厂级生产管理监控信息系统(SIS)简介

厂级生产管理监控信息系统(SIS)简介1．概述电厂厂级生产管理监控信息系统(简称SIS：SupervisoryInformationSystem)是一套以电厂生产过程中所涉及的各种控制、监测、计量等系统为基础，集实时数据采集、加工、显示、存储为一体的完整的解决方案。其目的是为了更好地实现发电企业安全、经济运行，提升企业的整体效益和在未来竞价上网中的竞争优势。监控信息系统(以下简称SIS)可以为发电企业管理决策层提供更真实、可靠的生产实时和历史数据，为市场运作下的发电企业提供科学、准确的生产经济性指标oSIS所管理的数据很多都是与发电企业生产成本和报价信息相关的重要基础资料。从管理的角度来看，SIS首先为企业的安全稳发、控制企业成本、提高企业的生产力提供了真实而重要的现场实时数据，同时又能高效、准确地保存企业生产的大量珍贵的历史数据。配合先进、科学、有效数据发掘工具，精确、专业的计算分析模型，SIS所保存和管理的历史数据将会成为企业安全、经济运行的宝贵资源。2．亚太公司SIS的功能实现全厂生产过程监视和管理通过采集电厂各生产过程控制系统包括DCS、输煤辅助系统控制网络、辅助公共控制系统、除灰辅助系统控制网络、电气网络监控系统(SCAD)、电网远程发送单元(RTU)、电能计量系统、锅炉检漏控制系统、连续烟气监测系统、汽轮机诊断管理系统TDM、AGC等的实时生产数据，对各生产流程进行统一的监视和查询。对生产数据进行综合处理以形成全厂生产报表。同时建立全厂实时和历史数据库，以满足MIS和各相关管理部门快速、高效地对现场过程数据进行查询和处理的要求。为经济负荷分配提供参考根据发电厂与电网电力交易中心所签订的合同，及电厂所制订的各机组中、长期以及近期检修和运行计划，按照对日负荷的预测，以最优方式安排次日的运行机组的组合及各运行机组的运行方式，并安排相应的备用容量。同时根据电网调度中心日负荷实际变化情况，结合电厂主、辅系统当前的可用情况和各主、辅机运行的经济特征值，进行负荷优化计算，为实时优化各机组的经济负荷分配提供参考。a、 在全厂运行总值长站上根据远方AGC指令和其它生产调度指令结合电厂各主、辅系统和设备的运行情况进行负荷优化计算，为生产管理者优化负荷分配提供决策参考。SIS系统为用户提供了优秀的数据挖掘工具，以帮助值长有效地利用大量的过程信息，迅速、准确地掌握全厂生产过程的运行情况，正确下达指令。值长下达的每一条指令都有记录，并进行打印。b、 经济负荷分配参考功能是建立在厂级性能计算分析和设备状态分析的基础上，以保证电厂安全经济运行。3） 实时处理生产现场中与生产成本相关的信息通过对各单元机组的DCS及全厂辅助车间控制系统的数据采集，实时的将相关的生产成本信息送入SIS的实时数据库，为电价计算提供依据。4） 厂级性能计算和分析功能SIS可完成厂级性能计算，在电厂的商业化运营中，为发电成本核算提供依据。a、 系统中提供了专用的厂级性能计算和分析模块，该模块具备在线计算能力，模块的主要功能是计算整个电厂的各种效率（锅炉、汽轮发电机组及其辅助系统等）、损耗（煤、水、电、热等）及性能参数等，这些计算值及各种中间计算值都有打印记录并能在显示器上显示，大部分的计算都采用输入数据的算术平均值。b、 所有的计算均有数据的质量检查，若计算所用的任何一点输入数据发现问题，系统将给出警示信号并中止计算。如若采用存储的某一常数来替代这一故障数据，则可继续进行计算。如采用替代数据计算时，在打印的计算结果上将有说明信息。c、 性能计算有判别机组运行状况是否稳定的功能。