基于IMMS的SIS輸出數據的準確度

為了充分發(fā)揮基于一體化模型開(kāi)發(fā)平臺(IMMS)的火力發(fā)電廠(chǎng)廠(chǎng)級監控信息系統 (SIS)上層應用功能，不僅要完成機組參數變量的計算，還需分析影響參數變量精度的因素。SIS輸出數據精度受制于DCS 數據源的測量和過(guò)程算法模型的計算，按照模型計算原理，綜合考慮數據測量、引用頻率等多種因素，對常規火電機組指標值的精度進(jìn)行了等級劃分。

一、SIS開(kāi)發(fā)原理

如圖1所示，基于IMMS的SIS開(kāi)發(fā)采用模塊化方式，以數據庫為核心，由模型開(kāi)發(fā)平臺、用戶(hù)端等組成。各機組運行數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通訊軟件輸入數據庫，借助IMMS，按照系統先分解后集成的方法，依據基本的能量和質(zhì)量守恒定律實(shí)現在線(xiàn)模塊化的模型開(kāi)發(fā)、調試、運行。過(guò)程模型以算法庫為基礎，調用算法庫中的算法模塊，按照系統的數據關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)各模塊輸入、輸出變量的連接實(shí)現數據的傳遞。通過(guò)通訊軟件從數據庫中讀取模型計算所需數據，計算結果又由通訊軟件存入數據庫。功能模型需要的部分設備、燃料等基礎數據信息，可由用戶(hù)端錄入數據庫。

SIS功能模型計算所需的過(guò)程參數主要來(lái)自DCS, DCS數據的精度將直接影響模型的計算結果。

二、數據源精度

發(fā)電機組系統結構龐大，運行中其熱力系統溫度、壓力、流量等部分測量參數波動(dòng)較大。如果采集數據達不到SIS的精度要求，其性能計算、機組負荷優(yōu)化、設備狀態(tài)監視等功能就不能達到預期效果。

對采集數據的精度，硬件上需要提高測量技術(shù)，而測量技術(shù)的提高在一定程度上受限于測點(diǎn)的特性;軟件上需對采集數據進(jìn)行篩選，即首先對顯著(zhù)誤差進(jìn)行檢測和識別，其次對過(guò)程測量數據在冗余檢驗、剔除隨機誤差的基礎上對重要參數進(jìn)行關(guān)聯(lián)檢驗以及采用各種有效的數據校正預處理方法等。

發(fā)電機組測量參數主要有溫度、壓力、給水流量、蒸汽流量、送風(fēng)量和電信號等幾類(lèi)。其中溫度、壓力的測量準確度較高，但作為重要運行參數的給水流量、蒸汽流量及送風(fēng)量的測量精度有待進(jìn)一步提高。

三、數學(xué)模型選取

SIS上層功能的實(shí)現除依賴(lài)于高精度的原始數據庫外，還需要過(guò)程數學(xué)模型的支持。為了使整體建模和求解不至于太復雜，具有一定的可行性，通常對機組熱力系統進(jìn)行簡(jiǎn)化分析。如：為了能夠有效分析鍋爐動(dòng)態(tài)特性，將蒸發(fā)系統、除氧器和表面式加熱器中的溫度、壓力等作為集中參數處理，忽略參數與空間的變化關(guān)系;為了方便計算燃氣輪機輸出功率模型，忽略金屬管道的蓄熱和蓄質(zhì);余熱鍋爐系統為非線(xiàn)性，但在動(dòng)態(tài)研究中常采用某穩定狀態(tài)下的小偏差線(xiàn)性化方法。

四、輸出結果精度分類(lèi)

大致可將輸出數據分為基本測量參數、性能指標值和耗差分析值3類(lèi)?；緶y量參數可通過(guò)精密的測量設備直接獲得，精度直接受制于測點(diǎn)布置、測量方法和測量技術(shù);性能指標值通過(guò)軟測量獲得，為中間過(guò)程量，一次計算即可形成;耗差分析值基于原有的性能指標值，考慮機組的工況變化，經(jīng)多次計算求得。

影響數據精度的根本要素是基本參數的測量技術(shù)。因此，首先根據不同測點(diǎn)的特性，對主要一類(lèi)參數進(jìn)行簡(jiǎn)單的精度等級劃分(表1) ，然后根據指標算法模型，對測得的一類(lèi)參數進(jìn)行精度分析。與電信號相關(guān)的精度最高，涉及溫度、壓力及成分分析變量的精度次之，與工質(zhì)流量相關(guān)的精度最低(表2、表3)。耗差分析主要有熱偏差法、常規熱力學(xué)分析和等效燴降法。鍋爐側主要運行參數(排煙溫度、排煙含氧量、飛灰含碳量等)變化對煤耗的影響采用熱偏差法進(jìn)行分析;對于初參數包括主蒸汽溫度和壓力、過(guò)熱蒸汽溫度等的變化主要歸結為汽輪機缸效率變化對煤耗的影響，采用常規熱力學(xué)法進(jìn)行分析;非汽輪機側參數(過(guò)熱器、再熱器減溫水流量、加熱器的端差、軸封漏汽等)變化對煤耗的影響采用等效恰降法進(jìn)行分析。應用常規熱力學(xué)法分析主蒸汽溫度和壓力變化引起的耗差時(shí)，忽略了汽輪機中、低壓缸做功的變化，只考慮對高壓缸理想比燴降的影響，準確度較低。

另外，不同參數在機組運行優(yōu)化中因重要性不同，精度要求也不一致，應根據實(shí)際情況合理分配資源，有針對性地增加或校核相關(guān)測點(diǎn)。

五、結論

(1) SIS功能模型的計算精度主要受DCS采集數據和算法模型的影響。為提高輸出數據精度，需要合理的冗余測點(diǎn)布置、精密的測量技術(shù)和實(shí)時(shí)數據預處理等。

(2) 影響數據精度的根本因素是測量技術(shù)。對不同類(lèi)型數據源的精確度進(jìn)行分類(lèi)，按照數據的獲得方式和引用頻率，對機組的主要性能和耗差的可信度進(jìn)行等級劃分。

(3) 機組運行工況不同，其參數的精度分類(lèi)也不同，因此仍需分析測量特性和算法原理，進(jìn)一步探討SIS輸出數據的精度。