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1、 版本号：V1.0 -20070101厂级监控信息系统（SIS）调研报告7月26日至30日，由XXX、XXX、XX部相关人员共5人先后赴A电厂、B电厂、C电厂就SIS进行了调研。调研内容包括了SIS系统的组成内容、实时/历史数据库的实际性能、应用模块的功能、系统的性能、工程实施中的问题等等。一、 所调研的SIS简介 国电A电厂是国家21世纪燃煤示范电厂，也是国内较早配制厂级监控信息系统的电厂之一。A电厂装有4台330MW燃煤机组，DCS系统为西门子Teleperm XP。SIS由F建设，系统于2003年初步建成。该SIS中的实时/历史数据库配置为PI。应用功能包括全厂生产过程监控、运行优化及操
2、作指导、厂级性能计算、机组级性能计算、机组性能试验、机组经济性诊断和耗差分析和一些生产报表统计； B电厂，装机容量为2600MW，DCS为ABB公司的SYMPHONY系统。该厂与D合作，逐步开展SIS系统的建设，该系统已于6月21日通过了由中国电机工程学会和国家电网公司科技信息部组织的技术鉴定。系统实时/历史数据库采用了INSTEP公司的EDNA数据库产品。应用模块包含数据处理、运行优化、控制优化和过程管理四大模块。 C电厂装机规模为4350MW机组，控制系统为WDPF和OVATION，该厂的SIS项目为1、2号机组DCS改造为OVATION的配套项目，由E实施，该系统分三个阶段完成，目前刚完
3、成第二阶段的工作。C-SIS采用的实时数据库为PI，应用已建成了过程监视、报表查询、可靠性分析、操作指导等。二、 硬件配置、网络及安全措施本次调研过程中，对三个SIS案例中的网络部分作了仔细的调研，到现场观察了实际的网络设备，详细了解了网络拓扑结构、SIS网与过程控制系统的连接、SIS网与MIS网的连接与安全隔离等。下面分别为这三个电厂的SIS网络拓扑图：A电厂SIS网络拓扑图：B电厂SIS网络拓扑图：C电厂 SIS网络拓扑图：（1） A电厂SIS网络设备集中放置在一个机柜中，有2台交换机（CISCO4006）互为备用，所有的客户机都是装有双网卡，这种双网卡是指一块网卡配有两个网络端口（RJ4
4、5），分别连接两个主交换机上，因此实现双网冗余，以提高网络的可靠性，SIS主干冗余网的带宽为1000Mb/s。网络机柜中还包括工程师站，因此调试时就在现场机柜旁，这一点给调试工作带来不便。机柜中设置了卫星同步钟（烟台三鑫）一台，这种时间同步只是对SIS网中的各站点实现时间统一，不影响DCS的时钟，具体的做法是将SIS网中一台服务器设为主域服务器，该服务器与同步钟相连，其余站点时钟受主域服务器控制。SIS中的两台主服务器通过一条心跳线相连，保证任意一台服务器死机不会影响整个系统，PI数据库安装在磁盘阵列中，磁盘阵列也是采用了RAID配置以提高系统的可靠性，两台服务器实现了集群配置。系统还配有三台
5、计算服务器为DELL POWEREDGE，据厂里技术人员解释，计算服务器的配置稍低，初期较影响应用服务的性能。A电厂SIS的接口机全部采用DELL PC机（GX260），所有接口机都集中在接口机柜中，通过共享器（TOPVIEW）共享键盘、鼠标、显示器。SIS与DCS相连是通过接口机，接口机安装了两块网卡，分别将两块网卡设置为不同的网段来实现安全隔离，SIS与MIS之间布置了一台防火墙以实现安全隔离。据介绍，这种网络安全措施还是比较可靠的，SIS投用至今，没有发生过安全事故，但电厂仍不太放心，最近已经在跟踪网络单向阻断器的技术动态，并有计划对网络进行改造，加装网络单向阻断装置，以实现MIS网与D
