建設電廠(chǎng)SIS系統的意義及認識
點(diǎn)擊次數：7100 更新時(shí)間：2011-08-17
1.概述
電廠(chǎng)的廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統（簡(jiǎn)稱(chēng)SIS系統-SupervisoryInformat*tem）屬于廠(chǎng)級生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化范疇，實(shí)現電廠(chǎng)管理信息系統與各種分散控制系統之間數據交換的橋梁。廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統以分散控制系統為基礎，以經(jīng)濟運行和提高發(fā)電企業(yè)整體效益為目的，采用先進(jìn)、適用、有效的專(zhuān)業(yè)計算方法，實(shí)現整個(gè)電廠(chǎng)范圍內信息共享，廠(chǎng)級生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)信息監控和調度，同時(shí)又提高了機組運行的可靠性。它為電廠(chǎng)管理層的決策提供真實(shí)、可靠的實(shí)時(shí)運行數據，為市場(chǎng)運作下的企業(yè)提供科學(xué)、準確的經(jīng)濟性指標。因此，它是電廠(chǎng)生產(chǎn)的成本信息和報價(jià)信息的基礎。從管理角度來(lái)看，它為控制企業(yè)成本、為提高生產(chǎn)力提供重要而真實(shí)的運行數據。同時(shí)，通過(guò)數據的分析和比較，能提出科學(xué)的、合理的決策方案，使企業(yè)管理層的經(jīng)營(yíng)決策更具科學(xué)性。廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統實(shí)現了全廠(chǎng)范圍內的管控一體化，為實(shí)現全廠(chǎng)整體效益的提高、信息技術(shù)的提升和穩定、經(jīng)濟運行的根本目的打下堅實(shí)基礎。
2.廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統的功能
廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統對于電廠(chǎng)的安全穩定運行具有十分重要的意義。主要集中各單元機組的參數及設備狀態(tài)信息、從廠(chǎng)級管理的高度對各機組運行工況進(jìn)行監視、分析和判斷，并做出決策，指揮機組運行。廠(chǎng)級負荷自動(dòng)分配系統經(jīng)通訊接口站接收電網(wǎng)中調負荷指令，依據本廠(chǎng)各機組運行狀態(tài)，自動(dòng)對機組的負荷分配進(jìn)行優(yōu)化、管理，及動(dòng)態(tài)負荷*配置，并向各單元機組發(fā)出給定負荷指令，以求得到*的電力生產(chǎn)安全性及經(jīng)濟效益。電廠(chǎng)SIS系統的主要功能：
2.1監視、指導機組的運行
當機組在一定的負荷下運行時(shí)，各種參數存在著(zhù)與負荷及其他運行條件對應的理想值，通常稱(chēng)之為目標值。這些目標值是根據設計、運行、熱力實(shí)驗等技術(shù)參數確定的，機組在運行過(guò)程中，如果這些參數偏離了目標值，就會(huì )造成熱經(jīng)濟損失。因此SIS系統應具有監視機組的運行參數，在其發(fā)生偏離時(shí)，及時(shí)警告并對偏離進(jìn)行分析計算，得出調整的操作方式，以指導機組的運行優(yōu)化。
2.2降低發(fā)電企業(yè)的火電煤耗
電廠(chǎng)SIS系統應根據適時(shí)調整和負荷調度建議，對機組運行進(jìn)行調整、及時(shí)優(yōu)化機組運行條件，減少損耗，降低機組運行的成本，從整體和全局觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，降低發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)成本。
2.3科學(xué)分配機組負荷
根據電網(wǎng)中調所下達的全廠(chǎng)發(fā)電總負荷，對各機組出力實(shí)施不同的負荷分配方式，為發(fā)電企業(yè)帶來(lái)的效益*不同。因此，電廠(chǎng)SIS系統應進(jìn)行科學(xué)合理的負荷分配，在滿(mǎn)足廠(chǎng)級總負荷時(shí)，以大偏差優(yōu)先，小偏差負荷優(yōu)化為原則，同時(shí)，根據各單元機組負荷響應性能，盡可能滿(mǎn)足單元機組負荷優(yōu)化操作條件，以獲取整體的zui大經(jīng)濟效益。
2.4降低成本、提益
降低成本，提高經(jīng)濟效益是所有企業(yè)追求的目標，也是電廠(chǎng)SIS系統所要實(shí)現的目標。通過(guò)調整機組的運行狀態(tài)，使之能更經(jīng)濟、更可靠、更穩定運行，對全廠(chǎng)的發(fā)電負荷進(jìn)行科學(xué)合理分配，以獲取zui大的經(jīng)濟效益，也是降低發(fā)電企業(yè)的電力生產(chǎn)成本和提益的具體表現。
2.5管控一體化
隨著(zhù)中國國家電力公司體制改革的深入發(fā)展，廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，競價(jià)上網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統順應經(jīng)濟改革的必然發(fā)展趨勢。由于電力市場(chǎng)的出現，使電力調度、運行方式、決策管理、計劃和財務(wù)各部門(mén)圍繞發(fā)電企業(yè)zui大利益目標而工作，就必須加快企業(yè)信息化建設，高度重視整合企業(yè)的軟、硬件資源，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息資源。綜合考慮管理信息系統和生產(chǎn)過(guò)程控制系統的整合，加快電廠(chǎng)SIS系統的應用及IT技術(shù)的提升，以實(shí)現全廠(chǎng)范圍內的管控一體化提供了堅實(shí)基礎。
