[0001]
技术领域
[0002] 本
发明涉及机组性能分析系统的技术领域，具体来说，涉及一种用于多电厂的机组性能分析系统及方法。
背景技术
[0003] 目前在行业范围内研发的机组性能分析功能主要集中在单电厂，通过与其他系统集成的方式实现，按照分析设备不同分为机组性能分析和设备运行分析。机组性能分析主要是通过对
基础数据清洗、建模、训练等对整套机组的运行效率指标进行分析和展示，研究的对象是整个发
电机组。设备性能分析主要是对
发电厂整套机组的部分设备进行分析，重点在于通过对单个设备的研究找到提高设备运行效率的方法。对于设备的性能分析相对局限，单个设备的运行效率对研究整套机组的性能影响甚微，更不能拿来进行多电厂间的对标。
[0004] 针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
[0005] 针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种用于多电厂的机组性能分析系统，可对每个发电厂的机组运行效率的进行计算分析，并可对多个发电厂之间进行横向对比，分析得到的数据可为发电厂生产运行提供参考，通过发电厂间进行横向对比可找出差距，起到激励、促进的作用。
[0006] 为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种用于多电厂的机组性能分析系统，包括数据分析模
块，所述数据分析模块分别连接有
数据库模块、
数据采集模块、数据展示模块和电源模块，所述数据分析模块包括CPU，所述数据分析模块中内置有数据分析
算法，所述数据分析算法包括发电
煤耗算法、热耗率算法、汽机效率算法、
锅炉热效率算法、送
风机单耗算法、送风机耗电率算法、磨煤机单耗算法、磨煤机耗电率算法、给煤机单耗算法、给煤机耗电率算法中的一种或多种，所述数据库模块包括
硬盘，所述数据采集模块包括数据采集卡以及与所述数据采集卡相连接的多个数据接入端口，所述数据接入端口与发电厂的生产系统相对应，所述数据展示模块包括显示屏。
[0007] 进一步地，所述数据分析模块还连接有输入装置，所述输入装置包括
键盘或
触摸屏。
[0008] 进一步地，所述数据分析模块位于
外壳内，所述外壳上设置有多个
散热风扇，所述散热风扇连接所述电源模块。
[0009] 进一步地，所述电源模块包括主电源和备用电源。
[0010] 进一步地，所述数据接入端口为RJ45网络
接口。
[0011] 进一步地，所述生产系统包括DCS系统、关口计量系统、用电系统中的一种或多种。
[0012] 进一步地，所述数据采集模块支持OPC协议、UDP协议、Modbus协议中的一种或多种。
[0013] 本发明还公开了一种用于多电厂的机组性能分析方法，包括以下步骤：S1与多个发电厂的生产系统建立连接并实时采集生产数据；
S2将所述生产数据存储于数据库中；
S3调取所述数据库中的生产数据并对所述生产数据进行数据清洗；
S4清洗完成后，利用通过数据分析算法建成的数据分析模型对所述生产数据进行数据分析；
S5分析完成后，将获得的分析结果展示出来以对多个发电厂的机组运行指标进行横向对比。
[0014] 进一步地，所述数据分析算法包括发电煤耗算法、热耗率算法、汽机效率算法、锅炉热效率算法、送风机单耗算法、送风机耗电率算法、磨煤机单耗算法、磨煤机耗电率算法、给煤机单耗算法、给煤机耗电率算法中的一种或多种。
[0015] 进一步地，将所述分析结果通过表格、趋势曲线、饼图、柱状图中的一种或多种展示形式展示出来。
[0016] 本发明的有益效果：一方面可对发电厂的机组运行效率的进行计算分析，为发电厂本身提供了生产运行参考，为优化机组运行效率提供数据依据，另一方面可对多个发电厂之间进行横向对比，通过发电厂间进行横向对比可找出差距，起到激励、促进的作用，为整个行业进行节能降耗行动提供数据
支撑。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本发明
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1是根据本发明实施例所述的用于多电厂的机组性能分析系统的示意图；图2是根据本发明实施例所述的用于多电厂的机组性能分析方法的
