用于管理工厂操作的方法和系统与流程

技术领域通常涉及发电厂，并且更具体地涉及发电厂操作。

背景技术：
发电厂(其也可以被称作发电站、电力站或电力室)可使用一个或多个发电机将机械能转换为电能。作为电力需求中的波动、主动和被动维护等的结果，发电厂发电机和附属发电厂装置(例如，热恢复蒸汽发生器(HRSG)、气体和蒸汽涡轮以及冷凝器等)可经受停机和启动。停机的长度以及与发电机关联的其它变量(例如，环境空气温度、蒸汽涡轮滚子金属温度、蒸汽发生器的类型、HRSG鼓压力等)可以一个或多个发电机可以以安全并且有效率的方式启动的方式来确定。操作员希望知道设施中的电气和机械系统，因此操作员可以可靠地运行系统。对于发电厂操作员的挑战是以有效率的方式启动一个或多个发电机。有效率的启动可考虑很多不同的因素，例如，时间、燃料消耗、兆瓦电力生成、设备上的压力等。发电厂操作员可能需要很多年经验，以便当操纵发电厂装置时一贯地确定如何最大化所选择的效率水平。发电厂操作员可能从工厂调离(例如，退休)并且工厂操作员的经验可能丢失。本文所论述的方法和系统可在更有效率地并且可靠地操作发电厂方面辅助工厂操作员。

技术实现要素：
本文所公开的是用于操作发电厂和相关装置的方法和系统。在一实施例中，发电厂操作员可请求关于当前发电厂启动的咨询信息并且基于过去的发电厂启动和发电厂的初始状态接收顾客咨询信息。本发明一方面提供一种用于操作发电厂的方法，包含：发送对于过去的发电厂启动数据的请求；接收与多个过去的发电厂启动实例关联的数据；从与所述多个过去的发电厂启动实例关联的数据中选择用于第一过去的发电厂启动实例的第一数据；以及基于用于所述第一过去的发电厂启动实例的所述第一数据来调整发电厂装置。其中与所述多个过去的发电厂启动实例关联的数据包含最好过去的发电厂启动实例和中等过去的发电厂启动实例中的至少一个。其中所述最好过去的发电厂启动实例和所述中等过去的发电厂启动实例中的至少一个是基于由操作员定义的准则。其中与所述多个过去的发电厂启动实例关联的数据包含可比较的发电厂启动实例的群集。其中所述可比较的发电厂启动实例的群集是基于直观推断或工程知识。本发明又一方面提供一种用于操作发电厂的方法，包含：记录第一发电厂启动的经验数据；对所述第一发电厂启动的所述经验数据以及对多个过去的发电厂启动的经验数据进行聚类分析；基于所述聚类分析将所述第一发电厂启动和所述多个过去的发电厂启动分组为群集；响应于接收关于当前发电厂启动的咨询请求，基于工厂的初始状态选择主要群集；以及传送所述主要群集的数据。其中所述聚类分析是基于来自发电厂队列的数据。其中关于所述当前发电厂启动的所述咨询请求包含当前发电厂启动操作的初始状态的数据。其中关于所述当前发电厂启动的所述咨询请求包含由操作员提供的数据。其中所述聚类分析是基于所述第一发电厂启动的状态和所述多个过去的发电厂启动的状态。其中基于所述主要群集的数据包含最好过去的发电厂启动实例的数据和中等过去的发电厂启动实例的数据中的至少一个。还包含：从所述群集分析中移除所述第一发电厂启动的所述经验数据；以及基于所述第一发电厂启动的所述经验数据的移除而进行所述聚类分析。其中从所述群集分析中移除所述第一发电厂启动的所述经验数据是响应于在最佳模型参数限制内的所述第一发电厂启动的所述经验数据。本发明另一方面提供一种用于操作发电厂的系统，包含：第一处理器，适于执行计算机可读指令；以及第一存储器，在通信上耦合到所述第一处理器，所述第一存储器在其中存储了计算机可读指令，当由所述第一处理器执行所述计算机可读指令时，使所述处理器进行以下操作，包含：记录第一发电厂启动的经验数据；对所述第一发电厂启动的经验数据以及对多个过去的发电厂启动的经验数据进行聚类分析；将所进行的聚类分析的输出分割进主要群集；以及响应于接收关于当前发电厂启动的咨询请求，基于所述主要群集传送数据。其中所述聚类分析是基于来自发电厂队列的数据。