3.建設電廠(chǎng)SIS系統的一般設計原則
3.1實(shí)時(shí)信息共享
廠(chǎng)級各生產(chǎn)部門(mén)的實(shí)時(shí)信息應該共享。集中控制室運行值長(cháng)可全面了解各單元機組運行情況，一旦發(fā)現異常狀態(tài)或事故現象，能及時(shí)作出分析判斷、決策并迅速處理。
3.2網(wǎng)絡(luò )合理規劃
對信息系統網(wǎng)絡(luò )實(shí)現總體的合理規劃，避免重復設置，節約投資及工程量。實(shí)現電廠(chǎng)管理信息網(wǎng)與DCS實(shí)時(shí)數據網(wǎng)及相關(guān)輔助系統數據網(wǎng)的隔離，同時(shí)構筑網(wǎng)絡(luò )之間信息交換的橋梁。既保證了單元機組網(wǎng)絡(luò )運行的安全性，又有利于網(wǎng)絡(luò )間數據信息流的共享與交換。電廠(chǎng)SIS系統采用單獨的網(wǎng)絡(luò )架構。
3.3標準化
全廠(chǎng)計算機系統的軟、硬件接口統一、規范化，將有利于系統的應用及開(kāi)發(fā)。系統軟件平臺開(kāi)放，能與第三方軟、硬件兼容，實(shí)施時(shí)工作量小，安全性能高。接口間的通訊能較好的實(shí)現無(wú)縫連接。
4.實(shí)現電廠(chǎng)SIS系統的功能模塊
電廠(chǎng)熱力系統中設備多而復雜，許多設備常處于高溫、高壓、高應力條件下工作，發(fā)生異常事故或故障現象的概率較高。按傳統的操作管理方式，運行人員無(wú)法清楚、正確地掌握熱力設備的運行狀況，只能根據設備制造廠(chǎng)或電廠(chǎng)運行經(jīng)驗制定規程操作，電廠(chǎng)各機組熱力系統的經(jīng)濟性和安全性往往達不到要求，甚至發(fā)生運行事故。電廠(chǎng)SIS系統的引入，是通過(guò)將各機組控制系統及相關(guān)輔助系統和公用系統等聯(lián)成一體的通訊網(wǎng)絡(luò )，組成廠(chǎng)級管控一體化的實(shí)時(shí)監控信息系統。從廠(chǎng)級管理的高度對各機組實(shí)現參數監測、機組振動(dòng)檢測、故障診斷及性能計算和耗差分析等指導機組運行，有效地提高機組運行的安全性、經(jīng)濟性和可靠性。延長(cháng)設備使用壽命，減少重大事故的發(fā)生，及由此帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益，從根本上保證了電廠(chǎng)的安全運行及經(jīng)濟利益。
4.1熱力參數實(shí)時(shí)監測及圖形顯示模塊
以畫(huà)面、曲線(xiàn)、棒圖、趨勢等形式，實(shí)時(shí)顯示全廠(chǎng)各熱力系統中鍋爐、汽機、發(fā)電機及其輔助系統，包括輸煤、除灰、除渣、除塵、化水等輔助系統的設備運行狀態(tài)、運行參數、系統圖，為廠(chǎng)級生產(chǎn)管理人員及其運行人員提供形象直觀(guān)、界面友好，實(shí)時(shí)更新的數據信息，幫助了解整個(gè)系統的運行情況及各測點(diǎn)間的關(guān)系。
4.2經(jīng)濟分析模塊
電廠(chǎng)各機組處于穩態(tài)運行時(shí)在線(xiàn)性能優(yōu)化計算、分析和操作指令。以主要給出高壓缸、中壓缸、低壓缸效率和整機效率，熱耗，各加熱器參數及性能分析、機組工作過(guò)程的熱力過(guò)程線(xiàn)，計算值和設計工況的偏差值以及這些偏差值引起的能量損耗等等。據此評價(jià)運行的質(zhì)量及機組設備的完好程度，對提高機組的管理和適時(shí)安排機組的檢修具有重要意義。
4.3壽命管理模塊
壽命監測的主要功能是在汽輪機起停過(guò)程和甩負荷等負荷激烈變化過(guò)程中，在線(xiàn)計算和監測汽輪機轉子由于受到交變熱應力作用而產(chǎn)生的低周波疲勞損耗，該模塊對保證汽輪機在役期內的安全、機組運行以及延長(cháng)老機組的壽命具有重要的指導作用。
4.4負荷*分配模塊
根據電廠(chǎng)各機組間熱耗、升降負荷特性、設備壽命損耗和燃料價(jià)格等因素，對機組間的負荷進(jìn)行優(yōu)化分配（包括啟停），使整個(gè)電廠(chǎng)可以在zui低的成本下運行。如果再附加一些其它的成本因素就可以形成電廠(chǎng)競價(jià)上網(wǎng)的成本核算模塊或報價(jià)系統。
4.5啟動(dòng)指導模塊
將機、爐起停及負荷變化時(shí)的主要參數清晰地顯示在屏幕上，并根據運行規程及運行經(jīng)驗，利用實(shí)測參數，對本次操作作出評價(jià)及對下一步操作作出提示。同時(shí)，對不符合操作規程的操作或壽命消耗記錄下來(lái)，供分析故障時(shí)參考。該模塊對用手動(dòng)操作的或半自動(dòng)操作的機組運行人員特別具有實(shí)用價(jià)值。
4.6振動(dòng)監測與故障診斷模塊
本模塊著(zhù)重對汽輪發(fā)電機組的振動(dòng)參數及相關(guān)參數引入計算站進(jìn)行分析，對汽輪機采用熱力參數診斷法進(jìn)行診斷。對于高溫、高壓部件，其熱應力是設備安全運行的一個(gè)重要指標，故溫度、壓力等值要設定嚴格的限值范圍，一旦發(fā)生越限情況，系統便會(huì )發(fā)生報警。若發(fā)生報警，系統還會(huì )自動(dòng)進(jìn)入模糊故障診斷模塊，進(jìn)行引起該越限原因的診斷計算，從而判別可能發(fā)生的故障。
4.7熱力狀態(tài)參數真偽辨別模塊
