v 摘  要：随着电厂现代化管理要求日益迫切和计算机技术发展，建设电厂监控信息系统非常重要。该文通过介绍电厂监控信息系统的概念和内容，对电厂监控信息系统建设的组成和功能的建设提出了设想。

关键词：电厂；监控信息系统；实时数据库

    目前，火电厂监控信息系统(SIS)的开发应用，已成为继20世纪90年代开始的分散控制系统(DCS)之后又一个新技术和经济增长点。但由于SIS的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，因此国内的开发、供货商不多，国内外均处于起步阶段，尚未形成统一的、成熟的SIS设计理论与实施方法。  

1   SIS的概念［1］  

1.1 SIS与MIS的关系

    目前，我国大部分电厂所采用的管理信息系统(MIS)主要为全厂运营、生产和行政的管理工作服务，完成生产经营管理和财务管理等工作，属于厂级管理现代化的范畴。而SIS侧重点是实时生产过程管理和监控，对实时性要求高(SIS的实时性要求比MIS高，但比DCS低)，强调对全厂生产过程的综合情况进行连续监控管理，其功能包括：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；设备状态检测和故障诊断以及维修指导功能；机组寿命管理功能；远程监视及技术服务功能等。属于厂级生产过程自动化范畴。在保证安全生产的基础上，可以实现SIS和MIS互联和信息共享。因此，SIS和MIS是面向不同目标，具有不同功能的两种信息系统，它们并不具有层次上的高低，而是分工合作，不可替代，共同为实现电厂管控一体化服务。

1.2  SIS与DCS的关系

    火电厂SIS作为全厂实时生产运行管理中心，从厂内单元机组DCS和公用辅助车间级自动化系统(包括灰渣系统、输煤系统、化水系统等)等子系统的数据源中读取实时/历史数据，送入各功能模块实时分析，并保存历史数据。它以实时信息管理为主，同时具有统计和分析的作用，以经济性为其首要目标，为生产管理人员分析和决策提供支持，主要是为全厂综合优化服务。DCS是为机组(车间)级自动化服务，主要是监控功能，虽然许多DCS也提供了性能分析模块，但由于其强调的是运行的准确，以稳定性和安全性为其首要目标，生产数据的加工和保存都有一定的限制。  

2  SIS组成  

2.1  SIS网络

    SIS的通信特点是信息量大，要求数据通信能力强；对应的网络接口和系统种类较多，即与机组DCS、水网、灰网、煤网等辅助车间程控系统、SCADA系统以及MIS等都存在接口。目前，Ethernet网是国内外应用最广泛的一种网络，已成为网络技术的主流。以太网按其传输速率可分成10、100、1 000 Mb/s以太网，每种以太网又根据不同物理介质有多种物理子标准，形成一个IEEE802.3标准系列。SIS可采用网络主干为1 000 Mb/s、支干为100 Mb/s的以太网。

2.2  实时/历史数据库

    实时/历史数据库是整个SIS的核心。它的存储容量及存储效率直接关系到下层数据采集的数采范围和采集精度。由于生产过程数据量大，精度要求高，并且带有时标，因此不宜采用关系数据库，国内外一般采用专用的实时/历史数据库服务器［2］。

    按照实时数据库的内核来划分，实时数据库可分成：采用专用内核与关系数据库内核两类。前者的典型代表为AspenTech公司的InfoPlus及OilSystem公司的PI；后者的典型代表为Wonderware公司的FactorySuite2000及Honeywell公司的实时数据库产品。对采用专用内核的实时数据库而言，由于它们是面向工业过程开发的产品，故系统的响应速度、可靠性、容量及对面向过程应用的支持方面有极大优势。对采用关系数据库内核的实时数据库而言，由于它们是在关系数据库的基础上增加了实时数据采集和调用机制及面向过程的可视化界面的产品，故系统的开放性、通用性和与关系数据库的互操作性较强。实时数据库服务器选型时应考虑如下因素。

    (1) 数据存储效率。 不同的系统采用不同的压缩算法，因此存储效率也不相同，例如PI系统采用“旋转螺旋门”技术。

    (2) 实时数据库系统支持的最大点数和采集数据的精度。

    (3) 系统访问结构。传统数据库一般采用C/S(客户/服务器)结构，考虑到网络技术的发展，未来的数据库访问模式必然向B/S(Web浏览器/ Web 服务器/实时数据库)三层结构发展。