其中关于所述当前发电厂启动的所述咨询请求包含所述当前发电厂启动操作的初始状态的数据。其中所述聚类分析是基于所述第一发电厂启动的状态和所述多个过去的发电厂启动的状态。其中所述第一存储器还包含用于进行以下的指令：从所述群集分析中移除所述第一发电厂启动的所述经验数据；以及基于所述第一发电厂启动的所述经验数据的移除进行所述聚类分析。其中从所述群集分析中移除所述第一发电厂启动的所述经验数据是响应于在最佳模型参数限制内的所述第一发电厂启动的所述经验数据。还包含：第二处理器，适于执行计算机可读指令；以及第二存储器，在通信上耦合到所述第二处理器，所述第二存储器在其中存储了计算机可读指令，当由所述第二处理器执行所述计算机可读指令时，使所述处理器进行以下操作，包含：基于所述主要群集接收数据，基于所述主要群集的数据包含基于所述当前发电厂启动的多个过去的发电厂启动的数据；基于所述当前发电厂启动从所述多个过去的发电厂启动的数据中选择用于第二发电厂启动的第一数据；以及基于所选择的用于所述第二发电厂启动的第一数据来调整发电厂装置。提供此概要以便以在以下详细描述中进一步描述的简化形式引入概念的选择。此概要不旨在识别要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决本公开的任何部分中提到的任何或所有缺点的限制。附图说明可以从结合附图以示例的方式给出的以下描述中具有更详细的理解，附图中：图1是发电厂启动系统的元件的示范性框图；图2显示具有三个启动群集的示范性图表；图3显示具有启动群集的示范性图表；图4是具有2x1启动曲线的示范性图表；图5是显示以达到排放合规模式(ECM)、启动燃料消耗(FC)以及启动工厂兆瓦时(MWH)生成的启动时间的示范性三维图；图6是示出启动时间和启动燃料消耗的示范性图表；图7是在运行优化器后的示范性帕累托边界(ParetoFrontier)；图8是当前实时状态和所选择的最佳启动的示范性图形咨询输出；图9是当前实时状态和所选择的最佳启动的示范性图形咨询输出；图10图示实现发电厂咨询系统的示范性方法；以及图11是表示本发明的各方面可以并入其中的通用计算机系统的示范性框图。具体实施方式图1显示发电厂启动系统的框图。在本文中，启动可以定义为当工厂到达基础负载操作时或可以由操作员基于所选择的事件(例如，时间帧、功率输出等)来定义。在工厂数据框105，可存在关于不同的工厂装置(例如，燃气涡轮、蒸汽涡轮、HRSG、工厂的余量(BOP)、附件等)的描述性数据。在框110，可以关于工厂的启动状态自动地编译数据。数据可包括在不同部分的温度(例如，蒸汽入口温度或金属滚子温度)、发电机空闲时间、流动、启动时间、热恢复蒸汽发生器(HRSG)汽鼓压力等。在框110，启动类型还可指示基于所定义的金属温度范围或停机持续时间的热、暖以及冷的一般参数。在框110，可存在2x1、1x1、1x0等的启动类型参数。例如，2x1可意味着具有两个燃气涡轮和一个蒸汽涡轮的启动。启动类型1x0可意味着仅具有一个燃气涡轮的启动。在框110和105所搜集的所有数据点可以传递到启动服务器115并且最终保存于启动数据库(未示出)。在框120的启动分割可包括用于基于工厂初始状态或所有特征的聚类分析(clusteringanalysis)的指令。分割除了其它事情以外还可以由直观推断或工程知识来定义。当发电厂装置在线或不在线并且在常规或非常规间隔时可以完成在框120的启动分割。在框122的案例维护(casemaintenance)可基于由操作员定义的准则添加或移除启动案例。在框122的案例维护可为分类算法(例如，k最邻近算法(k-NN)中的k值)最佳化特征权重和模型参数。案例维护还可包含可与在框120的启动分割的聚类分析相关的最佳模型参数(例如，群集(cluster)的数量)。案例维护122可移除有最小关系的启动(并且保留有最多相关的启动)以维持响应处理和分类准确性，这是因为太多的启动的维护数据可减慢处理并且也可降低分类准确性。