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中国火电厂自动化发展趋势及对策

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 10:09:00 GMT

中国火电厂自动化发展趋势及对策

侯子良

【摘要】　在研究国外自动化技术发展及其在火电厂工程中应用经验的基础上，从工程观点出发，对未来21世纪最初10年火电厂自动化化技术应用的发展趋势、管理体制的改革，以及发展我国民族自动化工业等提出了看法。
【关键词】　火电厂　自动化　信息网络化　分散控制系统　现场总线控制系统

1　火电厂自动化技术应用10年展望

　　在本世纪最后10年左右的时间里，我国火电厂自动化技术应用的发展，尽管经历过挫折和重重困难，但仍以前所未有的速度发展。可以预见，进入21世纪，我国火电厂自动化技术应用很可能将以更快的速度发展，这个预测是基于：(1)世界高科技飞速发展，世界进入信息时代；(2)我国社会主义市场经济体制将日趋完善，经济实力进一步加强，我国电力市场将真正形成。作者在1997年10月中国电机工程学会第5届自动化学术讨论会上发表的论文《迈向2000年的火电厂自动化水平》，以及电规总院向原电力工业部上报的《关于建设2000年新一代燃煤示范(试点)电厂的请示》中的附件之一：《2000年电厂仪表和控制(I&C)系统设计原则》中，从工程观点出发，提出了21世纪初期火电厂自动化应用技术设想和2000年示范电厂自动化系统设计原则。在国家电力公司、电力规划设计总院的领导下，在各大区设计院以及各有关工程管理和技术人员的努力下，对2000年燃煤示范电厂自动化系统的设计原则逐步完善和落实，也使火电厂自动化未来10年展望更具现实性和指导性。

1.1　火电厂将进入信息网络化时代
　　未来21世纪的最初10年，火电厂必将随着不可抗拒的潮流加速进入信息网络时代，火电厂乃至电力系统和电力企业集团将形成生产过程自动化和管理现代化的信息网络。特别要指出，在全厂信息网络结构优化过程中，在技术上百家争鸣，研讨优化方案时，还要注意克服头脑中由于专业分工造成的偏见、局部间利益的摩擦，以及管理体制造成的束缚。经过2 a的研究和工程审查实践，初步形成了下图所示的全厂信息网络结构的方案，说明如下。
1.1.1　厂级生产过程自动化和管理现代化系统(简称厂级自动化系统)
　　由厂级监控信息系统(Supervisory information system in plant level,简写SIS)和厂级管理信息系统(Management information system in plant level,简写MIS)组成。SIS主要处理全厂实时数据，完成厂级生产过程的监控和管理，厂级故障诊断和分析，厂级性能计算、分析和经济负荷调度等；MIS主要为全厂运营、生产和行政的管理工作服务，主要完成设备和维修管理、生产经营管理(包括电力市场报价子系统)、财务管理等。SIS和MIS可以是设置在一个网络中的2个功能，共用计算单元和数据服务器，也可以如图1所示，SIS网与MIS网用网关(G)或其它接口分隔成2个网，分别设置相应的计算单元和数据服务器，以提高SIS网的安全性。

图1　火电厂生产过程自动化和管理现代化信息网络

　　电力集团企业MIS和电网运营系统与火电厂的厂级MIS相连，而电网调度系统则通过发电端的远程发送单元(RTU)与网内火电厂的的厂级SIS相连，进行1级或2级调度，也可采用传统方法连接到网络站监控系统。随着光缆在各地区，乃至全国范围内的敷设，有可能不再需要RTU，而可以由专用Intranet网实现上述通信。
　　厂级SIS+MIS系统，对内是实现厂级生产过程自动化和管理现代化的系统，对外是电网运营和调度系统，以及电力企业集团MIS在发电厂侧的支持系统，因此，一般情况下无需独立于厂级MIS再另搞一套发电厂报价系统(GBS)。

1.1.2　辅助车间监控系统
　　一个火电厂有10几个辅助车间，国外已有通过网络集中到1个控制室进行集中控制的做法。过去国内都是一个辅助车间内由PLC和上位机构成一个网络，在车间控制室内控制。目前趋向于采用适度集中控制的方案，例如全厂形成煤、灰、水3个网络、3个监控点，待今后条件成熟时再减少控制点。辅助车间网络通过网关连接到上层网——厂级SIS网，不推荐连接到单元机组DCS网，再将信息引到SIS网的做法，因为这样增加了DCS负荷，降低了单元机组监控可靠性，很难处理单元机组公用车间运行管理不同的矛盾，而且单元机组对大量辅助车间信息也没有需要。至于2个单元机组公用的厂用电系统和循环水泵房，则可设置公用DCS网，按如图1方式与单元机组DCS相连接，实现每台单元机组DCS对它的监控。

1.1.3　网络站监控系统
　　网络站监控计算机系统本质上是厂级SIS网下一级的一个车间级监控系统，有人建议把网络站监控计算机系统和SIS合用一个信息网络，这是不妥的，因为它们是2个不同性质的网络，合用会降低网络站控制的可靠性和实时性，并使不同任务的值班人员(全厂总工和网络站值班员)在同一网络的终端上工作而带来一系列问题。必须说明，图示的网络结构还有待在今后的工程实践中进一步完善，或根据情况作必要的修正。

1.2　单元机组自动化将展现新的特点
　　火电厂单元机组的自动化水平，无论国外和国内，都是比较高的，因此未来21世纪的最初10年期间，单元机组自动化水平要不要和会不会再提高，答案应该是肯定的。当前，国际上电力市场的竞争愈演愈烈，电网为了自身的安全和经济效益，对火电厂单元机组提出了一系列严格的调频和调峰的范围和速度的要求；竞价上网的市场原则迫使火电厂必须最大限度地挖掘机组潜力，提高效率，减少人员，降低成本；国家法律对环保日益严格的要求，并采取相应的经济调控手段，也将迫使电厂采取对策。在我国，随着改革的深入，电力市场正在逐步发展和完善，只要到全国走一走，就会看到火电厂内正蕴动着与国外类似的需求。
　　未来10年左右时间里，可以断定，单元机组自动化必将在下列几个方面进一步向前发展：

1.2.1　控制系统全计算机化，控制室紧凑小型化
　　单元机组实现全CRT监控，传统监控盘台将取消，控制室(2台单元机组)面积由目前的350～4 000 m2，降到150 m2以下。
1.2.2　监控系统的功能配置和物理配置原则将重新安排
　　a.物理配置原则
　　随着计算机技术的发展，监控系统将由以前的全部集中到一个控制楼里的配置方式，逐步趋向于采用适度物理分散配置的原则。庞大的控制楼将取消，变成若干个小型的电子设备间，分别布置在锅炉、汽轮机房或其它主设备附近。节省电缆，并为主厂房模块化设计、安装、缩短工期，以及主厂房合理布局创造条件。对现场来的信号，将大量采用远程I/O，其中驱动器控制用的I/O，经过实践，也将广泛采取现场配置，这种配置方式必将为大量节约监控电缆，降低基建费用，缩短工期作出贡献。
　　b.功能配置原则
　　分散控制系统问世时，当时开发者有2大派，一派以欧洲的公司为主，他们根据过去集中计算机控制故障集中的弊病，提出DCS应按控制功能彻底分散的原则开发，因此推出DCS中的控制器容量很小，往往控制1～2个回路，与传统单回路控制器类似；另一派以美国和日本的公司为主，他们走中间道路，采取适度分散原则。起初欧洲派由于符合原先人们的习惯，受到一定程度欢迎。但是随着时间推移，这种方案最终被淘汰了。现在连当时创导这种思想的DCS公司也纷纷抛弃原来那种型式的所谓控制功能彻底分散思想，而推出适度分散的DCS产品。
　　纵观这一段DCS发展史，结合火电厂单元机组控制系统的特点，DCS功能配置将与物理配置走正好相反的方向，正在趋向再适度集中一点的方向发展。因为：首先，单元机组各个控制系统间有着千丝万缕的信号联系，一对控制器故障，往往会导致另一对控制器因没有正确的联系信号而不能正常工作，甚至误动；其次，由于目前大多没有常规后备监控制设备，因此，对于大部分重要控制器，只要其中一对控制器故障，可能就要被迫停机，而过多的控制器实际上反而增加了故障停机的概率；再次，目前控制器容量和速度均大大提高，多个相互联系密切的控制系统集中在一对控制器中，反而因内部信息交换方便而提高可靠性。目前有的公司推出的DCS，CPU采用2×2冗余(由于计算机技术发展，成本增加很小)，可靠性进一步提高。
　　综上所述，根据电厂特点，应当在提高每一组控制器的可靠性上下功夫，例如采用按照IEC61508功能安全原则设计的控制器；CPU采用2×2冗余或三重冗余；必要时甚至对部分I/O采取冗余等。而在控制器容量和速度允许情况下，可以合理地配置控制器(按工艺功能区配置；关系密切的控制系统纳入同一控制器等)，适当提高功能配置的集中度。
　　c.现场总线控制系统(FCS)若干问题的思考
　　(1)“FCS将取代DCS，DCS将消亡”的论点。DCS的本质是监控集中，控制分散，故又称集散控制系统(TDCS)，从来没有人声称DCS的“监控集中”原则也过时了；相反，FCS系统开发商也企图仿照DCS开发上层监控网络，不同在于，他们开始时想搞一个唯一的国际标准的上层通信网而已，实施的困难已迫使他们放弃这种想法而宣布拟采用现存的工业以太网。因此，至少从这一点上说，这种提法是很值得讨论的。
　　(2)DCS和FCS如何对待“控制分散”。有人说，FCS将控制和处理功能彻底分散到智能现场仪表(智能变送器、智能执行机构、智能开关柜等)中，不再需要传统的放在控制室中的控制器了，这也是不全面的。从火电厂单元机组用DCS的经验看，在对待“控制分散”问题上必需因地制宜。
　　对于单元机组的大部分非常复杂的控制功能，“彻底分散”同由于故障点增多，反而会降低系统的可靠性(即使将来开发出冗余的FF-HI或PROFIBUS-PA过程控制总线)，并使一个控制系统功能必须以很高的处理周期，频繁在2层通信网络内交换信息，因此，至少在相当长时期内，技术上是不可行的。对于这部分系统的控制功能反而有趋向适度集中的趋势。
　　控制和处理功能中的单个驱动器的逻辑控制功能正在靠近，甚至嵌入驱动器中倒是一个非常明显的发展趋势，这本质实际上是将DCS的驱动逻辑模件放在现场驱动器附近，或者开发内嵌驱动逻辑功能的智能驱动器，通过DCS的I/O总线或现场总线，与控制室内控制器相连，从而大大减少电缆和提高可靠性。因此，这不是FCS的独创。对于简单的功能相对集中的控制系统，采用FCS的控制和处理功能彻底分散到现场智能仪表中，而后纳入DCS的方案，预计经过一段时间发展后，将会受到欢迎。
　　FCS的全数字化通信将引起真正的革命。传统DCS的一个致命弱点是，它可以控制和监视工艺过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于其I/O信号采用传统的模拟量信号，因此，它无法在DCS的工程师站上对现场仪表(变送器、执行机构等)进行远方诊断、维护和组态。FCS的现场总线和全数字的现场总线智能化仪表熔入DCS后，将彻底解决这个问题。DCS公司也意识到了这点，目前已有一些DCS可以在控制器下层的现场总线上连接现场总线智能化仪表，实现全数字化通信。但是，在DCS工程师站上对现场仪表进行诊断、维护和组态的功能目前都只处于开发阶段。因此，不赞成FCS取代DCS的提法，更确切的提法是，未来现场总线智能化仪表和FCS概念将熔入DCS中，推动DCS功能进一步发展，使用户的配置方式更加灵活。

