劉洋

摘要：隨著現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展，火電廠的智慧化與數(shù)字化標簽越發(fā)濃重，不斷向安全高效與環(huán)保生產(chǎn)標準靠攏。智能電廠融入了云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)，是數(shù)字化電廠的進一步升級，通過智能電廠的大數(shù)據(jù)應用優(yōu)化，數(shù)據(jù)采集也更加科學，電廠運行管理水平得以有效提升，使得火電廠的人性化與安全性特征更加明顯。

關(guān)鍵詞：智能電廠;大數(shù)據(jù);應用

在信息時代，大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的涌現(xiàn)推動了電力工業(yè)行業(yè)發(fā)展，基于信息網(wǎng)絡技術(shù)的智能電廠概念應運而生。智能電廠以數(shù)字化電廠為前提，借助智能控制與處理分析技術(shù)，使火電廠在任何電網(wǎng)要求以及氣象與排放等環(huán)境的條件下都能提供環(huán)保穩(wěn)定的電能，逐步向一體化電廠轉(zhuǎn)型。智能電廠在故障診斷與生產(chǎn)管理等方面，尤其從控制層面入手實施智能管理方式，對電廠管理水平完善有著積極的促進作用。

一、大數(shù)據(jù)應用在智能電廠的理論研究

大數(shù)據(jù)是指快速發(fā)現(xiàn)并分析復雜而繁瑣的龐大數(shù)據(jù)，利用技術(shù)方式提取有價值的技術(shù)框架，既包括龐大數(shù)據(jù)，也包括數(shù)據(jù)處理方法、理論?；痣姀S大數(shù)據(jù)涉及生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)與企業(yè)管理數(shù)據(jù)，因為數(shù)據(jù)之前并不是獨立，相互之間耦合關(guān)系比較繁瑣，故利用虛擬仿真驗證平臺，讓各業(yè)務等類別數(shù)據(jù)集實現(xiàn)深入交聯(lián)以及虛擬現(xiàn)實人機互動，最終實現(xiàn)集約化管理。電廠大數(shù)據(jù)特征主要體現(xiàn)在以下幾方面;一是各種設備與系統(tǒng)均產(chǎn)生數(shù)據(jù);二是數(shù)據(jù)量龐大，種類維數(shù)多;三是大數(shù)據(jù)提高了火電廠運行效益與安全可靠性;四是為滿足實時性要求，需要進一步挖掘數(shù)據(jù)關(guān)系。[1]

數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、知識與規(guī)則解釋是大數(shù)據(jù)應用必不可少的步驟?；鹆Πl(fā)電廠大數(shù)據(jù)具有多樣性、不精確性、不完整性等特點，這種復雜的數(shù)據(jù)環(huán)境下，要求必須對數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)進行處理，必須采用統(tǒng)計學方法剔除由于精度等原因產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù);采用聚類分析的方法對數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)進行抽取和集成，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析的合理性提供有效的支持。數(shù)據(jù)分析是發(fā)揮大數(shù)據(jù)研究核心價值的重要流程，常用的數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要有：統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡、機器學習、模糊理論等，分析的結(jié)論可用于專家系統(tǒng)、推薦系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、運行指導等方面。數(shù)據(jù)分析結(jié)果的核心內(nèi)容是數(shù)據(jù)知識規(guī)則等具體表述方法，表述方法不合適會對使用者起到誤導作用。一般的表述方法是文本、圖表等電腦終端的直觀顯示，隨著云技術(shù)的不斷發(fā)展，人機交互技術(shù)、標簽云等可視化技術(shù)的解釋方法被逐步應用，數(shù)據(jù)分析得到的規(guī)則、知識等信息的解釋，逐步向最佳的數(shù)據(jù)解釋效果方向發(fā)展。

二、大數(shù)據(jù)應用優(yōu)化分析

（一）報警優(yōu)化

火電廠DCS系統(tǒng)的發(fā)展日益完善，功能與監(jiān)控點數(shù)逐步提高，也逐步具備熒光字報警等功能。但機組調(diào)試過程中，受設計施工等因素影響，DCS系統(tǒng)運行常出現(xiàn)報警泛濫的情況，導致報警信息數(shù)據(jù)量龐大，限制了報警系統(tǒng)作用的發(fā)揮。理想的報警組態(tài)設計要求每天的報警數(shù)量不可超過300個，每個小時的報警數(shù)量不可超過12個，每10分鐘的報警數(shù)量不可超過2個。故需根據(jù)運行人員可接受的報警數(shù)，科學布置報警系統(tǒng)組態(tài)計劃。

除此之外，還需要根據(jù)重要程度設置多級別的報警類型。為減少無效報警信息，確保信息精確度，可以采用主元分析法。首先了解各報警極限參數(shù)，以此作為后級警報項。以某機組功率信號為例，從報警分析入手研究，確定采樣周期后，在DCS數(shù)據(jù)庫中選擇多項運行數(shù)據(jù)展開主元分析。同時采用分類的方式將歷史數(shù)據(jù)分為驗證集與校正集兩部分，通過Matlab分析了解主元分析結(jié)果的真實性，根據(jù)各主元數(shù)相對的殘差平方根曲線將最小殘差平方根，將其對應的主元個數(shù)作為機組功率報警異常優(yōu)化中綜合考慮的重點。同時將主元個數(shù)的報警信息當作二級報警信號，從而提高機組功率報警信息的針對性、準確性。

