廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用

李 波，蔣 恒

(國電重慶恒泰發(fā)電有限公司，重慶400805)

0 引言

隨著電力體制改革的不斷深入，電力企業(yè)迫切需要通過提高生產(chǎn)、經(jīng)營管理水平，增強(qiáng)外部競爭力，創(chuàng)造更好的生存環(huán)境。因此，加強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的信息化建設(shè)，以“信息化推進(jìn)企業(yè)的現(xiàn)代化”是提高企業(yè)自身競爭力的重要途徑之一。廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)——SIS(Supervisory Information System)就是利用全廠生產(chǎn)系統(tǒng)的過程數(shù)據(jù)集成，通過數(shù)據(jù)整理、分析、計(jì)算、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行的目的。

國電重慶恒泰電廠裝機(jī)規(guī)模為2×300MW機(jī)組，主機(jī)DCS采用國電智深的EDPF-NT系統(tǒng)，除了主機(jī)DCS引入SIS系統(tǒng)以外，其輔控系統(tǒng)輸煤、除灰、除塵、水處理、脫硫、NCS、RTU、關(guān)口電量也已進(jìn)入SIS系統(tǒng)。SIS系統(tǒng)的主要任務(wù)就是集成各主要過程控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立統(tǒng)一的過程數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，以便及時(shí)掌握和分析現(xiàn)場生產(chǎn)情況，為優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行、可靠性分析、事故分析以及值際安全經(jīng)濟(jì)指標(biāo)競賽等功能提供數(shù)據(jù)支持。

1 建設(shè)原則

國電重慶恒泰電廠SIS的建設(shè)遵循如下四個(gè)原則。

(1)安全性:SIS系統(tǒng)的運(yùn)行絕對不能影響電廠各過程控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，SIS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通常由內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成，其間通過單比特網(wǎng)閘確保了數(shù)據(jù)的單向傳輸，即連接過程控制系統(tǒng)的內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)只能向SIS外網(wǎng)單方向傳輸數(shù)據(jù)。

(2)可擴(kuò)展性:考慮到將來SIS系統(tǒng)功能的不斷完善，在建設(shè)初期，SIS硬件系統(tǒng)必須留有相當(dāng)?shù)挠嗔?，并且軟件功能模塊在設(shè)計(jì)過程中就應(yīng)考慮到其兼容性和靈活性，以適應(yīng)日后的擴(kuò)展需要。

(3)整體規(guī)劃:SIS作為電廠信息化建設(shè)中的一個(gè)重要組成部分，必須立足于企業(yè)全局通盤考慮，為全廠資產(chǎn)管理系統(tǒng)、運(yùn)行人員績效考評系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)等更高一層的信息化服務(wù)做好接口工作，協(xié)同信息中心對全廠數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合利用，以避免SIS系統(tǒng)成為電廠信息化建設(shè)中的一個(gè)“信息孤島”，以提升SIS系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值。

(4)使用、維護(hù)的簡便性:采用C/S與B/S相結(jié)合的軟件架構(gòu)，用戶可通過網(wǎng)頁瀏覽器的形式簡便、直觀地獲取需要的信息。而日常維護(hù)和管理工作全都集中在服務(wù)器，管理人員可通過可視化的界面實(shí)現(xiàn)SIS系統(tǒng)的維護(hù)和管理功能。

2 方案設(shè)計(jì)

國電重慶恒泰電廠SIS系統(tǒng)沿用了目前主流的SIS系統(tǒng)架構(gòu)，其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為千兆冗余以太網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間不僅通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的單向傳輸，還利用單比特鏡像隔離裝置進(jìn)行物理隔離，確保了內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)只能向外網(wǎng)的單向傳輸，保證了過程控制系統(tǒng)的安全性。通過兩臺(tái)互為熱備用的Cisco Catalyst 4506核心交換機(jī)，提高了SIS系統(tǒng)的可靠性。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用兩臺(tái)HP 580G3高性能服務(wù)器，通過SCSI磁盤陣列實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫群集，不僅提高了數(shù)據(jù)存取速度，更重要的是，當(dāng)處于工作中的服務(wù)器發(fā)生故障的情況下，另外一臺(tái)處于熱備用的服務(wù)器能迅速取代故障服務(wù)器而使SIS系統(tǒng)繼續(xù)正常工作，極大地提高了SIS系統(tǒng)服務(wù)器的可靠性。

