国电宁夏石嘴山电厂SIS系统评估及管理

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国电宁夏石嘴山电厂SIS系统评估及管理

作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2009-3-5 9:15:18

作者：摘要：
　　     国电宁夏石嘴山发电有限责任公司自2002年SIS投入使用后，为公司创造了可观的经济效益，提高了公司的经营管理水平，作为SIS系统较早的用户，现对SIS系统安全、可靠性、应用及验收等方面进行评估。
一、SIS系统评估
1．安全评估
1.1 我公司采用的安全防护措施
1.1.1 公司局域网与互联网的联接
    采用NETSCREEN 500硬件防火墙进行物理隔离，通过设置具体策略，关闭一些端口，保障局域网的安全性。
1.1.2 MIS网与SIS网的联接
    按照电力系统横向隔离要求，在SIS与MIS之间采用通过国家公安部、解放军、国家电力调度中心、国电公司电磁兼容检测和认证的网络安全隔离设备SYSKEEP2000（正向型）物理隔离装置隔离MIS和SIS系统，通过编制相应的运行在隔离设备两侧的通信软件，保证SIS数据向MIS单向传输。
1.1.3 SIS系统与下层控制网络的联接
    按照电力系统横向隔离要求，在DCS、NCS、辅网系统与SIS网关机之间每条数据采集通路上都加装一台美国CISCO公司的网络安全产品PIX515E防火墙，通过配置严格的访问限制措施，关闭不需要的端口，保证数据单向传输，达到逻辑安全隔离的目的。
    在DCS采集通路的硬件防火墙与SIS系统之间采用三网卡网关机，一块连接DCS，两块连接SIS系统；在NCS、辅网采集通路的硬件防火墙与SIS系统之间采用四网卡网关机，两块连接NCS、辅网，两块连接SIS系统，保证数据单向传输。
1.2 安全性评估
    我公司采用此种安全措施后，在SIS系统投运近三年来，未发生网络安全事故，严重病毒入侵事故、网络被攻击事故等。此种安全防护措施安全可靠。
二、可靠性评估
2.1 我公司在系统可靠性方面采用的具体措施
2.1.1 服务器组
    服务器是SIS系统的核心，安装有PI数据库，采集SIS数据，并与客户端、工程师站、计算站等进行数据交换。工程设计采用DELL公司两台Poweredge 4600企业级服务器与一台Powervault 200/201s磁盘阵列柜组成一个双机容错的服务器集群。这种结构可以为SIS系统提供更高速度、更安全性能、更大的存储容量。每台服务器和磁盘阵列柜都采用冗余的电源系统，并都可以扩展多个热插拔SCSI硬盘，为系统提供了更好的安全性和巨大的数据存储空间。

