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火电厂厂级监控信息系统 |
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| 火电厂厂级监控信息系统 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2009-3-5 9:15:25  |
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作者：侯子良
摘要：
1 当前火电厂厂级监控信息系统发展形势
笔者在《2000年电厂仪表和控制(I&C)系统设计原则》中提出应进一步提高全厂综合自动化水平，在大型火电厂配置厂级监控信息系统
(supervisory information system，简称为SIS)的新设计思路以来，经过一个短暂的酝酿期后，在2000年国家经贸委颁发的《火力发电厂设计技术规程》(DL 5000-2000)第12．10条“厂级监控和管理信息系统”中明确规定，“当电厂规划容量为1200MW及以上、单机容量为300MW及以上时，可设置厂级监控信息系统。”目前，SIS已在新建大型火电工程中普遍推广应用；同时，已经投入运行的一些大型火电厂也纷纷在增配SIS和功能。
火电厂SIS的迅猛发展为自动化供货商提供了机遇，这是继20世纪90年代初开始的DCS后又一个新的技术和经济增长点，厂级监控和管理信息系统(MIS)的开发、供货商一批又一批地应运而生。由于众所周知的原因，MIS供货商多如牛毛，加强市场管理的问题相当突出；由于SIS开发不仅需要计算机知识，更需要全厂实时生产过程综合管理和自动化知识，因此，国内SIS的开发、供货商不多，国内外均处于起步阶段，这与DCS推广应用阶段时国内没有经验、但国外早已有成熟应用经验的情况不同。值得庆幸的是，国家电力公司两大科研院所——热工研究院和电力科学院对电力市场需求反应很快，及时地投入SIS的开发研究和工程应用，其中，热工研究院不久将完成示范电厂石咀山发电厂(4x300MW)SIS的开发，并以此工程为依托，国家电力公司已把该课题立为2002年重大科技项目。
尽管当前SIS开发和应用发展很快，业界也普遍接受了这个概念，但它毕竟是一个新事物，因此，对SIS的认识实际上并不完全统一，有些分歧还会影响SIS的健康发展。为此，本文准备再一次与同仁们讨论火电厂SIS。
2 厂级监控信息系统概念
1997年10月，提出发展火电厂SIS后，1998年1月针对当时工作的需要，对SIS概念及内容进行了理论探讨(见：侯子良．关于厂级自动化概念的探讨．热工自动化信息，1998(1))，经过4年的实践，作者认为已经有可能且有必要对SIS下个准确的定义了。什么是厂级监控信息系统(SIS)?作者认为可定义为：火电厂厂级监控信息系统是主要为火电厂全厂实时生产过程综合优化服务的生产过程实时管理和监控的信息系统。 厂级监控信息系统(SIS)与机组(车间)级监控系统(例如单元机组DCS)的区别在于：
a．服务对象不同。SIS主要为全厂综合优化服务，而DCS等是为机组(车间)级自动化服务。请注意SIS定义中增加“主要为”3个字，意味着SIS的发展有可能将机组(车间)级的部分管理功能(例如性能计算和分析)放到SIS这一层(见：侯子良．火电厂厂级自动化系统总体功能设计思路探讨．热工自动化信息，2000(4))。
b. 主要功能不同。SIS功能大量用于对实时生产过程的管理目的，只有少量用于监控目的；(例如负荷实时调度)，而DCS等则相反，主要是监控功能，但也同样包括少量管理信息(例如历史数据存档等)。人们在命名时，常常以主要功能来确定，因此，厂级的称为监控信息系统，机组(车间)级则称为监控系统。
厂级监控信息系统(SIS)与管理信息系统(MIS)也不同：
a．服务范畴不同。SIS属于实时生产过程管理和监控范畴，而MIS属于企业管理现代化的范畴。
b．实时性要求不同。SIS实时性强，且不说全厂生产过程的综合监控需要连续进行(例如负荷实时调度)，就是生产过程的管理，也属于实时性管理，许多问题也必须三班不间断地处理(例如设备状态监测和分析)；相对而言，MIS实时性要求就低一些，属于离线分析和管理，一般也无需三班制值班。
根据SIS的概念，SIS可以包括很多功能，例如：生产过程信息监视、统计和分析功能；全厂调度和机组负荷优化分配功能；厂级及机组级性能计算和分析功能；设备状态检测以及故障诊断和维修指导功能；机组寿命管理功能；远程监视及技术服务功能等。关于SIS的功能问题有下列几点值得注意：
a．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，事实上，有些电厂开发的SIS已经开创了一些新功能。
b．SIS功能要根据具体电厂的情况具体确定，例如机组负荷优化分配功能，对于全厂只有2台同类机组或几台机组分别接在不同电压等级的出线上，或者从系统考虑该厂机组采用“直调”方式时，是否要配置该功能就值得研究。
