專利名稱：電廠設(shè)備的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶多個(gè)發(fā)電機(jī)組的電廠設(shè)備的控制系統(tǒng)。
通常，在帶多個(gè)發(fā)電機(jī)組的電廠設(shè)備的運(yùn)行中，其每一單元都借助于指令參數(shù)n來(lái)加以控制。指令參數(shù)以與設(shè)備相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)為依據(jù)，通常依賴于一系列的輔助條件。例如，為了控制帶多個(gè)發(fā)電機(jī)組的電廠設(shè)備，就給每一套發(fā)電機(jī)組一個(gè)額定負(fù)載值作為指令參數(shù)。通常要滿足這樣一種輔助條件，即輸給所有發(fā)電機(jī)組的額定負(fù)載值的總和在一定的公差范圍內(nèi)與總額定負(fù)載值相等。該總額定負(fù)載值作為供電要求由用戶預(yù)先給出。
為使一個(gè)電廠設(shè)備特別經(jīng)濟(jì)或特別實(shí)際有效地運(yùn)行，可能需要為控制各單元而選定的指令參數(shù)n根據(jù)一系列的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化。例如，為了使帶兩套或多套按型號(hào)或作用為同類或不同類的發(fā)電機(jī)組的電廠設(shè)備能特別經(jīng)濟(jì)或以特別高的效率運(yùn)行，必須把電廠設(shè)備輸給用戶的總功率在負(fù)載分布的范圍內(nèi)這樣地分配到各發(fā)電機(jī)組，即必需的燃料消耗總量特別低，和/或熱蒸汽或過程蒸汽特別有效地可輸出耦合。為此為每一套發(fā)電機(jī)組，都算出一個(gè)額定負(fù)載作為指令參數(shù)。每一套發(fā)電機(jī)組借助為其所計(jì)算出的額定負(fù)載來(lái)加以控制。
通常，這類用于控制發(fā)電機(jī)組的指令參數(shù)是由發(fā)電站的操作人員憑實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而確定的，因此就強(qiáng)烈地依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)。到目前為止，現(xiàn)有的計(jì)算指令參數(shù)的自動(dòng)系統(tǒng)通常由于高計(jì)算費(fèi)用是以發(fā)電機(jī)組的輸出電功率、輸出的遠(yuǎn)熱功率、過程蒸汽的質(zhì)量流量和輸入到發(fā)電機(jī)組的、通常與燃料消耗成正比的熱功率之間的函數(shù)關(guān)系的線性化為依據(jù)的。由于這種線性函數(shù)關(guān)系，上述系統(tǒng)中運(yùn)用的計(jì)算方法就不夠精確。此外，在計(jì)算指令參數(shù)時(shí)通常不可能考慮到設(shè)備的實(shí)際狀況，例如熱交換器的損耗。
本發(fā)明的目的在于提供一個(gè)帶多個(gè)發(fā)電機(jī)組的電廠設(shè)備的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能可靠地計(jì)算出對(duì)于各發(fā)電機(jī)組特別有利的指令參數(shù)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即采用一種帶多個(gè)發(fā)電機(jī)組的電廠設(shè)備的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)集成模塊和一個(gè)與計(jì)算機(jī)模塊相連的最優(yōu)化模塊；該計(jì)算機(jī)集成模塊借助于原生算法(Genetischen Algorithmus)為各套發(fā)電機(jī)組計(jì)算出指令參數(shù)，而該最優(yōu)化模塊與一定數(shù)目的信息處理網(wǎng)絡(luò)(neuronalen Netzen)相連，其中各單元分別配置了一個(gè)信息處理網(wǎng)絡(luò)。
原生計(jì)算方法(Genetische Algorithmen)在J.Heistermann所著的小冊(cè)子“原生計(jì)算方法”，Teubner出版社，斯圖加特，1994中，有詳盡的描述。