6、CS网的单向连接，提高SIS系统的安全可靠性。（2） B电厂SIS的网络结构比较独特，最大的特点就是采用了D自主研发生产的XX安全网通产品，以实现SIS网与MIS网的安全隔离，据电厂技术人员介绍，安全网通产品实现了物理链路上的隔离，技术路线上不同于传统的防火墙，防火墙仅仅是通过数据包过滤和检测来达到安全防范，并不能彻底实现安全隔离。采用了安全网通产品后，网架结构上采用了主服务器-镜像服务器的主体网络结构，服务器之间采用固定IP传输。镜像与主服务器数据完全同步，用户只能通过镜像服务器访问SIS信息，保证了主服务器不受攻击。而SIS与DCS连接也是通过一台接口机（研华工控，直接固定安装在PCU中）
7、，接口机与DCS是通过一块ICI卡件连接，接口方式是SCSI，接口机上安装有贝利提供的SEMI API，接口程序调用函数只从DCS中接受数据，不向DCS中回写数据，从而保证了不影响DCS的安全。另外，SIS网络中还配置了防火墙，主防火墙对于镜像服务器只接受一个应答信号，拒绝对其他信息的传输。B电厂SIS对于网络安全考虑了很多措施，尤其是采用了安全网通产品，这也是他们选择D作为系统供应商的一个重要原因。在SIS鉴定会结论中，严格的网络安全机制也作为一个重要的特点列出。但我们在考察过程中，因该厂SIS镜像服务器遭受病毒攻击，而没有真正看出整个SIS的实际性能如何，但MIS侧的病毒泛滥并未影响到机组
8、的安全运行。（3） C电厂SIS沿用了主流的SIS架构，主干网为千兆冗余以太网络，核心交换机为两台CISCO 4006，互为热备用，这一点和A电厂SIS网络架构相似，数据库服务器采用双服务器加光纤磁盘阵列实现数据库集群。服务器的系统磁盘设置为RAID1，即完全镜像；磁盘阵列磁盘设置为RAID5加热备，大大提高了系统的可靠性。SIS的交换机和接口机放置在两个机柜中，和DCS机柜并列放置。SIS与DCS采用接口工作站连接，接口工作站也是采用双网卡，分别连接OVATION的信息网和SIS网，同时接口工作站考虑了数据缓存功能，当SIS网络出现故障时，数据可保存在本地，故障恢复后可将数据自动转移到实时数
9、据库中。SIS网与MIS网之间的隔离通过防火墙实现，同时数据库服务器与SIS客户端网段间也安排了防火墙，整个系统的安全策略由防火墙和交换机实现，SIS系统还配置了防病毒软件和防入侵软件。SIS实际运行结果表明，这种安全措施也能有效地保证不影响机组的正常运行。从以上分析可以看出，SIS的主服务器一般都是采用两台服务器加磁盘阵列，形成集群，网络都是采用千兆以太网，说明这是一种主流的网络架构，在系统安全方面，B电厂考虑的最为彻底，只是未有机会见到实际的运行结果。A电厂和C电厂都是采用了防火墙加网络划分虚网等手段，也能较好地保证系统的安全性，不同的是A电厂SIS应用采用了C/S+B/S架构，而C电厂S
10、IS客户端访问SIS信息完全是B/S架构，也即客户端不会直接去访问数据库服务器，而是访问网中的一台WEB服务器，而WEB服务器又经过了防火墙才能去访问应用服务器和数据库服务器，因此可在网络设置上作较多的策略安排，来避免一些非法的访问。A和CSIS中的交换机等网络主设备以及接口机都安排在机柜中，和DCS柜并列放置。而B是直接将接口机放置在DCS柜中。当然B电厂的接口较少，只需和两套DCS以及其他一些辅助控制系统相连。三、 实时数据库的性能比较A电厂和C电厂都采用了PI数据库，其中A购买了5万点的容量，将4台DCS中可采的标签量和辅助系统标签量全部采入，实际共使用了4万点，所有的点名采用KKS命名
11、规则，客户端数据刷新可达到16S，而这一点据厂方讲，一开始并未达到这种性能指标，而通过F的努力，优化了应用程序达到。对于数据的压缩率，A一开始的做法是全部按系统默认的压缩比例处理，然后在系统开发中请相关专业的专工进行整理，逐个指定压缩比例，因此这部分的工作量较大。C也是采用了PI数据库，并购买了PI-Processbook、 PI-Manual Logger等9个模块，而A也购买了processbook等三个模块，从这方面看，PI的Processbook模块是二次开发必备的模块。PI数据库可以提供与大量的不同品牌的DCS连接的标准接口。B电厂采用了美国INSTEP公司的实时/历史数据库产品ED