c．SIS功能宜分步实施。由于SIS提出时间不长，SIS功能软件模块的开发和应用经验不足，技术不成熟，效果尚待评估，因此，当前不宜每个工程都将所有功能一哄而上，以免造成投入运行后发现无效、弃置不用而浪费工程费用。为此，当前各大电力投资公司宜在自己管辖的众多电厂中，选择少量电厂做SIS试点，配置较丰富的功能，待总结经验后再全面推广。对于一般电厂，当前可以先建设SIS网架、数据库以及少量相对成熟的功能软件，并留有将来方便扩充完善的条件就可以了。
3 关子SIS网络的思考
当前，谈到火电厂信息技术(IT)应用时，常常会听到“系统集成”、“管控一体化”这样一些比较时髦的字眼。计算机网络技术的发展已经为“系统集成”、“管控一体化”提供了各行各业都可以借鉴的通用、成熟的工具，实现全厂网络互联、信息共享以及各种等级的网络安全措施。但对于从事火电厂信息技术工程应用的人来说，要研究解决工程应用的核心问题——内容，这对于各行各业就不一样。对于火电厂，要根据管理信息系统(MIS)、报价决策辅助系统(plant bidding system，简称为PBS)、厂级监控信息系统(SIS)以及机组(车间)级众多监控系统的具体情况确定针对应用系统的网络配置、网络安全的重要性分级要求、信息共享范围以及信息处理模型等，这些方面完全是个新课题，需要研究开发，基本上没有通用、成熟的技术可以套用。
自1997年10月提出大型火电厂配置SIS和MIS以来，其网络配置结构始终是一个有争论的问题。常见的有两种方案(见：荀建兴，侯子良．电厂SIS建设探讨．热工自动化信息，2000(1))：
方案1：SIS和MIS采用一个共用网络，其间用防火墙等安全措施进行隔离。优点是方便SIS各种应用软件从MIS网上获取数据，同时也可以满足MIS网上用户访问实时数据库的需要。
方案2：SIS和MIS分别采用独立的网络，其间通过SIS和MIS各自的数据服务器之间互联和交换信息。优点是SIS网络上的应用只需与实时／历史数据服务器联系，而MIS的应用只需与MIS关系数据服务器通信，从而减少了通信的复杂性，提高了两个网络的独立性和可靠性。
2001年11月9日，国家经贸委颁发了《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》(以下简称《规定》)，指出：“电力系统安全防护的基本原则是安全等级较高的系统不受安全等级较低的系统的影响。电力监控系统的安全等级高于电力管理信息系统及办公自动化系统。各电力监控系统必须具备可靠性高的自身安全防护设施，仅可与安全等级相同的系统直接相联。”“各电力监控系统与办公自动化系统或其他信息系统之间以网络互联时，必须采用经国家有关部门认证的、可靠的、专用的有效安全隔离设施。”“建立完善的电力调度数据网络，应在专用通道上利用专用网络设备组网，实现物理层面(如：专线、同步数字序列、准同步数字序列)上与公用信息网络的安全隔离。电力调度数据网络只允许传输与电力调度生产直接相关的数据业务”。“电力监控系统和电力调度数据网络均不得与公共因特网相联。”
《规定》所称的“监控系统”是指“各级电网调度自动化系统、变电站自动化系统、换流站计算机监控系统、发电厂计算机监控系统、配电网自动化系统、微机保护和安全自动装置、水调自动化系统和水电梯级调度自动化系统、电能量计量计费系统、实时电力市场的辅助控制系统等”。“调度数据网络”是指“各级电力调度专用广域数据网络、用于远程维护及电能量计费等的调度专用拨号网络、各计算机监控系统内部的本地局域网络等”。
根据《规定》的精神和本文对SIS和MIS概念的分析，有下列几点应引起注意：
a．MIS属于管理信息系统范畴，且不可避免地会与“公共因特网相联”，安全等级低于“电力监控系统”。
b．SIS属于或接近于“电力监控系统”的范畴，当电厂采用“非直调”方式时，SIS还必须与“电力调度数据网络”相联，因此，它不能与比它安全等级低的MIS“直接相联”，而“必须采用经国家有关部门认证的、可靠的、专用的有效安全隔离设施。”考虑到SIS与“电力调度数据网络”相联的情况，SIS与MIS互联的方案1是不可取的。
c．发电侧报价决策辅助系统(PBS)是什么性质，《规定》中不太明确。作者认为，PBS不属于“电力监控系统”的范畴，属于管理信息系统范畴，但它的重要性和保密性要求很高，其安全性等级可以与“电力监控系统”相当，高于一般的MIS要求。目前在讨论《发电厂报价辅助决策系统设计导则》时有人提出将实时调度和报价决策合并为一个系统，向SIS发送：预调度计划、实时调度计划、辅助服务(增减出力或吸收无功)计划以及即时发电机出力指令(AGC)。对此本人持不同观点。PBS尽管重要性、保密性要求较高，但安全等级显然仍比安全调度系统要低，PBS的纳人将降低调度系统的安全性；此外，根据《规定》，“电力调度数据网络只允许传输与电力调度生产直接相关的数据业务”，两者合并，必然在PBS与电力市场交易系统间有大量的非直接用于电力调度生产的数据在调度数据网上传输，并把整个电网的电力市场交易系统和安全调度系统不恰当地联成了一个网络
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