利用熱力狀態(tài)參數進(jìn)行性能分析和故障診斷涉及到近200~300個(gè)點(diǎn)的數據，該模塊利用參數的時(shí)間和空間兩個(gè)序列進(jìn)行在線(xiàn)參數真偽辨別。
4.8報表輸出模塊
狀態(tài)參數監測日報表模塊可以將計算機采集來(lái)的數據進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)、歸檔，將8小時(shí)或24小時(shí)的監測數據每隔一小時(shí)為一組打印報表輸出。同時(shí)有關(guān)的運行經(jīng)濟性技術(shù)指標也以報表形式打印輸出，對機組在整個(gè)運行期內的壽命累計損耗以曲線(xiàn)及數據方式打印輸出、故障以曲線(xiàn)或報告形式打印輸出供管理人員和技術(shù)人員分析、決策、保存使用。
4.9實(shí)時(shí)/歷史數據處理模塊
完整的系統必須對機組各參數進(jìn)行長(cháng)期的監測和管理，采用實(shí)時(shí)數據庫系統，為機組建立、保存運行、故障檔案、保存機組運行的歷史數據。必要時(shí)，可檢索機組各類(lèi)歷史數據檔案，進(jìn)行分析、研究。
主要內容有：
1、機組歷史報警檔案
2、機組歷史事故記錄檔案
3、機組運行狀態(tài)歷史趨勢檔案
機組正常運行時(shí)，系統能自動(dòng)為機組建立運行檔案、歷史趨勢等，按規定時(shí)間、格式要求保存數據資料，根據需要可查閱24小時(shí)、一周、一個(gè)月、一個(gè)季度、一年的參數變化趨勢，以了解機組設備的完好度，以便合理安排機組的設備維修及保養，逐步過(guò)渡到狀態(tài)檢修，提高機組的可用度。
4.10遠程故障診斷
通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通信方式，將電廠(chǎng)的數據傳給研究開(kāi)發(fā)中心或運行專(zhuān)家，及時(shí)了解并解決電廠(chǎng)各機組運行中出現的問(wèn)題。
5．廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統的構成
考慮到目前國內電力企業(yè)的實(shí)際運作模式，電力技術(shù)發(fā)展水平和電廠(chǎng)SIS系統在國內尚處在起步階段。因此，新華公司根據各電廠(chǎng)機組控制方式和電力企業(yè)綜合管理的實(shí)際需求結合新華XDPS－400分散控制系統及電廠(chǎng)SIS系統的技術(shù)特點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò )設計和功能配置上需符合實(shí)際需求，并結合廠(chǎng)級SIS網(wǎng)絡(luò )規劃設計，將SIS系統接口層網(wǎng)絡(luò )和應用層網(wǎng)絡(luò )合并成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，提出實(shí)施電廠(chǎng)SIS系統的技術(shù)方案及硬件配置。
圖5.1電廠(chǎng)SIS系統拓撲結構示意圖
5.1網(wǎng)絡(luò )結構一體化布局
新華公司在構筑SIS系統時(shí)按照全廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )統一布局的原則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )拓撲結構和設備標識的設計，基本設計原則：
1.全廠(chǎng)各樓群間的信息主干網(wǎng)采用1000Mbps光纖以太網(wǎng)相連；
2.樓層之間和各機組的控制系統之間采用100Mbps光纖以太網(wǎng)相連；
3.全廠(chǎng)房各控制室之間采用10/100Mbps光纖以太網(wǎng)相連；
全廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )系統采用一體化布局的優(yōu)點(diǎn)是：系統穩定，網(wǎng)絡(luò )性能可靠，易于維護和應用功能擴充。
5.2多層分布式結構
采用多層分布式C/S結構，zui大限度的減少系統間的通訊轉接，平衡服務(wù)器和不同客戶(hù)機之間的數據流量，開(kāi)發(fā)了服務(wù)器端和客戶(hù)端應用軟件包。
5.3實(shí)時(shí)數據庫管理系統
實(shí)時(shí)數據庫是實(shí)時(shí)監控信息系統的核心。實(shí)時(shí)監控信息系統的主要功能之一就是將相對的DCS、DEH、遠動(dòng)數據、關(guān)口電量、全廠(chǎng)電量、電纜故障監控系統及電器故障錄波器的大量實(shí)時(shí)數據采集并存儲起來(lái)，從而滿(mǎn)足全廠(chǎng)實(shí)時(shí)監控和在線(xiàn)性能計算分析和耗差分析等計算的需要。因此，實(shí)時(shí)數據系統的數據庫平臺必須滿(mǎn)足二點(diǎn)：
——系統具有高度的性能穩定性，能滿(mǎn)足海量資料的存儲和檢索的需要；
——系統具有高度的開(kāi)放性，具備和不同系統及設備的成熟接口，支持各種標準的數據傳輸標準。
因此，實(shí)時(shí)數據庫是保證電廠(chǎng)SIS系統成功投運的關(guān)鍵，它包括了一整套中間件產(chǎn)品，是專(zhuān)業(yè)應用的基礎并提供資料服務(wù)功能，不僅能將全廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)數據采集上來(lái)，還要將它們以其基本形式保存下來(lái)。然后對這些生產(chǎn)數據進(jìn)行二次處理和分析；逐步實(shí)現在線(xiàn)操作指導和故障防護；生產(chǎn)計劃和維護管理以及工廠(chǎng)資源優(yōu)化分配和經(jīng)濟評估等專(zhuān)家應用功能，從廠(chǎng)級管理的高度對各機組運行工況進(jìn)行監視、分析和判斷并作出決策。
