo para cada valor. En función del grado de sensibilidad obtenido a partir de este cálculo, se seleccionan los parámetros de control relacionados para la optimización. Preferiblemente, los parámetros de control relacionados seleccionados como parámetros de control de optimización pueden visualizarse en un monitor externo, por ejemplo, para que el operador pueda verificar los parámetros seleccionados. Alternativamente, puede mostrarse una pluralidad de parámetros de control relacionados en orden descendente de sensibilidad, de modo que se pueda pedir al operador que seleccione el parámetro de control de optimización. En todo caso, se pueden adoptar disposiciones para que el parámetro de control de optimización se detecte de manera interactiva.
La sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización ajusta el valor del parámetro de control de optimización seleccionado por la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización de tal manera que se optimice la función objetivo establecida por la sección 1 de determinación de funciones objetivo. La sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización envía luego el parámetro de control de optimización ajustado a una sección 201 de determinación de parámetros de control de optimización. La sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización también envía la función objetivo optimizada (solución óptima) a una interfaz 14 de salida externa. A continuación se describe un procedimiento típico para el ajuste del valor del parámetro de control de optimización, siendo dichos pasos llevados a cabo por la sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización.
Paso 1 de ajuste
La sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización establece primero un valor predeterminado para el parámetro de control de optimización seleccionado por la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización. La sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización luego introduce el parámetro de control de optimización en el modelo 3 de la planta. El modelo 3 de la planta calcula la función objetivo en función del valor del parámetro de control de optimización introducido desde la sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización utilizando un modelo 9 de control y un modelo 10 físico (ambos se discutirán más adelante).
Paso 2 de ajuste
La sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización ajusta el valor del parámetro de control de optimización de manera que se minimice la diferencia entre el valor calculado de la función objetivo producido por el modelo 3 de la planta y un valor objetivo predeterminado.
La sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización ajusta el valor del parámetro de control de optimización realizando los pasos de ajuste descritos anteriormente una o varias veces. Para ajustar el valor del parámetro de control de optimización se puede utilizar un algoritmo de optimización existente, tal como el algoritmo evolutivo multiobjetivo o el método de programación cuadrática sucesiva.
Podría suceder que en el panel de control de la planta objetivo de control, los parámetros de control no tengan valores constantes y cada uno de ellos esté definido por la función de una cantidad de proceso de la planta, por ejemplo. En tal caso, los pasos de ajuste antes descritos pueden llevarse a cabo para obtener un valor de parámetro de control de optimización para cada una de una pluralidad de cantidades de proceso predeterminadas. Se puede tomar luego una función que interpola estos valores como el parámetro de control de optimización.
A partir de la información de los parámetros de control de la planta introducida manualmente por el operador o introducida automáticamente desde un sistema externo, en la sección 4 de determinación de parámetros de control se extraen los parámetros de control necesarios para crear el modelo 9 de control (que se examinará más adelante) en el modelo 3 de la planta. La sección 4 de determinación de parámetros de control establece los parámetros de control extraídos en el modelo 9 de control. La información sobre los parámetros de control en este contexto se refiere a la información sobre los parámetros de control almacenados en el panel de control, tales como los ajustes de control con respecto a la cantidad controlada de la planta, los elementos de ganancia de control, sus valores y sus límites superior e inferior. En una variación de esta realización, en lugar de la información de parámetros de control, se puede introducir la información lógica de control de la planta en la sección 4 de determinación de parámetros de control. En este caso, la sección 4 de determinación de parámetros de control necesita reconocer en forma de patrón la información lógica de control introducida, tal como líneas de señales, símbolos de estado y valores, y luego extraer los elementos con valores en los módulos lógicos de control, es decir, los parámetros de control y sus valores que constituyen la información del parámetro de control.
A partir de la información de las características de la planta introducida manualmente por el operador o introducida automáticamente desde un sistema externo, la sección 5 de determinación de parámetros físicos extrae los parámetros físicos necesarios para crear el modelo 10 físico del modelo 3 de la planta. La sección 5 de determinación de parámetros físicos extrae los parámetros físicos necesarios para crear el modelo 10 físico. La información característica de la planta en este contexto se refiere a la información sobre la condición operativa de la planta: específicamente, el balance térmico o el balance de masa de la cantidad de proceso de la planta, o la velocidad de respuesta de la cantidad de proceso de la planta a los cambios en la carga térmica. La cantidad de proceso de la planta puede representarse mediante la temperatura, el caudal o la presión del vapor generado en respuesta a la carga de calor en las turbinas o calderas de gas. En una variación de esta realización, se pueden introducir los datos de funcionamiento de la planta (es decir, los elementos de medición y sus valores) en lugar de la información característica de la planta en la sección 5 de determinación de parámetros físicos. En este caso, la sección 5 de determinación de parámetros físicos necesita referirse a los datos de funcionamiento introducidos (por ejemplo, la temperatura del vapor, el caudal y la presión correspondientes a la carga de calor), y luego extraer los valores de los parámetros físicos necesarios para crear el modelo 10 físico.