维护算法可以在线或不在线并且在常规或非常规间隔完成。在框125，新的启动咨询请求可以经由客户端装置135完成并且可以通信到启动服务器115。客户端装置135可以经由因特网、局域网而连接到启动服务器115或可以容纳于相同装置。客户端装置125可具有类似于网页浏览器或另一定制的接口的用户接口。在框125，新的启动咨询请求可指示用于工厂的最佳启动的咨询会话的开始。此处，工厂操作员可请求关于如何最佳启动发电机和附属发电厂装置的指导。在框125，在110和105自动编译的数据可用于启动会话。在一实施例中，任何自动编译的数据可以由操作员忽略。在一实施例中，在框125，可以输入启动最佳化准则和调度曲线。除了其它事情之外，启动最佳化准则还可包括多个准则，例如，启动时间、启动成本、燃料消耗和工厂寿命。操作员可使用电力生成负载调度曲线来发起请求以便以优选方式启动工厂。最佳化方法可以是基于经验的或基于物理学的并且还可以包含于在框125的请求中。除非另有指出，否则本文假设为经验方法。在框125，可以使用调整到特定工厂的基于物理学的模型而不是经验模型。当没有足够的有关经验数据(例如，新的工厂)时可以选择基于物理学的模型。操作员可定义参数并且定义任务和基于物理学的模型(其基于热力学式子和建模)，将估计可以完成何事以有效率地启动发电厂。在框130，由于启动开始，可持续提取工厂的当前状态。当前状态数据可以是ST金属温度(S1B等)、HRSG汽鼓压力、特定发电机类型的非运行时间等。此当前状态可实时发生。在框140，可以基于类似容纳于连接到启动服务器115的启动数据库中的启动曲线来指派群集号或片段号。可以相对于当前启动和所提出的群集号来分配信任号(confidencenumber)。在框145，最佳启动框可包含最好启动和基于主要群集的中等启动的识别。在这点上，群集可以是包含多个站点或特定电力块的队列。最佳启动可以基于燃料消耗、启动时间或在新的启动咨询请求125中由操作员定义的其它准则来定义。动态启动追踪器框155可包含具有当前启动与最佳历史启动数据的可视比较。例如，可视比较可包含队列以及作用下的电力块。可以示出绿色、黄色和红色指示符给操作员，其可以帮助操作员改变或以其它方式处理非谐变量以最佳化当前启动。在框160，可存在提供启动咨询的决定支持元件。在160的决定支持可指导工厂人员以调整工厂来满足最佳启动目标。在框165，可存在到工厂控制系统的链路。在框165的链路可以连接到启动服务器或在另一实施例中连接到客户端计算机。除辅助工厂启动和持续操作的其它有关控制以外，链路还可提供用于控制不同设置点命令以及阀打开和关闭命令的接口。当启动发电厂时，操作员可知道工厂的初始状态(例如，当前压力、不同部分上的当前温度)。工厂的状态数据可以实时或近实时处理并且可以在启动工厂之前量化。可存在定义启动期间工厂的状态的多个参数。如在图1中框120和框122中所引入的，启动数据可以根据特定的模式以不同的方式群集或分组。图2显示具有三个示范性启动模式的图表。在图2中，开始模式1用圆圈来显示，开始模式2用星形来显示，以及开始模式3用矩形来显示。在图2中所示出的几何形状表示过去的个别启动。例如，操作员可启动工厂并且可基于当前条件(例如，在框125中以及本文所描述的的新启动咨询请求)请求建议。工厂的当前状态可以基于工厂的初始状态而映射到适当的模式中的一个。如本文所说明的，历史启动数据可以使用分类技术来分割，以便可以适当地应用历史启动数据。在图2中，启动点220示出所关联的发电厂装置的量化的当前状态。启动数据可并入不仅与发电机相关也与所关联的发电厂装置相关的信息。基于量化的当前状态220，当前状态220可以用在210中的开始模式2来分组。如本文所说明的，对应于启动220，可存在与发电厂相关的不同变量(例如，燃料消耗、兆瓦电力生成、用于启动的时长以及类似度量)的量化。