5.4實(shí)時(shí)信息監管
廠(chǎng)級SIS系統是全廠(chǎng)實(shí)時(shí)監控信息的中心，通過(guò)與控制系統聯(lián)成一體的通訊網(wǎng)絡(luò )。本站點(diǎn)將以畫(huà)面、曲線(xiàn)、棒狀圖等形式，分別顯示全廠(chǎng)各臺機組的鍋爐、汽機等熱力設備的運行狀態(tài)流程圖、棒狀圖、參數表和趨勢圖。另一方面，將生成各類(lèi)生產(chǎn)報表，記錄生產(chǎn)過(guò)程中的各種數據和經(jīng)濟指標統計，按要求的格式和內容生成所需要的報表，并能按不同要求進(jìn)行查詢(xún)和顯示。
本站點(diǎn)設有幾十幅動(dòng)態(tài)畫(huà)面不斷地實(shí)時(shí)顯示各子系統熱力狀態(tài)，畫(huà)面包括各部位的當前參數值的系統模擬圖，棒圖，趨勢圖表等形式，閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)也
在系統模擬圖上顯示，圖中數據和變化曲線(xiàn)均隨參數采集不斷滾動(dòng)更新。監控人員通過(guò)這些畫(huà)面能形象、逼真、直觀(guān)地了解整個(gè)系統的運行工況及各測點(diǎn)間的相互關(guān)系。
在系統模擬圖上顯示，圖中數據和變化曲線(xiàn)均隨參數采集不斷滾動(dòng)更新。監控人員通過(guò)這些畫(huà)面能形象、逼真、直觀(guān)地了解整個(gè)系統的運行工況及各測點(diǎn)間的相互關(guān)系。
5.5在線(xiàn)性能計算分析站
在發(fā)電機組處于穩態(tài)運行時(shí)，針對單元機組進(jìn)行在線(xiàn)性能計算和熱經(jīng)濟性分析?？山o出鍋爐設備和汽輪機高壓缸、中壓缸、低壓缸的效率和整個(gè)機組效率、熱耗，各加熱器參數及其性能分析，機組工作過(guò)程的熱力過(guò)程曲線(xiàn)、計算值和設計工況的偏差值以及這些偏差值引起的能量損耗等等。工程技術(shù)人員可據此評價(jià)運行的質(zhì)量及機組設備的完好程度，這對提高機組的管理和安排機組的檢修具有重要的意義。
在線(xiàn)性能計算站將從實(shí)時(shí)數據庫中讀取所需的數據，完成鍋爐熱經(jīng)濟指標的計算和分析、汽輪機熱經(jīng)濟指標的計算以及機組運行熱經(jīng)濟指標的計算和分析，并可將計算的結果提供給值長(cháng)查詢(xún)，也可根據需要通過(guò)統一的客戶(hù)端軟件發(fā)布到MIS網(wǎng)絡(luò )上。
5.6熱參數偏差分析站
用于熱參數偏差分析計算。當機組在一定的負荷下運行時(shí)，其各種參數存在著(zhù)與此工況及其相應的運行條件對應的理想值，稱(chēng)之為目標值。這些目標值是根據設計、運行和熱力試驗等技術(shù)參數確定的。電廠(chǎng)實(shí)際運行中，單元機組經(jīng)常在變動(dòng)工況下運行，此時(shí)運行參數偏離設計值。當這種偏差隨特性決定或在允許范圍內時(shí)，對機組的安全和經(jīng)濟運行影響不大，但當這種變化超過(guò)了允許范圍或這些參數在一定程度上偏離了目標值，小則影響其經(jīng)濟性造成熱經(jīng)濟損失，嚴重時(shí)還會(huì )危及到機組的安全。所以機組變工況運行時(shí)，研究參數如何變化是合理的，各個(gè)參數單獨對熱耗的影響程度有多大，哪些參數對熱經(jīng)濟性的影響較大，如何調整能達到經(jīng)濟性*，這就是本站點(diǎn)要完成的內容。并且監視機組的這些運行熱參數，在其發(fā)生偏離時(shí)及時(shí)警告并針對偏差分析出調整的調度建議，指導機組*經(jīng)濟運行，以便為現場(chǎng)經(jīng)濟性運行調控提供參考。
?。?）小指標分析：小指標管理是根據電力工業(yè)的特點(diǎn)，將國家下達的標準煤耗率、廠(chǎng)用電率等大的計劃指標，按運行崗位分解成具體的技術(shù)經(jīng)濟指標，并落實(shí)到各值、班組以及個(gè)人，定期檢查與評比。小指標定值的高低及完成的好壞，直接反映管理水平和運行人員的技術(shù)水平。小指標分析是將各個(gè)參數作為孤立的因素進(jìn)行考核，往往為追求某一指標的高低而影響整個(gè)系統經(jīng)濟效益。小指標方法簡(jiǎn)單易行，實(shí)施后可取得一定的效益。
?。?）基準熱偏差分析（目標值分析法）：基準偏差分析方法是對機組關(guān)鍵性運行參數進(jìn)行監督分析，根據這些參數的實(shí)際運行值和基準值（目標值）之間的偏差，計算出對機組熱耗率的影響以及由此偏差所引起的運行損失。這樣，運行管理人員根據損失的大小進(jìn)行適當調整，節能降耗，取得*的經(jīng)濟運行效益。由于熱偏差分析法的參數基準值是在實(shí)驗的資料和計算結果求得的機組在某特定的運行條件下的運行參數曲線(xiàn)，它可以隨機組負荷和環(huán)境溫度的變化而變化。特點(diǎn)是熱偏差分析比較接近于生產(chǎn)實(shí)際，以曲線(xiàn)形式考核機組的技術(shù)經(jīng)濟指標，可用于指導運行人員調整各項運行參數，使機組處于*運行狀態(tài)。
6.結束語(yǔ)
電廠(chǎng)SIS系統的推廣應用尚處在起步階段，其系統功能、監控方式、系統管理范圍等在具體的應用實(shí)踐中，將順應電力市場(chǎng)的發(fā)展趨勢，不斷總結經(jīng)驗、逐步完善。但在未來(lái)的十年中，隨著(zhù)電力技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，電廠(chǎng)SIS系統的建立，在廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，競價(jià)上網(wǎng)的電力市場(chǎng)中，將有助于電力企業(yè)的科學(xué)化管理，有助于建立適合我國電力企業(yè)的生產(chǎn)管理決策支持系統。
