PDF《电站运行优化决策支持系统模型库的设计与实现》

第20 卷第

3 期电站系统工程Vol.

20 No.3

2004 年5月Power System Engineering May,

2004 文章编号:1005-006X(2004)03-0041-03 电站运行优化决策支持系统模型库的设计与实现 国家电力公司电力自动化研究院 江浩摘要:基于电站运行优化决策支持系统(OODSS)的总体结构框架,对其模型库(MB)系统进行设计;

在分析运行优化的问题体 系基础上,对其模型体系进行研究.结合对程序库发展的分析,提出模型库的组件对象模型(COM)实现方案. 关键词:发电厂;

运行优化;

决策支持系统;

模型库;

COM 中图分类号:TK37 文献标识码:A A Study on the Design and Implement of the Model Base in the Operation Optimization DSS for Power Plants JIANG Hao Abstract: Based on the overall structure of the Operation Optimization Decision Support System (OODSS), the designing of the Model Base (MB) system is studied;

and based on the analysis of the question system of the operation optimization system, the model system is studied as well. After analyzing the development of the program library, a implement of the MB system using the Component Object Model (COM) is put forward. Key words: power plant;

operation optimization;

DSS;

MB;

COM;

designing;

implement

1 背景1.1 电站运行优化问题 火电机组的安全经济运行,对于整个电力工业的发展 具有重要的战略意义.电站运行优化(也称电站性能监测) 是在对电站设备及系统进行离线研究分析的基础上, 通过在 线对其运行参数进行测量和分析,以一定的安全性、经济性 指标对机组的运行状况做出评价与决策, 对机组的调整做出 指导[1~2] .它包含

4 个层面的内容:(1)通过对运行参数的实 时采集和在线分析计算, 提供反映机组当前实际运行状况的 性能参数和指标;

(2)通过综合离线和在线性能数据, 提供反 映机组当前最优化运行状况的优化参数和指标;

(3)通过对实 际运行状况和最优化运行状况进行比较和分析做出在线评 价,并为运行人员提供在线诊断和运行调整(操作指导)决 策支持;

(4)通过对在线评价数据和在线诊断信息进行定期统 计分析做出评估统计报告, 为管理人员提供关于机组运行状 况考核和设备状态调整的决策支持. 目前,电站运行优化系统的研究与应用在目标定位方 面,大多还是面向监测而不是面向决策的,缺乏与用户的交 互和为用户提供决策支持的能力;

在设计定位方面,认为系 统处理的是完全结构化的问题, 缺乏对非结构化和半结构化 问题的处理能力. 1.2 电站运行优化决策支持系统 根据电站运行优化的目标定义和对目前研究与应用状 况的调查,它是一个处于操作管理和战术管理层次之间的, 半结构化类型的,基于信息分析支持型的决策支持问题,适 合于应用决策支持系统的理论和方法来研究和解决. 运行优 收稿日期: 2003-06-30 江浩(1976-),男,博士.国电南瑞科技股份有限公司,210003 化决策支持系统(OODSS)在传统的性能监测和运行优化 系统的基础上,充分利用计算机系统所具备的数据处理、模 型处理以及分析能力,针对半结构化问题,通过强有力的人 机交互方式, 帮助运行和管理人员做出决策或改善决策制定 的有效性 [1,2] . 在运行优化决策支持系统设计与实现中, 模型库子系统 的设计与实现是其难点和关键所在, 成为目前制约决策支持 系统在运行优化方面应用一大瓶颈, 本文就是围绕这个问题 展开的.

2 OODSS 总体结构和模型库系统 2.1 OODSS 基本结构 在综合传统 DSS 的 对话、 模型、 数据 三部件结构和 语 言系统、问题处理系统、知识系统 三系统结构的基础上[1~ 2] ,运行优化决策支持系统采用 综合部件、模型、数据 的 基本结构如图