在图3(其可与图2对应)中，轴X2305可以是启动时间(例如，以分钟为单位)以及轴X1310可以是基于所希望的燃料消耗的单位(例如，以加仑)，或其它度量(例如，基于所希望的排放的单位-g/km)。备选地，操作员可以不是很关心燃料消耗和其它燃料相关的成本。前述操作员可能更关心设备的寿命以及对于X1310轴选择与设备的寿命相关的变量。因为设备替换和维护可能是操作员的主要成本，所以操作员可决定最大化设备寿命。在图3中，可以确定点315是用于所选择的参数的最佳历史启动。最佳搜索可以基于多目标的最佳化(例如，帕累托边界等)方法论或基于用户输入的简单的分类算法。操作员可请求与历史启动315关联的所有信息以建议操作员。历史启动315可包括退休的操作员在某一时间，当前操作员在不同时间或一些其它操作员在操作工厂时搜集的数据。一旦检索到最好的启动315，操作员可接收如何对应于最佳启动315控制工厂系统的指导。图4是2x1启动负载和速度曲线的示范性图形输出。尽管图2和图3示出用于总共两个参数的X1和X2轴，但还可存在基于操作员偏好而选择的多个参数并且因此存在多个维度。例如，可存在三维图形输出，其中x轴可以基于启动时间，y轴可以基于燃料消耗，以及z轴可以是启动排放。如本文在其它示例中所说明的，量化的启动可以分组并且适当地应用于发电厂启动。图5是显示为达到排放合规模式(ECM)、启动燃料消耗(FC)以及启动工厂兆瓦时(MWH)生成的启动时间的示范性三维图。图6是示出启动时间和启动燃料消耗的示范性图表。图7是示范性帕累托边界，其中点是最佳启动实例。图8是与所选择的最佳启动相比的当前实时状态的示范性图形咨询输出。不同区域可以彩色编码以指示正和/或负反馈的范围。例如，红色指示符可指示极端负反馈，黄色指示符可指示适中负反馈，以及绿色指示符可指示正反馈(即，非常接近或相同于所选择的最佳启动)。可存在可基于若干不同的参数追踪的若干操作。例如，在图8中，基于时间追踪操作。图9是与所选择的最佳启动相比的当前实时状态的另一示范性图形咨询输出。图10图示实现发电厂咨询系统的非限制性示范性方法。方法1000可以通过包含移动装置(例如，平板计算机)、服务器或可执行计算功能的任何其它装置的计算设备来进行。在一实施例中，在框1005，发送对于咨询信息的请求。请求1005可以在条件(例如，工厂启动)或在操作员的请求时自动完成。请求可包含经由计算机自动获得的信息和/或由操作员输入的信息。如本文所说明的，可以选择多个最佳化准则并且用咨询信息请求发送。在框1010，由服务器接收并且处理咨询信息请求。在框1020，服务器将适当的咨询信息发送回请求者。在框1030，基于咨询信息控制适当的发电厂装置。在方法1000的一个实施例中，在框1030，咨询信息可以是过去的发电厂启动实例的列表或其它图形表示。可以基于由服务器完成的分割来限制该列表。分割可以基于发电厂装置的启动条件并且基于用户偏好、工程知识和/或直观推断而进一步分割。因为可存在可符合特定启动条件(例如，当使用队列数据时)的数百或数千个启动，所以群集分析可用于基于工厂的状态而将类似启动一起分割或分组。每个启动可以用群集号来标注。当发起新的启动请求时，分类算法可将新的启动映射到主要群集。来自主要群集的列表可包含关于最好启动(例如，最少时间、燃料消耗以及排放等)、中等启动以及其它类似统计的信息。主要群集中的过去的启动实例可以仅基于主要群集、所有过去的发电厂启动等来排序。例如，发电厂启动实例可为主要群集中的时间排序序号1，而在关于所有发电厂启动实例的时间中排序序号33。操作员可从所定义主要群集选择所希望的过去的发电厂启动实例，然后基于所选择的过去的发电厂启动来控制发电厂装置。在一实施例中，咨询信息可包含与历史最佳启动关联的警报和异常。此信息可用于理解即使在启动工厂前的潜在错误或异常。这可以帮助在启动期间避免那些问题。