流程图。
具体实施方式
[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020] 如图1-2所示，根据本发明实施例所述的一种用于多电厂的机组性能分析系统，包括数据分析模块，所述数据分析模块分别连接有数据库模块、数据采集模块、数据展示模块和电源模块，所述数据分析模块包括CPU，所述数据分析模块中内置有数据分析算法，所述数据分析算法包括发电煤耗算法、热耗率算法、汽机效率算法、锅炉热效率算法、送风机单耗算法、送风机耗电率算法、磨煤机单耗算法、磨煤机耗电率算法、给煤机单耗算法、给煤机耗电率算法中的一种或多种，所述数据库模块包括硬盘，所述数据采集模块包括数据采集卡以及与所述数据采集卡相连接的多个数据接入端口，所述数据接入端口与发电厂的生产系统相对应，所述数据展示模块包括显示屏。
[0021] 在本发明的一个具体实施例中，所述数据分析模块还连接有输入装置，所述输入装置包括键盘或触摸屏。
[0022] 在本发明的一个具体实施例中，所述数据分析模块位于外壳内，所述外壳上设置有多个散热风扇，所述散热风扇连接所述电源模块。
[0023] 在本发明的一个具体实施例中，所述电源模块包括主电源和备用电源。
[0024] 在本发明的一个具体实施例中，所述数据接入端口为RJ45网络接口。
[0025] 在本发明的一个具体实施例中，所述生产系统包括DCS系统、关口计量系统、用电系统中的一种或多种。
[0026] 在本发明的一个具体实施例中，所述数据采集模块支持OPC协议、UDP协议、 Modbus协议中的一种或多种。
[0027] 本发明还公开一种用于多电厂的机组性能分析方法，包括以下步骤：S1与多个发电厂的生产系统建立连接并实时采集生产数据；
S2将所述生产数据存储于数据库中；
S3调取所述数据库中的生产数据并对所述生产数据进行数据清洗；
S4清洗完成后，利用通过数据分析算法建成的数据分析模型对所述生产数据进行数据分析；
S5分析完成后，将获得的分析结果展示出来以对多个发电厂的机组运行指标进行横向对比。
[0028] 在本发明的一个具体实施例中，所述数据分析算法包括发电煤耗算法、热耗率算法、汽机效率算法、锅炉热效率算法、送风机单耗算法、送风机耗电率算法、磨煤机单耗算法、磨煤机耗电率算法、给煤机单耗算法、给煤机耗电率算法中的一种或多种。
[0029] 在本发明的一个具体实施例中，将所述分析结果通过表格、趋势曲线、饼图、柱状图中的一种或多种展示形式展示出来。
[0030] 为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本发明的上述技术方案进行详细说明。
[0031] 本发明通过实时提取
火力发电厂的机组运行过程中各种设备的实时运行参数(参数主要包括
温度、压力、流量、转速等信息)进行设备运行效率分析和
能量损失分析，分析出机组运行效率以及找到损失项。
[0032] 本发明所述的用于多电厂的机组性能分析系统(以下简称为本系统)主要包括外壳、数据采集模块、数据库模块、数据分析模块、数据展示模块、电源模块及散热风扇。
[0033] 本系统针对多电厂(即多个发电厂)环境集数据采集、建模分析、数据输出、数据展示等多种功能于一身。本系统具有多个数据接入端口，能够采集OPC、Modbus、UDP 等多种协议的数据，内置多种国标算法(即国标的指标计算方法)用于数据分析，也可以按照企业要求进行行标算法、企业标准算法的录入，数据分析完成后可自定义用于对标(即横向对比)的指标。
[0034] 本系统的数据采集功能由数据采集模块和数据采集程序来完成，数据采集模块包括数据采集卡和多个数据接入端口，多个数据接入端口用于与多个发电厂的生产系统连接以满足网络通讯条件，数据采集程序通过专有的通讯协议与发电厂的生产系统建立连接并实时采集生产数据，生产数据存储在数据库中。数据库由数据库模块建立，数据库是一个内置的实时历史
数据仓库，它可以按照时序存储采集到生产数据，并支持数据分析模块读取调用数据以及支持外部链接读取调用数据。数据分析模块内置国标计算方法、