1.2.3　单元机组自动化系统进一步智能化
　　单元机组DCS的应用使机组的监控面貌发生了质的飞跃，但是应当说，它的监控手法大多还是比较传统的，智能化程度不太高。当前情况开始有了变化。从国外看，许多智能化的监视和控制软件已日趋成熟和商品化，并在火电厂实践中取得明显的效益，单元机组自动化系统进一步智能的趋势十分明显。因此，应当精心研究和设计DCS应用软件，进一步提高显示、报警、事故记录等功能的智能化程度，实现数据存档和检索无纸化。要进一步提高模拟量控制系统的控制范围，研究实现根据机组负荷自动启停燃烧器(制粉系统)和机组自启停功能，使控制中心进一步智能化、自动化，使值班人员控制机组运行，好似人们照相使用“傻瓜机”那样，以提高机组运行安全性。同时，要积极采用已取得成功应用经验，安全、经济效益明显的优化控制软件、性能计算和分析软件、机组寿命管理软件、故障诊断以及状态维修软件等，进一步提高机组运行的安全性和经济效益，以较少投入，最大限度地挖掘机组潜力。

1.3　辅助车间高度集中控制
　　一个电厂有10几个辅助车间，过去在每个车间都设一个控制室，采用PLC实现顺序控制，值班人员多达100～200人，不少电厂辅助车间实际达到的自动化水平不高。随着大中型国营企业改革逐步到位，许多企业已经意识到，1 a就可以减少近千万元的支出。目前新建工程已迅速向这个方向发展。对于老电厂，他们在自动化改造时，除少数电厂外，目前大多还只在提高单元机组自动化水平上下功夫，辅助车间自动化改造还没有提到议事日程上来，这主要是因为它将引起更大规模的下岗压力。相信我国大中型国营企业改革基本完成之日，必将是老厂辅助车间进行上述自动化改造之时。
　　辅助车间实现高度集中控制要抓好2件事：(1)提高可控性，并集中解决好某些特殊检测问题，使设计的顺序控制得以可靠运行，实现在当地基本无人值班；(2)配置好辅助车间的计算机监控网络，实现若干辅助车间远方集中监控。

2　一场管理体制改革正在火电厂自动化领域内蕴动

　　火电厂自动化应用技术如此快速地发展，必然要呼唤上层管理体制的改革；否则，将阻碍它的发展。这场上层管理体制的改革，实际上已经在有的单位一些有远见卓识人的领导下一步一步地进行着。针对火电厂自动化的上层管理体制改革的范围将十分广泛，我想提出几点，抛砖引玉，与读者讨论：

2.1　火电厂自动化专业机构将重组
　　单元机组DCS的一体化及其向各功能领域渗透(包括电气控制纳入DCS等)；水泵房、水处理、输煤、除灰(渣、尘)、空调和环保监测等辅助车间及辅助系统以及远动和网络控制的计算机化和网络化；厂级监控信息系统和管理信息系统以及全厂信息网络的形成；电网运营和调度系统在发电侧支持系统的设置等火电厂自动化技术翻天覆地的进步，已使规划设计系统的火电厂自动化原有的专业机构设置不大适应，诸多矛盾、冲突、阻力等已在日常工作中日益暴露和尖锐起来。这主要表现为：(1)全厂各个系统所使用的自动化技术日趋接近和类似。但专业分隔，力量分散，使本来紧跟自动化技术日新月移发展就很困难的局面更难扭转。(2)专业机构分隔不合理还导致类似自动化系统间，由于互不交流，各搞一套，甚至设备选型不统一，设计标准和技术不一致，给电厂管理带来诸多不便。专业机构分隔不合理，也使有关专业在进行相关连自动化系统设计时，协调和交流带来困难，例如，有的专业从事MIS设计时，要大量涉及到电厂实时生产过程的数据处理(包括实时数学模型)时，需要熟悉实时过程热控专业，而在目前的机构设置下，往往会遇到相当困难。(3)火电厂进入信息网络时代，需要对火电厂各部分自动化系统进行统一规划和协调，使之更合理化，但是目前的专业分隔常常会造成各自扩大自己专业范围，专业间争吵不休，甚至最终设计出整体不合理的方案，例如电厂已经配置了厂级监控和管理信息系统，而另一个专业又单独搞一套专门的发电报价系统。类似现象不胜枚举。
　　所有这些说明，要加快设计单位机构的改革和重组。成立电厂自动化处(室)，统一归口设计全厂各个自动化系统，包括电厂管理信息系统，以及与电网运营和调度系统在电厂侧的支持系统，这将是发展的需要。机构改革可以是整个专业纳入，也可以是有些专业中抽调一些人重组一个专业组(例如MIS组)。目前各单位纷纷在进行的机构改革尝试必将提供更宝贵的经验。
　　火电厂自动化技术应用的纵深发展，也使电厂原先热工车间内的分工，以及热工和电气专业间分工再调整；电厂自动化技术的发展，维修社会化是十分明显的趋势，这也将改变过去那种厂内建立大而全的热工维修车间和配备大批人员的做法。单元机组和高度自动化水平要求按“集控”值班；电气控制纳入DCS将使我国延袭几十年的电气操作管理办法中有不少需要改变；现代化的MIS系统也将促使电厂形成新的一套现代化管理方法。

2.2　充实领导队伍，加强对自动化专业的领导
　　20世纪最后10年左右时间内火电厂自动化应用技术之所以发展比较快、比较好，其中一个重要原因是有一批卓越的领导，深刻认识到自动化技术对火电厂的重要性，通过各种组织形式把从事自动化专业的专家和技术管理人员组织在周围，在认真向他们学习、听取意见的基础上，作出了一系列正确的指导决策，这对推动自动化技术应用快速、健康地发展起到十分关键的作用；另一方面，一些单位，尤其是电厂和试验、调度单位，提拔了一批热工自动化专业人员充实到领导班子中，使整个领导集团对自动化技术应用的认识和指导作用得到了组织保证，这个经验对于未来21世纪火电厂自动化应用技术健康发展尤为重要，值得其他单位学习。
　　电厂进入信息网络化时代，各专业自动化系统汇合在一个大系统中，十分需要尽早着手培养一批专业知识面广、有管理组织经验的“自动化设总”。机构重组只解决组织形式，仍需要选拔和培养一批能胜任多专业综合的电厂自动化专业领导工作骨干，他们不仅应该有较广的知识面，而且应该没有偏见，站在全局的立场上，而不是站在个别专业利益上领导整个电厂自动化专业。我们已看到有的单位机构重组后，貌合神离，甚至互相抵消，这应引起我们密切注意。希望各级领导多花一些精力学习自动化技术知识，经常研究自动化技术和政策；提拔一批自动化专业人员充实领导班子；选拔一批自动化专业知识面较广、能够站在全局考虑问题和一定管理经验的人充当电厂自动化专业的“处长”或“设总”，充实领导队伍，以适应加强对自动化专业发展的需要。