（二）閥門流量特性偏差調(diào)整

汽輪機調(diào)節(jié)汽門作為DEH系統(tǒng)的主要執(zhí)行機構(gòu)，出現(xiàn)流量特性偏差時會引起節(jié)流大量損失、調(diào)頻響應負荷不當?shù)葐栴}，會直接降低機組安全運行的可靠性。該問題可從汽輪發(fā)電機組入手分析，由于影響閥門流量曲線異常的因素較多，故加強曲線校正，確保機組處于正常工作狀態(tài)。改善閥門流量曲線的步驟如下，一是選擇數(shù)據(jù)源，選擇多組相關(guān)參數(shù)，包括機組主蒸汽壓力、機組負荷、主蒸汽溫度、各閥門指令等。二是結(jié)合所選取的歷史運行數(shù)據(jù)，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡對歷史數(shù)據(jù)進行建模，得出閥門開度同主蒸汽流量的神經(jīng)網(wǎng)絡模型，為下一步閥門流量特性曲線優(yōu)化做好準備。在其基礎上，另選擇多組數(shù)據(jù)通過弗留格爾公式得出流量數(shù)值，并對比模型數(shù)值，以此驗證模型計算數(shù)據(jù)的準確度。三是從單閥條件入手分析，圍繞實際運行數(shù)據(jù)，利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡，擬合該情況下的流量曲線。校正后的曲線開度增大，優(yōu)化了負荷響應成效。

在實踐中設置重疊度時，通常是在開閥后壓力與主氣壓力間比值超過0.85時再開啟下一個閥門，以此優(yōu)化各閥門重疊度。根據(jù)單閥、順閥方式下矯正前后的流量曲線，發(fā)現(xiàn)矯正前后曲線差異較大，且在相同綜合流量指令下，其不同的高壓調(diào)節(jié)法開度變化也存在不同。具體表現(xiàn)為拐點更加光滑，拐點前的流量曲線，對負荷響應成效相對提高，且閥門重疊度降低，機組性能隨之得到優(yōu)化[23]。

（三）控制系統(tǒng)性能

火電廠由于工藝繁瑣，控制系統(tǒng)運行離不開PID設備的控制，但在實踐中，大部分的熱控技術(shù)人員對系統(tǒng)控制的有效性無法及時評判。此類問題可從電廠熱工控制入手，采用大數(shù)據(jù)方法對當前控制系統(tǒng)性能進行評定。

評定控制系統(tǒng)性能的方法多種多樣，但系統(tǒng)性能計算、控制系統(tǒng)參數(shù)識別、思想控制系統(tǒng)設計與控制系統(tǒng)診斷決策是每種方法都必不可少的內(nèi)容。實施步驟一般先是計算當前系統(tǒng)性能，收集處理控制器輸出信息。然后根據(jù)系統(tǒng)特性，合理選擇系統(tǒng)評定準則。圍繞準則評定系統(tǒng)性能，了解控制性能是否達標或是需要維護等操作。最后根據(jù)性能評估結(jié)果，分析系統(tǒng)性能滯后的影響因素，為系統(tǒng)性能維護提供價值依據(jù)。

近年來，對以閉環(huán)回路運行數(shù)據(jù)為基礎的控制系統(tǒng)建模研究越發(fā)深入，相比傳統(tǒng)或現(xiàn)代控制理論的建模，現(xiàn)在可供選擇的方法更加多樣，效果也更加顯著。除此之外，基于支持向量機，神經(jīng)網(wǎng)絡等計算理論的建模方法也有了長足的進步。但合理選取控制系統(tǒng)性能評估準則仍是一件難度較高的工作，目前應用最為廣泛的仍然是基于最小方差準則，或者改進最小方差準則的控制系統(tǒng)性能評估準則。

三、總結(jié)

智能電廠工程在實踐中需對在線監(jiān)控系統(tǒng)、設備缺陷系統(tǒng)、檢修系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)、DEH系統(tǒng)等系統(tǒng)進行深入研究，同時要加強與云計算、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)的整合，為我國電力工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展助力。本文主要從控制系統(tǒng)方面應用大數(shù)據(jù)的可行性與成效展開分析，優(yōu)化報警系統(tǒng)與系統(tǒng)運行曲線，同時加強系統(tǒng)性能評估，希望對智能火電廠建設起到積極的促進作用。

參考文獻：

[1]劉艷英.基于大數(shù)據(jù)的水電廠狀態(tài)檢修方案探討[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2017（10）：230231.

[2]高學偉，付忠廣，張連升，劉炳含.大數(shù)據(jù)技術(shù)在燃煤電站發(fā)展中的應用研究[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2018，（01）：1622.

[3]尹峰，陳波，蘇燁，李泉，張鵬.智慧電廠與智能發(fā)電典型研究方向及關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].浙江電力，2017，（10）：16+26.