電廠(chǎng)的廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統（簡(jiǎn)稱(chēng)SIS系統-SupervisoryInformat*tem）屬于廠(chǎng)級生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化范疇，實(shí)現電廠(chǎng)管理信息系統與各種分散控制系統之間數據交換的橋梁。廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統以分散控制系統為基礎，以經(jīng)濟運行和提高發(fā)電企業(yè)整體效益為目的，采用先進(jìn)、適用、有效的專(zhuān)業(yè)計算方法，實(shí)現整個(gè)電廠(chǎng)范圍內信息共享，廠(chǎng)級生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)信息監控和調度，同時(shí)又提高了機組運行的可靠性。它為電廠(chǎng)管理層的決策提供真實(shí)、可靠的實(shí)時(shí)運行數據，為市場(chǎng)運作下的企業(yè)提供科學(xué)、準確的經(jīng)濟性指標。因此，它是電廠(chǎng)生產(chǎn)的成本信息和報價(jià)信息的基礎。從管理角度來(lái)看，它為控制企業(yè)成本、為提高生產(chǎn)力提供重要而真實(shí)的運行數據。同時(shí)，通過(guò)數據的分析和比較，能提出科學(xué)的、合理的決策方案，使企業(yè)管理層的經(jīng)營(yíng)決策更具科學(xué)性。廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統實(shí)現了全廠(chǎng)范圍內的管控一體化，為實(shí)現全廠(chǎng)整體效益的提高、信息技術(shù)的提升和穩定、經(jīng)濟運行的根本目的打下堅實(shí)基礎。
2.廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統的功能
廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統對于電廠(chǎng)的安全穩定運行具有十分重要的意義。主要集中各單元機組的參數及設備狀態(tài)信息、從廠(chǎng)級管理的高度對各機組運行工況進(jìn)行監視、分析和判斷，并做出決策，指揮機組運行。廠(chǎng)級負荷自動(dòng)分配系統經(jīng)通訊接口站接收電網(wǎng)中調負荷指令，依據本廠(chǎng)各機組運行狀態(tài)，自動(dòng)對機組的負荷分配進(jìn)行優(yōu)化、管理，及動(dòng)態(tài)負荷*配置，并向各單元機組發(fā)出給定負荷指令，以求得到*的電力生產(chǎn)安全性及經(jīng)濟效益。電廠(chǎng)SIS系統的主要功能：
2.1監視、指導機組的運行
當機組在一定的負荷下運行時(shí)，各種參數存在著(zhù)與負荷及其他運行條件對應的理想值，通常稱(chēng)之為目標值。這些目標值是根據設計、運行、熱力實(shí)驗等技術(shù)參數確定的，機組在運行過(guò)程中，如果這些參數偏離了目標值，就會(huì )造成熱經(jīng)濟損失。因此SIS系統應具有監視機組的運行參數，在其發(fā)生偏離時(shí)，及時(shí)警告并對偏離進(jìn)行分析計算，得出調整的操作方式，以指導機組的運行優(yōu)化。
2.2降低發(fā)電企業(yè)的火電煤耗
電廠(chǎng)SIS系統應根據適時(shí)調整和負荷調度建議，對機組運行進(jìn)行調整、及時(shí)優(yōu)化機組運行條件，減少損耗，降低機組運行的成本，從整體和全局觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，降低發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)成本。
2.3科學(xué)分配機組負荷
根據電網(wǎng)中調所下達的全廠(chǎng)發(fā)電總負荷，對各機組出力實(shí)施不同的負荷分配方式，為發(fā)電企業(yè)帶來(lái)的效益*不同。因此，電廠(chǎng)SIS系統應進(jìn)行科學(xué)合理的負荷分配，在滿(mǎn)足廠(chǎng)級總負荷時(shí)，以大偏差優(yōu)先，小偏差負荷優(yōu)化為原則，同時(shí)，根據各單元機組負荷響應性能，盡可能滿(mǎn)足單元機組負荷優(yōu)化操作條件，以獲取整體的zui大經(jīng)濟效益。
2.4降低成本、提益
降低成本，提高經(jīng)濟效益是所有企業(yè)追求的目標，也是電廠(chǎng)SIS系統所要實(shí)現的目標。通過(guò)調整機組的運行狀態(tài)，使之能更經(jīng)濟、更可靠、更穩定運行，對全廠(chǎng)的發(fā)電負荷進(jìn)行科學(xué)合理分配，以獲取zui大的經(jīng)濟效益，也是降低發(fā)電企業(yè)的電力生產(chǎn)成本和提益的具體表現。
2.5管控一體化
隨著(zhù)中國國家電力公司體制改革的深入發(fā)展，廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，競價(jià)上網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統順應經(jīng)濟改革的必然發(fā)展趨勢。由于電力市場(chǎng)的出現，使電力調度、運行方式、決策管理、計劃和財務(wù)各部門(mén)圍繞發(fā)電企業(yè)zui大利益目標而工作，就必須加快企業(yè)信息化建設，高度重視整合企業(yè)的軟、硬件資源，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息資源。綜合考慮管理信息系統和生產(chǎn)過(guò)程控制系統的整合，加快電廠(chǎng)SIS系統的應用及IT技術(shù)的提升，以實(shí)現全廠(chǎng)范圍內的管控一體化提供了堅實(shí)基礎。