3　我国电厂自动化系统制造商向何处去

3.1　抓住自动化系统国产化的机遇
　　国际上产业分工的深刻变化及这几年我国不少公司在DCS应用中从国外学到的技术和积累的经验，为我国DCS开发和产业化提供了十分有利的条件，国际上大量可以作为OEM产品的计算机公司提供的硬件和软件公司提供的软件，为集成我国DCS加快了步伐。
　　我国少数较有实力的DCS公司，为了适应快速变化的市场需要，不仅不断扩大为单元机组提供的DCS的功能范围(例如，DEH、电气控制功能)，而且扩大到能提供电厂MIS，并进而向变电站等方向扩张，正在形成一个全方位自动化公司，这些公司有望成为中国民族自动化公司的中坚。但是，他们要像一些著名大公司那样取得用户的信任，不仅要开发出先进、可靠的产品，而且要通过实际行动在用户中树立起有高度信誉公司的形象。因此，一定要切实加强企业的现代化管理，要把目光放远一点，切勿因眼前的利益和不谨慎而毁坏名誉。我们应当全力支持他们在市场竞争中加快成长。

3.2　大力发展火电厂专用软件公司
　　我国高科技人才资源的丰富为世界所公认，许多大专院校和科研院所很早就对火电厂优化控制、性能分析、故障诊断、寿命管理做过不少工作，也研制过一些系统。但由于当时社会需求不旺、软件商品化条件不成熟、DCS厂商喜欢自己开发，而配在专用计算机上提供又受欢迎。因此，大多只做试验，未能进一步完善化就束之高阁了。
　　当前，软件商品化条件已成熟，生产软件将成为一个重要产业，因此有些大专院较和科研院所不应都挤在一起低水平地重复开发DCS，竞争系统工程项目。由于不是自己强项，结果不是为外国人作代理，就是搞些技术性不强的小项目。具有这种优势的上述单位，应尽快下决心转向火电厂自动化专用软件的开发和生产上，向国内外计算机监控系统的生产商或集成商提供OEM软件产品，提供完整的、成套的可供选择的软件包，把自己发展成为有自己特色的软件公司。尽管初期会有些困难，但前途必将无量。软件公司的大量拥现和成长，必将增强我国计算机软件产业的实力，也将推动火电厂自动化应用技术水平的提高。

谈火力发电厂厂级自动化与实时数据库

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 10:08:00 GMT

谈火力发电厂厂级自动化与实时数据库

王淼婺

（浙江省电力试验研究所，浙江杭州310014）

摘要：叙述了我国火力发电厂自动化发展的基本现状和实现厂级自动化所需进行的工作，强调了实时／历史数据库的建立是该项工作的基础。提出了适合火电厂应用的实时／历史数据库的基本要求和特点。关键词：火电厂；厂级自动化；实时；数据库

　　DCS已经实现了单元机组的自动化，AGC又使电网负荷远方调度成为现实。随着计算机网络技术的发展和发电厂科学管理的需要，实现发电厂的厂级自动化即管理控制的一体化已经成为十分迫切的任务，对此，国内外已进行了大量的研究和实践，国外各大公司如：ABB、Siemens、Honeywell、Foxboro、日立等都有不同深度的产品，国内目前提出的监控信息系统（SIS）也提出了实现厂级自动化信息系统的基本构想。
　　按照目前的管理模式和电力市场发展的要求，从我国的国情出发，火力发电厂厂级自动化最迫切的应包含三大任务：
    （1）全厂负荷的经济调度及运行优化。（2）设备状态监测、故障诊断及检修管理。（3）计算发电成本，提供合理报价的系统。
　　为了完成上述三大任务，发电厂应根据自身的情况不断的开发和提出一些应用任务，科研机构也应从我国的实际出发对管控一体化的模型和体系结构进行研究，这实际上是一个不断丰富和扩展的渐进过程，特别需要融合电厂运行的丰富经验和历史资料，不可能设想买来一个现成的系统就能满足电厂的实际需要和全部要求，重要的是建立一个合理的信息网络和灵活、实用的为决策服务的数据仓库（在实时／历史数据库基础上建立的）以满足不断开发的需要。
1 厂级实时监控信息系统
　　目前我国发电厂自动化发展的基本现状是，中大型机组已基本上采用DCS控制或正在进行DCS改造，辅助系统控制基本上采用PLC控制，目前正在进行集控化改造，电气部分控制纳入DCS的范围和方式正在探讨和逐步实施中，但管理所需要的一些设备状态和运行状态的信息尚未进行全面和系统的设计和收集，另外也存在着各种形形式式的独立控制系统，如：DEH、MEH、旁路控制、自动同步、自动电压调整、自动励磁等。此外，MIS系统长期缺乏一个统一的规范，各发电厂都是根据自己的需要陆续开发，开发人员的组成和设备与DCS都有很大的差异，早期采用的DCS还不具有开放性，它们之间的通讯还必须通过专门的设计人员设计专门的通讯接口来进行。针对上述情况，要综合利用上述数据必须在这些系统之间设置，转换通讯规约满足通讯要求的各种接口。
　　我国发电厂自动化发展的另一个基本状态是，对于完成厂级自动化的三大任务正处于探讨和摸索阶段，目前主要的问题是缺少一个可进行系统和全面分析的统一的数据库，缺乏分析所必须的原始数据的积累。对于最终应用所需的模型的理解也在不断的探索和加深中，因此也无法确定最终应用所需要数据的采集数量和范围。因此，应用层的开发不可能一次完成，即使引用国外有经验厂家的产品，也因国情及管理模式的不同需要有个适用和修改的过程。
　　由于上述两种基本情况，确定了我国实现厂级自动化的厂级实时监督信息系统的基本形式（如图1所示）。对于这3个层面的基础要求如下。
1．1 DCS及现场设备
　　应提供现场生产的基本控制和管理信息并进行数据的规整，以利于快捷的通讯。
1．2 实时／历史数据库
    （1）应具备与多种现场设备的接口技术。
　　（2）能快速和同步的接受现场的全部数据，具有存储大量实时和历史数据的能力及必要的压缩和还原技术。
　　（3）能方便的组态进行二次运算，提供必要的数据处理工具，并能方便的组态，显示和监视各种需要的信息。
　　（4）提供厂级自动化各应用单元统一的数据平台。
　　（5）数据安全和防攻击技术。
1．3 厂级自动化应用层
　　它应由实现管理控制一体化的高级应用软件组成，例如：
    （1）过程信息管理模块。
（2）性能计算模块。
    （3）电厂负荷优化调度软件模块。
（4）锅炉清洁模块。
    （5）汽机寿命管理模块。
（6）锅炉寿命管理模块。
（7）辅机帮助管理模块。
（8）诊断功能系统。
    （9）电厂设备测试模块。
（10）数据调整模块。
   （11）优化控制模块。
（12）维修、备件管理模块。
   （13）文档、工程管理、环保管理模块。　（14）经营计划管理、技术经济分析、报价支持高层软件模块。
　　厂级自动化的高级应用软件的开发，首先必须提供一个可供其分析和监视的数据库，需要积累全厂生产管理和设备运行的实际信息，观察其变化和发展趋势，以使开发的软件更具可用性，因此必须为其提供一个强大的实用的实时／历史数据库，该数据库的建立应是当前厂级自动化开发和实现的最具现实意义的基础工作。
2 实时／历史数据库
　　由于管理和生产的需要，目前绝大多数电厂都记录了大量数据，但这些数据往往分散在不同的计算机或控制系统上，不能统一的存储或调用，各个控制系统是互不连通的信息孤岛，许多问题因无法集中到足够的数据进行综合分析而难以得到合理快捷的解决办法，特别是管理与控制信息，从体系的开发到数据处理的思路常常有很大的差异，不能为各种应用的方方面提供一个统一的数据平台，难以实现管理、控制的一体化，不能将管理的效益真正从实际生产中充分的发挥出来。
　　此外，设备的状态诊断及管理、经济分析、运行优化和许多未来的开发应用都需要充分的运行和历史数据为依据，问题是目前要确定未来那些数据是必须的，以防止所需信息的丢失是非常困难的，保存所有的数据则是最理想的方法。
2．1 实时／历史数据库的技术特点
　　为了满足上述要求，应建立一个实时／历史数据库，并具有下列特点：
　　（1）为生产和管理获取所有的相关信息，可以生成过去和现在的所有操作情况画面，以足够的信息供用户以不同的视角在统一的数据库访问相同的信息，获得不同的应用。
　　（2）在线存储多年的工艺数据，即以用户或应用的要求包括秒级的数据存储历史数据，以利于工艺和设备的运行状况分析。
　　（3）以数据的原型存贮，即数据的采集与存贮保持原有的时间间隔、精度而不必考虑将来如何用，但这需要占用大量的磁盘空间，采用先进的压缩技术和保持应有精度的还原技术是可取的。
　　（4）数据只存贮一次，以数据的基本形式存贮，并可对数据进行任何格式的计算和归纳处理。支持过程优化、先进控制、专家系统和其它复杂计算功能，以满足不同用户或应用程序的要求。
　　（5）数据库是一个全厂范围内的统一数据平台，是用来在不同厂商的产品间传送信息。因此，必须具有开放性，例如采用分布结构的计算机环境，Client／server结构，可在多种系统配置下运行，在客户端产品底层采用Windows技术和Win－dows化的界面，有丰富的商业化数据处理工具，对不同的DCS、PLC、工控机等厂商产品有丰富的接口经验。
　　（6）数据采集和存储的可靠性。采用分布式结构进行数据采集和存储，接口能支持网络节点之间的容错技术，当发生故障时仍可继续采集网络节点式接口设备的数据，采用分布式数据存贮数据暂时保存在该节点上，保证数据在节点上层故障时数据不丢失。
　　由于实时／历史数据库采集的数据量大，精度要求高，并且带有时标，因此不宜采用常规的关系数据库存储，需要专用的实时／历史数据库。
2．2 PI实时／历史数据库
    20世纪80年代初期，由美国OSISoftware公司开始开发的PI（PlantInformation System）系统是一套基于Client／sorver结构的商品化软件应用平台，它是时间序列的数据库，最适合处理过程数据。PI服务器支持微软公司的开放数据库连接标准（ODBC），并形成PI－Process Book模块，这一特征允许用户从PI系统这一端去观察与ODBC兼容的任意一个数据库中心数据，使得PI数据在应用和用户感受方面就像是PI数据存贮在关系数据库的表中一样，用这种方式可以非常方便地与关系数据库进行交互。PI服务器端还应用了该公司总裁个人专利技术：旋转门压缩技术，数据通过独到的二级过滤进行压缩，12000点的数据存储一年时间，仅需4G的硬盘，并在几秒钟内取到自己所需要的历史数据，采用分布式的数据采集结构和容错技术保证数据采集的可靠性，PI系统具有丰富的服务器端和客户端模块化软件以利于应用和开发。该系统在我省嘉兴电厂获得了应用。
　　实时／历史数据库集成了全厂的过程信息，作为工厂底层控制网络与上层管理信息网络连接的桥梁，弥补了工厂信息流通的断层，是实现管控一体化的前提条件，也是火力发电厂自动化向更高层次发展必须先期切切实实做好的一项工作。