2.1.2 SIS网络
    SIS内部网络采用100/1000Mbps的快速以太网作为信息传递和数据传输的主要媒体。根据具体的电缆途经环境决定网络设备间的连接采用双绞线或同轴电缆或光纤。
    主干网络连接设备采用两台带千兆光纤模快的CISCO4006网络交换机。该交换机配有2个千兆光纤接口和32口10/100M自适应的RJ45接口。两台CISCO4006网络交换机互为备用。
    数据服务器通过千兆光纤接口网卡分别与两台交换机连接，从而构成千兆冗余主干网络。
    每台接口机和功能站通过冗余网卡分别连接到两台交换机上，形成主从双网结构，提高网络的可靠性。
2.1.3 SIS电源
    电源机柜完成SIS的配电，包括双电源供电、双电源切换选择及配电保护。SIS由两路外部220VAC电源供电，任一路电源正常或两路电源均正常时，系统即可工作。两路电源经过双电源选择，切换电路选择其中一路（形成所谓第三路电源）通过第三组母排给单电源设备供电，各分路输出均有断路器保护。
2.1.4 接口机柜
    SIS通过6台接口机分别与#1~#4DCS、NCS、辅机网相联，这6台接口机主机全部安装在SIS接口机柜内，并通过一台共享器共享一套键盘、鼠标、显示器，这套键盘、鼠标、显示器和共享器也安装在接口机柜内。
    共享器采用了TOP-1080型有源共享器，可以联结8台主机，具有LED状态显示，可显示当前通道、信号状态等，可以用共享器面板按钮顺序切换通道，也可通过共享键盘切换，或置为扫描方式即自动定时循环切换，并具有开机密码防止非法操作。
2.1.5 SIS网络机柜
    网络机柜内装交换机2台、磁盘阵列机1台、计算站（主机）1台、卫星同步时钟1台，并对以上内装设备和相邻的两台服务器供电。
2.1.6 GPS装置
    GPS卫星同步时钟可显示和输出精确的北京时间，时、分、秒；并可实时显示和输出电网的工频和周波等。它可以为电网自动化设备（如远动及微机监控系统、微机继电保护）及安全自动化设备、微机故障录波及事件记录等智能设备提供精确的时间。
    SIS利用GPS卫星同步时钟获得卫星标准时间，并利用标准时间同步系统内各个装置的时间，减少时间误差、提高准确性。
2.2 可靠性评估
    从以上几方面保证了SIS可靠性。自系统投运以来，已在线存储了近三年的历史数据，且数据均按原有的精度进行存储。未发生系统断电、断网、停运事故。系统采用的双机冗余，安全可靠，当一台服务器出现故障时，能自动切换到另一台服务器运行；双链路的网络保证了SIS的网络安全；双路电源系统使SIS的电源安全可靠，只要其中一路电源有电，则SIS就不会断电。总之，采用以上具体措施，有力地保证了SIS的可靠性。
三、应用评估
3.1 我公司SIS的应用情况
    我公司SIS经过近两年多的开发、运行，实现了良好的功能，取得了良好的效益，主要体现在以下几方面：
3.1.1实时优化
    实时优化它包含两部分的内容：即实时监视系统与实时优化系统。这也是SIS应用功能的高度概括。实时监视系统即SIS中的全厂生产过程实时监视功能，而实时优化系统则包括厂级及机组性能计算、负荷经济调度（分配）、机组级经济性分析与诊断、优化操作指导等几大功能。
3.1.1.1全厂生产过程实时监视
    SIS系统将全厂四台单元机组DCS、NCS、辅机网进行联网，在任何一台客户端上都可对全厂主辅机设备运行状况进行监控，在实时系统中还配有工艺流程图、棒图、趋势图、成组查询等功能，使生产管理人员能够直观地查看生产现场的运行状况。对于我公司两个集控室分散、单元机组之间相互隔开这种布局，运行管理人员非常想在任何一间集控室都能看到和了解全厂主、辅机的运行状况。如果仅从DCS上查看，信息不全，影响操作，显然很不方便，而通过SIS都可进行全厂监视。这样，SIS作为厂级的生产数据平台的优越性便充分体现出来。
    此功能投运后，最为受益的当数发电部的值长们。作为值长，当班期间必须时刻关注四台机组的运行情况，出现异常时必须快速果断地进行决策。当我们到发电部进行SIS使用情况了解时，发电部运行三值值长吴志刚不无感慨地告诉我们：2004年9月4日，运行三值下中班，当时吴值长在#1集控室，15:20他正在SIS的客户端上查看#3机运行情况，15:27当他从SIS的趋势图上看到#3机负荷在急速下降，于是赶快冲向#3机集控室。当赶到#3机集控室时，#3机A电泵已跳闸，并且因各种原因锅炉已MFT。此时首要的任务是要尽快恢复炉侧运行，保证汽机不打闸，因他们及时果断地采取了有效的事故处理措施，最终在15:38分，#3炉顺利点火，从而保住了机组，避免了一次停机事故。像这样的例子，几乎每位值长都遇到过。
3.1.1.2实时优化
    实时优化部分利用SIS取到的原始数据，在SIS内部通过各种算法，对影响机组经济运行的各种参数，如：锅炉热效率、氧量、排烟温度、飞灰含碳量、辅机单耗、汽机热耗率、厂用电率、高中压缸效率、高低加端差等参数进行在线计算，并将计算结果与目标值进行比较，利用偏差等计算出耗差。将耗差分为可控耗差与不可控耗差，并分别计算出各项耗差造成的费用损失。在机组性能计算的基础上进行厂级性能计算，例如，通过机组级的参数计算，从而计算出全厂水、煤、油耗用量、机组性能系数、发供电煤耗率、厂用电率、燃煤成本等。利用计算结果提出优化操作指导，指导运行人员及时进行参数调整，使机组在最佳工况条件下运行。
    我公司作为全国燃煤示范电厂，如何提高机组的经济性，使机组时刻运行在最佳的工况下，成为我公司生产管理人员倍加关注的问题。如何科学地对机组的运行参数进行调整，如果仅凭经验去调整，那不是轻而易举能实现的。自SIS实时优化系统投运后，使这一切成为了现实。它的投运，不但使我公司生产管理人员实时掌握了机组的运行情况，而且它的指导作用为生产管理人员科学决策提供了有力的依据。实时优化系统投运以来，已产生了很可观的经济效益，通过下面的实例可以看到SIS产生的直接经济效益。
    a）我公司#2机组习惯运行方式与优化运行方式的经济性比较
    #2机组于2003年4月投入运行，该机组的SIS运行优化功能于2003年12月投入使用，为了分析其经济性，我公司于2004年11月进行了#2机组习惯运行方式与优化运行方式的比较试验，2004年11月7—13日为电厂习惯运行方式，14日—20日按照SIS的优化曲线进行运行，通过对该时间段历史数据的分析，表1和2列出了影响#2机组主要热力参数耗差的统计结果：