該計(jì)算機(jī)集成模塊相宜地為各發(fā)電機(jī)組確定總額定荷載分配到它們上的額定負(fù)荷值作為它們?cè)谝活A(yù)給定的時(shí)間內(nèi)的指令參數(shù)。
為了非常精確和用少量的計(jì)算費(fèi)用計(jì)算出每一套發(fā)電機(jī)組的指令參數(shù)，最優(yōu)化模塊中除了一個(gè)與信息處理網(wǎng)絡(luò)相連結(jié)的粗優(yōu)化級(jí)之外，還包括一個(gè)精優(yōu)化級(jí)。
在進(jìn)一步有利的設(shè)計(jì)中，精優(yōu)化級(jí)設(shè)計(jì)用來(lái)完成一個(gè)分析的過程模擬。該過程模擬在此可能也要考慮在發(fā)電機(jī)組的輸出功率和待輸入的熱功率之間關(guān)于效率的非線性關(guān)系。
在指令參數(shù)的計(jì)算過程中，為了非常有效地運(yùn)用原生計(jì)算方法，相宜地設(shè)置一個(gè)分開的信息處理網(wǎng)絡(luò)，用于為原生計(jì)算方法提供初始值，在考慮了與裝置相關(guān)的知識(shí)的情況下，該信息處理網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出原生算法的輸入?yún)?shù)。前面計(jì)算出的在可比較的或者與實(shí)際的設(shè)備狀況有偏差的設(shè)備狀態(tài)中的指令參數(shù)值可用于計(jì)算實(shí)際的指令參數(shù)值。這樣，計(jì)算指令參數(shù)所需的計(jì)算時(shí)間就變得很少，所以，對(duì)一個(gè)電廠設(shè)備而言，這樣一種控制系統(tǒng)特別有靈活性。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)特別在于，通過運(yùn)用原生計(jì)算方法，對(duì)電廠設(shè)備各單元的指令參數(shù)的計(jì)算可以達(dá)到高的精確度。特別是通過原生計(jì)算方法和過程模擬的結(jié)合，可以非常精確、可靠、而且速度很快地，亦即計(jì)算消費(fèi)很少地計(jì)算出指令參數(shù)。此時(shí)特別相宜地是將最優(yōu)化模塊分為一個(gè)粗優(yōu)化級(jí)和一個(gè)精優(yōu)化級(jí)。
下面借助于附圖，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作更詳盡的說(shuō)明。


圖1所示為電廠設(shè)備的一個(gè)控制系統(tǒng)。
如圖1所示，控制系統(tǒng)1包括一個(gè)計(jì)算機(jī)集成模塊2，此模塊2通過數(shù)據(jù)線4與最優(yōu)化模塊6的接口5相連。最優(yōu)化模塊6包括一個(gè)粗優(yōu)化級(jí)8和通過連接線9與此相連的精優(yōu)化級(jí)10，這兩級(jí)均通過數(shù)據(jù)線12、14與接口5相連。
此外，計(jì)算機(jī)模塊2通過數(shù)據(jù)線20與一個(gè)未進(jìn)一步詳細(xì)示出的電廠設(shè)備的發(fā)電機(jī)組25相連，這些發(fā)電機(jī)組25圖中示有3個(gè)。每一套發(fā)電機(jī)組25通過數(shù)據(jù)線30與一個(gè)與它相配置的信息處理網(wǎng)絡(luò)32相連，該網(wǎng)絡(luò)從它那方面又進(jìn)一步通過數(shù)據(jù)線34與最優(yōu)化模塊6中的粗優(yōu)化級(jí)8相連。此外，計(jì)算機(jī)模塊2通過數(shù)據(jù)線36與一個(gè)分開的信息處理網(wǎng)絡(luò)38相連。
在電廠設(shè)備運(yùn)行時(shí)，通過數(shù)據(jù)線20往控制系統(tǒng)1中的每一套發(fā)電機(jī)組25輸入一個(gè)額定負(fù)載值或公稱負(fù)載值作為指令參數(shù)F，使這些發(fā)電機(jī)組25受到控制。另外，也可將控制系統(tǒng)1計(jì)算出的指令參數(shù)F傳達(dá)給電廠的操作人員，然后將其作為調(diào)節(jié)參數(shù)手動(dòng)地傳遞給發(fā)電機(jī)組25。額定負(fù)載值此時(shí)受輔助條件的限制，也就是說(shuō)，其總和應(yīng)和用戶要求的總功率相同。一套發(fā)電機(jī)組的額定負(fù)載值或者說(shuō)是公稱負(fù)載值可以是電功率、熱功率和/或過程蒸汽。從電廠設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面考慮發(fā)電機(jī)組25應(yīng)這樣受控制，就是其全部的燃料消耗應(yīng)盡可能少。