数字化是火电信息化的基础

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 10:07:00 GMT

数字化是火电信息化的基础

电力行业热工自动化标准化技术委员会主任委员、教授级高级工程师/侯子良

　　社会需求和技术的发展像两个翅膀，支持着火电厂自动化技术的不断向前推进，它永远是火电厂自动化水平不断提高的原动力。

　　站在社会需求和技术演变的高度，不难看清近代火电厂自动化技术发展的进程，同时也可预测和制订下一步技术发展的规划和目标：从1990年至2010年间，我国火电厂自动化发展已经或将经历四个具有标志性的里程碑??已经走过的分散控制系统时代和网络化时代，以及即将进入的数字化时代和信息化时代。

　　近期，我国火电厂自动化必将步入数字化时代和信息化时代。

　　火电厂数字化（数字化电厂）是火电厂信息化（信息化电厂）的基础。因此，当前首先面临的任务是实现火电厂数字化，建设一个真正意义上的数字化电厂。

　　数字化时代的火电厂控制和管理系统可以分为三级：厂级（SIS、MIS、BPS）、机组（车间）级（DCS、PLC）和现场设备级。

　　目前，厂级和机组（车间）级已经全部数字化，并形成了一个信息共享的数字化网络。但是，现场设备级，包括成千上百的变送器、执行器、电动门、电气开关柜等，均采用一对一的模拟量信号或开关量信号传送，而且采集的信息很少。此外，辅机设备被自动采集的信息也比较少，仅仅能满足低水平监控的要求。

　　众所周知，在最近几年的发展中，新建电厂普遍建立了厂级SIS和MIS网络架构，并配置了不少故障诊断、状态检修以及性能优化等监控和管理软件。但是，这些软件尚欠成熟，更重要的是基础工作没有跟上，现场设备级自动采集的信息太少，而一些高级应用成了无米之炊。如果依靠人工采集、人工录入的话，不仅工作量大，而且有些也较难实现。如果不解决这些问题，SIS和MIS已经或将进一步投入的资金，将不能真正发挥出效益。

　　因此，形势要求我们，必须加快使现场设备级实现数字化，并根据SIS和MIS需要增加采集的信息量，全面解决火电厂网络化任务，真正实现火电厂数字化，进而才能较好地完成火电厂信息化的目标。　　火电厂信息化是我国火电企业发展在较长一段时期内的任务。在火电厂三级系统中，厂级和机组（车间）级已经实现了数字化，而关键在于如何将数字化推向现场设备级。因此，推广应用现场总线系统，实现现场设备级的数字化，就成了实现火电厂全面数字化的关键一步。

　　可以断定，不用到2010年，我国火电厂将步入火电厂信息化时代。

企业信息化建设与创新发展

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 10:06:00 GMT

企业信息化建设与创新发展

周志敏山东莱芜钢铁集团公司动力部(271104)