在变负荷运行期间，性能计算将根据稳定工况下的计算值，指明当前的运行状态是否稳定。d、 系统提供期望值与性能计算的实际值相比较的手段。比较得出的偏差以曲线和百分数显示在计算站和值长站上，以便值长对所显示的结果进行分析。系统还具有分析偏差产生原因和提出改进措施的功能。e、 除在线自动进行性能计算外，系统还为工程研究提供了交互式的性能计算手段。f、性能计算将遵守ASME“电厂试验规定”的最新版本。设备状态(泄漏、磨损等)检测系统还提供设备状态检测模块，该模块将根据生产工艺系统和设备本体热工测量参数的变化自动地对主机和主要辅机设备的重要部件进行检测，并将检测结果加以显示，以便运行和检修人员能够及时掌握设备的运行状况，有利于保证电厂的安全、经济生产。数学模型的建立和维护对于系统中的各项计算、分析所用到的对象模型和分析方法，系统具有友善的模型建立、修改、更新等维护功能。3．硬件系统亚太公司SIS的主干网采用千兆以太网，主干网的通讯介质和各下层控制系统到主干网的连接均采用专用光缆，各功能站和网络的连接则采用超五类双绞线，网络连接设备优选Cisco公司的Catalyst4000系列交换机作为中心交换机。(a)中心交换机亚太公司的SIS配置两台Cisco公司Catalyst4000系列交换机作为网络中心交换机，交换机之间采用两条千兆光纤连接，以提高网络的可靠性，每台中心交换机均作电源冗余考虑，所有与SIS相连的控制系统和设备均通过专门的接口工作站与网络中心交换机相连。(b)历史数据库服务器历史数据服务器，用于存储全厂的生产历史数据，并与系统中其它站点共享历史数据，它是SIS的核心，它选择的好坏直接影响对数据的管理和操作。亚太公司的SIS采用了两台DELL公司PowerEdge4400服务器和一台DELL公司的PowerVault221S磁盘阵列柜及其软件组成双机容错的高可靠性、高可用性、高速度的服务器组。它们均通过千兆以太网卡与SIS中心交换机相联，以提高数据的存取速度。其主要指标如下：CPUIntelPentiumIIIxeon处理器X2主频933MHz内存1GB，可扩展至3GB硬盘3X18.2GSCSI热插拔硬盘，硬件RAID卡显示器15〃CRT网卡千兆以太网卡其他冗余的电源及风扇配置DELL公司PowerVault221S磁盘阵列系统，具有冗余控制器，3X18.2GRAID硬盘、软件及附件等。工作站亚太公司的SIS工作站选用的是3台高配置PC机，分别用于值长站、机组性能计算站、系统维护站。在工作站上可以显示电厂各单元机组机、炉、电及全厂公用系统模拟图、全厂辅助系统的运行参数、设备状态等，工作站用于对全厂各单元机组、辅助车间及网控系统的运行状况进行监视，分别用于读取全厂各单元机组的DCS及全厂辅助车间控制系统的实时数据。主要指标：CPUIntelPentiumIV1.5GHz内存512MRAM硬盘20G网卡100/10MX2LAN显示器17〃及21〃CRT接口工作站SIS根据电厂的装机容量和规模的不同还要配置若干台接口工作站，用于SIS与其它现场系统的连接，由于接口工作站同时具有隔离作用，从而在保证了数据安全准确传输的同时也隔离了SIS对现场系统可能存在的不良影响。接口工作站配置如下：CPUIntelPentiumIII处理器主频800MHz内存512MBRAM标准内存硬盘20G显示器15〃CRT网卡100/10MX2NIC光盘刻录机采用HP5200E光盘刻录机及其配套软件，能随时或定期地将数据写入光盘并自动地给光盘加编号以方便保存和查询，当数据存满时系统会自动提示更换光盘。