A partir de la información de diseño de la planta introducida manualmente por el operador o introducida automáticamente desde un sistema externo, la sección 6 de determinación de parámetros de diseño extrae los parámetros de diseño necesarios para crear el modelo 10 físico del modelo 3 de la planta. La sección 6 de determinación de parámetros de diseño establece los parámetros de diseño extraídos en el modelo 10 físico. La información de diseño de la planta en este contexto se refiere a la información de diseño que es independiente de la condición operativa de la planta, tal como el volumen del equipo y la longitud de las conducciones de la planta.
Preferiblemente, si los nombres de los parámetros extraídos por la sección 4 de determinación de parámetros de control, por la sección 5 de determinación de parámetros físicos o por la sección 6 de determinación de parámetros de diseño no coinciden con los de los parámetros registrados en el modelo 3 de la planta, los parámetros registrados con nombres similares a los de los parámetros extraídos podrán visualizarse junto a estos últimos de manera mutuamente correspondiente, por ejemplo en un monitor externo, para que el operador pueda verificar la correspondencia.
El modelo 3 de la planta tiene el modelo 9 de control y el modelo 10 físico. El modelo de planta 3 tiene el modelo de control 9 y el modelo físico 10. El modelo 9 de control simula el funcionamiento de los equipos de control del objetivo de control. El modelo físico simula el funcionamiento de los equipos de control de la planta objetivo.
El modelo de control 9 está constituido por una función de tabla para convertir una cantidad de proceso de planta en un valor de comando de control, por una función para generar una señal de pulso en respuesta a la relación de magnitud entre la cantidad de proceso y un valor umbral predeterminado, o por una combinación de estas funciones. El modelo 9 de control calcula un valor de comando de control en función del valor calculado de la cantidad de proceso de la planta introducido desde el modelo 10 físico. El modelo 9 de control envía entonces el valor calculado del comando de control al modelo 10 físico. Además, el modelo 9 de control calcula una función objetivo en función de la cantidad de proceso de la planta introducida desde el modelo 10 físico. El modelo 9 de control envía entonces la función objetivo calculada a la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización y a la sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización.
Preferiblemente, el modelo 3 de planta puede tener una biblioteca de modelos de control compuesta por una pluralidad de modelos 9 de control correspondientes a una pluralidad de métodos de control de plantas diferentes, respectivamente, y puede seleccionar el modelo 9 de control apropiado correspondiente al método de control de la planta objetivo de control. Eso permite que el sistema 100 de optimización de parámetros de control sea aplicable a una planta que opere con un método de control diferente.
El modelo 10 físico calcula una cantidad de proceso de planta en función del valor del comando de control introducido desde el modelo 9 de control. El modelo 10 físico entonces envía la cantidad de proceso calculada al modelo 9 de control. Específicamente, a partir del valor de comando de control introducido, el modelo 10 físico determina un caudal de combustible, un caudal de vapor y las aberturas de las válvulas correspondientes a esos caudales. Dados el balance de masa y el balance térmico del gas y el vapor a sus respectivos caudales, el modelo 10 físico calcula la temperatura, la presión y el caudal del gas y los del vapor.
Preferiblemente, el modelo 3 de planta puede tener una biblioteca de modelos físicos compuesta por una pluralidad de modelos físicos 10 correspondientes a una pluralidad de diferentes configuraciones de equipos de planta o de tipos de planta, respectivamente, y puede seleccionar el modelo 10 físico apropiado correspondiente a la configuración de equipo o al tipo de planta del objetivo de control. Esto permite que el sistema 100 de optimización de parámetros de control sea aplicable a una planta de diferente configuración de equipo o de diferente tipo de planta.
La FIG. 3 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un aparato 101 de optimización del control de funcionamiento equipado con el sistema 100 de optimización de parámetros de control según esta realización. Como se muestra en la FIG. 3, el aparato 101 de optimización del control de funcionamiento equipado con el sistema 100 de optimización de parámetros de control se conecta a una planta 300 eléctrica. Esto hace posible optimizar la función objetivo designada por el operador en el control de funcionamiento de la planta 300 eléctrica.
La planta 300 eléctrica incluye una instalación 301 de generación de potencia que genera potencia mediante la combustión de combustible, un dispositivo 302 de control que controla la instalación 301 de generación de potencia, una base de datos 303 de lógica de control, una base de datos 304 de señales de series de tiempo y una base de datos 305 de información de diseño.
La instalación 301 de generación de potencia se controla según los valores de comando de control introducidos desde el dispositivo 302 de control. En la instalación 301 de generación de potencia se instalan dispositivos de medición en varios lugares. Las cantidades de proceso medidas por estos dispositivos de medición se envían al dispositivo 302 de control y a la base de datos 304 de señales de series temporales.
Según un programa de control almacenado en la base de datos 303 de lógica de control, el dispositivo 302 de control calcula valores de comando de control en función de las cantidades de proceso introducidas desde la instalación 301 de generación de potencia, y luego envía los valores de comando de control calculados a la instalación 301 de generación de potencia.
La base de datos 303 de lógica de control almacena varios módulos lógicos de control para su uso en el control de la instalación 301 de generación de potencia. La base de datos 303 de lógica de control también almacena el programa de control del dispositivo 302 de control, que se genera en función de los módulos lógicos de control. La base de datos 304 de señales de series temporales almacena diversas cantidades de proceso introducidas desde la instalación 301 de generación de potencia. La base de datos 305 de información de diseño almacena la información de diseño de la planta 300 eléctrica.