   【摘要】企业信息化建设的基础是企业生产过程自动化，其发展的目标是实现企业管理的现代化，本文简单介绍监控信息系统SIS和管理信息系统MIS，并阐述了在企业实际应用中应注意的问题。
   【关键词】企业信息化 SIS系统 MIS系统应用
    随着信息时代的到来，企业必将不可抗拒的加速进入信息网络时代。企业将建设具有本企业特点的,生产过程自动化和管理现代化的信息网络。在现代化企业中，信息管理工作在企业中将发挥越来越重要的作用。企业信息工作，主要是指进行生产经营和执行决策所需要的资料、数据的收集、加工、传递、存储等管理工作。把企业物流的管理提高到对企业信息流的管理来控制企业的运作。及时提供给领导决策所需的多方面的信息和生产现场实际情况。计算机成为标志着一种高科技、高效率和高水平的使用工具，已经渗透到企业日常工作的许多方面，无论是其自身还是所发挥的作用，都为企业的创先和发展以及经济效益，做出了显著的贡献。
    我国企业由于信息技术、计算机技术、网络技术、自动化技术的应用，将随着世界高科技的飞速发展，随着世界进入信息时代，随着我国社会主义市场经济体制的日趋完善和经济实力的进一步加强，将得以更快速度的发展。
    1.企业信息化
    一般来说，企业管理可分为三个层次：高层管理——实施战略管理，即对企业业务和资源在整体上的一种把握和控制，包括组织架构、资源配置和企业战略等。中层管理——实施业务管理中的具体设计、组织协调，决定了企业各种业务是否能有效地开展。基层管理——实施对业务处理的过程管理。我们通常将分布在基层管理中但又跨越三层管理能够影响企业全局的管理活动和事务称为基础管理。实施企业基础管理最本质的是对企业基本业务实施过程管理。具体地说，主要是对企业销售、供应、生产、库存、质量、成本、财务等主要事务活动的过程管理。它的好坏决定了企业的战略目标能否实现，也决定拉企业持续发展是否有坚实的繁殖内核。
    因此，企业必须首先加强自身的信息基础设施建设，通过（1）企业基础数据的信息化、（2）企业基本业务流程和事务处理的信息化、（3）企业内部控制及实施控制过程的信息化、（4）人的行为规范管理等企业基础管理信息化工程，确保企业在规模不断扩大和业务迅速发展的过程中保持坚实的管理基础和繁殖内核，促进企业的可持续发展。企业信息化是电子商务的基础，企业管理信息化是企业信息化的核心，企业的电子商务必须首先从企业基础信息化开始。而中国企业开展基础管理信息化的关键是选择合适的企业管理及电子商务应用软件并制定合适的实施策略，这种选择应以解决企业自身管理为目标，在期望与现实之间求得平衡。对于大多数中国企业而言，普遍存在自身的管理水平不高，信息化程度较低等问题，因此，用信息化手段解决企业基础管理，并建设一定的电子商务基本应用，将是中国企业开展基础管理信息化，迈向电子商务的基本策略。
    我国中小企业信息化水平一直还处在非常初级的阶段，有关统计表明，真正实现了计算机较高应用的企业在全国1000多万中小企业中所占的比例还不足10%。然而，随着我国市场条件下企业竞争压力的不断加剧、企业组织管理观念的变革以及业务流程标准化的不断完善，中小企业信息化建设的热情近几年来有了显著的提高。中小企业要跟上信息化的步伐，要通过网络化支持和实现新的工作组织和管理方式，实现信息资源的共享，首先在PC数量上要根据企业内部用户规模由单机环境发展为多机环境，实现全部信息资源在机运行，其次应根据业务需求在应用上由一般的文件处理发展到多任务和成为处理核心业务的工具，系统平台方面则要由主机计算模式实现向网络计算的跨越。对于后者而言，尽管不同的中小企业对网络建设的侧重不同，却都需要一个必须的关键设备作为整个网络的中枢，这就是服务器，其是中小企业信息化的灵魂。
    企业信息化实际上从有计算机的时候就开始了，只不过互联网一出现，原本是每个公司、每个个体的一些资源可以通过网络去共享，我们现在所说的网络不仅仅是互联网，包括手机无线网络，及其他不同形式的网络，可以将资源从一个计算机的个体里面跟其他的人共享。同时，还有很多不同的点可以跟不同的点去分享。所以，它创造出来的力量是非常巨大的。这实际上是整个互联网或者整个网络经济时代，它带来给企业的变化将是巨大的。
    有一台电脑，建一个网站，有一个域名就是信息化了吗？究竟计算机、互联网或者其他的科技可以给企业带来什么样的好处解决企业什么样的问题？企业的基本问题是增加销售，扩展不同的销售渠道，降低成本，提供更好的客户服务改善企业的盈利率等等，所以信息化实际上就是对企业内部及外部做一个深刻改造，如同以前大家可能用笔记一些帐，现在用计算机可以很方便地去做，计算机很好地处理了内部客户的数据，网络实际上可以延长这个关系，从企业的内部开始与周边产生关系，可能是它的供应商，或者是他的客户，它的下一层经销商，都可以进行有序的安排。网络整体运营得好，可以为企业带来无穷的好处。
    在21世纪互联网新时代，信息产业将会有个由量到质的飞跃。电子商务在全球各地构筑和实施。仅仅是几年前，服务器托管服务商在美国的互联网接入业务中还占次要地位，而如今他在全球互联网经济的推动下，已得到了长足的发展。服务器托管业务构成了信息技术时代和基于互联网的新经济时代最基础也是最关键的行业。
    什么叫e文化？思科系统（中国）网络有限公司副总裁林正刚认为；“电子商务时代就是商务电子化，商务是沟通开始的，在商务没有发生之前，我们先要沟通，这很重要”。人们一提起电子商务，往往是指网上购物，这种概念是把商务电子化，商务电子化意味着大量的是信息流而不是物质流。物质流是在网上买一个东西，信息流是当我们按一个鼠标，或者按一下回车键买一个手机的时候，买手机这个信息应该反馈到生产芯片、手机外壳那里去，整个流动过程是一个信息流的过程。假如从生产硅片开始一直到卖手机，整个信息完全沟通了，这是完成商务电子化了。而现在我们走的只是完成电子商务最后的一公里，也就是说B2C那一部分，真正需要花大力气要做的事情是B2B，是商务整个电子化，当信息流整个流动起来，人民购买的消费心理习惯和社会结构都回发生变化，只有到那时，才真正电子化了是要迎接这个时代到来。
    企业生产过程自动化和管理现代化系统；可分为监控信息系统SIS (Supervisory information system in plant level)和管理信息系统MIS (Management information system in plant level)。SIS和MIS可以是设置在一个网络中的2个功能，共用计算单元和数据服务器，也可以将SIS网与MIS网用网关(G)或其它接口分隔成2个网，分别设置相应的计算单元和数据服务器，以提高SIS网的安全性。SIS+MIS系统，对内是实现生产过程自动化和管理现代化的系统，对外是产品销售及物流系统。
    2.SIS系统
    SIS系统主要处理实时数据，完成生产过程的监控和管理，故障诊断和分析，性能计算、分析和生产调度等。SIS系统是由多个子系统组成，如网络站监控计算机系统、CRT监控系统、AGC系统、DEH系统、DAS系统、DCS系统和现场总线控制系统FCS (Fieldbus Control System) 系统等。
在企业生产的自动控制中按照专业，划分为几大块或者叫几大子系统,世界流行的和我国常用的：
    2.1过程控制系统
    过程控制系统，他已全面采用了DCS控制系统，逐步形成了数据采集、模拟量控制、顺序控制、数据处理和数据管理五大系统。
    2.2生产微机监控系统
该系统由数据采集DAS系统、控制通信PLC系统、画面显示CRT系统及其他组成。
    2.3智能信息处系统
    智能信息处理技术的方法包括专家系统、神经网络、知识工程、模糊数学、小波变换、分形几何、进化算法等与常规的信息处理技术相结合的产物，它的处理对象是包含声音、图像、文字和累积在内的多媒体信息，它主要涉及到以下处理问题：多媒体信息融合、多媒体信息转换、多媒体信息识别、多媒体信息生成。因此，必须研究和开发适合多媒体信息处理的功能更强，效率更高，效果更好的智能信息处理系统。
    2.4现代图形处理系统
    现代图形处理技术,主要体现在计算机操作和信息显示的图形化,即窗口技术与多媒体技术的完善结合,通过窗口技术,可以实现简单方便的屏幕操作,完成对开关量或模拟量的控制,对于信息的状态和参数的变化甚至信息所处的地理位置,也都可以通过动态图形和图形符号来加以显示,达到对信息的采集和监视的目的。现代图形处理技术综合运用了智能信息处理技术,所涉及到的各种处理技术,也是信息处理技术的具体应用和实践。
    2.5网络信息智能处理系统
    综合自动化系统的发展趋势将是从不同生产厂商的自动化的系统朝着实现可互相操
作、可互相替换的互联开放性系统的方向发展。如L onWorks技术包括硬件部分的神经元
（NEURON）芯片和软件部分的 LonTalk通信协议。
    2.5.1神经元(NEURON)芯片；神经元芯片是LonWorks技术的核心技术,网络芯片3150或3120(商品名称是Neuron) ,该芯片由三个8bit的中央处理器cpu 组成,第一个cpu为介质访问控制处理器,它处理LonTalk协议的第一层和第二层,即负责通信媒体访问控制(物理层、数据链路层)，第二个cpu为网络处理器，它实现LonTalk协议的第三层到第六层（网络层、传输层、会话层、表示层），第三个cpu为应用处理器，它实现LonTalk协议的第七层即负责与用户进行相应接口的应用层。
    2.5.2LonTalk协议；LonTalk协议为遵循国际标准化组织ISO的ISO7498所定义的开放系统互联（OSI）模型，其固化在神经元芯片内,LonTalk协议是面向对象的网络协议，采用网络交易形式，可以控制信息在各种传输介质中非常可靠的传输。
    神经元芯片还有一个时间计数器，从而完成Watchdog、多任务调度和定时功能。神经元芯片支持节电方式，在节电方式下系统时钟和计数器关闭，但状态信息（包括RAM中的信息）不会改变，一旦I/O状态变化或网上信息有变，系统变会激活，其内部，还有一个最高1.25Mbps独立于介质的收发器。智能信息处理技术在网络通信中的应用，大大的增强了网络信息的处理、信息传输等功能。
    2.6分布式智能系统
    分布式智能技术不同于人工智能主要研究一个单独的智能体怎样体现其智能行为,分布式人工智能主要研究体现在多智能体系统中的知识、技能和行为。确切地说主要是研究在合作或竞争下如何协调各智能系统的行为，其主要目的是为了有效地利用资源，控制系统的异步操作，均衡智能系统的目标。
    由于许多复杂系统内具有分布式（时间上的分布、空间上的分布、功能上分布和系统结构的分布），网络技术的日益成熟和广泛的应用，为系统高可靠性的要求及信息处理速度的日益加快提供了广阔的系统平台，也为分布式人工智能技术在理论研究上取得了很大的进展，并以开发出多用户、多层次的分布式智能系统，针对现代工业系统的特征，目前在国际上具有代表性的应用方向：分布式智能控制、多智能体系统（MAS）、线条式工作与决策，它们的应用为实现更有效的控制和管理提供了新的思路和方法。