4.12从表1和表2可以看出：按照SIS提供的优化运行曲线运行，其中耗差从6.79 g/kWh降为4.12g/kWh，减少为2.67g/kWh。采取的措施主要有：
    ●通过提高主蒸汽温度，减少耗差0.18 g/kWh;
    ●通过提高再热汽温度，减少耗差0.21 g/kWh;
    ●通过调整#7高加热器的水位，使得其上端差从8℃降为3.8℃，减少了耗差0.93 g/kWh；
    ●通过调整出口氧量减少飞灰含碳量的损失，从而降低了耗差0.81 g/kWh。
    下面以去年我公司#1机组全年发电24.58亿kWh来计算，SIS诊断出#1机组可以通过运行参数调整降低的煤耗率耗差在1.6g/kWh-2.8g/kWh之间，参考SIS的优化运行指导，运行人员通过调整主要运行参数，使得#1机组的供电煤耗率降低1.1 g/kWh，仅仅这一项节约燃煤量为：1.1 g/kWh×24.58亿kWh=2703.8 吨（标准煤）。我公司为坑口电站，燃煤价格大大低于其它火电厂，折合成标准煤的煤价仅为180元/吨，按此计算#1机组节约燃煤成本人民币为48.7万元。由此可知通过SIS中的优化操作指导,对机组运行状况进行调整后，四台机组全年可为公司减少燃煤损失194.63万元/年。
    b）负荷经济分配应用效果
    负荷经济分配是以目标煤耗特率曲线为基准，在给定的全厂总负荷下，使得全厂总的运行煤耗量最小。在我公司目前全厂总负荷较高、调整余地较小的情况下通过负荷经济分配，仍可以使全厂的总煤耗降低0.2g/kWh，达到优化目的。下图为专家组现场测试时负荷经济分配的结果画面及是否采用负荷经济分配结果的煤耗率曲线的偏差情况。