热力学函数、数学函数等，可以由使用者按照要求进行编辑配置，数据分析模块也提供了内置的指标算法，支持一键生成。数据展示模块可以按照分类集中展示已接入发电厂的实时生产数据和分析结果，通过趋势图、柱状图、雷达图的方式进行多个发电厂的横向对比展示。用户通过浏览数据可以快速的了解发电厂的机组运行情况，并结合分析结果反馈给生产运行部
门进行优化调整，指导生产。本系统还内置了windows 2016
操作系统以及双冗余电源、散热装置、电源
开关等常规配置。
[0035] 外壳为长方体外形，外壳的前面板设置有电源开关、输出端口、显示屏和指示灯，指示灯用于显示设备连接及运行情况，电源开关用于控制系统的开关，输出端口可以与第三方交换机连接，以通过API或SDK的方式调取数据库中的数据。指示灯由10个输入指示灯、1个输出指示灯及2个电源指示灯组成。输入指示灯和输出指示灯“常亮(绿)”表示物理上与上层系统建立连接“, 闪亮(绿)”表示当前有数据传输。电源指示灯“常亮(绿)”表示对应的电源模块已接通电源，为工作状态，外壳的后面板设置有数据接入端口、电源插口和散热风扇。数据接入端口为RJ45网络接口，数量共有10个，10个RJ45网络接口具备接入10个生产系统数据的能力，电源插口的数量为两个，电源插口用于插入电源线以将电源模块与市电连接，电源模块包括主电源和备用电源，无论是主电源还是备用电源均可支持本系统运行。散热风扇的数量为2个，散热风扇用于在本系统运行时为本系统降温。
[0036] 数据采集模块包括10个RJ45网络接口和内置支持OPC、UDP、Modbus协议的数据采集程序。通过双绞线将发电厂生产系统与RJ45端口连接，与之对应的输入指示灯常亮，说明二者已建立物理连接，配置人员用电脑与输出端口连接，打开浏览器会默认打开配置页面，对IP地址、端口号等进行设置，使本系统与发电厂生产系统建立通讯连接，此时，数据采集程序开始采集发电厂生产控制系统数据并写入数据库中。
[0037] 数据采集模块可以采集发电厂生产系统的实时生产数据，支持的协议有OPC、UDP、 Modbus，数据采集模块通过内部集成的数据采集程序和外部的数据接入端口来与生产系统进行连接和采集数据。
[0038] 数据采集模块可以采集OPC协议数据，火电厂的DCS系统数据一般采用OPC协议传输，该系统数据主要包括机组三大主机(锅炉、
汽轮机、发电机)运行数据，例如6kv 设备运行状态、设备转速、
水/汽流量、机组负荷、容器/管道压力等数据，这些数据提供了用于性能分析的基础数据、源数据，是计算锅炉效率、汽机效率、热耗等主要指标的数据。
[0039] 数据采集模块可以采集UDP协议数据，火电厂的关口计量系统一般采用UDP协议进行数据传输，主要包括机组发电量、上网电量、受电量、厂用电量等数据，这些数据参与计算煤耗、厂用电率等指标。
[0040] 数据采集模块可以采集Modbus协议数据，火电厂的用电系统一般采用Modbus协议传输数据，这些数据包括：6kv转动设备耗电量、380转动设备耗电量，这些数据可以用来计算单台设备耗电率、单耗指标。
[0041] 数据库模块用于建立一套50000标签点的数据库，数据库模块包括15000转的4T 硬盘，用于存储从各发电厂采集到的实时生产数据。数据库给每一个生产数据建立一个标签点，将采集到的生产数据按照时序存储到该标签点，数据分析模块或用户可以通过调用 API的方式从数据库中调取生产数据的实时值和历史值。
[0042] 数据库按照时序通过标签的方式存储数据采集程序采集的生产数据，数据库硬盘的容量为4T，理论上可以存储10个发电厂6年的全量历史数据。存储的数据包含采集的原始数据以及经数据分析模块计算分析处理后的分析结果，这些数据可以供用户及第三方程序通过API、SDK的方式进行快速调，也可以通过网页的方式按照用户需求导出。
[0043] 数据分析模块是本发明的核心模块，其功能在于该模块具备支持多电厂、多指标同时计算的能力，且内置了国标的指标计算方法，以及支持用户在系统中录入行业或企业标准算法。数据分析模块为集团级用户建立了一套基于同一标准的数据分析、对标平台。
[0044] 数据分析模块中内置了发改委《
火力发电厂技术经济指标计算方法DLT 904-2004》文件中的指标计算方法(即数据分析算法)，用户在使用过程中可以按照指标计算方法中公式的要求，代入生产实时数据，计算出结果。
[0045] 数据分析算法包括以下几种算法：1)发电煤耗算法。