    2.6.1.DCS系统；DCS(Distributed Control System) 为第四代过程分布式数字控制系统,其是随着半导体制造技术的飞速发展,大规模集成电路和超大规模集成电路的出现,计算机技术可靠性的大幅提高,使得第三代以模拟集中过程控制系统CCS(Computer Control System)发展成分布式数字控制系统,他的主要特征是整个控制系统不再是仅仅具有一台计算机,而是由几台计算机和智能仪表及智能单元构成,其设计是以分散控制为系统组态的主导思想,有效的克服了CCS系统集中控制在可靠性方面的问题,也提高了系统的扩展性和维护性。
    2.6.2.FCS系统；FCS(Fieldbus Control System)现场总线控制系统,FCS是从DCS发展而来,就象DCS从CCS发展过来一样,从结构和性能可靠性上都有了质的飞跃。从“分散控制”发展到“现场控制”及数据传输采用“总线”方式，使FCS有着广阔的发展空间。因系统论的观点已被广泛地接受，人们开始以大系统的概念对待整个过程控制系统，系统的增大也导致网络通信技术的迅速发展，而总线技术可以大大地拓进控制系统的发展，而资源共享才是FCS的主要发展空间，于是现场总线应运而生，并且以前所未有的激烈程度展开市场竞争，推动FCS控制系统发生突破性的进展，现场总线技术基础是一种全数字化、双向、多站的通信系统。在3C技术（计算机技术、现代控制技术、通信技术）的基础上，大量现场检测与控制的信息就地采集、就地处理、就地使用，构成分布式智能控制系统结构，实现了多智能体间的协调式工作和决策体系。
    随着计算机的快速发展和控制技术的不断提高，使得生产过程控制与电气控制日益显得不协调，控制水平也逐渐拉大。为了解决这一矛盾，有效的办法就是将电气纳入DCS系统控制之中，这样既利用DCS系统已成熟的分散控制技术，又能提高电气控制水平。，可充分利用DCS系统的手段，有效提高整个电气控制的安全性和可靠性。
    3.MIS系统
    MIS系统是一个覆盖企业或主要业务部门的辅助管理的人－机（计算机）系统，主要为运营、生产和行政的管理工作服务，主要完成设备和维修管理、生产经营管理(包括电力市场报价子系统GBS)、财务管理等。它和企业的管理密切相关，和企业的管理模式、经营意识密切相关，为企业的最终目标服务。MIS系统是集计算机技术、网络通信技术为一体的信息系统工程。能够使企业运行的数据更加准确、及时、全面、详实，同时对各种信息进一步地加工，使企业领导层对生产、经营的决策依据充分，更具有合理性科学性，并创造出更多的发展机会；为企业的科学化、合理化、制度化、规范化管理，为企业的管理水平跨上新台阶，为企业持续、健康、稳定的发展打下基础。
    3.1MIS系统的建设
    MIS系统建设的目的是为了节省人力,提高效益而过渡到一种新的工作方式上去，计算机系统是促进标准化管理、提高企业效益的强有力的工具。MIS系统的建设是一项复杂的系统工程，覆盖全企业或至少覆盖企业的主要业务部门。但是,作为一个崭新的学科，还不够成熟，有些基本概念还存在混淆，比如：以为凭着高新的计算机技术或设备就可以解决MIS系统建设的一切问题，或者忽略MIS系统建设的渐进过程，以为通过一次性的突击式的开发就可以毕其功于一役。这会使MIS系统建设陷于误区，有的开发规模很大，实际应用的范围却很小；有的系统用与不用似乎没有多少明显的差别；还有的系统维护工作量太大，甚至推倒重来。从而不能达到预期的效果。另外有的MIS系统建设不从系统所能发挥的作用着眼，而是把程序所实现的功能都列为开发的内容，似乎装入系统的内容越多，系统所发挥的作用就越大，为上计算机而上计算机，结果导致大量不必要的开发或者系统规模过大无法完成。还有的仅仅关注购买多少计算机、安装什么网络，以为计算机软硬件平台越先进越好，结果造成购进的大量设备不能发挥作用。有的开发者对用户的参与重视不够，仅仅把着眼点放在计算机技术本身，按照自己的构想做出了大量的程序，而用户却不愿使用，使开发工作落空。
    MIS系统的建设不同于一般的工程、MIS系统的建设不能急于求成，在MIS系统的建设中，系统的最终目标和内容常常难以确定。比如：电厂的设备管理系统，设备的种类成千上万，其规格型号、归属部门、安装位置等等千差万别。MIS系统要管理的内容、达到的效果及运行后的状态等等涉及的内容很多，很难通过调研完全确定所有的内容。事实上，MIS系统的建设和一般工程的根本区别就是不能在开发前完全确立系统的目标和内容，即不可能企望有一个详尽的设计去简单地、多方面地组织和控制系统的建设。这是MIS系统建设的最大特点，也最容易引起比较大的问题。
     MIS系统建设的工作量比较隐蔽。其工作量并不能明确地度量。MIS系统建设常常被误以为是多打印几张表格的问题。事实上，打印几张表格远远不同于系统建设，MIS系统建设不仅包括极为丰富的内容，而且需要全面的把握一种处理方式，并按计算机的特点组织出具有严密逻辑结构的新的系统，这是极为困难的。有的MIS系统建设者提出计算机配置要十年不落后，这实际上是按照一般工程建设的习惯对待MIS系统建设，是错误的，也是有害的。如果系统配置不从实际需要考虑，而是盲目求高求全，不仅不能发挥出作用，而且随着计算机技术的更新换代，价格迅速下跌，大量的投资将化为乌有。
    MIS系统的开发不是在模拟原有的方式，而是根据计算机的特点重新设计出一种新的工作模式。实际工作中，对这一点常常比较忽视，甚至完全根据人工方式的特点设计计算机的功能。就象我们按步行的习惯修铁路，家家户户都修车站，虽仍有随时上车的便利，但坐上这样的火车，得到的基本上还是步行的效果。系统建设的组织者应善于了解和把握系统性、本质性的问题，有一个明确的系统概念，同时，要采取有效的技术和组织措施，确保在开发工作中处于主动，以便有效的贯彻系统建设的思想，把系统建设推向成功。
    3.2 MIS系统建设的平台
    目前国内使用和发展的MIS 系统平台模式大体上分为两种：客户机/服务器模式(Client/Server，简称C/S)和Web浏览器/服务器模式(Browser/Server，简称B/S)。
    3.2.1 C/S 模式主要由客户应用程序(Client)、服务器管理程序(Server) 和中间件(middleware)三个部件组成。客户应用程序是系统中用户与数据进行交互的部件。服务器程序负责有效地管理系统资源，如管理一个信息数据库，其主要工作是当多个客户并发地请求服务器上的相同资源时，对这些资源进行最优化管理。中间件负责联结客户应用程序与服务器管理程序，协同完成一个作业，以满足用户查询管理数据的要求。
    3.2.2 B/S 模式是一种以Web技术为基础的新型的MIS系统平台模式。把传统C/S模式中的服务器部分分解为一个数据服务器与一个或多个应用服务器(Web服务器)，从而构成一个三层结构的客户服务器体系。首先它简化了客户端。它无需象C/S模式那样在不同的客户机上安装不同的客户应用程序，而只需安装通用的浏览器软件。
    系统的开发和运行有许多先决的条件和问题，这是MIS系统建设的基础性工作，应该注意解决。系统分析员比一般的计算机技术人员更为重要、也更为难得。企业MIS系统的建设要注重对系统分析员的选拔、培养。MIS系统建设的方法论在国外是一项非常活跃的研究领域，国内MIS系统建设难以达到预期效果的重要原因之一是缺乏有效的方法论的指导。
    3.3 MIS系统建设中的技术问题
    针对MIS系统建设中存在的技术问题，美国学者马丁提出了以数据为中心的开发思想。MIS系统都是以数据库为基础实现的，我们把分类组织到数据库中的数据称为数据平台，以数据平台为核心的系统其结构就由:输入－数据平台－输出（包括处理）三个部分组成。这样的系统具有以下特点：
    3.3.1系统性。比如数据平台包含了有关发电成本的数据，那么发电成本就可以很方便地计算出来。由于各种汇总和分析结果直接由组织起来的数据得出来，因而也可以减少处理环节，达到使管理工作规范和节省人力的目的。
    3.3.2适应性。由于所开发的各种功能是相互独立的，功能的改动也方便。这使得系统的功能可以灵活的增加和改动，能适应实际工作的需求。
    3.3.3稳定性。电力生产的数据处理过程是多变的，但是，其基本的数据却是稳定不变的。比如对于电厂来说，无论管理方式如何变化，汽机、锅炉、人事、燃料、物资诸部门的基础数据类型却是稳定不变的。
    3.3.4结构合理。企业中的数据有着不同的类别，按照这些类别进行区分，数据平台就具有合理的结构。比如：电厂中的汽机、锅炉、人事、燃料、物资等子系统的数据相互间比较独立，数据量也较大，属于不同的大类。这些大类构成了数据平台的主体结构。
     因此，MIS系统建设的根本性任务是将人工方式下的零乱的数据组织成统一的数据平台。在网络建设初期，企业计算机应用水平低、分散且不一致，业务上缺乏相互交流和衔接，没有一致的目标和标准。相应的企业应用的整体素质较低，难以把计算机作为一种工作方式，对信息系统的发展规律缺乏正确认识，没有把信息工作放在正确位置，信息部门处于边缘地位，综合能力较低，给信息部门推动信息技术的应用带来相当的难度，这就更显出建设企业MIS系统网络的重要性。
     总之，信息系统的建设和运行涉及到用户、原有工作方式、计算机软硬件、程序开发和数据的共享、工作模式、网络维护费（占网络总投资的15%--25%）等许多方面，应该有统一的规则和约定，作为系统的各种元素之间联结的规则，使系统成为有机的整体，保障系统的开发、运行。企业管理方式、水平的变革和提高有一个渐进的过程，这决定了企业信息系统的建设在短期内全面完成是很难的，几乎是不可能的。任何急于求成或只看到局部顾不到全局的做法都会导致系统开发的混乱或失败。决不能由于采用新技术的热望而忽视或背离SIS+MIS系统建设的规律性。
    信息系统是企业内部的一种重要资源，信息系统建设实际上是企业现代化改造的主要内容和体现，使得电力企业对于信息系统的建设有着较大和较深的需求。因而，要在计算机网络建设初步应用中不仅要建设一个计算机网络系统，同时还必须逐步建立起能够动态发展的运行机制，使企业管理人员建立信息系统建设发展的正确观念，制定合理目标和统一规划，培养一批合格的网络维护技术人员，建立一个基本的计算机网络系统框架。只有实现网络系统框架的基本功能并不断的发展和深入，才能搞好企业计算机信息网络的建设。我们应该相信：在信息系统的建设过程中，会不断拥现一些优秀管理人员和基层计算机操作人员,他们应用计算机进行管理和信息交流，因为他们是信息系统建设成功的保证，也是实现企业发展的保证。

