摘 要：针对实践厂级监控信息系统（SIS）中高级应用软件出现的问题论述了DCS/SIS一体化系统的必要性，并指出高级应用软件是连接这两个层次系统的功能纽带。介绍了新华公司在火电厂（机组）高级应用软件（XPAS-400等）方面的实践，讨论了分散控制系统（DCS）层和SIS层的高级应用软件的一些问题。文章还指出：在发展DCS/SIS一体化系统时，单纯DCS的高级功能仍然必要；优化运行的闭环控制是SIS的发展目标，但目前只宜在条件适宜的电厂进行试点；应尽快制定SIS高级应用软件的检验标准。
关键词：电厂厂级监控信息系统（SIS）；一体化；应用软件；分散控制系统（DCS）
中图分类号:TK323
随着分散控制系统（DCS）在电厂控制中的广泛应用和电力系统市场机制的逐步形成，一个以经济运行为目标的厂级监控信息系统［1］（SIS）的概念正在逐步为电厂、设计院、控制系统制造商所理解和接受。然而，由于SIS的概念不像单元机组DCS那样具有清晰的边界，尤其是在高级应用软件方面。由于这种不确定性的存在，因而实践中遇到了很多具体问题。
1 SIS出现的必然性和必要性
生产过程控制和企业经营管理是现代大型电力企业运营模式中的2个重要环节。就提高企业整体效益而论，二者相互渗透，密不可分；但就其信息的时效性而言，二者之间却存在着巨大的差别，无法利用现有的信息系统将其直接联系起来。因此，希望在DCS和管理信息系统(MIS)之间增加一个信息系统，将单元生产信息和企业经营管理信息有机地连接起来，这就出现了SIS的概念。
在SIS概念出现之前，通常采用在DCS中增加设备管理模块或是在MIS中增加生产实时数据的方法进行厂级实时生产管理。实践证明，这二种解决方案都给电厂带来了新的问题。一方面，在DCS中过多增加复杂的分析、优化和诊断功能，会使DCS的结构日趋复杂，不可避免地会出现数据阻塞或软件“死机”事故，降低了生产过程控制的可靠性；另一方面，分析、优化和诊断功能需要大量的单元机组运行历史数据的支持，将海量秒级数据加入到“静态”的MIS数据库中，将使MIS数据库的结构复杂化，同时也大大的增加了整个MIS项目实施的困难。因此，在“静态”的全厂MIS和动态的单元机组DCS之间，增加一个兼顾“动态”的全厂实时生产信息和“静态”的单元机组运行历史信息，以全厂运行优化和运行管理优化为目标的独立的管控一体化系统是非常必要的，这个系统就是SIS。
2 DCS/SIS一体化系统的必要性
SIS首先应该具备全厂实时生产信息的显示和数据存储功能。这一点毫无疑义。各个方面都能接受，实施起来也没有太大的困难，其本质上是DCS的数据显示（DAS）功能和历史（HIS）功能在范围和程度上的扩充，本文不做详细论述。
比较有争议的是SIS的分析、优化和诊断功能。按照《火力发电厂厂级监控信息系统技术条件(送审稿)》的规划，将SIS的分析、优化和诊断功能又分为基本功能和扩展功能。基本功能有：厂级性能计算、机组性能计算、机组经济性指标分析、优化运行和操作指导、设备状态监测(不包括诊断)和机组在线性能试验等。
姑且不论这种划分是否合适，单就基本功能而言就有很大的问题。首先是SIS的基本功能和DCS的高级功能的矛盾，单元机组的在线性能计算和耗差分析到底是应该属于DCS还是应该属于SIS？长期以来，人们已经习惯于把单元机组的在线性能计算和耗差分析看成是DCS的DAS功能的一个子项，现在把他们划分到SIS，人们在认识上的混乱是不可避免的。
第二，分析、优化和诊断功能软件离不开DCS测点，而常规DCS测点布置常常不能满足分析、优化和诊断功能软件的要求，这一点要求在DCS项目实施时就应该把分析、优化和诊断功能软件的测点需求考虑进去。
第三，分析、优化和诊断功能软件（包括在线性能计算和耗差分析软件）多数都属于“专家级”软件，即软件本身很难给出确切的结论，只能提供给“专家”作进一步判断的依据，而最权威的软件利用“专家”往往是软件开发者本身，因此为了实现电厂的优化运行，出现以优化运行的闭环控制为目标的SIS是必然的。
综上所述，由于在DCS设计习惯和SIS技术条件中都包括了以“经济运行”为目标的高级应用软件的功能，这反映出在经济运行的过程中，不论是DCS还是SIS都应发挥作用，将它们分开是不十分确当的，更准确的提法应该是DCS/SIS一体化系统，在这样的系统中，高级应用软件是连接DCS和SIS的功能纽带。
3 新华公司高级应用软件的实践
3.1 新华公司火电厂性能分析系统XPAS-400
新华公司火电厂性能分析系统XPAS-400，是新华公司在核心系统软件平台技术XDPS-400的基础上开发的高级应用软件系统。与其他这类软件不同的是，XPAS-400应用了与新华公司DCS和新华公司SIS协调一致的软件平台技术，很好地解决了DCS和SIS在面向运行的功能软件配备方面的问题。由于XPAS-400是在XDPS-400软件平台技术的基础上开发的，所以电厂人员掌握起来非常方便。