El aparato 101 de optimización del control de funcionamiento incluye el sistema 100 de optimización de parámetros de control, una sección 200 de entrada/salida de datos, una interfaz 13 de entrada externa y la interfaz 14 de salida externa.
La sección 200 de entrada/salida de datos lleva a cabo la recepción y envío de datos entre la planta 300 eléctrica y el sistema 100 de optimización de parámetros de control. La sección 200 de entrada/salida de datos incluye la sección 201 de determinación de parámetros de control de optimización, la sección 202 de extracción de información sobre los parámetros de control, la sección 203 de extracción de información sobre las características de la planta, la sección 204 de extracción de información sobre el diseño de la planta y la sección 205 de extracción de información sobre la lógica de control. La sección 202 de extracción de información sobre los parámetros de control extrae la información de la lógica de control de la base de datos 303 de la lógica de control de la planta 300 eléctrica. La sección 202 de extracción de información sobre los parámetros de control envía luego la información sobre la lógica de control extraída a la sección 4 de determinación de parámetros de control. La sección 203 de extracción de información sobre las características de la planta extrae la información sobre las características de la planta de la base de datos 304 de señales de series temporales de la planta 300 eléctrica. La sección 203 de extracción de información sobre las características de la planta envía luego la información característica de la planta extraída a la sección 5 de determinación de parámetros físicos. La sección 204 de extracción de información sobre el diseño de la planta extrae la información sobre el diseño de la planta de la base de datos 305 de información de diseño de la planta 300 eléctrica. La sección 204 de extracción de información sobre el diseño de la planta envía luego la información de diseño de la planta extraída a la sección 6 de determinación de parámetros de diseño. La sección 205 de extracción de información sobre la lógica de control extrae la información de la lógica de control de la base de datos 303 de la lógica de control de la planta 300 eléctrica. La sección 205 de extracción de información de la lógica de control envía la información de la lógica de control extraída a la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización. Las capacidades de la sección 201 de determinación de parámetros de control de optimización se examinarán más adelante.
El sistema 100 de optimización de parámetros de control calcula el resultado optimizado de la función objetivo (solución óptima y el correspondiente parámetro de control de optimización) en función de la información introducida en la sección 202 de extracción de información sobre los parámetros de control, en la sección 203 de extracción de información sobre las características de la planta, en la sección 204 de extracción de información sobre el diseño de la planta y en la sección 205 de extracción de información sobre la lógica de control. El sistema 100 de optimización de parámetros de control envía entonces el resultado optimizado de la función objetivo a la sección 201 de determinación de los parámetros de control de optimización y a la interfaz 14 de salida externa.
La interfaz 13 de entrada externa envía la función de objetivo introducida desde un dispositivo 11 externo de entrada a la sección 1 de determinación de la función objetivo del sistema 100 de optimización de parámetros de control. De esta manera, el operador puede designar la función objetivo que desea optimizar operando el dispositivo 11 externo de entrada.
La interfaz 14 de salida externa envía a un dispositivo 12 externo de salida el resultado optimizado de la función objetivo emitido desde la sección 2 de optimización de parámetros de control del sistema 100 de optimización de parámetros de control. El dispositivo 12 externo de salida se configura mediante un dispositivo que tiene capacidad de visualización en pantalla, tal como el monitor de un ordenador personal (PC). De esta manera, el operador puede verificar el resultado optimizado de la función objetivo a través del dispositivo 12 externo de salida.
A continuación se describen las soluciones óptimas de las funciones objetivo en el caso de que se aplique el sistema 100 de optimización de parámetros de control al funcionamiento de control para la puesta en marcha de la planta. La FIG. 4A muestra la visualización típica de las soluciones óptimas para el caso en que el tiempo de puesta en marcha y el consumo durante la vida útil se establecen como las funciones objetivo. En la planta eléctrica, el tiempo de puesta en marcha y el consumo durante la vida útil suelen estar en una relación de compensación entre sí. Si se adopta un algoritmo evolutivo multiobjetivo conocido, por ejemplo, como método de optimización para la sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización, se calcula una pluralidad de soluciones óptimas T1 a T7 para mejorar el tiempo de puesta en marcha y la vida útil en total con respecto a una función objetivo T0 aún por optimizar. Cuando las soluciones óptimas T1 a T7 así como la función objetivo T0 aún por optimizar se muestran juntas como se muestra en la FIG. 4A, el operador puede verificar la mejora de la función objetivo optimizada.
La FIG. 4B muestra la típica exhibición de soluciones óptimas para el caso en el que el tiempo de puesta en marcha, el consumo durante la vida útil y el coste del combustible se establecen como las funciones objetivo. Si se establecen cuatro o más funciones objetivo, pueden dividirse en grupos de hasta 3 funciones objetivo cuando se muestran. Por ejemplo, si se fijan cuatro funciones objetivo, pueden dividirse en un grupo de tres funciones objetivo y una función objetivo, o en dos grupos de dos funciones objetivo cada uno cuando se muestren.