某发电厂的状态检修管理模式

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 10:05:00 GMT

某发电厂的状态检修管理模式

某发电厂于1983年10月1日兴建，目前拥有4台33.5万千瓦和2台60万千瓦机组，总装机容量254万千瓦。四期工程安装两台100万千瓦机组，计划于2007、2008年建成投产，届时全厂装机容量为454万千瓦。 2003年全年完成发电量117.75亿千瓦时。
2003年，实现安全生产1166天，实现10个单机安全连续运行100天。在第32届全国火电大机组竞赛中，#5机组获得第一名，#2机组获得一等奖。

一、前提

1.制定状态检修“三步走”的发展目标。第一步到2000年底，实行以计划检修为主、状态检修为辅的设备检修管理模式，重点放在设备状态检测技术的应用与分析上；第二步到2001年底，主要辅机设备检修方式进一步优化，基本实现状态检修；第三步到2002年底，状态检修的设备范围扩展到一般辅机设备。

2.建立状态检修组织机构。成立了状态检修领导小组、工作小组和监测诊断小组。状态检修领导小组由生产副厂长任组长，负责状态检修工作的决策。状态检修工作小组由检修副总工任组长，负责根据技术监督数据、状态监测数据和设备性能检验报告，决定设备检修时间、周期以及项目负责人等。状态检修监测诊断小组设在生产技术部，按锅炉、汽机、电气等专业设置成7个小组，负责提出状态检修建议，制定检修方案，编制检修计划，审查检修工艺，对检修项目实施监督、检查和验收。 2003年又设立了精密诊断中心，全面负责振动监测分析、油液监测分析、马达监测分析等六部分精密监测和分析工作。

3.制订完善状态检修管理制度和技术标准。制定了设备状态检修管理标准、发电设备状态检修实施细则、状态诊断管理制度等十余项管理制度。编制了设备状态诊断标准、设备状态评定分级与检修策略等多项技术标准。

二、状态检修管理模式

建立了以计划检修、状态检修、事故检修、改进检修相结合的设备检修管理模式。设备维修过程控制程序主要经过以下五个子程序形成闭环管理。

1.对设备进行综合诊断分析，编制维修建议书。各专业设备诊断组根据设备巡检、状态监测、技术监督等工作情况对设备进行综合诊断分析，根据其分析结果和月度维修评估结论，编制上报月度设备维修建议书，明确设备定期养护工作计划、设备检修建议及相关检修费用估算等事项。

2.制定科学合理的维修策略。根据设备在可靠性、安全、环保、费用及效率等五个方面的综合评估，将设备分为若干等级。对应设备等级不同而采取不同的维修策略。

3. 编制与审批下达设备月度维修计划。根据维修策略评估会的意见，将选择状态维修策略的设备列入月度维修计划或停机消缺计划，同时制定目前运行状态下的安全保障措施。各专业将计划分解后通过TMMS系统以工作任务单的形式经三级审批后下发执行。

4.严格执行月度维修计划。设备维修部门按照TMMS系统下发的检修工作单，根据设备检修管理标准、质量验收管理标准，组织开展维修工作，并接受生产技术部相关专业的全过程监督检查，确保设备得到及时、到位的检修和养护。

5.进行月度设备维修评估。定期召开专业会，对照月度维修计划，对修前与修后设备运行性能参数的变化及状态，维护建议的执行情况、效果以及费用等进行评估。根据评估结果，总结经验，查找差距，为制定新的设备维修策略提供有价值的参考，实现了状态检修的闭环管理。

三、操作方式

1.坚持数据采样作业标准化。对实行状态检修的设备根据各自情况制定相应的状态检测标准，明确状态诊断的工作程序。在机组大修、小修、临故修及对设备缺陷进行处理时，则按检修计划及故障处理流程进行作业。要求状态诊断人员必须通过微机、运行日志等有关渠道，了解设备运行状态信息，确定数据采样计划中的重点。诊断人员通过巡点检管理系统，进一步对设备巡检数据采样进行规范，提高了时效性和准确性。

2.坚持软件管理标准化。将采集数据通过状态检修辅助支持系统输入状态诊断数据库，并根据有关数据分析设备当前状态，对异常数据进行重点分析，生成设备状态诊断报告，随检修任务单下发，用以指导检修工作。对于重大异常，会同有关技术人员进行分析确诊，及时拿出处理方案和措施，下发检修工作单，进行检修处理，阻断设备劣化趋势。

3.坚持检修管理标准化。把缺陷管理、检修计划、工作单、定检任务等，全部纳入TMMS系统进行管理，将相关信息全部保存在设备台帐内，以便于设备管理和成本分析。如，把对于各类缺陷的处理，分为“缺陷录入”→“缺陷审核下发”→“缺陷处理”→“缺陷验收”等四个环节，对于一时不能消除的缺陷，则生成检修任务，转入检修计划。

四、硬件

1.购置状态检修所需要的工具和仪器。投入资金400多万元，先后购置了热像仪、马达检测系统、红外线点温计等一系列的状态诊断仪器仪表，每人配置了诊断工具和微机用于设备状态检修管理。

2.加强设备综合治理，为状态检修打好硬件基础。设备渗漏点治理的关键在于检修工艺的控制。通过加强设备检修的过程监督，严格工艺纪律，使该厂设备的渗漏点得到有效控制。同时通过对设备装置性违章的整改，使设备的运行环境、健康水平等得以迅速提高和改善。

3.积极运用先进检测仪器，提高状态诊断和故障分析能力。充分利用各种精密检测诊断仪器对设备疑难问题，进行检测和辅助判断，发现了许多设备重大缺陷和重大隐患。如，利用红外热像仪解决了5号炉B空预器上轴承漏灰、漏热的疑难问题，使空气预热器上轴承温度由临修前的80℃下降到了47℃ 。

五、软件

1.全面设备管理系统平台TMMS。将设备台帐管理、成本分析、备品库存管理等内容，全部纳入计算机管理。

2.状态检修辅助支持系统CBMS。通过它加强设备在线、离线数据的分析、管理，基本实现在1个界面可了解1台设备的所有信息，系统可以自动通过数据库的信息，对数据进行实时检查，发现异常数据，可随时根据系统提供的设备维修历史、异常案例、测点趋势分析图等信息，对报警设备进行辅助性的故障分析。

3.积极运用实时数据仓库系统PI。借助PI系统平台，开发了机组性能监测模块、报警模块等，进一步丰富完善了实时数据仓库系统。

4.及时投入巡点检管理系统。开发了巡点检管理系统，采用条形码设备标识牌、掌上电脑，对现场生产设备的信息进行采集。

5.开发设备润滑管理信息系统。2003年，利用MISS系统，建立设备用油计算机信息库。该系统规范了油务工作流程，确定了加油点，进一步提高了机械设备润滑脂的管理水平。

六、通过实施状态检修的效益

1.设备检修时间有效缩短，检修周期有效延长。实行状态检修以来，有80%的设备的检修周期得到有效延长。机组小修次数由原来的每年两次调整为每年一次。2003年，该厂#1、#3、#6机组由于设备状况较好，未安排计划检修。

2.机组可靠性和经济性指标不断提高。2003年，全厂机组等效可用系数完成92.44%，较2001、2002年分别高0.78、3.21个百分点；机组等效强迫停运率为0.05%，较2001、2002年分别低0.33、0.38个百分点；完成计划口径供电标准煤耗333克/千瓦时，比2000年下降9克，比2001年下降2克，与2002年持平。

建设数字化电厂示范工程加快火电厂信息化进程

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 10:04:00 GMT

建设数字化电厂示范工程加快火电厂信息化进程

发表时间:2005-2-7

侯子良潘钢

1 信息化是发电企业生存的战略决策

21世纪进入信息化时代。随着我国电力体制改革的深化，电力行业市场经济的逐步形成，发电企业必将加速进入信息化时代。电力市场有秩竞争将更加激烈，追求投资效益最大化已成为投资主体的内在动力，可以断言，再过若干年就会看到，有的电厂用大力气扎扎实实抓好信息化，实现生产过程高度自动化和管理现代化，企业的安全和经济效益将遥遥领先；相反，如果一个电厂没有通过信息化实现生产过程高度自动化和管理现代化，它必将在电力市场竞争中处于十分被动的局面。因此，要对党中央提出的“信息化带动工业化，工业化促进信息化”的方针进行深刻领会和坚决贯彻，一定要从企业生存的战略决策高度来看待火电厂信息化。

2 什么是火电厂信息化

火电厂信息化包含2层含义，即火电厂生产过程监控和企业管理需要的所有必要信息均应无重复地得以采集和通过数字网络共享，信息的采集、处理和反馈应最大限度自动化，减少繁重的人工信息采集、处理和反馈的工作量；同时，采集和存储的海量信息必须经过数据挖掘技术，使信息浓缩和智能化，成为有用的知识。

3 火电厂数字化是信息化的基础

根据火电厂信息化的定义，火电厂数字化、网络化是火电厂信息化的基础，火电厂数字化的广度和深度直接影响火电厂的信息化水平。

火电厂控制和管理系统分为3级：（1）厂级(SIS、MIS、BPS)；（2）机组(车间)级（DCS、PLC）；（3）现场设备级。20世纪90年代，经过努力，机组(车间)级控制系统已全部实现数字化，控制水平有了飞跃发展。近六七年中，数字化正迅速向厂级发展，新建电厂普遍建立了厂级SIS和MIS的网架，并配置了故障诊断、状态检修及性能优化等监控和管理软件。厂级信息化的要求，很快推动了厂级数字化和网络化的形成。

但火电厂最基础的现场设备级的数字化进程却步履艰难、进展缓慢，基本上依靠一对一的模拟量信号或开关量信号传递，采用传统现场监控设备，采集的信息很少，仅能满足低水平监控要求，一个电厂成千台现场监控设备（包括被控阀门、电气开关等），满足其故障预测、诊断和状态检修及远程调校和维护等要求所必要的信息不是无法提供出来，就是无法采集到系统里去，据初步统计，每台300MW机组此类信息量将达到14000点(几乎是原先DCS 的I/O点的1倍)，用人工采集或模拟技术采集是完全不可行的。因此，要提高火电厂信息化水平，必须把数字化扩展到现场设备级，实现火电厂3级控制和管理系统全面数字化，即建设数字化电厂。

