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1、厂级信息监控系统SIS的研究与应用袁桂丽王田宏（华北电力大学（北京）自动化系，北京102206）摘要本文在论述SIS系统概念、基本功能的基础上，着重讨论电厂SIS系统设计、实施过程中所需注意的几个问题，然后介绍西门子公司高级应用软件在国内某电厂SIS系统中的应用，使电厂真正实现管控一体化。从而为其它电厂开展SIS建设提供思路和参考。关键词电厂；SIS;信息；管控一体化1 引言随着计算机和网络通信技术的迅速发展，目前现代大型火电厂各工艺系统的控制已普遍采用分散控制系统DCS和辅助控制系统PLC，大大提高了机组的自动化水平，但是各控制系统之间、控制系统和厂级管理信息系统MIS之间的相互孤立，无法在
2、全厂范围内实现信息共享。另外，随着电力体制改革的深入开展，厂网分开、竞价上网已经成为必然趋势，因此，电力生产企业面临着前所未有的激烈竞争，如何在安全生产的基础上，最大限度地发挥机组性能，降低发电成本，提高企业的生产管理水平和市场竞争力逐渐成为关系到电厂发展的重要因素，因此，电厂必须整合企业现有的硬件资源，在整个电厂范围内实现信息共享，做到管控一体化，从而提高电厂的整体经济效益，以适应电力体制改革的迫切要求。火电厂厂级信息监控系统（SIS）的建立，响应了以信息化提高电厂生产过程管理、决策水平的需求。SIS系统是一个融计算机技术、信息技术、控制理论、人工智能、管理科学和决策科学等学科的集成系统。本
3、文在介绍SIS系统的基础上，着重讨论电厂SIS系统设计、实施过程中所需注意的几个问题，并介绍SIS系统在国内某大型电厂的应用，真正实现电厂管控一体化。2 电厂SIS系统的基本功能火电厂厂级监控信息系统（SIS）是指通过采集和处理全厂的生产实时数据，以实行生产过程综合化服务的实时管理和监控的信息系统，按SIS的功能可分为实时/历史数据服务器、数据采集前端和建立在数据服务器基础上的各种高级应用软件。SIS主要目的是在电厂MIS系统和各种分散计算机控制系统之间架起一座联系的桥梁，从而在整个电厂范围内实现信息共享，为企业的信息化建设奠定基础。图1SIS系统的功能模块图目前，从国内外开发、应用的经验看，
4、还没有清晰完整的SIS定义，其系统功能、监控方式、管理范围还需不断发展完善。如图1所示，SIS的主要功能有：全厂各生产系统实时信息显示、机组的性能计算与经济性分析、全厂负荷优化调度、机组寿命管理、设备状态检修及故障诊断和维修指导、机组运行经济评估等。1、全厂各生产系统实时信息显示该功能以画面、曲线、棒状图等形式显示机组及其辅助设备的运行状态、参数、系统图，为厂级生产管理人员提供实时信息。同时记录生产过程的主要数据，生成各职能部门需要的全厂各类生产、经济指标统计报表。2、性能计算和经济性分析该功能用于计算单元机组各主辅设备的效率等性能参数。各单元机组的主辅设备如锅炉、汽轮机、凝汽器、给水加热器等
5、的性能计算，以及全厂综合性能计算、分析，这是优化调度所必需的，它以获得最佳发电成本为目标，将机组和辅助设备的当前各性能参数与理想值进行计算比较，将偏差以百分数形式显示于屏幕，以使运行人员矫正偏差。3、全厂负荷优化调度电力市场实施后，负荷的分配由原来的“计划”模式向电厂或机组的电量竞价模式转变，对于非直调的机组，电厂可通过SIS系统根据机组的负荷响应性能来实现各机组的负荷最优分配，以得到全厂最大的经济效益，并可根据需要分别制定出实时优化、短期优化和中期优化，这样，既有利于电厂的经济运行，也有利于厂网分开、竞价上网的商业化运行方式的实现。4、机组寿命管理寿命监测和管理是通过启动曲线、运行曲线、寿命