    c）性能诊断实例
    随着#1-#4机组的逐步投产，我们发现#3汽轮机循环水进口温度比其它3台机组高出2℃左右，导致凝汽器真空偏低1kPa左右，通过SIS中的经济性分析可知这种状况导致机组煤耗率增加了1.7 g/kWh～2.0 g/kWh左右，并立即诊断出是由于#3冷却塔传热能力不足引起。分析诊断结果与冷却塔性能试验结果完全一致，公司目前已将该课题列入技改计划。
通过以上实例可以看出，我公司SIS的投运，对机组的经济运行起到了很好的指导作用，从而降低了煤耗，节约了能源。
3.1.2 生产管理
    SIS的投运不但产生了显著的经济效益，而且，它的投运提高了我公司的管理效率和管理质量。
3.1.2.1机炉常规性能试验
    以往常规电厂，机、炉常规性能试验都是设有专人，配有专用试验仪器进行定期试验，试验完毕，需由专人进行试验报告整理、计算。我公司利用SIS便可在线进行机、炉性能试验。利用SIS进行试验，不需设置专人，不需购置试验设备，在试验前，只需满足试验条件，待试验条件满足后，在SIS工作站上点击开始试验按钮，试验完毕，不再需人工进行计算分析，系统自动生成试验报告。此功能的投运，不但提高了我公司管理效率，且为我公司节约了可观的资金。通过以下分析可看出在线性能试验所产生的效益：
    按机、炉专业各设置1名专责，节能专业设置1名专责，仅仅热力试验与节能就要设置3人才能进行以上工作，而且进行热力试验必需配备试验仪器、设备。
    按仪器、仪表设备投入成本费用50万元；
    每年仪器、仪表设备的校验、维护费用10万元计算；
    人力费用：按人均年收入5万元计算，则全年投入为 3×5=15万元；
    不计算当年投入的仪器、仪表设备费用，可以节约的人力和设备维修费用为：25万元。由此可看出，此项每年可为我公司节约资金25万元。
    我公司性能试验现在由发电部专工兼做，他们认为，此功能的投运，不但提高了工作效率，而且可准确分析出机组运行状况，提高机组效率，为准确掌握机组性能提供了有力的依据。
3.1.2.2全厂生产报表
    机组生产报表是机组性能的直接反映。以往常规电厂的生产日报表都是由运行值班员每隔一小时进行手工抄表一次,运行每值当班期间只抄一台机组报表一次就要完成机、炉、电等各个专业的报表共30多张，而四台机组就有120多张报表，当班六小时就要抄表五次，共计600多张；而全厂经济指标报表在常规电厂中都是由计划部、生产技术负责部门设有专人进行统计计算，在我公司人员紧缺（运行每班每台机只有一名值班员）的情况下，为了节省劳动力，我公司在SIS系统的基础上开发出了全厂生产报表自动生成系统。对于生产日报表，利用SIS采集到的数据每天自动生成日报表；对于经济报表则利用SIS中的原始数据进行统计计算并自动生成计算后的报表。自动生成的报表不但保证了数据的准确性，而且对于竞赛报表还保证了其公平性，并且可随时查看历史数据，成为考核的重要依据。
    生产报表系统的投运，大大提高了我公司的管理水平和管理质量，在为生产管理人员提供方便的同时，也创造了可观的经济效益。它的效益性主要体现在以下方面：
    a) 为公司节省的人力、物力
    （1）人力
    在电厂中，生产报表一般都是由运行人员进行手工抄表，我公司一台机组生产日报表就有30多张，当班6小时期间，每1小时抄1次，每班就要抄表5次，总计一台机共抄表30×5=150次，每抄一张表大约需15分钟（折0.25小时），共需时间为：0.25小时/次×150次=37.5小时,按6小时一个工作日计算,折工作日为：37.5小时÷6小时=6.25个工作日，四台机组抄表投入工作日：6.25×4=25个工作日，每个工作日按运行值班员的日工资40元计算，则每个班抄表投入费用为40×25=1000元，一天24小时有四个值当班，则一天抄表投入费用为：1000元×4=4000元，一年四台机组抄表投入费用为：365×4000元=146万元。
SIS生产报表系统投运后，运行人员不需再进行抄表，利用SIS采集到的生产数据在SIS客户端上自动生成报表。节省抄表所需费用146万元/年。
    （2）物力
    我公司一台机组要出生产日报30张，四台机组120张，按每班出一次报表计算，四台机组一天要出480张报表，需要A3纸张480张，按1张A3纸0.08元计算,则一天出报表所需纸张费用为480张×0.08元/张=38.4元，一年出报表所需纸张费用为：38.4元×365=14016元。
3.1.2.3提高管理质量，节能降耗有成效
    报表系统自2003年8月投运后，为生产管理人员实时分析机组运行情况提供了可靠的依据。在报表系统没投运时，生产管理人员要想及时掌握机组运行情况，最直接的办法是到生产现场收集大量的手抄日报表，在此基础上进行分析，待分析出来后，得到的数据已远远滞后，所以在机组运行方式调整上总是滞后的，不能及时得到调整。生产报表投运后，生产管理人员可随时查看生产报表，实时掌握机组运行情况，当机组处于不安全和不经济的情况时，及时对运行方式进行调整，从而大大提高了机组效率，有效地降低了发电成本。