4．软件系统亚太公司SIS的软件系统是以Intellution的历史数据库系统iHistorian为核心，以Intellution的iFIX作为数据的采集和挖掘工具。配以“实时监视与查询系统”、“实时计算分析系统”、“运行操作指导系统”、“厂级系统故障分析系统”、“全厂能量审计系统”和“系统维护系统”等专业应用软件所构成，整个SIS的软件结构参见《湖北亚太公司监控信息系统(SIS)软件系统结构图》。历史数据库及数据挖掘工具历史数据库Intellution发布的iHistorian是一个全新的、企业级实时、历史数据库平台。该平台奠定了企业历史数据采集以及应用的基础。iHistorian代表了先进的新一代企业级历史数据保存技术。iHistorian的一些显著特性如下：可从单一的人机界面系统扩充到企业级100,000点的数据采集系统。使得企业级的生产信息全部可视化，只需通过增加服务器，可将采集，监视的点增加到无限。九出色的企业级数据采集及检索功能，支持企业级智能化应用所需的信息。九可在世界任何地方，使用基于web的模块化管理。配置iHistorian的应用。九利用强有力的iFIX趋势图表和分析功能，不断地改善企业的工作。九利用iHistorian独特的索引点技术，可实现基于非时间的标准条件（如产品订单号）在历史数据和检索信息之间建立数据关联。九利用功能强大的微软Excel加载宏，定制，分析，开发与iHistorian数据相关的报表和文档。数据挖掘工具iFIX为全工厂的现场人员和其它的应用软件提供实时数据，这些实时数据描述的是电厂安全、经济运行的关键。基本功能iFIX的两个基本的功能是数据采集和数据管理。数据采集是从现场获取数据并将它们加工成可利用形式的基本功能。iFIX也可以向现场写数据，这样就建立了控制软件所需的双向连接。iFIX用OPC方式来请求和利用现场数据，OPC是一个具有公用接口的客户端/服务器模块，允许iFIX与标准的对象以标准的方式和属性进行通信。iFIX不需要使用特别的硬件来获得数据。它可以通过一个叫I/O驱动器的软件接口同现有的I/O设备直接通迅。在大多数情况中，iFIX可以使用现场已装配的I/O硬件来工作。即使在现场的同一网络上使用不同厂家生产I/O设备，iFIX的I/O驱动器都可以与它们一起正常的工作。一旦数据被获取，它们将在应用软件中根据需求进行处理和传送。这个过程就是数据管理。HMI和SCADA功能自动化的最重要目标之一是更有效地利用设备资源，传统的设备操作方法是通过控制室手操盘进行，而iFIX可以增强或取代这些传统的设备操作方法，其功能包括：九监视。监控。九报警。九九控制。监视具有采集和显示工厂实时数据给所有相关人员的能力。丰富的数字、文字和图形格式使实时数据更容易的被读取和理解。监控具有监视实时数据的能力，同时由你的计算机直接改变设定点和关键值的能力。通过使用iFIX，你可以很方便地控制谁有可访问和可改变数据点的权限。报警具有确认过程异常事件，并立即将报警报告提交给适当人员的能力。报警是基于你所设定的控制限值而产生，且可以多种形式提交报告。控制控制是自动提供算法调整过程数值并使这些数值保持在设定的限度之内的能力。控制比监控更高一级，它不需要人的直接参与。iFIX包括了连续控制、批次控制、和统计处理控制的能力，它可实现由计算机控制整个或部分过程。4.1.2.3报表功能实时数据只是信息处理中的一级，许多现场生产需要将实时数据做成报表并保存这些报表，供以后分析时使用。使用第三方的支持ODBC查询的报表应用程序可以让你生成基于时标系统和过程信息的报表。