圖1 國電重慶恒泰電廠SIS系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

圖1中的應(yīng)用服務(wù)器主要負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算以及完成某些計(jì)算功能，如:設(shè)備可靠性統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)性能分析等;Web服務(wù)器主要負(fù)責(zé)SIS系統(tǒng)網(wǎng)站信息的發(fā)布服務(wù)，同時(shí)也為全廠MIS系統(tǒng)提供接口服務(wù)。

接口站作為獨(dú)立連接電廠過程控制系統(tǒng)與SIS系統(tǒng)的工作站，主要負(fù)責(zé)采集和轉(zhuǎn)發(fā)各過程控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息。作為獨(dú)立運(yùn)行的接口站，還具備了數(shù)據(jù)緩存功能，能在SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)通訊等硬件、軟件出現(xiàn)故障的情況下，將過程控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到各自接口站，待故障恢復(fù)后，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，確保了過程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性，提高了可靠性。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用了美國INSTEP公司的EDNA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫軟件，其特有的無損壓縮專利技術(shù)能高效壓縮時(shí)間序列類型的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)。同時(shí)，EDNA數(shù)據(jù)庫軟件具有良好的兼容性，能為絕大多數(shù)知名控制系統(tǒng)提供接口服務(wù)。

3 應(yīng)用功能設(shè)計(jì)

國電重慶恒泰電廠SIS系統(tǒng)的軟件體系功能總體結(jié)構(gòu)分為四層:數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)訪問層、服務(wù)層、展現(xiàn)層，突出體現(xiàn)了“以一體化平臺(tái)為支撐，以應(yīng)用功能為核心”的特點(diǎn)。SIS系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖2所示。

SIS系統(tǒng)的應(yīng)用模塊一般采用瀏覽器/服務(wù)器(B/S)結(jié)構(gòu)，可以使用戶更為方便直觀地查看各自所關(guān)心的內(nèi)容。目前，恒泰電廠SIS系統(tǒng)已完成第一階段的基礎(chǔ)應(yīng)用，包括:

(1)過程監(jiān)視:通過與各過程控制系統(tǒng)類似的畫面實(shí)時(shí)顯示各系統(tǒng)的運(yùn)行畫面、生產(chǎn)流程、測點(diǎn)信息以及測點(diǎn)歷史趨勢等信息。

(2)性能計(jì)算:通過實(shí)時(shí)采集的過程運(yùn)行參數(shù)，利用性能計(jì)算模塊對機(jī)組、系統(tǒng)及重要設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線的性能計(jì)算，及時(shí)反映出機(jī)組、系統(tǒng)、設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行的性能指標(biāo)，從而為機(jī)組、設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行以及運(yùn)行人員調(diào)整相關(guān)操作提供可靠依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo)。

(3)可靠性分析:通過對主、輔機(jī)設(shè)備的啟停統(tǒng)計(jì)以及重要運(yùn)行參數(shù)的超限統(tǒng)計(jì)，客觀準(zhǔn)確地分析判斷設(shè)備的可靠性。

(4)運(yùn)行操作指導(dǎo):

①能損分析:根據(jù)機(jī)組性能計(jì)算結(jié)果，按照運(yùn)行可控、檢修可控等因素分析，指導(dǎo)、調(diào)整以及優(yōu)化運(yùn)行人員的操作，從而提高機(jī)組效率、降低成本;

②值際考核:通過對每個(gè)運(yùn)行班組及個(gè)人進(jìn)行重要參數(shù)超限統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)班組和個(gè)人的操作好壞與績效獎(jiǎng)金“掛鉤”，極大地激勵(lì)和鼓舞了運(yùn)行人員的積極性和主動(dòng)性，也增強(qiáng)了運(yùn)行人員的責(zé)任心;