Preferiblemente, cuando se calcula una pluralidad de soluciones óptimas T1 a T7 como resultado de la optimización de las funciones objetivo como se muestra en la FIG. 4A, se puede configurar una pantalla de visualización del dispositivo 12 externo de salida para mostrar las características de funcionamiento de cada una de las soluciones óptimas para su verificación. Esta configuración se describe a continuación en referencia a la FIG. 5. La FIG. 5 muestra otra exhibición típica de las soluciones óptimas para el caso en el que se han establecido el tiempo de puesta en marcha y el consumo durante la vida útil como las funciones objetivo. En la FIG. 5, una pantalla 121 de visualización del dispositivo 12 externo de salida muestra un área 122 de visualización de soluciones óptimas que muestra las soluciones óptimas de una función objetivo, un área 123 de visualización de listas que muestra una lista de las cantidades de proceso de la planta, y un área 124 de visualización de datos de series temporales que muestra datos de series temporales de las cantidades de proceso. Al operar el dispositivo 11 externo de entrada, el operador selecciona una de entre una pluralidad de soluciones óptimas T1 a T7 mostradas en el área 122 de visualización de soluciones óptimas y marca una o más cantidades de proceso mostradas en el área 123 de visualización de listas. Esto hace que el área 124 de visualización de datos de series temporales muestre los datos de series temporales de las cantidades de proceso marcadas en el área 123 de visualización de listas, siendo las cantidades de proceso parte de las que corresponden a la solución óptima seleccionada en el área 122 de visualización de la solución óptima. Esto permite al operador verificar las características de funcionamiento de cada una de las múltiples soluciones óptimas T1 a T7.
Volviendo a la FIG. 3, la sección 201 de determinación de parámetros de control de optimización de la sección 200 de entrada/salida de datos establece en la base de datos 303 de la lógica de control de la planta 300 eléctrica el parámetro de control de optimización correspondiente a la solución óptima seleccionada por el operador que ha operado el dispositivo 11 externo de entrada, siendo el parámetro de control de optimización parte del resultado optimizado (una pluralidad de soluciones óptimas y sus correspondientes parámetros de control de optimización) que sale del sistema 100 de optimización de parámetros de control. Si el operador no selecciona ninguna de las múltiples soluciones óptimas, no se establecerá ningún parámetro de control de optimización en la base de datos 303 de la lógica de control. Esto permite que el control real de la planta 300 eléctrica refleje una solución óptima apropiada que pueda lograr las características de funcionamiento deseadas, siendo la solución óptima apropiada una de las múltiples soluciones óptimas calculadas por el sistema 100 de optimización de parámetros de control.
El sistema 100 de optimización de parámetros de control descrito anteriormente según esta realización, optimiza las funciones objetivo mediante el ajuste de los valores de los parámetros de control almacenados en la base de datos 303 de la lógica de control de la planta 300 eléctrica. Así pues, al aplicar el sistema 100 de optimización de parámetros de control a una planta 300 eléctrica existente, no es necesario modificar el panel de control ni el equipo de la planta 300. Y como la sección 1 de determinación de la función objetivo puede utilizarse para establecer la función objetivo que se desea optimizar, el control de funcionamiento de la planta 300 eléctrica puede optimizarse según los diversos requisitos operativos del operador.
Además, la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización extrae los parámetros de control relacionados con la función objetivo (es decir, los parámetros de control relacionados) de la información 20 de la lógica de control de la planta 300 eléctrica. La sección 7 de selección de parámetros de control de optimización selecciona a continuación, de entre los parámetros de control relacionados, el parámetro de control que tiene una alta sensibilidad a la función objetivo (es decir, el parámetro de control de optimización). Esto permite optimizar la función objetivo de manera más eficiente que si los parámetros de control fueran seleccionados por el operador sobre la base de su experiencia personal. Dado que los parámetros de control cuyos valores deben ajustarse mediante el modelo 3 de la planta se limitan al parámetro de control de optimización, se minimiza la cantidad de cálculos que utilizan el modelo 3 de la planta.
Además, la sección 4 de determinación de parámetros de control establece en el modelo 9 de control los parámetros de control extraídos de la planta 300 eléctrica. La sección 5 de determinación de parámetros físicos y la sección 6 de determinación de parámetros de diseño establecen en el modelo 10 físico los parámetros físicos y los parámetros de diseño, respectivamente, extraídos de la planta 300 eléctrica. La configuración crea el modelo 3 de la planta que simula fielmente el funcionamiento de la planta 300 eléctrica. Esto permite que la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización mejore la precisión de la selección y que la sección 8 de ajuste de parámetros de control de optimización mejore la precisión del ajuste.
Además, el aparato 101 de optimización del control de funcionamiento según esta realización tiene la sección 200 de entrada/salida de datos que lleva a cabo la recepción y envío de datos entre la planta 300 eléctrica y el sistema 100 de optimización de parámetros de control. Esto elimina la necesidad de las funciones de recepción o envío del operador, reduciendo así la cantidad de trabajo realizado por el operador.
Además, mediante el dispositivo 12 externo de salida y el dispositivo 11 externo de entrada, el operador puede verificar las características dinámicas de cada una de una pluralidad de soluciones óptimas calculadas por el sistema 100 de optimización de parámetros de control. Esto permite que el control real de la planta 300 eléctrica refleje una solución óptima adecuada que pueda lograr las características de funcionamiento deseadas.