[0046] a)用标准煤耗量计算，公式为式中：
bf—发电标准煤耗，g/(kW·h)。
[0046] b)用电厂效率计算，公式为式中：
ηc—电厂效率，％；
3600—电的热当量，kJ/(kW·h)。
[0048] 2)热耗率算法。
[0049] 热耗率是指汽轮
发电机组热耗量与其出线端电功率的比值，即式中：
q—热耗率，kJ/(kW·h)；
Qgr—机组供热量，参见本
专利的有关供热指标计算部分，kJ/h；
Pqj—出线端电功率，kW。
[0050] 3)汽机效率算法。
[0051] 汽轮发电机组热效率是指汽轮发电机组每千瓦时发电量相当的热量占发电热耗量的百分比，即式中：
ηq—汽轮发电机组热效率，％
[0052] 4)锅炉热效率算法。
热损失法锅炉热效率ηg按下式计算(基准温度采用送风机入口空气温度)，即式中：
Q2—每千克
燃料的排烟损失热量，kJ/kg；
Q3—每千克燃料的可燃气体未完全燃烧损失热量，kJ/kg；
Q4—每千克燃料的固体未完全燃烧损失热量，kJ/kg；
Q5—每千克燃料的锅炉散热损失热量，kJ/kg；
Q6—每千克燃料的灰渣物理
显热损失热量，kJ/kg；
q2—排烟热损失，％
q3—可燃气体未完全燃烧损失，％
q4—固体未完全
燃烧热损失，％
q5—锅炉燃热热损失，％
q6—灰渣物理显热热损失，％。
[0053] 5)送风机单耗及耗电率算法。
[0054] 送风机单耗是指锅炉产生每吨
蒸汽送风机消耗的电量，即式中：
bsf—送风机单耗，kW·h/t；
Wsf—统计期送风机消耗的电量，kW·h。
[0055] 送风机耗电率是指统计期送风机消耗的电量与机组发电量的百分比，即式中：Wsf—送风机耗电率，％。
[0056] 6)磨煤机单耗及耗电率算法。
[0057] 磨煤机单耗是指制粉系统每磨制1t煤磨煤机消耗的电量，即式中：
bmm—给磨机单耗，kW·h/t；
Wmm—统计期内磨煤机消耗的电量，kW·h。
[0058] 磨煤机耗电率是指统计期内磨煤机消耗的电量与机组发电量的百分比，即式中：Wmm—磨煤机耗电率，％。
[0059] 7)给煤机单耗及耗电率算法。
[0060] 给煤机单耗是指制粉系统每磨制1t煤给煤机消耗的电量，即式中：
bgm—给煤机单耗，kW·h/t；
Wgm—统计期内给煤机消耗的电量，kW·h。
[0061] 给煤机耗电率是指统计期内给煤机所耗用的电量与机组发电量的百分比，即式中：Wgm—给煤机耗电率，％。
[0062] 数据展示模块用于将数据分析模块计算分析得到的分析结果展示给用户，电厂用户通过对比本厂数据与其他电厂数据，可找到差距和不足，并通过对比结果优化本厂机组运行情况。集团用户可以通过对标，加强电厂管理。
[0063] 数据展示模块用于将数据分析模块计算分析得到的分析结果进行展示，展示的方式有表格、趋势曲线、饼图、柱状图等，可以多种方式组合展示，支持用户自定义组合展示，支持实时数据展示以及历史数据查询、对比，环比、同比等。
[0064] 具体使用时，首先数据采集模块采集发电厂实时生产数据，然后存储在数据库模块建立的数据库中，数据分析模块将数据库中的生产数据调取出来后进行数据清洗、建模分析后获得分析结果，数据展示模块对分析结果进行展示，从而完成对多个发电厂机组性能的分析。分析结果一方面给本厂生产管理人员、设备管理人员参考使用，旨在通过监测这些指标提高设备有效运行时长及
稳定性，给机组良好运行提供保障。另一方面通过实时线上对标，与其他发电厂进行横向对比，找出差距，给决策层提供决策依据。
[0065] 综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过直接采集电厂实时生产数据，存储至数据库中，并对采集的实时数据进行清洗、分析、计算，可体现出机组当前运行工况的性能指标，如锅炉效率、汽机效率、发电效率、热耗率等。本发明通过网络可对多个发电厂进行机组性能分析，通过统一的清洗、分析、计算来对各发电厂机组运行效率进行横向对比，最终形成一套多电厂生产对标体系，通过数据的长期积累可为各电厂领导及上属领导进行生产经营决策提供数据支持。
[0066] 以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