有待傳輸給發(fā)電機(jī)組25的指令參數(shù)F是借助于原生計(jì)算方法通過最優(yōu)化由控制系統(tǒng)1計(jì)算出來(lái)的。在此闡述作為個(gè)體的，把各發(fā)電機(jī)組25“開”或“關(guān)”的開關(guān)狀態(tài)描寫成時(shí)間間隔函數(shù)的使用方案。一段計(jì)劃好的時(shí)間，例如一天，又可以細(xì)分為一定數(shù)量的時(shí)間間隔，例如小時(shí)，而在此時(shí)間間隔內(nèi)，每一套發(fā)電機(jī)組25當(dāng)時(shí)的額定負(fù)荷值是恒定的。計(jì)算機(jī)模塊2用矩陣的形式分析使用方案，矩陣的行總是表示一套發(fā)電機(jī)組25，矩陣的列總是表示一個(gè)時(shí)間間隔。
這些表示單個(gè)的發(fā)電機(jī)組25開/關(guān)狀態(tài)的矩陣用作使用方案-個(gè)體的原生碼。為使用方案-個(gè)體的每一個(gè)時(shí)間間隔，計(jì)算機(jī)模塊2將每一套發(fā)電機(jī)組25的開關(guān)狀態(tài)“開”或“關(guān)”通過接口5傳輸給最優(yōu)化模塊6。
然后最優(yōu)化模塊6就計(jì)算出一個(gè)預(yù)定的額定荷載在帶“開”開關(guān)狀態(tài)的發(fā)電機(jī)組25中的分配，在這樣的分配中僅需輸入最少的總熱功率。為此，根據(jù)現(xiàn)已了解的最優(yōu)化計(jì)算學(xué)原理，首先在粗優(yōu)化級(jí)8中進(jìn)行了一次粗優(yōu)化處理。其中與粗優(yōu)化級(jí)8相連的各信息處理網(wǎng)絡(luò)32模擬與其相配置的發(fā)電機(jī)組25的特性。作為信息處理結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)在于多層的反向傳播感知系統(tǒng)(Backpropagation-Perzeptron)。此外，表征每一套發(fā)電機(jī)組25的實(shí)際狀況的測(cè)量值M就通過數(shù)據(jù)線30送到與之相應(yīng)的信息處理網(wǎng)絡(luò)32。另外，借助于信息處理網(wǎng)絡(luò)32，也可以考慮到早先的模擬結(jié)果。
粗優(yōu)化后的結(jié)果GR通過數(shù)據(jù)線9傳輸?shù)骄珒?yōu)化級(jí)10。在精優(yōu)化級(jí)10中，結(jié)果GR通過分析的過程模擬精優(yōu)化，其中尤其考慮了相關(guān)的過程參數(shù)，例如電功率、遠(yuǎn)熱功率、過程蒸汽質(zhì)量流量和輸入熱功率之間的特殊的、非線性的關(guān)系。因此，以瞬時(shí)-優(yōu)化方式得到的結(jié)果FR傳輸給接口5，并從那兒輸送到計(jì)算機(jī)模塊2。
在計(jì)算機(jī)模塊2中，借助于結(jié)果FR，在使用方案-個(gè)體的每一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)其良好的狀況進(jìn)行評(píng)估，其中尤其考慮了相鄰時(shí)間間隔之間的相互關(guān)系。為此例如可以累加每一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)輸給每一套發(fā)電機(jī)組25的熱功率。另外，單獨(dú)地考慮例如為發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)或停車或者為因其它邊界條件所造成的效率損失而有待預(yù)先準(zhǔn)備好的附加熱功率。在使用方案集的初始化中，在個(gè)體的重新組合選擇中，以及在用新一代的個(gè)體代替舊一代的個(gè)體的過程中，采用了原生計(jì)算方法的標(biāo)準(zhǔn)程序。原生計(jì)算方法疊代步驟的次序通過箭頭GA表述。在此同樣考慮了一些附加條件，例如電廠設(shè)備總的輸出功率，也就是說(shuō)所有發(fā)電機(jī)組25輸出的電功率的總和。