    (4) 二次开发能力。建设SIS的最终目的是开发各种高级应用软件，因此实时/历史数据库必须有完善的二次开发手段，实时数据库系统与第三方软件应该能够很好的集成。

    (5) 实时数据系统的开放性。用户应该可以通过多种方式方便、快捷地存取数据，如ODBC、OLEDB、SQL、API、DDE和OPC等。

    (6) 操作系统。实时/历史数据库一般基于Windows NT平台或UNIX平台，从操作维护管理角度出发，应考虑与全厂其他服务器操作系统的一致性。

    (7) 数据安全性。为防止潜在的数据丢失或被非法访问和操作的危险，实时/历史数据库应具有良好的安全性策略。

2.3  功能站和客户机

    过程管理功能站用于完成SIS所定义的各种功能。功能站可采用工业PC机，从SIS实时数据库中取得数据，并进行计算和分析，然后将分析结果存入数据库中，供其他系统调用。

    客户机作为SIS的终端设备安放于各使用部门，主要是生产管理部门和单元控制室。客户机可采用商用PC机，主要用于访问与数据库相连接的Web服务器，以画面、趋势图、棒状图等形式显示锅炉、汽轮机、发电机及全厂辅机系统的运行状态、参数和系统图等。  

3  SIS应具有的主要功能  

3.1  生产过程信息监视、统计和分析功能

    SIS应实现对电厂各机组DCS和各辅助车间(化水系统、输煤系统等)的实时生产数据和生产过程进行统一的监视和查询。同时，还应能对这些实时数据进行统计和分析处理，使管理者可以这些基于过程数据的分析结果，实时的了解全厂生产状况，为管理决策提供有力的依据。

3.2  全厂调度和机组负荷优化分配功能

    SIS通过与调度部门进行信息交换，接受调度端对整个电厂下达的日负荷曲线，根据系统中各机组、辅机设备的运行状况、性能和效率等信息，自动合理的制定各台机组的运行负荷曲线，使整个电厂运行处于最佳效率状态。

3.3  厂级及机组性能分析和计算功能

    SIS可从全厂各个生产控制子系统中获得丰富的过程数据，利用针对全厂热力系统的数学模型进行仿真，从整个电厂的角度进行在线性能计算和经济指标分析。主要包括锅炉、汽机和各换热器性能与经济指标计算及厂用电计算。

3.4  机组寿命管理、设备状态检测以及故障诊断和维修指导功能

    SIS对设备状态及故障进行检测、诊断和维修包括：锅炉过热器、再热器、汽包等的金属寿命；汽轮发电机轴系、叶片、推力瓦以及汽缸壁等的金属寿命；其他生产过程主要设备和仪表的状态分析等。

    电厂管理人员可根据SIS提供的诊断结果指导和安排设备的维护，合理的安排生产和检修，节约大量的设备维护资金和停机检修时间，使现有运行设备安全运行，创造更大的经济效益。

3.5  系统优化

    目前，各DCS供应商都有自己的优化软件包，应该根据电厂的实际情况进行有针对性的选择。

    (1) 锅炉效率优化功能

    例如，对锅炉过剩空气系数α的控制通过基于模型提供不同于传统控制策略的优化方法，使用线性或非线性(神经元网络)结构，提供合适的模型，在α和锅炉效率及其他与α有关的数据间建立动态关系，通过动态修正α，提高锅炉在不同工况下的热效率。

    (2) 运用新的控制功能

    例如，锅炉优化吹灰功能通过在线计算锅炉各局部表面的清洁系数，并权衡与机组热耗间的关系，合理安排吹灰顺序，实现排放、热传输与蒸汽节省间的平衡。  

4  SIS建设中需注意的问题  

    (1) SIS的功能不只局限于以上方面。应根据电厂实际情况和管理需要，以及开发应用的实践，不断充实和完善。

    (2) SIS的功能宜分步实施。由于SIS提出时间不长，SIS功能软件模块开发和应用经验不足，因此可选择一些电厂作试点，待经验丰富后再行推广。

    (3) SIS建设成功与否，取决于与其他系统的接口，尤其是与DCS的接口。因此，SIS的成功实施离不开DCS及其他控制系统设备提供商的密切合作。

  参考文献：

［1］  侯子良.再论火电厂厂级监控信息系统(SIS)［J］.电力系统自动化，2002，(15).

［2］  苟建兵等.电厂SIS建设探讨［J］.热工自动化信息，2001，(1).

  

作者简介：

刘  飞(1968-)，男，江苏徐州人，高级工程师，从事电厂自动化控制系统的研究