6、曲线和厂家提供的各种数据、图表来配置设备的预测与预防性维护方案，为了分析和比较，系统能根据每次启停计算寿命损耗且累积最终寿命损耗，储存每次启停的寿命损耗率，同时系统根据各种运行参数和设备的运行时间，在CRT上为运行操作人员显示出对维护的预测和指令。5、设备状态检修及故障诊断和维修指导通过对过程各部分的变量进行逻辑评估来监视过程，并将过程的实际状态与动态过程模型进行比较，面向状态进行诊断和早期报警，使运行人员能在故障发生前对这一问题进行纠正，并将诊断出的问题以因果图的方式显示出来。并可自动提供高精度实时设备性能数据，供管理人员分析和编写报告时使用。通过对所采集的测点数据进行分析，并与标准模型进行
7、比较，对诊断出错误的数据进行调整，调整后的数据发往过程信息管理系统或控制系统，参与生产过程的控制。6、机组运行经济评估及优化运行当机组在一定的负荷下运行时，各种参数存在着与负荷及其他运行条件对应的理想值，通常称之为目标值。这些目标值是根据设计、运行、热力实验等技术参数确定的，机组在运行过程中，如果这些参数偏离了目标值，就会造成热经济损失。因此SIS系统应具有监视机组的运行参数，在其发生偏离时，及时警告并对偏离进行分析计算，得出调整的操作方式，以指导机组的运行优化。SIS功能不只限于上述几方面，它将根据全厂实时生产过程综合监控和管理的需要以及开发应用的实践，不断充实和完善。3电厂SIS系统设计、
8、实施等相关问题探讨尽管国内SIS建设正处于起步阶段，但从长远发展考虑，电厂SIS系统有着广泛的发展前景，目前，为了寻求一种适合国情的SIS建设之路，国内各发电企业、科研院所对SIS建设进行着广泛的研究和有益的尝试。下面就电厂SIS系统设计、实施过程中的一些体会作一总结。1 、实时信息共享，满足不同层次人员的需要。厂级各生产部门的实时信息应该共享。集中控制室运行值长可全面了解各单元机组运行情况，一旦发现异常状态或事故现象，能及时作出分析判断、决策并迅速处理；同时决策者、管理者以及作业层根据自己的需求，可随时共享信息。2、网络合理规划，安全第一。对信息系统网络实现总体的合理规划，避免重复设置，节约
9、投资及工程量。实现电厂管理信息网与DCS实时数据网及相关辅助系统数据网的隔离，同时构筑网络之间信息交换的桥梁。既保证了单元机组网络运行的安全性，又有利于网络间数据信息流的共享与交换。电厂SIS系统采用单独的网络架构。3、软硬件标准化、规范化，满足长远发展需要。全厂计算机系统的软、硬件接口要统一、规范化，这将有利于系统的应用及开发；系统软件平台开放，能与第三方软、硬件兼容，实施时工作量小，安全性能高；接口间的通讯能较好的实现无缝连接。4、生产实时数据管理系统画面与生产监控画面相同。评价一个系统的优劣，主要看它的实用性，SIS系统作为生产过程管理和监控系统，其生产实时数据管理系统画面应与生产监控画
10、面相同，画面统一，便于浏览和操作。3.2 系统设计、实施步骤及思路SIS系统作为发电厂企业信息化的重要组成部分，是一个系统工程。它不仅要考虑用户各方面的需求，还要与全厂的信息化建设相协调，所以建设SIS系统时应遵循“统一领导、统一规划、统一标准和统一组织开发”的四统一原则，按照如下步骤和思路实施SIS系统。首先设立专门的组织机构，采用先进管理手段，完成SIS系统的设计和建设。项目的组织和管理是保证一个项目实施成功的重要环节，尤其对于电厂这样的即将按独立发电公司运作的全厂生产管理系统的大型复杂项目SIS系统，更需要采用先进的组织管理手段，设立专门机构，保证项目的成功实施。为了顺利实施SIS系统，
11、发电厂内部应成立完善的组织机构，分工合作，自上而下有组织、有针对性地完成SIS系统设计和建设。其次，规划设计，构建一个整体的SIS系统框架，然后分步实施。SIS作为现代化发电厂管理的思想和方法，是随着社会经济的发展、现代管理技术和信息技术的不断发展而发展起来的，因此，在建设SIS时，应遵循实用性的原则，确定建设的优先次序，分阶段、分步骤地实施。SIS 系再次，根据系统要求，选择性价比高的软硬件系统。追求先进性、安全可靠性与可扩展性，保证系统满足今后在功能开发上的需要。在进行统选型时，应选用当今国内、外比较成熟的计算机软硬件技术产品，使系统能够最大限度地适应今后技术发展和发电厂发展的需要；应选择