Segunda realización
La FIG. 6 es un diagrama de bloques que muestra una configuración de un aparato de optimización del control de funcionamiento según una segunda realización de la presente invención. En la FIG. 6, el aparato 101A de optimización del control de funcionamiento difiere del aparato 101 de optimización del control de funcionamiento según la primera realización (FIG. 3) en que el aparato 101A incluye además una sección 15 de cálculo de valor límite de funcionamiento de la planta y una sección 16 de selección de solución óptima.
La sección 15 de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta calcula los valores límite de funcionamiento de la planta en función de la información característica de la planta extraída por la sección 203 de extracción de información característica de la planta y en la información de diseño de la planta extraída por la sección 204 de extracción de información de diseño de la planta. La sección 15 de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta envía luego los valores límite de funcionamiento de la planta calculados a la sección 16 de selección de la solución óptima. Los valores límite de funcionamiento de la planta en este contexto se refieren a los valores límite (límites superiores o inferiores) de las cantidades de proceso de la planta (por ejemplo, consumo durante la vida útil de los dispositivos componentes, temperatura, presión y velocidad de cambio de carga).
A continuación se describe un procedimiento típico realizado por la sección 15 de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta para calcular un valor límite de funcionamiento de la planta cuando el valor límite de funcionamiento de la planta se define como el consumo durante la vida útil por la puesta en marcha de un rotor de turbina de vapor (denominado simplemente consumo durante la vida útil en lo sucesivo). Utilizando un método conocido de evaluación de la vida útil en condiciones de fatiga, la sección 15 de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta calcula primero el consumo durante la vida útil del rotor de la turbina de vapor en función del estrés térmico generado en el rotor de la turbina de vapor incluido en la información sobre las características de la planta y en el material del rotor incluido en la información sobre el diseño de la planta. A continuación, la sección 15 de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta calcula la vida útil restante restando la suma del consumo de vida útil en los ciclos de funcionamiento anteriores de la vida útil total del rotor de la turbina de vapor. La sección 15 de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta calcula entonces el consumo durante la vida útil dividiendo la vida útil restante por el número restante de veces que se ha programado la puesta en marcha de la turbina.
De una pluralidad de soluciones óptimas introducidas desde la sección 2 de optimización de parámetros de control, la sección 16 de selección de solución óptima selecciona la solución óptima que cumplirá con los valores límite de funcionamiento de la planta introducidos desde la sección 15 de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta. La sección 16 de selección de solución óptima envía luego el parámetro de control de optimización correspondiente a la solución óptima a la sección 201 de determinación de parámetros de control de optimización.
A continuación se describen en detalle las capacidades de la sección 16 de selección de la solución óptima, con referencia a la FIG. 7. La FIG. 7 es una vista esquemática que muestra una relación típica entre múltiples soluciones óptimas y un valor límite de funcionamiento de la planta para el caso en el que se establecen el tiempo de puesta en marcha y el consumo durante la vida útil como funciones objetivo y un límite superior del consumo durante la vida útil como valor límite de funcionamiento de la planta. La sección 16 de selección de solución óptima selecciona una de las soluciones óptimas T3 a T7 que cumple con el valor L límite de funcionamiento de la planta de entre las múltiples soluciones óptimas T1 a T7. La FIG. 7 muestra un ejemplo en el que se selecciona la solución óptima T3 más cercana al valor L límite de funcionamiento de la planta de entre las soluciones óptimas T3 a T7 que cumplen con el valor L límite. Puede haber también otros métodos distintos para seleccionar la solución óptima. Por ejemplo, de entre las soluciones óptimas T3 a T7 que cumplen con el valor L límite de funcionamiento de la planta, se puede seleccionar la solución óptima que tenga un promedio ponderado mínimo de tiempo de arranque y consumo durante la vida útil.
El aparato 101A de optimización del control de funcionamiento según la segunda realización proporciona los mismos efectos que el aparato de la primera realización. Además, de una pluralidad de soluciones óptimas calculadas por la sección 2 de optimización del parámetro de control, la sección 16 de selección de solución selecciona la solución óptima que cumple con el valor límite de funcionamiento de la planta calculado por la sección 15 de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta. Esto elimina la necesidad de que el operador seleccione el funcionamiento, reduciendo así la cantidad de trabajo realizado por el operador.
Variaciones
La presente invención no está limitada a las realizaciones descritas anteriormente y puede ser implementada con diversas variaciones. Por ejemplo, a pesar de que tanto el aparato 101 de optimización del control de funcionamiento según la primera realización (refiérase a la FIG. 3) como el aparato 101A de optimización del control de funcionamiento según la segunda realización (refiérase a la FIG. 6) tienen cada uno la sección 200 de entrada/salida de datos que lleva a cabo la introducción automática de los datos necesarios desde la planta 300 eléctrica al sistema 100 de optimización de parámetros de control, esto no es limitativo de la presente invención. Alternativamente, el operador puede introducir manualmente los datos necesarios en el sistema 100 de optimización de parámetros de control.
Preferiblemente, la información que se introduzca en la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización, en el modelo 9 de control y en el modelo 10 físico puede almacenarse de antemano en un dispositivo de almacenamiento del sistema 100 de optimización de parámetros de control. Cuando el sistema 100 de optimización de parámetros de control se aplica a otra planta del mismo tipo y de escala similar y cuando parte de la información que se va a introducir en la sección 7 de selección de parámetros de control de optimización, en el modelo 9 de control, o en el modelo 10 físico se encuentra defectuosa o ausente, los datos defectuosos o ausentes pueden complementarse con la información introducida anteriormente almacenada en el dispositivo de almacenamiento.