4.1.2.4应用功能iFIX是一个多任务系统，每一个节点都可以同时运行几个不同的应用。在iFIX内部，关键程序可以优先获取系统资源，而且可以被优先响应其对关键资源的请求。所有的iFIX应用可以分为以下三种类型：九用户配置应用。系统应用。九用户应用。九用户配置应用用户配置应用允许你生成指示和逻辑以监控过程。这些应用将生成配置文件，当启动时系统应用读取配置文件和使用所得到的信息执行指定的任务。事件调度是用户配置应用的一个例子。在事件调度中，你定义触发一个某一操作的事件（如每天中的某时刻或现场过程中某一特定的变化）和事件所触发的具体操作。一旦事件被预定，当事件一旦发生将自动触发相应的特定操作，不需要进一步交互。系统应用系统应用是随你的实时过程一起工作的。这些应用从配置文件中接收指令并且很少或不需要交互。通常系统应用可以优先访问系统资源。历史采集是一个系统应用的例子。一旦起动，它检索数据并存储在SCU中定义的历史数据目录中。当iFIX启动时，历史采集可配置成自动启动且它不需要更多的交互工作。用户应用用户应用是用来与过程或过程数据交互的程序。用户应用也可创建和使用配置文件。报警对象一览（OCX）是用户应用程序的一个例子，它要求你通过操纵在画面中内嵌的报警一览对象与系统相互作用。某些程序可能有多于一种的应用。例如，数据库管理器是生成过程数据库的用户配置应用。但数据库管理器也可充当用户应用，因为它允许你以电子表格的形式来显示实时数据。4.2实时监视与查询系统现场实时数据一旦被采集保存，实现对各类运行参数的监视就成为对sis系统的最低要求，一台发电机组需要监视的现场实时参数是非常多的，而各类参数对于机组的安全性、经济性的影响程度又各有不同，从被监视的数据来源看，大致可分为两类数据，一类是由采集器直接从现场传感器采集到的实时数据，另一类则是要SIS经过在线计算后产生的数据。而从这些参数所属的设备来看，又大致可分成主机、辅机和公共系统这几块。亚太公司在对系统的设计时既考虑到了要突出系统监视的重点，又为用户留有足够的自由组合监视参数的手段，对参数的显示方式也让用户有多种选择的余地，如曲线、列表、棒图、饼图等等。机组运行监视该模块主要是完成对电厂运行中的各单元机组的主机系统运行参数的监视。实时参数监视该组件主要是完成对那些直接来自现场仪表或传感器的实时参数的监视，对于那些与设备的安全、经济性有直接关系的重要参数，在监视过程中都作了特别处理，同时也给用户留有足够的自由组合监视参数的手段，对参数的显示方式用户也有多种选择的余地，如曲线、列表、棒图、饼图等等。另外对于参数的越限报警也作了周密的设计，高、低限值各留有三个不同的设置。机组状态监视该组件主要是用来监视那些对表征机组设备运行状态有特殊意义的参数和那些经过SIS在线计算的数据。辅机及公用系统监视该模块主要是完成对电厂各单元机组的各类辅机系统和全厂公用系统的监视工作。4.2.2.1主要辅机监视该组件主要完成对电厂的各主要辅机系统的实时参数的监视工作，如送、引风机；电除尘器；给水泵等。对于那些与设备的安全、经济性有直接关系的重要参数，在监视过程中均作特别处理，并给用户留有足够的自由组合监视参数的手段，对参数的显示方式用户也有多种选择的余地，如曲线、列表、棒图、饼图等等。另外对于参数的越限报警也作了周密的设计，高、低限值各留有三个不同的设置。4.2.2.2公用系统监视该组件主要完成对公用系统如化水、蒸汽站系统的运行参数进行监视，对于那些与设备的安全、经济性有直接关系的重要参数，在监视过程中均作特别处理，并给用户留有足够的自由组合监视参数的手段，对参数的显示方式用户也有多种选择的余地，如曲线、列表、棒图、饼图等等。