3.建設電廠(chǎng)SIS系統的一般設計原則
3.1實(shí)時(shí)信息共享
廠(chǎng)級各生產(chǎn)部門(mén)的實(shí)時(shí)信息應該共享。集中控制室運行值長(cháng)可全面了解各單元機組運行情況，一旦發(fā)現異常狀態(tài)或事故現象，能及時(shí)作出分析判斷、決策并迅速處理。
3.2網(wǎng)絡(luò )合理規劃
對信息系統網(wǎng)絡(luò )實(shí)現總體的合理規劃，避免重復設置，節約投資及工程量。實(shí)現電廠(chǎng)管理信息網(wǎng)與DCS實(shí)時(shí)數據網(wǎng)及相關(guān)輔助系統數據網(wǎng)的隔離，同時(shí)構筑網(wǎng)絡(luò )之間信息交換的橋梁。既保證了單元機組網(wǎng)絡(luò )運行的安全性，又有利于網(wǎng)絡(luò )間數據信息流的共享與交換。電廠(chǎng)SIS系統采用單獨的網(wǎng)絡(luò )架構。
3.3標準化
全廠(chǎng)計算機系統的軟、硬件接口統一、規范化，將有利于系統的應用及開(kāi)發(fā)。系統軟件平臺開(kāi)放，能與第三方軟、硬件兼容，實(shí)施時(shí)工作量小，安全性能高。接口間的通訊能較好的實(shí)現無(wú)縫連接。
4.實(shí)現電廠(chǎng)SIS系統的功能模塊
電廠(chǎng)熱力系統中設備多而復雜，許多設備常處于高溫、高壓、高應力條件下工作，發(fā)生異常事故或故障現象的概率較高。按傳統的操作管理方式，運行人員無(wú)法清楚、正確地掌握熱力設備的運行狀況，只能根據設備制造廠(chǎng)或電廠(chǎng)運行經(jīng)驗制定規程操作，電廠(chǎng)各機組熱力系統的經(jīng)濟性和安全性往往達不到要求，甚至發(fā)生運行事故。電廠(chǎng)SIS系統的引入，是通過(guò)將各機組控制系統及相關(guān)輔助系統和公用系統等聯(lián)成一體的通訊網(wǎng)絡(luò )，組成廠(chǎng)級管控一體化的實(shí)時(shí)監控信息系統。從廠(chǎng)級管理的高度對各機組實(shí)現參數監測、機組振動(dòng)檢測、故障診斷及性能計算和耗差分析等指導機組運行，有效地提高機組運行的安全性、經(jīng)濟性和可靠性。延長(cháng)設備使用壽命，減少重大事故的發(fā)生，及由此帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益，從根本上保證了電廠(chǎng)的安全運行及經(jīng)濟利益。
4.1熱力參數實(shí)時(shí)監測及圖形顯示模塊
以畫(huà)面、曲線(xiàn)、棒圖、趨勢等形式，實(shí)時(shí)顯示全廠(chǎng)各熱力系統中鍋爐、汽機、發(fā)電機及其輔助系統，包括輸煤、除灰、除渣、除塵、化水等輔助系統的設備運行狀態(tài)、運行參數、系統圖，為廠(chǎng)級生產(chǎn)管理人員及其運行人員提供形象直觀(guān)、界面友好，實(shí)時(shí)更新的數據信息，幫助了解整個(gè)系統的運行情況及各測點(diǎn)間的關(guān)系。
4.2經(jīng)濟分析模塊
電廠(chǎng)各機組處于穩態(tài)運行時(shí)在線(xiàn)性能優(yōu)化計算、分析和操作指令。以主要給出高壓缸、中壓缸、低壓缸效率和整機效率，熱耗，各加熱器參數及性能分析、機組工作過(guò)程的熱力過(guò)程線(xiàn)，計算值和設計工況的偏差值以及這些偏差值引起的能量損耗等等。據此評價(jià)運行的質(zhì)量及機組設備的完好程度，對提高機組的管理和適時(shí)安排機組的檢修具有重要意義。
4.3壽命管理模塊
壽命監測的主要功能是在汽輪機起停過(guò)程和甩負荷等負荷激烈變化過(guò)程中，在線(xiàn)計算和監測汽輪機轉子由于受到交變熱應力作用而產(chǎn)生的低周波疲勞損耗，該模塊對保證汽輪機在役期內的安全、機組運行以及延長(cháng)老機組的壽命具有重要的指導作用。
4.4負荷*分配模塊
根據電廠(chǎng)各機組間熱耗、升降負荷特性、設備壽命損耗和燃料價(jià)格等因素，對機組間的負荷進(jìn)行優(yōu)化分配（包括啟停），使整個(gè)電廠(chǎng)可以在zui低的成本下運行。如果再附加一些其它的成本因素就可以形成電廠(chǎng)競價(jià)上網(wǎng)的成本核算模塊或報價(jià)系統。
4.5啟動(dòng)指導模塊
將機、爐起停及負荷變化時(shí)的主要參數清晰地顯示在屏幕上，并根據運行規程及運行經(jīng)驗，利用實(shí)測參數，對本次操作作出評價(jià)及對下一步操作作出提示。同時(shí)，對不符合操作規程的操作或壽命消耗記錄下來(lái)，供分析故障時(shí)參考。該模塊對用手動(dòng)操作的或半自動(dòng)操作的機組運行人員特別具有實(shí)用價(jià)值。
4.6振動(dòng)監測與故障診斷模塊
本模塊著(zhù)重對汽輪發(fā)電機組的振動(dòng)參數及相關(guān)參數引入計算站進(jìn)行分析，對汽輪機采用熱力參數診斷法進(jìn)行診斷。對于高溫、高壓部件，其熱應力是設備安全運行的一個(gè)重要指標，故溫度、壓力等值要設定嚴格的限值范圍，一旦發(fā)生越限情況，系統便會(huì )發(fā)生報警。若發(fā)生報警，系統還會(huì )自動(dòng)進(jìn)入模糊故障診斷模塊，進(jìn)行引起該越限原因的診斷計算，從而判別可能發(fā)生的故障。
4.7熱力狀態(tài)參數真偽辨別模塊
