图1 SIS主要功能模块组成

2 SIS功能模块的主要实现方法



　　如图1所示，SIS的功能模块主要由五个不同的部分组成，分别是实时数据显示与过程监视、全厂性能监测与诊断、操作指导与运行优化、发电成本核算与能量审计和其他辅助功能软件。

2.1 实时数据显示与过程监视

　　实时数据显示与过程监视是SIS系统与用户之间的人机界面，不同的人机界面所能传递给用户的信息量是不同的，只有建立在充分理解各个功能模块作用的基础上，才能设计出能够完全满足用户需求的界面。一般而言，实时数据显示与过程监视的具体内容是在用户与SIS供应商多次沟通与商讨后才能最终确定，实现的方式相对简单，可以利用实时数据库所提供的辅助工具或专用的组态软件来实现。

2.2 全厂性能监测与诊断

　　全厂性能监测与诊断系统主要可以分为性能监测、耗差分析与设备状态诊断三个部分。性能计算提供了迅速把握机组运行状态的基础信息，耗差分析对影响机组运行状态的各个参数进行分析，设备状态诊断对机组和设备的运行状态进行了分析。

　　性能计算包括了全厂、机组和设备三级计算功能，其中机组与设备的性能计算也可以放在DCS中完成，也可以放在SIS中进行计算。性能计算主要利用国标或ASME中的计算标准，并根据经验来完成计算。

　　耗差分析是通过机组实际运行值与机组应达值之间的偏差来计算对机组运行效率的影响，并折合到一个统一的标准——煤耗偏差，这样可以及时找出对机组运行影响最大的参数。参数的耗差还可以分为可控耗差与不可控耗差，可控耗差可以用于机组的经济性诊断，是提高机组运行经济性的主要源泉，不可控耗差是实现设备状态诊断的基础。

　　设备的状态诊断是指对各个设备的运行状态进行分析，并以此为基础及时安排检修或维修（包括吹灰与胶球清洗），提高机组运行经济性，减少机组非事故停机次数，从而提高机组的运行效率。设备状态诊断的内容与各个设备的具体运行原理有关，需要根据设备的特点来进行分析。

2.3 操作指导与运行优化

　　操作指导与运行优化功能主要包含的内容有：应达值与运行曲线优化、运行操作指导、锅炉燃烧优化和机组负荷分配。由于DCS与SIS之间传递数据是单向的，所以SIS对机组操作指导与运行优化的方式以开环为主，部分电厂对于负荷分配模块采用独立的与DCS进行通讯的方式，保证了DCS的独立性。运行操作指导系统图见图2。　　

图2 运行操作指导系统图

　　运行操作指导主要是指通过将一些运行经验、运行知识以知识索引的形式表示出来，对运行人员进行定性的指导分析。可以说运行操作指导就是运行人员的一个机组运行的指导手册，所以运行操作指导中的内容需要建立在机组运行管理经验的基础上，同时和机组运行管理人员进行沟通后再确定的独立系统，而不是不同机组仍使用统一的操作指导知识库。

图3 锅炉稳态燃烧优化系统

　　通过耗差分析可以知道，机组的可控耗差参数主要集中于锅炉侧，所以锅炉的燃烧优化系统对于机组的经济运行而言十分的重要。锅炉的可控运行参数很多，例如一次风、二次风、燃烧器摆角等，而且各个参数之间相互耦合，如果仅利用运行操作指导将会使锅炉的优化调整动作滞后，而且不易进行参数的定量调整，所以有必要建立在锅炉运行模型，并以此为基础，提出针对于锅炉运行优化的直接的开环指导，提供各个运行参数的调整目标值。随着技术的发展，不但锅炉侧具有优化系统，汽机侧、辅机侧也将具有独立的优化指导模块，例如循环水优化运行系统。循环水系统采用各种节能措施，包括双速电机、变频技术、循环水泵出口叶片角度调整等。但是循环水系统目前的调整方式还停留于定时调整的基础上，而不是根据循环水温度、凝汽器污染系数、负荷进行实时调整甚至预测调整。随着优化技术的不断发展，系统和设备的优化系统将进一步发展和应用。

　　应达值与运行曲线优化、运行操作指导和锅炉燃烧优化是从机组或设备的角度对运行提出优化指导，机组负荷分配则是从全厂的角度。从目前AGC的运作方式而言，机组负荷调度模块在电厂中并不适用，但是随着竞价上网模式的逐渐开始，机组负荷分配模块将成为电厂的必配系统。机组负荷调度的主要目的是通过在全厂的发电指标有机的分摊到多个机组上，使全厂平均发电成本最低。目前机组负荷调度的实现方式主要有两种：通过机组负荷－效率曲线对各机组的负荷进行分配或者等微增曲线法来实现对机组的负荷进行优化分配。

