省级地方电厂管理信息系统状态估计与分析

摘要

省级地方电厂管理信息系统是一个监控和发布省内热电厂的以热定电、热电联产情况的信息平台。该系统的数据来源来自于在电厂安装的热电终端，而热电终端的采集数据来自于电厂的DCS/SIS/MIS的数据通信或基于电厂生产过程的直接信号采集，而热电厂的基础测量、基础自动化和信息化的设备技术水平不一，因此系统所采集的数据或目前系统存储的历史数据中或多或少都会包含着部分粗大误差和不量数据。这些精度不确定的数据可能存在的可能误差将会妨碍后续高级软件的应用分析，或严重影响热电厂执行国家政策的依据之公信力的建立。因此，有必要在系统二期项目开发之前，对历史数据进行分析，从大量的数据中进行“真伪甄别”，以达到“去伪存真”。即便于对于存在误差的数据的质量改善，一种方法是进行电厂原始采集源的整改，有可能需要增加很大的投资，并增加工程工作量，另一种方法就是对误差进行分析，采用“现代状态估计”的软件算法来提高数据的精度，可节省投资和工程实施量。
　　 本文重点研究和探讨了利用现代状态估计技术来对省级地方电厂管理信息系统中的历史数据进行优化处理。首先介绍了状态估计技术的发展历史、发展方向及其应用。接着阐述了地方电厂管理信息系统进行状态估计的理论基础，和热电厂的基础设备及其运行状态系统模型，并对采集到的数据进行了分析，在最后又介绍了状态估计技术中广泛运用的加权最小二乘法。
　　 接着重点介绍了地方电厂管理信息系统状态估计的数学模型，这里通过分析热电模型，并以某一特定电厂为例，建立了热电厂状态估计的网络方程和量测方程。随后运用加权最小二乘法对上述得到的状态估计量测方程进行了求解和仿真，并对状态估计算法的长时段运行结果进行了分析。最后分析推导了三种状态估计不良数据检测的方法，并依次通过仿真来证实本文方法的可行性和实用性。
　　 案例分析表明，采用状态估计技术可以提高数据精度，数据的估计误差明显低于量测误差，不确定度和离散度均有所降低。同时由于冗余度的存在，可以减少热电终端的采集点数目，降低硬件设备成本，提高硬件设备的利用率，补平采集过程中的缺失点，检测和识别采集过程中的坏值，保障了开发新的，更为高级的系统应用软件。
　　 目前，状态估计技术在热电系统中并没有得到广泛地运用。状态估计技术在热电系统的采集数据分析方面的应用，具有扎实的理论基础和便捷的计算方法，是其未来发展的新方向。同时，采用状态估计能提高热电终端的利用率和准确率，改善地方电厂管理信息系统的监控质量，保障后续高级软件介入应用的稳定性和可靠性。虽然目前只是离线状态估计，并没有进行在线状态估计的试验，但相信在不久的将来，状态估计技术可以在地方电厂管理信息系统的二期项目中发挥出应有的效用。