利用熱力狀態(tài)參數進(jìn)行性能分析和故障診斷涉及到近200~300個(gè)點(diǎn)的數據，該模塊利用參數的時(shí)間和空間兩個(gè)序列進(jìn)行在線(xiàn)參數真偽辨別。
4.8報表輸出模塊
狀態(tài)參數監測日報表模塊可以將計算機采集來(lái)的數據進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)、歸檔，將8小時(shí)或24小時(shí)的監測數據每隔一小時(shí)為一組打印報表輸出。同時(shí)有關(guān)的運行經(jīng)濟性技術(shù)指標也以報表形式打印輸出，對機組在整個(gè)運行期內的壽命累計損耗以曲線(xiàn)及數據方式打印輸出、故障以曲線(xiàn)或報告形式打印輸出供管理人員和技術(shù)人員分析、決策、保存使用。
4.9實(shí)時(shí)/歷史數據處理模塊
完整的系統必須對機組各參數進(jìn)行長(cháng)期的監測和管理，采用實(shí)時(shí)數據庫系統，為機組建立、保存運行、故障檔案、保存機組運行的歷史數據。必要時(shí)，可檢索機組各類(lèi)歷史數據檔案，進(jìn)行分析、研究。
主要內容有：
1、機組歷史報警檔案
2、機組歷史事故記錄檔案
3、機組運行狀態(tài)歷史趨勢檔案
機組正常運行時(shí)，系統能自動(dòng)為機組建立運行檔案、歷史趨勢等，按規定時(shí)間、格式要求保存數據資料，根據需要可查閱24小時(shí)、一周、一個(gè)月、一個(gè)季度、一年的參數變化趨勢，以了解機組設備的完好度，以便合理安排機組的設備維修及保養，逐步過(guò)渡到狀態(tài)檢修，提高機組的可用度。
4.10遠程故障診斷
通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通信方式，將電廠(chǎng)的數據傳給研究開(kāi)發(fā)中心或運行專(zhuān)家，及時(shí)了解并解決電廠(chǎng)各機組運行中出現的問(wèn)題。
5．廠(chǎng)級實(shí)時(shí)監控信息系統的構成
考慮到目前國內電力企業(yè)的實(shí)際運作模式，電力技術(shù)發(fā)展水平和電廠(chǎng)SIS系統在國內尚處在起步階段。因此，新華公司根據各電廠(chǎng)機組控制方式和電力企業(yè)綜合管理的實(shí)際需求結合新華XDPS－400分散控制系統及電廠(chǎng)SIS系統的技術(shù)特點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò )設計和功能配置上需符合實(shí)際需求，并結合廠(chǎng)級SIS網(wǎng)絡(luò )規劃設計，將SIS系統接口層網(wǎng)絡(luò )和應用層網(wǎng)絡(luò )合并成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，提出實(shí)施電廠(chǎng)SIS系統的技術(shù)方案及硬件配置。
圖5.1電廠(chǎng)SIS系統拓撲結構示意圖
5.1網(wǎng)絡(luò )結構一體化布局
新華公司在構筑SIS系統時(shí)按照全廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )統一布局的原則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )拓撲結構和設備標識的設計，基本設計原則：
1.全廠(chǎng)各樓群間的信息主干網(wǎng)采用1000Mbps光纖以太網(wǎng)相連；
2.樓層之間和各機組的控制系統之間采用100Mbps光纖以太網(wǎng)相連；
3.全廠(chǎng)房各控制室之間采用10/100Mbps光纖以太網(wǎng)相連；
全廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )系統采用一體化布局的優(yōu)點(diǎn)是：系統穩定，網(wǎng)絡(luò )性能可靠，易于維護和應用功能擴充。
5.2多層分布式結構
采用多層分布式C/S結構，zui大限度的減少系統間的通訊轉接，平衡服務(wù)器和不同客戶(hù)機之間的數據流量，開(kāi)發(fā)了服務(wù)器端和客戶(hù)端應用軟件包。
5.3實(shí)時(shí)數據庫管理系統
實(shí)時(shí)數據庫是實(shí)時(shí)監控信息系統的核心。實(shí)時(shí)監控信息系統的主要功能之一就是將相對的DCS、DEH、遠動(dòng)數據、關(guān)口電量、全廠(chǎng)電量、電纜故障監控系統及電器故障錄波器的大量實(shí)時(shí)數據采集并存儲起來(lái)，從而滿(mǎn)足全廠(chǎng)實(shí)時(shí)監控和在線(xiàn)性能計算分析和耗差分析等計算的需要。因此，實(shí)時(shí)數據系統的數據庫平臺必須滿(mǎn)足二點(diǎn)：
——系統具有高度的性能穩定性，能滿(mǎn)足海量資料的存儲和檢索的需要；
——系統具有高度的開(kāi)放性，具備和不同系統及設備的成熟接口，支持各種標準的數據傳輸標準。
因此，實(shí)時(shí)數據庫是保證電廠(chǎng)SIS系統成功投運的關(guān)鍵，它包括了一整套中間件產(chǎn)品，是專(zhuān)業(yè)應用的基礎并提供資料服務(wù)功能，不僅能將全廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)數據采集上來(lái)，還要將它們以其基本形式保存下來(lái)。然后對這些生產(chǎn)數據進(jìn)行二次處理和分析；逐步實(shí)現在線(xiàn)操作指導和故障防護；生產(chǎn)計劃和維護管理以及工廠(chǎng)資源優(yōu)化分配和經(jīng)濟評估等專(zhuān)家應用功能，從廠(chǎng)級管理的高度對各機組運行工況進(jìn)行監視、分析和判斷并作出決策。
5.4實(shí)時(shí)信息監管