XPAS-400系统中的功能软件包具有如下特点：①可以完全利用单元机组DCS的测点进行性能分析计算。②在XDPS软件平台上开发，组态方式可实现高级分析软件功能。③各个功能分析计算软件包既相对独立又是一个统一的整体。④完全可根据电厂的应用需求和SIS/DCS硬件平台的结构需要将功能软件包配置在DCS或SIS。
3.2 300MW机组新华DCS中高级应用软件方案
根据单元机组DCS规范书，DCS中的高级应用软件包括单元机组性能计算功能和耗差分析功能。在XDPS的新华单纯DCS中，采用在系统中的一个独立的性能计算站（PFS）实现此功能，如图1所示。高级应用软件采用以XDPS的虚拟DPU技术为基础的组态式性能分析软件，实时计算时属于DCS层网络，其上网点与一般DCS中的上网点组合成一个点目录文件，地位完全相同。
图1 新华DCS高级应用软件方案图
3.3 DCS/SIS一体化系统中高级应用软件方案
邢台电厂SIS的高级应用软件包括各台机组（共6台200MW机组）的性能计算和耗差分析，以及在性能计算和耗差分析基础上的多机组负荷优化分配。由于6台机组的DCS都采用了新华公司的XDPS，因此最后形成的系统为新华DCS/SIS一体化系统。
在该系统中，采用2台厂级性能计算站实现高级应用软件的功能，如图2所示。高级应用软件采用以XDPS的虚拟DPU技术为基础的组态式性能分析软件，实时计算时属于SIS层网络，其上网点与SIS中的其他上网点组合成一个点目录文件。
图2 邢台电厂新华DCS/SIS一体化系统高级应用软件结构图
4 DCS层和SIS层高级应用软件的讨论
(1) 新华公司以XDPS技术为基础的组态式高级应用软件进行实时计算时，既可以属于DCS层网络，也可以属于SIS层网络。
(2) 出于对DCS安全性的考虑，DCS层的高级应用软件应采用成熟可靠的软件。在目前的情况下可只考虑性能计算和耗差分析软件，并尽可能在DCS建设过程中投入运行。
(3) 在DCS建设时就应该考虑高级应用软件的测点需求，典型的是与性能计算和耗差分析软件相关的测点应不少于性能试验要求的测点。
(4) 由于受到DCS建设周期的限制，DCS层的高级应用软件不可能太多地结合实际运行数据进行调整，这将使软件的计算准确性受到影响。若要使软件与实际运行数据吻合，则应采用DCS/SIS一体化系统并将高级应用软件放在SIS层。
(5) DCS层与SIS层高级应用软件的检验问题。由于DCS层与SIS层高级应用软件的层次不同，同一功能的检验标准也应有区别。典型的是DCS中的性能计算和耗差分析的结果判据可以是主设备的设计计算书，而SIS中的性能计算和耗差分析的结果判据应该根据实际机组的运行数据进行调整。建议电力行业热工自动化标准化技术委员会应尽快组织专家制定SIS高级应用软件的检验标准。
5 优化运行的闭环控制问题
文献［2］仅规定了实现闭环控制的硬件条件“SIS和DCS必须分别设置独立的网络，信息流应按单向设计，只允许从DCS向SIS发送数据。当工程中SIS配置的某些功能要求SIS向DCS发送控制指令或设定值指令时，应采用硬接线方式实现，并在SIS侧和DCS侧分别设置必要的数据正确性判别功能”。但这是远远不够的，大系统的闭环控制涉及到的问题比单纯的数据传输问题要复杂得多。从软件、系统调试和工程组织上实现这一目标都需要有一个过程，目前只宜在条件合适的电厂进行小范围试点以取得经验。
6 结论
(1) 由于SIS本身是一个人为提出的概念，其边界将在很长一段时期内是模糊的。因此，各开发厂商的SIS将具有鲜明的开发厂商的特点。新华公司以XDPS平台为基础的XSIS软件技术的独特性正是因为有XDPS软件平台和嵌入XDPS平台内部的组态式高级分析应用软件XPAS的缘故。
(2) SIS的高级应用软件的内在要求DCS/SIS一体化系统。在这种DCS/SIS一体化系统中，高级应用软件是连接这二个层次系统的功能纽带。
(3) 在发展DCS/SIS一体化系统时，单纯DCS的高级功能仍然有其存在的必要性和发展的余地。在DCS的高级应用功能和SIS的基本应用功能重合的部分，二者应该在软件分析深度上进行适当的划分和区别。
(4) 应尽快制定SIS高级应用软件的检验标准以指导这类软件的开发和应用，提高这类软件的可信度和可用性。
(5) 优化运行的闭环控制是SIS的发展目标，从软件、系统调试和工程组织上实现这一目标都需要有一个过程，目前只宜在条件合适的电厂进行小范围试点以取得经验。
7 参考文献
［1］侯子良.再论火电厂厂级监控信息系统.电力系统自动化，2002，26(15).
［2］电力行业热工自动化标准化技术委员会.关于《火力发电厂厂级监控信息系统技术条件》(送审稿)审查会纪要的函，电自标［2004］16号.
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