    我公司总工办节能工程师张新平告诉我们：2004年5月中旬，他从生产报表上观查到#3机组凝汽器端差持续偏高，于是通知运行人员投入胶球清洗。投胶球清洗完成后，#3机组凝汽器端差明显降低，机组性能得到明显改善。胶球清洗投入前后凝汽器端差相差1.76度，影响机组煤耗1.16g/kWh。
    上图为当时#1、#2、#3机组凝汽器端差趋势图，其中兰色的为#3机凝汽器端差：
    自国电电力股份公司开展劳动竞赛后，如何科学公正地对运行每值的情况进行统计评比，成为发电部最为头疼的事。自生产报表系统投运后，这一切便不再是难事。我公司小指标竞赛报表每月对各值的运行情况进行自动统计计算，自动进行加减分考核，自动进行名次评定。此报表的投运，不但节省了大量的劳动力，大大提高了工作效率，而且保证了竞赛的公平性。如下图为我公司2004年12月份小指标竞赛报表自动生成评比表。

3.1.3 远程监管
    在SIS投运初期，有许多生产管理人员遗憾地告诉我们：如果大家都能在办公室里就能看到机组运行的全貌，那该有多好！如今这一切都已成为现实。
    我公司生产管理人员不论身在何方，只要身边有Internet，授权用户便可随时查看机组的运行情况。现在，我公司几乎所有的生产管理人员每天上班的第一件事就是打开电脑，在公司网页上浏览生产现场机组的运行情况。这便是通过我公司SIS网页发布系统。网页发布系统投运后，使我公司的经营管理水平又迈上了一个新台阶，主要体现在以下几方面：
3.1.3.1扩大了设备的监管范围
    SIS网页发布系统的投运，不但充分利用了SIS的宝贵资源，极大地满足了生产管理人员的需求，而且使对生产现场设备的监视由运行人员延伸到全公司的生产管理人员，这样不但扩大了参与监管的人员范围，而且还能从更多的角度对生产设备的运行状况进行跟踪和评估，有效地预防事故的发生，提高了机组的运行和安全水平。
3.1.3.2有利于进行安全隐患分析
    最使我公司生产管理人员担心的事莫过于设备存在安全隐患，每当这种时候，能否正确判断隐患存在的原因，及时将问题解决掉，成为我公司生产管理人员最为关心的事。这时，SIS便成为有利的分析工具。
    我公司发电机组除定子线圈采用水冷外，其它均采用氢冷。就在2003年5月中旬，发现#1机组有漏氢现象，这可

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