12、标准化的产品，提供模块化的应用软件和可维护性高的数据存储结构，保证系统维护的及时性；应该选择开放性好、易扩展移植的系统，保证技术进步对SIS系统的内容和功能可扩充性的要求；由于SIS系统采集和处理的数据量相当大，要选择可靠性高的系统，保证SIS运行的稳定性，实现数据的连续性；由于发电厂SIS采集的数据为发电厂生产实时数据，并且与SIS系统有数据交换，其中包括了许多关于发电厂的安全的重要数据，要求系统的安全性要高。最后，按照设计要求，选择一个技术实力强劲的实施商进行项目实施。选择一个技术实力强的实施商，实施商应注重对现场专业技术人员进行持续不断教育和培训，保证实施进度，鼓励和激发现场专业技术人员
13、参与系统的实施和应用。SIS系统是管理技术与信息技术的有机结合，在管理上所反映出的理论和思想比实际运作更要先进，因此，需要对发电厂各级管理层进行先进的管理思想培训，对SIS系统涉及到的人员按照系统管理、应用开发、关键用户和最终用户分类，进行软件具体功能培训，明确各方的界限，分工合作，保证项目的实施进度。3.3 系统实施应注意的问题由于SIS系统的提出时间不长，SIS功能的软件开发和应用尚不成熟，这就需要电厂和系统开发商和实施方紧密配合，不断的总结经验，对系统不断完善，因此，各发电集团公司可在自己管辖的少量有代表性的电厂中做试点，随着条件的成熟，再逐步推广应用。对于一般电厂（特别是新建电厂）可以
14、先建立SIS网络框架，设置一些数据库和性能计算等少量相对成熟的功能软件，随着电力的发展和技术的不断提高可补充其他功能的软件。SIS系统的功能软件要采用具有良好的透明性和二次开发能力的产品，以便于用户在生产期间根据需要不断的修改和开发。要结合本厂的具体情况设置系统功能，SIS系统的功能不能仅局限于以上所提的几个方面，不要造成投资的浪费，比如：机组负荷分配功能，对于机组数量多，又在同一个电压等级上，这时设置此功能就比较合算，反之负荷分配的功能就不能得到充分的发挥。另外，在系统功能的选择上要避免重复开发，比如DCS具有机组在线性能计算，而SIS也有此功能，这就造成不必要的浪费，建议可将性能计算的功能
15、只放在SIS系统来实现，使DCS只用来做监控。为了提高网络的独立性、可靠性和安全性，SIS系统和MIS系统分别采用相对对立的网络，两者之间的通讯靠两者数据服务器的相连和交换信息，从而可以减少网络的通讯压力。对全厂网络结构要统筹考虑，实现网络结构一体化，硬件要强调采用标准性、开放性和稳定性好的第三方产品，网络结构可以采用以太网或其他开放性网络。4SIS系统在发电厂的应用例如，国内某发电厂一期工程（2x600MW机组）的厂级监控信息系统（SIS）系统，从系统应用软件构成的角度来看，应用软件规划采用西门子公司的管控一体化模式的相关软件。SIEMENS公司一体化模式结构图如图2所示。图2SIEMENS公司管控一体化模式结构图西门子公司基于对电厂多年的研究和实践经验，结合现代化信息和管理技术，在对全厂信息进行优化整合的基础上，以美国OSI公司的实时数据库系统PI为基础开发了集成信息系统。电厂各控制系统如每个单元机组主控系统DCS、辅助系统PLC、网控系统NCS等的数据根据实际需要进入实时数据库，在实时数据库的基础上，进行软件模块的开发。西门子公司的一体化模式应用软件包括：Profi（过程优化控制系统）、Optipro（运行优化系统）、BFS+（生产管理系统）、Cockpit（高层决策支持系统）等软件