12、NA，据B电厂介绍，EDNA有三大优点：1、压缩和解压缩性能较好，尤其是解压缩速度非常快，对硬件性能的要求较低，和PI相比，EDNA速度较快，PI对硬件要求较高，但从稳定性方面看，PI比EDNA稳定；2、EDNA对点数没有太多的限制，而PI和Ihistorian都对数据库容量有限制。3、EDNA是基于分布式的，但这一点对方并没有进一步分析。当然B也指出了EDNA的一些缺陷，比如EDNA没有像PI提供的一些基本应用模块，而且不提供和DCS相连的一些标准接口软件。但在现场实际调研中，没有机会观察到该数据的实际性能。四、 应用模块的使用情况A电厂的SIS建设较早，因此系统提供的应用模块并未按照SIS
13、规范书的要求配置，主要包含全厂生产过程监控、运行优化及操作指导、厂级性能计算、机组级性能计算、机组性能试验、机组经济性诊断和耗差分析和一些生产报表统计，整个应用系统采用了C/S架构，同时也提供部分WEB访问功能，包含远程WEB访问功能。这些应用大都是基于Processbook的二次开发，有一个总体的集成画面，整个界面简洁实用。据厂方介绍，应用系统的实际使用目前能达到以下效果：1、完成全厂性能指标的自动计算和统计，为生产决策提供依据。2、专工可使用其中部分模块方便地完成机组各项试验。3、在4号机调试中，因机组数据已经引进SIS，为技术人员在办公室中即可观察到机组调试状况，大大方便了调试工作。4、
14、优化运行和值际生产竞赛提高了运行水平。我们在现场调研，也确实觉得该系统对于生产管理有重要的作用。B电厂SIS的应用由D开发，是一套称为XX优化控制管理系统的应用系统，具体内容和实际使用效果只是通过厂方技术人员的介绍得到了解，并未在现场调研到实际情况。据介绍，应用模块包含数据处理、运行优化、控制优化和过程管理四大功能组24个模块，其中机组性能计算和优化运行由XX大学XXX教授带领的课题小组研发，曾获得原电力公司科技进步奖。在介绍实际使用效果时，厂方介绍，通过SIS的事件管理，B电厂对机组所有发生的故障都能做到分析清楚，这一点给我们留下了深刻的印象。同时厂方还向我们介绍了SIS对于优化运行、优化检
15、修、设备管理的重要作用。C电厂SIS处于第二阶段的建设中（共分三个阶段建设），因此并未提供太多的应用模块，实际使用的应用模块主要由厂方技术人员根据生产管理中的实际需求提出而由E定制开发。所有应用模块都是B/S架构，也即都是在浏览器中实现。包含厂级性能监视、设备可靠性分析、东北电网竞价决策、生产统计报表等，模块虽然不多，但非常务实，基本上都在现场得到了投用，特别是电网竞价决策能将全网电厂实际发电情况数据进行跟踪，可使运行人员迅速地作出决策，从而及时和网调联系，获取较大的负荷，直接给电厂带来效益。从以上分析可以看出，三个电厂的SIS都具备了一些基本应用模块，如厂级过程监视、机组性能计算等，这些基本
16、应用模块都能得到比较好的使用，像寿命计算、全厂负荷优化分配调度等都没有做开发，说明这些高级应用模块仍不很成熟。SIS也都向MIS提供了大量的数据，用于经济指标统计等，但都没有进一步用于设备管理、状态检修等业务系统。五、 场地及供电方式A电厂将交换机柜和接口机柜放置在DCS电子设备间，而主服务器和应用服务器放置在热工工程师站室内，供电采用了较为规范的配电柜，由1期危急变和UPS及2期危急变和UPS接入共四路电源，极大地提高了供电的可靠性。A电厂技术人员向我们介绍，因为场地空间不够，SIS的主设备放置有一点乱，建议我们可能的将所有主设备放置在一起，便于调试和维护。B电厂SIS主设备也是放置在控制系统的电子设备间，其中接口机直接采用DCS机柜电源供电，其他设备由机组DCS电源供电。C电厂SIS主设备放置在DCS电子设备间，所有设备都放置在机柜中，和DCS柜并列放置