Aunque las realizaciones anteriores se describieron utilizando ejemplos en los que el sistema 100 de optimización de parámetros de control se aplica al funcionamiento de control para la puesta en marcha de la planta, es decir, en los que los parámetros de control se optimizan mientras la planta se detiene (antes de la puesta en marcha), esto no es limitativo de la presente invención. Alternativamente, los parámetros de control pueden ser optimizados sucesivamente mientras la planta está en funcionamiento, por ejemplo.
Descripción de los caracteres de referencia
1: Sección de determinación de funciones objetivo
2: Sección de optimización de parámetros de control
3: Modelo de planta
4: Sección de determinación de parámetros de control
5: Sección de determinación de parámetros físicos
6: Sección de determinación de parámetros de diseño
7: Sección de selección de parámetros de control de optimización
8: Sección de ajuste de parámetros de control de optimización
9: Modelo de control
10: Modelo físico
11: Dispositivo externo de entrada
12: Dispositivo externo de salida
13: Interfaz externa de entrada
14: Interfaz externa de salida
15: Sección de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta
16: Sección de selección de la solución óptima
20: Información lógica de control
21-24: Módulo lógico de control
100: Sistema de optimización de parámetros de control
101, 101 A: Aparato de optimización del control de funcionamiento
121: Pantalla de visualización
122: Área de visualización de la solución óptima
123: Área de visualización de las listas
124: Área de visualización de los datos de series temporales
200: Sección de entrada/salida de datos
201: Sección de determinación de parámetros de control de optimización
202: Sección de extracción de la información sobre los parámetros de control
203: Sección de extracción de información sobre las características de la planta
204: Sección de extracción de información sobre el diseño de la planta
205: Sección de extracción de información sobre la lógica de control
300: Planta eléctrica
301: Instalación de generación de potencia
302: Dispositivo de control
303: Base de datos de la lógica de control
304: Base de datos de señales de series temporales
305: Base de datos de la información de diseño

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (100) de optimización de parámetros de control que comprende:
- una sección (1) de determinación de funciones objetivo adaptada para establecer una función objetivo que se va a optimizar en el control del funcionamiento de una planta (300) eléctrica existente;
- un modelo (3) de planta adaptado para simular el funcionamiento de la planta (300) eléctrica existente y para calcular una cantidad de proceso de la planta y un valor de la función objetivo; y
- una sección (2) de optimización de parámetros de control adaptada para optimizar los valores de los parámetros de control de la planta eléctrica existente utilizando el modelo de la planta de tal manera que se optimice la función objetivo;
en donde la sección de optimización de parámetros de control incluye:
- una sección (7) de selección de parámetros de control de optimización adaptada para, en función de la información de la lógica de control extraída de una base de datos de la lógica de control de la planta eléctrica existente, seleccionar un parámetro de control de entre los parámetros de control como parámetro de control de optimización que se utilizará para optimizar la función objetivo; y
- una sección (8) de ajuste de parámetros de control de optimización adaptada para ajustar el valor del parámetro de control de optimización utilizando el modelo de la planta de tal manera que se optimice la función objetivo
caracterizado por que:
la información de la lógica de control está compuesta por módulos lógicos de control interconectados jerárquicamente a través de líneas de señal, y
la sección (7) de selección de parámetros de control de optimización se adapta para extraer, como parámetros de control relacionados, parámetros de control relacionados con la función objetivo mediante la detección de parámetros de control conectados a una señal correspondiente a la función objetivo de forma jerárquicamente retroactiva en el lado de orden inferior de los módulos lógicos de control, y para seleccionar el parámetro de control de optimización de entre los parámetros de control relacionados.
2. El sistema (100) de optimización de parámetros de control según la reivindicación 1, en donde
la sección (7) de selección de parámetros de control de optimización se adapta para calcular la sensibilidad de cada uno de los parámetros de control relacionados con la función objetivo utilizando el modelo (3) de planta, y luego seleccionar de entre los parámetros de control relacionados el parámetro de control de optimización en función del grado de sensibilidad calculada.
3. El sistema (100) de optimización de parámetros de control según la reivindicación 1 o la 2, en donde
la sección (7) de selección de parámetros de control de optimización se adapta para almacenar información sobre la correspondencia entre la función objetivo y los parámetros de control relacionados después de seleccionar los parámetros de control relacionados, y la sección de selección de parámetros de control de optimización se adapta para extraer los parámetros de control relacionados a partir de la información de correspondencia cuando la sección de determinación de la función objetivo establece la misma función objetivo.
4 El sistema (100) de optimización de parámetros de control según la reivindicación 1, en donde
la sección (8) de ajuste de parámetros de control de la optimización se adapta para realizar una o varias veces consecutivas un proceso en el que se establece un valor predeterminado como parámetro de control de la optimización, y luego se introduce el parámetro de control de la optimización en el modelo (3) de la planta, y luego se cambia el valor predeterminado para minimizar la diferencia entre un valor objetivo predeterminado y el valor calculado de la función objetivo resultante del modelo de la planta.
