（北方工程设计研究院有限公司 石家庄 050011）
摘要：本文主要介绍了火电机组运行指导专家系统（TPUOGES）的结构和构建方法，阐述了各部分的功能。结合对机组经济指标的计算和实时监测，描述出锅炉、汽轮发电机和辅机设备等的运行状况，通过推理给出领域专家的建议，帮助运行管理人员了解机组的运行状况，及时对一些运行参数进行适当的调整，以达到优化机组运行的目的。
关键词：火电机组；运行指导；专家系统
1.引言
分析电厂的热经济性，衡量能量在转化过程中的利用程度和损失大小，通过合理的计算，分析机组的运行状况是在保证安全运行基础上，提高运行水平和管理的有效手段。但是由于电力系统的复杂性，有些问题难于用简单的数学模型和数值计算来及时准确的解决，往往依赖于运行操作人员的知识和经验。运行人员由于环境、经验水平等因素的制约，会造成一定的决策和操作上的失误，并且部分机组还存在反映运行状态的数据滞后，运行调整不合理等现象，造成比较严重的后果。
2.系统结构
火电机组运行指导专家系统（Thermal Power Unit Operational Guiding Expert System-TPUOGES）的主要任务是在电厂的运行过程中，适时的对机组的运行热经济性进行计算和分析，经过推理给出领域专家的建议，帮助运行管理人员及时的了解机组的运行状况，这样运行人员可以及时的对一些运行参数进行适当的调整，达到提高机组运行热经济性和节约燃料的目的。
3.系统知识库的构建
知识库（Knowledge Base）主要用来存放领域专家提供的专门知识，它是专家系统最重要的组成部分。知识是以一定的形式表示的，常用的知识表示法是产生式规则。它是由一个或多个前提引出一个结论的知识表示形式，因此，也叫“前提-结论”对。使用产生式表示法的系统叫产生式系统。产生式系统最初是由A.Newell(纽厄尔)和H.Simon(西蒙)于1972年作为一种人类认知模型引入到人工智能研究中来的。
产生式规则的基本形式：
Rule ：：IF P THEN Q
其中：P是产生式的前提，亦可称为条件，用于指出该产生式是否可用的条件；Q是产生式的结论或操作，亦称为后件，用于指出当前提条件P满足时，应该得出的结论或应该执行的操作。整个产生式的含义是：如果前提P 被满足了（为真），则可以推出结论Q或执行Q所规定的操作。在问题的求解中，前提部分可以包括一个或多个条件组成，如果是多个条件，则通过逻辑“与”（and）或者逻辑“或”（or）连接。
自然语言中常见的关于参数状态、变化趋势和程度的描述，如“主蒸汽压力偏高”，必须有一个度的概念，计算机才能根据量的变化对参数的变化加以描述。这就要用到隶属度函数，计算公式如下：
对单限证据，且为上限时，有：
同样的方法可以求得关于主蒸汽温度的证据，比如主蒸汽温度T=540℃时，可以表述为“主蒸汽温度偏高（0.36）”；主蒸汽温度T=535℃时，可以表述为“主蒸汽温度偏低（0.16）”。
TPUOGES系统的知识库是依靠领域专家通过人机接口/操作界面，把领域知识通过产生式规则形式存放起来的。同时也可以对已有知识，通过同样的规则形式进行修改和维护，达到知识库自学习和管理的目的。
4.系统综合数据库
专家系统中，反映当前状态的实时数据主要存放在综合数据库。其数据包括用户输入的事实、已知的事实以及推理过程中得到的中间结果等。它们能反映系统要处理问题的主要状态和特征，是系统操作的对象。
TPUOGES系统的综合数据库主要存放描述电厂运行状态的数据参数等，如电厂运行过程中采集的数据（主气压力和温度、给水流量和温度、排气压力、排渣温度等）和计算所得到的经济性指标（锅炉不完全燃烧损失、锅炉效率、汽轮机效率等）。
5.系统推理机的设计
推理机和知识库构成了专家系统的“智能单元”。知识库反映了专家系统的性能水平，而推理机(Determination)则决定了专家系统的效率。
TPUOGES系统采用的是常用的正向推理，这种推理方法是由数据到结论，也称为数据（证据）驱动推理策略。电厂运行过程中采集到的数据和计算得出的数据都存储在数据库中，推理机根据这些信息与知识库中规则的条件部分进行匹配，把匹配成功的规则的结论事实作为新的事实存入数据库中。在用更新后的数据库，重复上述过程进行匹配，直到不再有新的事实加入数据库中 ，最后得出结论或咨询建议。
6.系统的软件实现
TPUOGES系统是采用面向对象的程序设计方法，采用C++语言在Windows平台下开发的。TPUOGES系统具有自组织、自学习的能力，通过学习，可以不断添加新的规则，完善自身的知识库。TPUOGES系统按照功能划分为四大模块：数据获取部分、状态监测部分、运行指导部分和用户接口界面。
7.结束语
采用面向对象技术用C++语言，在Windows平台下开发的这套TPUOGES系统，能够通过数据获取模块合理的获取机组的运行参数，做出全面的热经济性计算，利用多幅反映电厂经济运行状态的监视画面，展示在运行人员面前，具有充分的灵活性和可靠性。专家系统部分是基于规则的产生式专家系统；知识库采用产生式规则，具有较好的可用性、可读性和可扩充性；采用数据驱动的正向推理，具有较高的推理效率，容易被用户理解。
参考文献
[1] 林万超，火力发电厂热力系统节能分析.西安交通大学.1994
[2] 李青,公维平.火力发电厂节能和指标管理技术.中国电力出版社,2006
[3] 陈鸣山，程芳真，赵建.火电厂单元机组经济运行专家系统的研制.中国电力，第35卷第9期.2002
[4] 崔天琪，王建国，张凡.锅炉经济性运行指导专家系统.仪器仪表用户研究报告.2006
论文作者:张国强,郑庆宇,邵世宽,王彦彦,崔建卫,尹士海
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/26
标签：专家系统论文; 机组论文; 系统论文; 数据论文; 知识库论文; 规则论文; 结论论文; 《电力设备》2017年第3期论文;