2.4 发电成本核算与能量审计

　　将发电成本核算与能量审计模块单独列出来是因为这两个模块原属于MIS的范畴，因为这两个模块主要用于处理统计数据而不是实时数据，但是，将这两个模块放在SIS中却是符合SIS的发展规律，表现出SIS与MIS相互的界限模糊的趋势。将MIS的模块放在SIS中将赋予MIS中部分模块新的功能，将原有的周期性计算结果改进为现金流、物质流和能量流的方式，利于全厂各个部门的工作更加有机的进行配合。

2.5 辅助功能模块

　　一些电厂在SIS规划中提出了一些特有的方案，例如寿命分析与故障诊断，将其定义为SIS的辅助功能模块，这些模块的共有特点是模块的技术手段尚未成熟，例如对于故障诊断模块而言，基于汽轮机振动的故障诊断技术已经成熟，其信号取自汽轮机TSI，这是一套独立的故障诊断系统。基于DCS中信号的故障诊断技术还处于发展阶段，并未最终获得良好的理论认证和实践结果，寿命分析也是针对与特定系统的试验分析，在实际应用中尚缺乏广泛推广应用的基础。



3 SIS发展趋势探讨



3.1 SIS技术发展趋势

　　从现有随着DCS、 SIS与MIS三个系统的定位而言，三者分工还比较明确，DCS用于机组控制，SIS以机组运行优化为主，MIS着重于电站管理。但是长远来说，这三个系统是无法截然分开，从一些DCS、SIS与MIS中模块的所处位置的不确定性就可以看出，随着SIS的逐渐发展，DCS、SIS与MIS之间的明显界限会逐步模糊，最终形成管控一体化方案。

　　SIS与MIS的模块的交叉相对比较明显，从SIS中已有的发电成本核算和能量审计来看，电厂已经意识到这个趋势，但是将这两模块从MIS中转移到SIS中并不仅仅是位置的转移，更包含了功能的扩充。发电成本核算与能量审计模块的转移意味着这两个模块中将增加实时或准实时数据的要求，对电厂运行的管理不再局限于对月报、班组考核等内容，而需要能够跟踪电厂中能量流和物资流，从而对电站运行的资金流进行更优管理；管理不再限于一些宏观报表，同时需要将发电成本分摊到每个机组、设备和流程，从而实现电厂技术与管理的结合。

　　SIS与DCS之间的融合相对较模糊，不仅仅是将机组和设备性能计算放在DCS侧还是SIS侧的问题，SIS中已经很大的突出了机组优化指导与设备诊断的意义。机组优化指导发展成熟后可以不再是开环指导，而直接与DCS闭环，使优化实现的效果不再依赖于操作人员的手工操作，同时，SIS数据平台提供了大量的运行数据，有利于各种优化算法的提出和深化，直接提高机组的运行效率，降低发电成本。

3.2 SIS研发发展趋势

　　从现阶段SIS系统各个模块的研发与实施方式来看可以发现， 参与SIS市场竞争的公司或单位非常多，不同的SIS系统实现的手段不同，深度不同，能达到的效果也不同。总体而言，首先，SIS模块研发过程中基于模块设计的研发多，由于SIS系统牵扯面广，会使SIS系统软件结构松散、系统性差，这样在SIS运行过程中，可以会产生一些不必要的故障，使SIS应用时维护工作量大。其次，SIS产品化程度低，大多SIS系统在实施过程中还需要对具体的程序进行修改，使SIS的应用效果依赖于实施人员水平，同时SIS实施周期大大延长，对SIS后期维护也提出了较高要求。

　　SIS这种研发混乱是由于SIS提出时间短，从争论、试点快速过渡到普遍立项的局面所造成的，为了填补市场的空白，各个公司纷纷快速推出自己的SIS系统，所以研发缺少系统性和长远规划。但随着SIS的日益规范，电厂对各个功能模块的目的性日益明确，市场中更需要的是产品化程度好、模块化程度高、适应性强的成熟的SIS系统，同时要求了SIS厂家的高专业性，这给SIS生产厂家提出了很高的研发要求。从目前看最好的研发方式是整合国内外成熟产品或模块，同时利用各公司的内部技术实力，做好做专，共同开发出满足电力市场用户需求的成熟的SIS完整解决方案。



4 参考文献



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