5. El sistema (100) de optimización de parámetros de control según la reivindicación 1, en donde
el modelo (3) de planta incluye:
- un modelo (9) de control adaptado para simular el funcionamiento del equipo de control de la planta (300) eléctrica existente; y
- un modelo (10) físico adaptado para simular el funcionamiento del equipo controlado de la planta eléctrica existente;
el modelo de control se adapta para calcular la función objetivo y un valor de comando de control para el modelo físico en función de una cantidad de proceso de planta calculada por el modelo físico; y
el modelo físico se adapta para calcular la cantidad de proceso de la planta en función del valor del comando de control calculado por el modelo de control.
6. El sistema (100) de optimización de parámetros de control según la reivindicación 5, en donde
el modelo (3) de planta incluye:
- una biblioteca de modelos de control compuesta por una pluralidad de modelos (9) de control correspondientes a una pluralidad de diferentes métodos de control de plantas, respectivamente; y
- una biblioteca de modelos físicos compuesta por una pluralidad de modelos (10) físicos correspondientes a una pluralidad de diferentes configuraciones o tipos de plantas, respectivamente.
7. Un aparato (101; 101A) de optimización del control de funcionamiento que comprende:
el sistema (100) de optimización de parámetros de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6; en donde el aparato de optimización del control de funcionamiento se conecta a:
- un dispositivo (12) externo de salida adaptado para mostrar una pluralidad de soluciones óptimas calculadas para la función objetivo por la sección (2) de optimización de parámetros de control; y - un dispositivo (11) externo de entrada adaptado para, operado por un operador, seleccionar una solución óptima de entre las soluciones óptimas mostradas en el dispositivo externo de salida, debiendo reflejarse la solución óptima en el control del funcionamiento de la planta (300) eléctrica existente.
8. Un aparato (101A) de optimización del control de funcionamiento que comprende:
el sistema de optimización de parámetros de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6; - una sección (15) de cálculo del valor límite de funcionamiento de la planta adaptada para calcular un valor límite de funcionamiento de la planta (300) eléctrica existente en función de la información de las características de la planta y de la información de diseño de la planta; y
- una sección (16) de selección de solución óptima adaptada para, de entre una pluralidad de soluciones óptimas calculadas por la sección (2) de optimización de parámetros de control, seleccionar una solución óptima que cumpla con el valor límite de funcionamiento como solución óptima a ser reflejada en el control del funcionamiento de la planta eléctrica existente.
9. Un aparato (101, 101A) de optimización del control de funcionamiento que comprende:
el sistema (100) de optimización de parámetros de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6; y
- una sección (200) de entrada/salida de datos adaptada para llevar a cabo la introducción y envío de datos entre la planta (300) eléctrica existente y el sistema de optimización de parámetros de control;
en donde
la sección de entrada/salida de datos incluye:
- una sección (205) de extracción de la lógica de control adaptada para extraer información de la lógica de control de una base de datos (303) de la lógica de control de la planta eléctrica existente, y luego para enviar la información de la lógica de control extraída a la sección (7) de selección de parámetros de control de optimización;
- una sección (203) de extracción de información característica de la planta adaptada para extraer información característica de la planta de una base de datos (304) de señales de series temporales de la planta eléctrica existente, y luego enviar la información característica de la planta extraída como un parámetro del modelo de la planta a una sección (5) de determinación de parámetros físicos;
- una sección (204) de extracción de parámetros de diseño adaptada para extraer información de diseño sobre la planta eléctrica existente de una base de datos (305) de información de diseño de la planta eléctrica existente, y luego enviar la información de diseño de la planta extraída como un parámetro del modelo de la planta a una sección (6) de determinación de parámetros de diseño; y
- una sección (201) de determinación de parámetros de control de optimización adaptada para configurar en la base de datos (303) de la lógica de control el parámetro de control de optimización enviado desde la sección (8) de ajuste de parámetros de control de optimización.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2010337990B2 (en) * 2009-12-31 2014-03-06 Abb Schweiz Ag Process optimization method and system for a power plant