另外对于参数的越限报警也作了周密的设计，高、低限值各留有三个不同的设置。4.2.3实时指标查询那些对于电厂运行的安全性、经济性具有特殊意义的现场实时参数被我们用来作为衡量电厂运行安全性、经济性程度的高低，这些被称为“指标”的参数是这个模块所关心的。4.2.3.1考核指标查询该组件中设计了常用的考核指标查询表，表中的常用考核指标可根据用户的需求，由用户自行配置。对于不常用的考核指标系统设计了一个检索过滤器，以加快用户的查询速度。4.2.3.2性能指标查询该组件中设计了常用的性能指标查询表，表中的常用性能指标可根据用户的需求，由用户自行配置。对于不常用的性能指标设计了一个检索过滤器，以加快用户的查询速度。4.3在线计算分析系统发电机组的在线性能监视系统主要是实时地监视整个机组的热耗，包括锅炉热循环，汽机热循环和可控损耗参数等。该系统能识别每个可控损耗参数的偏差，机组净热耗损失和每小时所耗燃料值。在线性能监视系统的设计有助于运行人员了解实际操作、运行条件、设备工况和这些因数如何影响机组性能，并能帮助运行人员来降低这种影响。4.3.1指标计算4.3.1.1厂级性能计算厂级性能计算将完成机组及其部件的各种效率和性能值的计算，并将这些值和各种中间计算值加以记录和显示。厂级性能计算包括主要下列项目：全厂性能；九系统质量和能量平衡；九锅炉性能；九汽机性能；九凝汽器性能；九九给水加热器性能；锅炉给水泵和给水泵汽机性能；九空气预热器性能；九过热器和再热器性能；九九大型泵和大型风机性能；4.3.1.2机组负荷优化计算本模块主要由电厂与电网电力交易中心电量采购合同管理；电厂各机组中、长期以及近期检修和运行计划管理；日负荷预测；电网调度中心日负荷调度曲线（调度指令）管理，电厂主、辅系统的当前可用情况统计等功能组成。结合各主、辅机运行的经济特征值，进行负荷优化计算，为实时优化各机组的经济负荷分配提供参考。a、 各主、辅机运行的经济特征值的获取是建立在厂级性能计算分析和设备状态分析的基础上，以保证电厂安全经济运行。b、 完成生产指令日志功能，值长下达的每一条指令都有详细记录，并进行打印。4.3.1.3考核指标计算该模块包括考核指标的定义（如哪些考核指标要纳入SIS的管理范畴，如上级机构对电厂的考核项：煤耗、保护投入率等；电厂内部的考核项：小指标）和维护。各考核指标的计算方法的管理。考核指标计算结果的输出等。4.3.2状态分析4.3.2.1锅炉泄漏分析由于锅炉及其辅助系统的故障占电厂故障的大多数，因此对锅炉状态的检测就显得尤为重要。但由于锅炉状态检测涉及的信号数量和类型很多，且检测的条件恶劣，现场实施困难，以及相关理论分析的欠缺，监测和诊断还面临着许多有待解决的问题。但近年来对锅炉捡漏研究还是有一定的成效：如炉管泄漏的声发射法。SIS通过现场的这类锅炉捡漏装置，可以实现对锅炉泄漏的时间和泄漏的大致位置等进行分析。4.3.2.2运行参数分析将直接反映机组运行工况的主要参数加以分类，将它们的实际值与目标值加以比较，并将比较的结果按它们在反映机组运行的安全性、经济性等方面的重要程度以不同的警示方式，反馈给值长和运行人员。4.3.2.3偏差分析性能计算的目标值是设备性能的合同值，机组性能的实际值和目标值之间的偏差产生后，要对偏差产生的原因进行分析，该分析模块中所用的可控耗损参数重要有：凝汽器过冷度；补充水流量；低加端差；低加端差；低加端差；低加端差；水泵温升；号高加端差；号高加端差；高加端差；过热减温水量；再热减温水量；高加切投；排烟温度及氧量；主蒸汽压力；主蒸汽温度；再热温度；高中压缸效率等。