圖2 SIS系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

③啟/停指導(dǎo):根據(jù)運(yùn)行規(guī)程、檢修規(guī)程以及專業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)等相關(guān)知識(shí)建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算汽輪機(jī)、鍋爐等關(guān)鍵部件的熱應(yīng)力情況，繼而指導(dǎo)機(jī)組、設(shè)備的科學(xué)、合理啟/停，確保了設(shè)備的安全性和可靠性;

④異常指導(dǎo):對機(jī)組運(yùn)行過程的重要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，一旦檢測到參數(shù)異?；蛘叽嬖诋惓Ｚ厔?，則產(chǎn)生相應(yīng)的操作指導(dǎo)，協(xié)助運(yùn)行和檢修人員對異常情況進(jìn)行及時(shí)處理。

(5)自動(dòng)報(bào)表功能:根據(jù)用戶要求，SIS系統(tǒng)可自動(dòng)生成保存生產(chǎn)日報(bào)表、月報(bào)表等EXCEL電子表格，確保了報(bào)表的準(zhǔn)確性，減少了運(yùn)行人員的工作量。

4 安全性管理

SIS系統(tǒng)的安全性體現(xiàn)在三個(gè)層次［3］:操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊，具體涵蓋下列內(nèi)容:

(1)操作系統(tǒng):關(guān)閉服務(wù)器和接口站不必要的程序和服務(wù)，屏蔽一切可能的攻擊或未授權(quán)的訪問，安裝并定期更新防病毒木馬軟件，對SIS系統(tǒng)實(shí)行專人管理。

(2)應(yīng)用系統(tǒng):這個(gè)部分包含數(shù)據(jù)訪問和數(shù)據(jù)接口兩個(gè)方面的安全性。

(3)網(wǎng)絡(luò)通訊:為接口工作站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等設(shè)備設(shè)置獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)、建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)訪問策略、以及為各接口站安裝單向隔離網(wǎng)閘，確保網(wǎng)絡(luò)安全。

5 結(jié)束語

國電重慶恒泰電廠SIS系統(tǒng)自正式運(yùn)行以來，經(jīng)過多次改進(jìn)、完善，目前其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及應(yīng)用功能完整性已大大提高，系統(tǒng)運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性也經(jīng)受住了時(shí)間的考驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求。同時(shí)，該系統(tǒng)為生產(chǎn)管理人員提供了及時(shí)準(zhǔn)確了解生產(chǎn)現(xiàn)場情況的途徑，促進(jìn)了生產(chǎn)運(yùn)行以及故障檢修的優(yōu)化管理，為機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保證，同時(shí)也為公司領(lǐng)導(dǎo)層決策提供了依據(jù)，為企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)、管理效益。

另外，公開公正的績效考評系統(tǒng)，激勵(lì)了運(yùn)行人員刻苦學(xué)習(xí)的積極性和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，很大程度上促進(jìn)了企業(yè)安全高效生產(chǎn)。目前SIS系統(tǒng)雖已初見成效，但從企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展來說只是萬里長征走過了第一步，我們應(yīng)根據(jù)企業(yè)發(fā)展需要不斷挖掘潛力，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上盡可能完善已有功能，同時(shí)開發(fā)更多更好的高級(jí)應(yīng)用模塊，以提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)的綜合利用水平，獲取更大的安全、經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 侯子良.SIS發(fā)展到推廣應(yīng)用新時(shí)期面臨的兩大問題［J］.中國電力，2005，(1):62-64.

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［3］ 王利國.發(fā)電企業(yè)SIS系統(tǒng)規(guī)劃中應(yīng)考慮的問題［J］.電力設(shè)備，2004，(10):104-105.

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［5］ 侯子良.中國火電廠自動(dòng)化發(fā)展趨勢及對策［J］.中國電力，1999，(10).

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