例如，在实时启动期间，如果在启动期间检测到异常，则可以提供警报。本文所描述的方法和系统可以应用于单个发电厂中的附属工厂装置和单个发电机、单个发电厂中的附属工厂装置和多个发电机、或多个发电厂(例如，队列)中的附属工厂装置和多个发电机。例如，在相同的区域(例如，东南)可存在若干实际上相同的发电厂。区域中的所有站点(或可能跨国家)可并入历史数据并且创建用于特定工厂的咨询信息。再次，例如，存在选项以基于用于单个工厂或电力块的最佳启动或者队列或子队列获得最佳启动。尽管本公开论述了启动，但本文所论述的方法和系统可应用于启动、停机以及在启动和停机之前、之后以及之间的所定义的条件。没有以任何方式限制出现在本文中的权利要求的范围、解释或应用，本文所公开的一个或多个示例实施例的技术效果是提供对发电厂装置的调整。本文所公开的一个或多个实施例的另一技术效果是提供最佳发电厂启动方案。图11和以下论述旨在提供本发明和/或其部分可以在其中实现的合适的计算环境的简短的一般描述。尽管没有要求，但本发明可以以计算机可执行指令的一般上下文(例如，由例如客户端工作站、服务器或个人计算机等计算机执行的程序模块)来描述。一般而言，程序模块包含进行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。此外，应该意识到，本发明和/或其部分可用包含手持式装置、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机等的其它计算机系统配置实现。本发明还可在分布式计算环境中实现，其中任务由通过通信网络链接的远程处理装置进行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储装置中。图11是表示本发明和/或其部分的各方面可以并入其中的通用计算机系统的框图。如所示的，示范性通用计算系统包含计算机1120等、其包含处理单元1121、系统存储器1122以及将包含系统存储器的各种系统部件耦合到处理单元1121的系统总线1123。系统总线1123可以是包含存储器总线或存储器控制器、外围总线以及使用各种总线架构的任一个的本地总线的若干种总线结构的任一种。系统存储器包含只读存储器(ROM)1124和随机存取存储器(RAM)1125。包含例如在启动期间帮助在计算机1120的元件之间转移信息的基本例程的基本输入/输出系统(BIOS)1126，存储于ROM1124中。计算机1120还可包含用于从硬盘(未示出)读出并写入到硬盘的硬盘驱动1127、用于从可移除磁盘1129读出并写入到可移除磁盘1129的磁盘驱动1128、以及用于从可移除光盘1131(例如，CD-ROM或其它光学介质)读出并写入到可移除光盘1131的光盘驱动1130。硬盘驱动1127、磁盘驱动1128以及光盘驱动1130分别通过硬盘驱动接口1132、磁盘驱动接口1133以及光驱接口1134连接到系统总线1123。驱动和它们关联的计算机可读介质提供计算机可读指令、数据结构、程序模块以及用于计算机1120的其它数据的非易失性存储。尽管本文所描述的示范性环境采用硬盘、可移除磁盘1129以及可移除光盘1131，但应该意识到，可以存储可由计算机访问的数据的其它类型的计算机可读介质也可用于示范性操作环境。这样的其它类型的介质包含但不限于，盒式磁带、闪存卡、数字视频或多功能盘、伯努利(Bernoulli)盒式磁带、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。多个程序模块可以存储在包含操作系统1135、一个或多个应用程序1136、其它程序模块1137以及程序数据1138的硬盘、磁盘1129、光盘1131、ROM1124或RAM1125上。用户可通过输入装置(例如，键盘1140和指向装置1142)输入命令和信息到计算机1120。