4.3.2.4机组运行状态分析根据性能计算和运行参数分析的结果，将那些能表征机组运行状态的参数与其目标值加以比较，并将比较的结果显示或打印输出，为运行人员对当前机组运行状态分析提供参考。4.4运行操作指导操作说明文件对那些重要的现场设备，在SIS系统中为它们建立一个操作说明文件库，操作说明文件主要是来自设备的生产厂家。当相关人员的操作涉及到某个设备时，在SIS中他们可以方便地找到该设备的相关操作说明文件。运行操作指导运行操作指导是为运行人员在做一些大的操作时提供的操作指导，指导的内容主要来自电厂的相关运行规程。经济负荷优化计算对机组热力系统运行性能的优化，就是从热力系统整体出发，通过降低机组可控耗损部分的损耗，最终达到降低供电煤耗的目标。对热力系统性能与耗差状况的计算、分析、比较，寻找出运行偏差产生的位置和原因，通过耗差定量分析，以确定各种偏差因素对机组运行性能指标的影响，提出改进建议，逐步逼近或达到设计值（或最佳值）。比较标准可以是设计值、实际运行最佳值和试验最佳值。同时要以比较精确的计算和切合实际的措施，来指导机组运行方式的调整和设备的检修，保证热力系统运行效率达到最佳。机组热力系统运行性能优化的计算方法如：九依据热力学基本定律，质量、能量平衡原理采取经典、权威的等效焓降法作为基本分析方法，对整个热力系统精心分析九九使用权威烟气状态方程对炉侧进行分析4.5厂级系统故障分析厂级系统故障分析的主要功能是记录系统中重要设备的故障追忆资料，并将所记录的故障追忆资料按事故的大小、性质等分类保存。作为事故追忆的档案资料，除现场设备所记录的相关参数外，还应给事故追忆的档案资料增加诸如：事故的大小、性质、事故的原因、事故的责任人、处理的结果等《事故调查规程》中所规定的项目，以便日后的查询和检索。历史数据查询历史数据查询为用户提供查询企业所记录的历次故障的所有信息（在权限许可的范围内）。查询工作可根据用户所定义的条件进行。如可根据故障发生的时间、故障的大小、故障的性质等等，在有必要时（如故障的历史数据积累到了一定数量时，为了加快查询的速度）系统还支持组合条件查询。趋势数据查询对于那些重要且适合于对其采用状态检测的设备，我们为其定义了一些能表明其整体性能劣化趋势的参数，作为设备的状态趋势监视点。本功能就是为查询这些状态趋势监视点提供多种查询方法。运行操作查询系统记录了来自DCS、辅助控制系统等现场设备系统的操作日志文件，并将这些文件作了科学的分类保存，以便用户对这些运行操作历史进行查询。系统为这样的查询提供了多种查询方法。4.6全厂能量审计主机能量审计利用全厂的性能计算结果和SIS的数据挖掘工具，帮助有关人员对机、炉、电的耗差和能损进行分析，找出耗差和能损的增减原因。4.6.2公用系统能量审计利用全厂的性能计算结果和SIS的数据挖掘工具，帮助有关人员对电厂的各公用系统的耗差和能损进行分析，找出耗差和能损的增减原因。4.7系统维护SIS是一个面向电力企业的通用监视系统，它完成对现场实时数据和历史数据的采集、储存、挖掘和管理工作。为了系统能更有效地为不同的企业服务，不断地提高用户数据的安全性和精确性，对系统的维护是必不可少的工作。亚太公司SIS的系统维护分数据维护、模型维护和系统时标管理等三个模块。4.7.1数据维护SIS作为一个管理了大量重要的现场实时数据的应用系统，一旦投入实际使用就不能容许出现任何数据丢失，所以要为SIS的运行建立完善的数据库备份体制，保证所有数据