1 所示(实际使用的 OODSS 是在此基本结构 之上集成数据开采系统、 专家系统而构成智能决策支持系统 [1] ) ,综合部件包括人机交互系统和问题处理系统.模型库 系统包括模型库(MB)及其管理系统,数据库系统包括数 据库(DB)及其管理系统.运行优化所要解决的各种问题 如数据检验、性能计算、优化目标值确定、偏差分析、统计 报告等都是由问题处理系统通过协调和调度人机交互系统、 数据库系统、模型库系统来处理的. 2.2 模型库系统 如前所述,模型库系统是由模型库和模型库管理系统 (MBMS)所组成的.模型库将众多的模型按一定的结构形 式组织起来, 模型库管理系统对模型库中各个模型进行有效 的管理和使用[2] .模型库系统的组织结构如图

2 所示,其中 模型库由模型主体(各模型文件)和模型字典库组成,模型

42 电站系统工程2004 年第

20 卷 库管理系统的功能包括静态管理 (存储管理) 和动态管理 (运 行管理和组合支持) .在运行优化决策支持系统中模型库系 统应该为运行优化的各层面问题的解决提供模型支持. 图1运行优化决策支持系统基本结构 图2OODSS 模型库系统组织结构

3 运行优化问题体系和模型体系 3.1 运行优化的问题体系 机组运行优化是一个综合性问题, 它是有自己的问题结 构的,为了对 OODSS 中的模型库系统和数据库系统等进行 设计,必须对这个问题体系进行分解.如前所述,可以将其 分解为

4 个层面,以模型库设计为目标对每个层面加以分 析:第一个层面中要解决数据检验问题和性能计算问题,第 二个层面中要解决性能指标目标值和运行参数目标值的确 定问题, 第三个层面中要解决可控运行参数偏差分析问题和 智能操作指导问题, 第四个层面中要解决统计报告的生成和 处理问题. 3.2 运行优化的模型体系 基于运行优化问题体系的分析,可以对其模型体系进 行设计,模型体系组织结构的主体部分如图

3 所示. 图3运行优化模型体系组织结构 在运行优化模型体系组织结构中模型是分层的, 图中表 示出组织结构的上

3 层结构(3 层以下从略,次要子模型从 略) .模型库中的模型主体和字典库就是在模型体系组织结 构的基础上建立的.

4 程序库发展和模型库实现 4.1 程序库的发展及对模型库的影响 软件的子集是程序集和文档集,程序集的子集是程序 库.程序库的形式与操作系统有关,以主流的微软操作系统 为例,从MSDOS 系列到

16 位Windows 系列,再到

32 位的Windows 9x,Windows NT 系列,程序库的发展经历了从 子程序集到静态连接库,再到动态连接库(随Windows 出现,指传统的动态连接函数库,区别于 COM 中使用的动态 库)直至现在的组件对象模型(COM)库(应用于 Windows 9x/ NT) ,以至 COM+ (应用于 Windows 2000)的发展历程, 这也是从面向过程(静态库和动态库)到面向对象(COM 系列)的发展过程. 模型库中模型的表现形式是程序库, 它是模型库系统的 基石, 因此模型库及其管理系统的实现方式是与程序库的形 式密切相关的.在传统的决策支持系统模型库中,模型一般 表示为子程序集或静态库,这种方式的通用性好,但系统性 能不高;

也有表示为动态库形式的, 这种方式模块化程度高, 系统性能较好.然而无论是子程序集、静态库或动态库的方 式都有一个致命的缺点,就是它们都是面向过程的,其代码 和数据是分离的,由此造成程序的可维护性差,复杂度高, 开发和维护难度大. 运行优化模型体系组织结构中模型是分 层的, 这种层次化结构的模型若使用面向过程的程序库来表 示,将使得模型库及其管理系统的实现十分复杂,因此我们 采用面向对象的组件对象模型库(包括 COM、DCOM 和COM+)来表示这个模型体系.使用 COM 库的优点是明显 的:(1)通过面向对象技术,它使得程序的可维护性、可扩展 性、可重用性等都得到提高,大大降低了开发和维护难度;

(2)通过 DCOM 技术,它可以轻松实现分布式计算的功能, 将决策支持系统升级成为分布式系统, 以满足客户和现场对 分布式的要求, 例如数据检验模型和性能计算模型就可以在 物理上分布的前端数据采集机和运行优化服务器上分布实 现;

(3)在Windows2000 平台下,它还能充分发挥 COM+的 技术优势. 4.2 模型库的实现 由于模型库中存储的是定量模型,这........