另外，對(duì)預(yù)先給定的電廠設(shè)備的總功率，發(fā)電機(jī)組25的指令參數(shù)F的計(jì)算結(jié)果通過數(shù)據(jù)線36傳輸?shù)叫畔⑻幚砭W(wǎng)絡(luò)38，并存放在那兒。在新的一輪計(jì)算發(fā)電機(jī)組25的指令參數(shù)F的過程中，上述信息會(huì)被用于生成一個(gè)特別有利的初始值SW，該初始值通過數(shù)據(jù)線36傳送到計(jì)算機(jī)模塊2中，作為原生計(jì)算方法的初始化。通過這種方式，就可利用早先的成果節(jié)省了計(jì)算時(shí)間。
此外，在控制系統(tǒng)1中，同樣在考慮了大量的邊界條件的情況下，用特別少的計(jì)算費(fèi)用，就可以計(jì)算出每一套發(fā)電機(jī)組25的指令參數(shù)F。由此也可在如此短的時(shí)間內(nèi)計(jì)算出指令參數(shù)F，使得實(shí)際的設(shè)備狀況也能被考慮到。
權(quán)利要求
1.一種帶多個(gè)發(fā)電機(jī)組(25)的電廠設(shè)備的控制系統(tǒng)，它包括一個(gè)計(jì)算機(jī)模塊(2)和一個(gè)與其相連的最優(yōu)化模塊(6)，該計(jì)算機(jī)模塊(2)借助于原生計(jì)算方法計(jì)算出這一套或每一套發(fā)電機(jī)組(25)的指令參數(shù)(F)，而該最優(yōu)化模塊(6)與一定數(shù)目的信息處理網(wǎng)絡(luò)相連，其中每一套發(fā)電機(jī)組(25)均分別配置一個(gè)信息處理網(wǎng)絡(luò)(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該計(jì)算機(jī)模塊(2)確定一個(gè)待實(shí)現(xiàn)(abzudeckenden)的總額定負(fù)荷分配到各發(fā)電機(jī)組(25)上的額定負(fù)荷值作為每個(gè)發(fā)電機(jī)組(25)在一預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的指令參數(shù)(F)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，最優(yōu)化模塊(6)包括一個(gè)與信息處理網(wǎng)絡(luò)(32)相連的粗優(yōu)化級(jí)(8)和一個(gè)精優(yōu)化級(jí)(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該精優(yōu)化級(jí)(10)是設(shè)計(jì)用來(lái)實(shí)現(xiàn)分析的過程模擬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，有一個(gè)用于生成原生計(jì)算方法的起始值(SW)的信息處理網(wǎng)絡(luò)(38)。
全文摘要
一種帶多個(gè)發(fā)電機(jī)組(25)的電廠設(shè)備的控制系統(tǒng)(1)，它包括一個(gè)計(jì)算機(jī)模塊(2)和一個(gè)與計(jì)算機(jī)模塊(2)相連的最優(yōu)化模塊(6)，計(jì)算機(jī)模塊(2)借助于原生計(jì)算方法為這一套或每一套發(fā)電機(jī)組(25)計(jì)算出指令參數(shù)(F)，最優(yōu)化模塊(6)與一些信息處理網(wǎng)絡(luò)(32)相連，其中，每一套發(fā)電機(jī)組(25)分別配置了一個(gè)信息處理網(wǎng)絡(luò)(32)。
文檔編號(hào)G05B13/02GK1151217SQ95193649
公開日1997年6月4日 申請(qǐng)日期1995年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月8日
發(fā)明者克勞斯·希勒梅爾, 馬庫(kù)斯·霍菲爾德, 魯?shù)婪颉じ癫? 邁克爾·格魯恩, 沃爾特·佐納 申請(qǐng)人:西門子公司