其它输入装置(未示出)可包含麦克风、操作杆、游戏板、卫星盘、扫描仪等。这些和其它输入装置通常通过耦合到系统总线的串行端口接口1146，但是可以由其它接口(例如，并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB))而连接到处理单元1121。监测器1147或其它类型的显示装置也经由接口(例如，视频适配器1148)连接到系统总线1123。除监测器1147以外，计算机可包含其它外围输出装置(未示出)，例如，扬声器和打印机。图11的示范性系统还包含主机适配器1155、小型计算机系统接口(SCSI)总线1156以及连接到SCSI总线1156的外部存储装置1162。计算机1120可使用到一个或多个远程计算机(例如，远程计算机1149)的逻辑的连接而操作于连网环境。尽管在图11中仅图示存储器存储装置1150，但远程计算机1149可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、同级装置或其它公共网络节点，并且可包含以上关于计算机1120描述的许多或所有元件。图11中描绘的逻辑连接包含局域网(LAN)1151和广域网(WAN)1152。这样的连网环境在办公室、企业计算机网络、内部网以及因特网是普通的。当使用于LAN连网环境时，计算机1120通过网络接口或适配器1153连接到LAN1151。当使用于WAN连网环境时，计算机1120可包含调制解调器1154或用于在广域网1152(例如，是因特网)上建立通信的其它组件。可以是内部或外部的调制解调器1154经由串行端口接口1146连接到系统总线1123。在连网环境中，相对于计算机1120或其部分描绘的程序模块可以存储于远程存储器存储装置。将意识到，所示的网络连接是示范性的并且可以使用在计算机之间建立通信链路的其它组件。计算机1120可包含各种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是可以由计算机1120访问的任何可用的介质，并且包含易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。以示例的方式而并非限制，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包含以用于信息(例如，计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包含但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能光盘(DVD)或其它光盘存储、盒式磁带、磁带、磁盘存储或其它磁存储装置、或可用于存储所希望的信息并且可由计算机1120访问的任何其它介质。以上的任一个的组合也应该包含于可用于存储用于实现本文所描述的方法和系统的源代码的计算机可读介质的范围内。本文所公开的特征或元件的任何组合可用于一个或多个实施例。在描述本公开的主题的优选实施例时，如在图中所图示的，为了清楚起见采用具体术语。然而，要求保护的主题不旨在限于这样选择的具体术语，并且要理解，每个具体元件包含以类似的方式操作以完成类似目的的所有技术的等效。本书面描述使用示例来公开本发明，包含最佳模式，并且也使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包含制造和使用任何装置或系统并且进行任何并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求来定义，并且可包含本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或如果其包含与权利要求的字面语言具有没有实质性差别的等效结构元件，则旨在这样的其它示例落在权利要求的范围内。部件列表