廠(chǎng)級SIS系統是全廠(chǎng)實(shí)時(shí)監控信息的中心，通過(guò)與控制系統聯(lián)成一體的通訊網(wǎng)絡(luò )。本站點(diǎn)將以畫(huà)面、曲線(xiàn)、棒狀圖等形式，分別顯示全廠(chǎng)各臺機組的鍋爐、汽機等熱力設備的運行狀態(tài)流程圖、棒狀圖、參數表和趨勢圖。另一方面，將生成各類(lèi)生產(chǎn)報表，記錄生產(chǎn)過(guò)程中的各種數據和經(jīng)濟指標統計，按要求的格式和內容生成所需要的報表，并能按不同要求進(jìn)行查詢(xún)和顯示。
本站點(diǎn)設有幾十幅動(dòng)態(tài)畫(huà)面不斷地實(shí)時(shí)顯示各子系統熱力狀態(tài)，畫(huà)面包括各部位的當前參數值的系統模擬圖，棒圖，趨勢圖表等形式，閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)也
在系統模擬圖上顯示，圖中數據和變化曲線(xiàn)均隨參數采集不斷滾動(dòng)更新。監控人員通過(guò)這些畫(huà)面能形象、逼真、直觀(guān)地了解整個(gè)系統的運行工況及各測點(diǎn)間的相互關(guān)系。
在系統模擬圖上顯示，圖中數據和變化曲線(xiàn)均隨參數采集不斷滾動(dòng)更新。監控人員通過(guò)這些畫(huà)面能形象、逼真、直觀(guān)地了解整個(gè)系統的運行工況及各測點(diǎn)間的相互關(guān)系。
5.5在線(xiàn)性能計算分析站
在發(fā)電機組處于穩態(tài)運行時(shí)，針對單元機組進(jìn)行在線(xiàn)性能計算和熱經(jīng)濟性分析?？山o出鍋爐設備和汽輪機高壓缸、中壓缸、低壓缸的效率和整個(gè)機組效率、熱耗，各加熱器參數及其性能分析，機組工作過(guò)程的熱力過(guò)程曲線(xiàn)、計算值和設計工況的偏差值以及這些偏差值引起的能量損耗等等。工程技術(shù)人員可據此評價(jià)運行的質(zhì)量及機組設備的完好程度，這對提高機組的管理和安排機組的檢修具有重要的意義。
在線(xiàn)性能計算站將從實(shí)時(shí)數據庫中讀取所需的數據，完成鍋爐熱經(jīng)濟指標的計算和分析、汽輪機熱經(jīng)濟指標的計算以及機組運行熱經(jīng)濟指標的計算和分析，并可將計算的結果提供給值長(cháng)查詢(xún)，也可根據需要通過(guò)統一的客戶(hù)端軟件發(fā)布到MIS網(wǎng)絡(luò )上。
5.6熱參數偏差分析站
用于熱參數偏差分析計算。當機組在一定的負荷下運行時(shí)，其各種參數存在著(zhù)與此工況及其相應的運行條件對應的理想值，稱(chēng)之為目標值。這些目標值是根據設計、運行和熱力試驗等技術(shù)參數確定的。電廠(chǎng)實(shí)際運行中，單元機組經(jīng)常在變動(dòng)工況下運行，此時(shí)運行參數偏離設計值。當這種偏差隨特性決定或在允許范圍內時(shí)，對機組的安全和經(jīng)濟運行影響不大，但當這種變化超過(guò)了允許范圍或這些參數在一定程度上偏離了目標值，小則影響其經(jīng)濟性造成熱經(jīng)濟損失，嚴重時(shí)還會(huì )危及到機組的安全。所以機組變工況運行時(shí)，研究參數如何變化是合理的，各個(gè)參數單獨對熱耗的影響程度有多大，哪些參數對熱經(jīng)濟性的影響較大，如何調整能達到經(jīng)濟性*，這就是本站點(diǎn)要完成的內容。并且監視機組的這些運行熱參數，在其發(fā)生偏離時(shí)及時(shí)警告并針對偏差分析出調整的調度建議，指導機組*經(jīng)濟運行，以便為現場(chǎng)經(jīng)濟性運行調控提供參考。
?。?）小指標分析：小指標管理是根據電力工業(yè)的特點(diǎn)，將國家下達的標準煤耗率、廠(chǎng)用電率等大的計劃指標，按運行崗位分解成具體的技術(shù)經(jīng)濟指標，并落實(shí)到各值、班組以及個(gè)人，定期檢查與評比。小指標定值的高低及完成的好壞，直接反映管理水平和運行人員的技術(shù)水平。小指標分析是將各個(gè)參數作為孤立的因素進(jìn)行考核，往往為追求某一指標的高低而影響整個(gè)系統經(jīng)濟效益。小指標方法簡(jiǎn)單易行，實(shí)施后可取得一定的效益。
?。?）基準熱偏差分析（目標值分析法）：基準偏差分析方法是對機組關(guān)鍵性運行參數進(jìn)行監督分析，根據這些參數的實(shí)際運行值和基準值（目標值）之間的偏差，計算出對機組熱耗率的影響以及由此偏差所引起的運行損失。這樣，運行管理人員根據損失的大小進(jìn)行適當調整，節能降耗，取得*的經(jīng)濟運行效益。由于熱偏差分析法的參數基準值是在實(shí)驗的資料和計算結果求得的機組在某特定的運行條件下的運行參數曲線(xiàn)，它可以隨機組負荷和環(huán)境溫度的變化而變化。特點(diǎn)是熱偏差分析比較接近于生產(chǎn)實(shí)際，以曲線(xiàn)形式考核機組的技術(shù)經(jīng)濟指標，可用于指導運行人員調整各項運行參數，使機組處于*運行狀態(tài)。
6.結束語(yǔ)
電廠(chǎng)SIS系統的推廣應用尚處在起步階段，其系統功能、監控方式、系統管理范圍等在具體的應用實(shí)踐中，將順應電力市場(chǎng)的發(fā)展趨勢，不斷總結經(jīng)驗、逐步完善。但在未來(lái)的十年中，隨著(zhù)電力技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，電廠(chǎng)SIS系統的建立，在廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，競價(jià)上網(wǎng)的電力市場(chǎng)中，將有助于電力企業(yè)的科學(xué)化管理，有助于建立適合我國電力企業(yè)的生產(chǎn)管理決策支持系統。