JP6522445B2 (ja) * 2015-06-30 2019-05-29 三菱日立パワーシステムズ株式会社 制御パラメータ最適化システム及びそれを備えた運転制御最適化装置
JP6885085B2 (ja) * 2017-02-08 2021-06-09 オムロン株式会社 制御装置、制御方法、および、制御プログラム
JP6881997B2 (ja) * 2017-02-10 2021-06-02 三菱パワー株式会社 試験計画装置及び試験計画方法
JP6939162B2 (ja) * 2017-07-13 2021-09-22 横河電機株式会社 プラント制御支援装置、プラント制御支援方法、プラント制御支援プログラム及び記録媒体
DE102018116823A1 (de) * 2018-07-11 2020-01-16 Samson Aktiengesellschaft System zum Bestimmen eines Real-Prozessparameters wenigstens eines Real-Feldgeräts, Verfahren zum Bestimmen eines Real-Prozessparameters wenigstens eines Real-Feldgeräts, Real-Feldgerät sowie Real-Strömungsstrecke einer prozesstechnischen Anlage
US12007732B2 (en) 2019-07-12 2024-06-11 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP HVAC system with building infection control
US11960261B2 (en) 2019-07-12 2024-04-16 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP HVAC system with sustainability and emissions controls
CN109406151B (zh) * 2018-11-07 2020-06-23 杭州电子科技大学 发动机台架试验用排气背压自动调节方法及其调节系统
KR102106827B1 (ko) * 2018-11-30 2020-05-06 두산중공업 주식회사 보일러 연소의 최적화를 위한 시스템 및 방법
KR102094288B1 (ko) * 2018-11-30 2020-03-27 두산중공업 주식회사 보일러의 연소 최적화 연산을 위한 시스템 및 방법
WO2020246973A1 (en) * 2019-06-05 2020-12-10 Google Llc Network optimization systems
US11274842B2 (en) 2019-07-12 2022-03-15 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Systems and methods for optimizing ventilation, filtration, and conditioning schemes for buildings
US11714393B2 (en) * 2019-07-12 2023-08-01 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Building control system with load curtailment optimization
DE102020202273A1 (de) * 2020-02-21 2021-08-26 Sms Group Gmbh Verfahren zur Automatisierung einer hüttentechnischen Anlage, insbesondere einer Anlage zum Walzen von Metallbändern
CN115004116A (zh) * 2020-02-28 2022-09-02 三菱重工业株式会社 控制参数优化装置、工厂设备及控制参数优化方法
CN111857015B (zh) * 2020-08-06 2022-04-29 重庆正大华日软件有限公司 输变电云端智能控制器

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001209405A (ja) * 2000-01-24 2001-08-03 Hitachi Ltd プラントの制御方法および装置
JP2001325004A (ja) * 2000-05-15 2001-11-22 Toshiba Corp プラント制御装置
EP1217473A1 (en) * 2000-12-21 2002-06-26 Abb Research Ltd. Optimizing plant control values of a power plant
JP2004038428A (ja) * 2002-07-02 2004-02-05 Yamatake Corp 制御対象モデル生成方法、制御パラメータ調整方法、制御対象モデル生成プログラムおよび制御パラメータ調整プログラム
US7376472B2 (en) * 2002-09-11 2008-05-20 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Integrated model predictive control and optimization within a process control system
JP2004178156A (ja) * 2002-11-26 2004-06-24 Yokogawa Electric Corp 運転計画決定支援システム
JP2006033929A (ja) * 2004-07-13 2006-02-02 Fuji Electric Holdings Co Ltd モータ駆動制御装置
JP4493017B2 (ja) * 2004-12-21 2010-06-30 財団法人電力中央研究所 パラメータ変化に対応するエネルギーシステム運用計画の修正方法および装置およびプログラム
GB2446343B (en) 2005-12-05 2011-06-08 Fisher Rosemount Systems Inc Multi-objective predictive process optimization with concurrent process simulation
US7461038B2 (en) * 2005-12-21 2008-12-02 General Electric Company Method and apparatus for evaluating robustness of proposed solution to constraint problem and considering robustness in developing a constraint problem solution
JP4664842B2 (ja) * 2006-03-20 2011-04-06 株式会社東芝 エネルギープラントの最適運用システムと方法、およびプログラム
US7756591B2 (en) * 2006-04-25 2010-07-13 Pegasus Technologies, Inc. System for optimizing oxygen in a boiler
US20100089067A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 General Electric Company Adaptive performance model and methods for system maintenance
US20100152900A1 (en) 2008-10-10 2010-06-17 Exxonmobil Research And Engineering Company Optimizing refinery hydrogen gas supply, distribution and consumption in real time
CN107587370A (zh) * 2009-02-13 2018-01-16 Abb研究有限公司 用于优化连续蒸煮过程的系统和方法
JP5277064B2 (ja) * 2009-04-22 2013-08-28 株式会社日立製作所 プラントの制御装置、火力発電プラントの制御装置及び火力発電プラント
EP2273327A1 (en) * 2009-06-24 2011-01-12 ABB Research Ltd. Estimating initial states of a system model for controlling an industrial process
US20110098862A1 (en) * 2009-10-27 2011-04-28 ExxonMobil Research Engineering Company Law Department Multi-stage processes and control thereof
AU2010337990B2 (en) 2009-12-31 2014-03-06 Abb Schweiz Ag Process optimization method and system for a power plant
JP5500370B2 (ja) * 2010-07-23 2014-05-21 横河電機株式会社 多変数モデル予測を用いた運転制御装置および運転制御方法
CN101968250B (zh) * 2010-10-13 2012-12-05 濠信节能科技(上海)有限公司 一种冷冻机房节能优化控制系统及方法
US8755916B2 (en) * 2010-12-07 2014-06-17 Alstom Technology Ltd. Optimized integrated controls for oxy-fuel combustion power plant
JP5634907B2 (ja) * 2011-02-10 2014-12-03 株式会社日立製作所 圧縮機の制御装置及び制御方法
JP5696171B2 (ja) * 2013-03-14 2015-04-08 株式会社東芝 制御パラメータ調整方法、制御パラメータ調整システム及び制御パラメータ設定装置
CN104635493B (zh) * 2015-01-13 2015-11-18 中国石油大学(华东) 基于温度波模型预测控制的内部热耦合精馏控制方法及装置
JP6522445B2 (ja) * 2015-06-30 2019-05-29 三菱日立パワーシステムズ株式会社 制御パラメータ最適化システム及びそれを備えた運転制御最適化装置

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