電廠的運(yùn)行包括兩方面的要求：（1）運(yùn)行平穩(wěn)（質(zhì)量）；（2）經(jīng)濟(jì)性好（效率）。前者要求機(jī)組運(yùn)行可靠、穩(wěn)定，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障及故障的前期征兆；后者要求機(jī)組運(yùn)行效率高，能實(shí)時(shí)給出機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。大型電廠設(shè)備多而復(fù)雜，許多設(shè)備處于高溫高壓下工作，發(fā)生異?；蚬收系膸茁瘦^大。在傳統(tǒng)操作方式下，運(yùn)行人員無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)機(jī)組性能的變化及故障的發(fā)生，以致影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性。因此，研制在線的性能分析及故障診斷系統(tǒng)很有必要。
一、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)由參數(shù)仿真、性能分析、故障診斷、運(yùn)行指導(dǎo)、數(shù)據(jù)報(bào)表、數(shù)據(jù)追憶等模塊組成，其功能框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。
該系統(tǒng)采用b/s（瀏覽器/服務(wù)器）3層結(jié)構(gòu)模式。在終端（表示層）只需要支持activex的瀏覽器即可。瀏覽器與中間層間使用com+的通訊方式。中間層包括web服務(wù)器和組件對(duì)象。它們通過(guò)oledb與歷史庫(kù)連接。數(shù)據(jù)庫(kù)層即歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
二、系統(tǒng)功能及其實(shí)現(xiàn)
2.1傳感器故障診斷及參數(shù)仿真
傳感器故障診斷模塊根據(jù)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的特點(diǎn)選用時(shí)序判斷法、空間判斷法、上下限判斷法、智能方法（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊識(shí)別等）等方法中的一種或幾種組合來(lái)診斷傳感器是否有故障。并將診斷結(jié)果附在測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的有效性標(biāo)簽上，供參數(shù)仿真鑒別。
參數(shù)仿真[1]對(duì)重要的失效數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，以保證性能分析和故障診斷的順利進(jìn)行。它分為仿真訓(xùn)練和參數(shù)擬合兩部分。當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的有效性標(biāo)簽為失效時(shí)，則尋找相應(yīng)的擬合系數(shù)。如果擬合系數(shù)存在，則由相關(guān)數(shù)據(jù)擬合出仿真數(shù)據(jù)；如果不存在，則從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中取出一段時(shí)間的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真訓(xùn)練，從而得出擬合系數(shù)。
2.2性能分析及運(yùn)行指導(dǎo)
性能分析包含熱力分析和能損分析兩部分內(nèi)容。
熱力分析是根據(jù)熱力學(xué)原理以及能量平衡、物量平衡等理論，由一次數(shù)據(jù)得出各點(diǎn)蒸汽（或水）的熱力參數(shù)以及各抽汽口的抽汽份額，進(jìn)而得出各機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率、各缸的效率、整機(jī)效率、汽耗、熱耗等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。
能損分析是以等效焓降法[3]為基礎(chǔ)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行的可調(diào)參數(shù)進(jìn)行在線偏差分析。分析由于某參數(shù)偏離目標(biāo)值而帶來(lái)機(jī)組效率、熱耗率以及煤耗率的變化。
運(yùn)行指導(dǎo)則是在性能分析和故障診斷的基礎(chǔ)上提出當(dāng)前提高機(jī)組運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性的調(diào)節(jié)方案。其可指導(dǎo)運(yùn)行人員調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，使得機(jī)組始終在安全、的狀態(tài)下運(yùn)行，從而提高電廠的安全性、經(jīng)濟(jì)性。
2.3故障診斷
故障診斷模塊以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[4]作為故障診斷模型。系統(tǒng)由模糊化層fl、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層和去模糊化層dfl組成（圖3）。其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層選用bp網(wǎng)（即誤差逆?zhèn)鞑ド窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)）。
該故障診斷系統(tǒng)的運(yùn)行分為2個(gè)階段：
（1）訓(xùn)練階段將故障樣本集輸入網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)多次迭代后，其權(quán)值與閥值逐漸穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)也逐漸向訓(xùn)練樣本靠近。訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)記憶各個(gè)結(jié)點(diǎn)的權(quán)值與閥值得到隱含在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的故障隸屬函數(shù)。
（2）應(yīng)用階段這時(shí)系統(tǒng)在特征數(shù)據(jù)的激發(fā)下實(shí)現(xiàn)記憶信息的轉(zhuǎn)換操作，對(duì)輸入作出響應(yīng)，從而對(duì)故障做出診斷。2.4數(shù)據(jù)表及追憶
數(shù)據(jù)報(bào)表功能根據(jù)要求，可將各種數(shù)據(jù)（一次數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、故障數(shù)據(jù)等）進(jìn)行分類(lèi)、歸檔，按所需的時(shí)間間隔打印輸出，減少運(yùn)行人員繁瑣的抄表工作；同時(shí)也可將各種數(shù)據(jù)以曲線的方式打印輸出，供有關(guān)人員進(jìn)行分析、決策以及保存；還可輸出小指標(biāo)，如一些競(jìng)賽報(bào)表。
一個(gè)完整的系統(tǒng)還必須建立機(jī)組運(yùn)行長(zhǎng)期數(shù)據(jù)檔案，保護(hù)機(jī)組歷史資料；數(shù)據(jù)追憶正是長(zhǎng)期數(shù)據(jù)檢索的有力工具；它包含機(jī)組運(yùn)行一次數(shù)據(jù)檔案，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)檔案，歷史報(bào)警檔案，歷史故障檔案等，也有數(shù)據(jù)報(bào)表和輸出兩種形式。
三、應(yīng)用實(shí)例
電廠在線性能分析及故障診斷系統(tǒng)已于2001年4月在吉林某電廠應(yīng)用。經(jīng)過(guò)一年多調(diào)試后，運(yùn)行穩(wěn)定，并通過(guò)驗(yàn)收。實(shí)踐證明該系統(tǒng)基本能反映機(jī)組運(yùn)行實(shí)際狀況，為電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了良好的指導(dǎo)。
表1是該廠某工況能損分析結(jié)果。由表1可見(jiàn)，凝汽器壓力升高太多，也即凝汽器真空度下降太多。結(jié)合其它相關(guān)數(shù)據(jù)，該診斷系統(tǒng)提出：真空度下降太多可能是凝汽器管路結(jié)垢或堵塞。經(jīng)過(guò)檢查，凝汽器管路的確結(jié)垢嚴(yán)重，影響了傳熱效率。該診斷表明，在相同冷卻條件下，結(jié)垢厚度達(dá)到1.3mm左右時(shí)，真空度將下降大約6.3kpa，使得煤耗增加（10～13）g/（kw.h）。
四、結(jié)論
（1）電廠在線性能分析及故障診斷系統(tǒng)從熱力學(xué)出發(fā)，分析熱力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)各可控參數(shù)進(jìn)行能損分析，同時(shí)給出運(yùn)行指導(dǎo)，使電廠的節(jié)能降耗工作得以有效進(jìn)行。
（2）基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷模型，不必事先給出故障隸屬度函數(shù)，它能借助于本身的自學(xué)習(xí)能力，從故障樣本中自動(dòng)獲取故障隸屬函數(shù)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。
（3）采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)后，可以減少抄表、統(tǒng)計(jì)等工作人員，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。