数字化、网络化是一种计算机技术手段，目的是为了信息化。而数字化过程总是伴有信息化的内容。火电厂信息化是一个长期任务，它随着火电厂控制和管理系统的每一级任一部分数字化的出现而开始，即使3级全部实现数字化后，信息化工作仍会不断丰富和发展。但当前的突出任务是推动现场设备级数字化，使火电厂控制和管理3级系统全面数字化。这类似于提出SIS时，先建设平台和基本功能，以后再逐步增加其它高级应用功能一样。如果现在不抓现场设备级数字化，不仅当前信息化的范围受到限制，且传统的现场设备级系统一旦建成，四五年后感到迫切需要数字化时，二次改造不仅浪费大量资金，且有些甚至是不可能的。正因为如此，应将建设数字化电厂作为信息化向前发展的一个近期阶段性目标，且愈快实施愈好。

4 建设数字化电厂的意义

目前新建电厂开始建设的SIS和MIS已为火电厂提供了一个综合优化控制和管理的数字化平台，可有足够的事实说明，如把国内外经实践证明有实效的优化软件集成到这个平台上，仅从直接经济效益计算，每年为电厂节省上千万元是完全可能的。如考虑故障预测和诊断等提高安全性、防止重大设备损坏或不必要的非计划停运，其经济效益将更大。

如果进一步实现现场设备级数字化，推广应用现场总线及相应的现场总线智能监控设备(包括变送器、执行器、电动门和开关柜等)，还可进一步提高运行的安全可靠性，适应现代化管理的要求，减少运行维护成本，降低工程费用，此内容在文献[1]中已作了详细论述。由此可见，火电厂数字化对电力企业追求投资效益最大化具有重要意义。

5 建设数字化电厂的可行性

当前火电厂控制和管理技术的发展令人十分鼓舞：

（1）机组(车间)级应用DCS，实现数字化，经过10多年已走向成熟。

（2）厂级SIS和MIS自1997年提出“2000年设计新思路”以来也积累了一些成熟经验，大唐盘山电厂的SIS率先于2004年6月通过了由陆延昌同志任主任委员的高级别鉴定，并给予了高度评价。一些2000年示范电厂的SIS工程也已取得成功应用，有的不久也将进行鉴定。第1个电力行业的SIS标准《火力发电厂厂级监控信息系统技术条件》已经过审批，将由国家发改委颁发。经过7年的奋斗，已初步形成了一支SIS开发和应用队伍，这为建设数字化电厂，进一步发展SIS的应用打下了良好基础。

（3）推广应用现场总线系统的条件已经具备。国际上现场总线技术及现场总线智能监控设备的开发和推出已有5～10 年，现场总线标准的纷争也已统一。近三四年，现场总线技术的应用在石油、化工以及电力行业有加快的势头。

国内外石化行业已开始进入推广应用现场总线系统、全面进入企业数字化的阶段。国外也已有一些大中型火电机组成功应用现场总线系统。近二三年，现场总线控制系统在我国大型火电厂的应用也取得了一些可喜的突破，山东莱城电厂、江阴夏港电厂、云南宣威电厂、贵州纳雍电厂、浙江宁海电厂、山东威海电厂等大型火电厂以不同规模和方式应用了现场总线系统。

（1）山东电力工程咨询院于2000年底经充分论证，率先提出在华电山东莱城电厂扩建工程3、4号机组(2×300MW)的380V开关柜(共计160台)应用西门子公司的SIMOCODE电动机控制保护设备，通过PROFIBUS-DP现场总线与西门子TELEPERM-XP分散控制系统通信互联，实现全数字、分层的开环监控，即每个开关的控制、保护及调试、维护由每个SIMOCODE控制保护设备完成，各电动机间的联锁、保护则由DCS控制器实现。该方案随机组于2002年9月投入运行，其间曾作过一些改进，但总体来说应用是成功的。

随后，苏龙发电有限公司江阴夏港电厂经充分调查论证，支持山东电力工程咨询院在该厂三期工程5、6号机组(2×330MW)的380V开关柜采用SIMOCODE电动机保护控制设备(规模比莱城电厂更大)，6kV采用WDZ400系列国产智能装置分别通过PROFIBUS-DP和MODBUS总线、FOXBORO公司的FBM223和FBM224接口模件与该公司I/A分散控制系统的CP控制器通信联接，构成全数字、分层开环监控系统，该系统也已随5号机组于2004年底顺利投入运行。

（2）从2002年开始，先后在云南宣威电厂六期工程(2×300MW)、贵州纳雍二电厂(4×300MW)、甘肃张掖电厂(2×300MW)等成功将国产CSPA-2000系统的现场总线综合保护测控装置分别与多种DCS通信，实现高、低压开关柜的全数字、分层的开环监控，而把上万点的管理信息引入一个独立的网络中进行监控和维护，以减轻DCS负荷，这些系统均已成功投入运行。

（3）国华浙江宁海电厂(4×600MW)会同浙江省电力设计院在考察了德国尼德哈森电厂全面、成功采用现场总线系统(包括变送器、电动门和开关柜等)的实绩后，决定先在电动门范围内采用现场总线（包括34个电动门），通过冗余PROFIBUS-DP总线与TELEPERM-XP的控制器相联。目前该工程正在安装阶段。

（4）山东黄岛电厂4号机组(200MW)早在1999年就已将100台变送器用现场总线成功与DCS(I/A)通信实现对大量变送器的远程调校、维护和故障诊断等的管理;山东威海电厂3、4机组(300MW)也在1998年就已成功应用Hart总线构成AMS系统实现对大量变送器的远程调校、维护和故障诊断等的管理，取得了明显的效益，这也是采用现场总线系统的方案之一。

（5）海南石油化工汽电联产工程中的汽电联产项目采用横河CS3000分散控制系统，并已确定除安全保护系统外，其余的压力、差压、温度变送器及执行器均采用FF现场总线。

开展数字化电厂研究，建设示范工程也已列入根据国家发改委要求正在编制的《关于电力工业“十一五”高技术产业相关领域专项规划》中。综上所述，当前着手建设数字化电厂是完全可行的。

6 建设数字化电厂示范工程 加快电厂信息化进程

全面实现电厂数字化工作，在国内外均处于刚起步阶段，经验不足。为加快电厂信息化进程，少走弯路，建议尽快建设一个数字化电厂示范工程。通过示范工程，从电厂生产的安全可靠性和经济性及管理现代化出发，解决全厂系统和信息的总体规划、现场设备级数字化、厂级SIS和MIS功能要求及完善等问题。

（1）全厂系统和信息的总体规划。电厂数字化和网络化使管理和控制实现真正的一体化，几十个监控和管理系统将集成为1个大系统；全面实现电厂数字化，实现电厂的故障诊断和预测、状态检修、优化运行和控制等，采集的信号将比原DCS的I/O点增加2倍。如此多的信息，必须根据其性质，确定合理的信息流。因此，全厂系统和信息的总体规划将是数字化电厂的新课题，也是数字化电厂示范工程成败的关键。

（2）现场设备级数字化问题。目前现场设备级（包括变送器、执行器、电动门、开关柜等）设备采集的信息较少，无法实现控制系统故障诊断、预测和现代化管理，并改变过去那种发生停机停炉后才知道该设备故障的被动局面。现场设备级数字化要研究解决各种现场智能设备的应用、现场总线规范及与DCS及其它管理系统的接口等问题。

（3）厂级SIS和MIS的功能要求及完善问题。在现场设备级解决了数字化问题后，厂级SIS和MIS等还需进一步完善充实，将有成功应用业绩的优化控制和管理软件集成到厂级SIS和MIS平台上，最大限度地发挥数字化电厂的效益。

参考文献：

[1] 侯子良.推广应用现场总线，全面实现火电厂数字化[J].中国电力，2004，37(3):72-75.

建设电厂SIS系统的意义及认识

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 10:03:00 GMT

建设电厂SIS系统的意义及认识

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电力信息化    05-3-3 13:58:58
　　1. 概述
       电厂的厂级实时监控信息系统（简称SIS系统-Supervisory Information System）属于厂级生产过程自动化范畴，实现电厂管理信息系统与各种分散控制系统之间数据交换的桥梁。厂级实时监控信息系统以分散控制系统为基础，以经济运行和提高发电企业整体效益为目的，采用先进、适用、有效的专业计算方法，实现整个电厂范围内信息共享，厂级生产过程的实时信息监控和调度，同时又提高了机组运行的可靠性。它为电厂管理层的决策提供真实、可靠的实时运行数据，为市场运作下的企业提供科学、准确的经济性指标。因此，它是电厂生产的成本信息和报价信息的基础。从管理角度来看，它为控制企业成本、为提高生产力提供重要而真实的运行数据。同时，通过数据的分析和比较，能提出科学的、合理的决策方案，使企业管理层的经营决策更具科学性。厂级实时监控信息系统实现了全厂范围内的管控一体化，为实现全厂整体效益的提高、信息技术的提升和稳定、经济运行的根本目的打下坚实基础。
2. 厂级实时监控信息系统的功能
       厂级实时监控信息系统对于电厂的安全稳定运行具有十分重要的意义。主要集中各单元机组的参数及设备状态信息、从厂级管理的高度对各机组运行工况进行监视、分析和判断，并做出决策，指挥机组运行。厂级负荷自动分配系统经通讯接口站接收电网中调负荷指令，依据本厂各机组运行状态，自动对机组的负荷分配进行优化、管理，及动态负荷最优配置，并向各单元机组发出给定负荷指令，以求得到最佳的电力生产安全性及经济效益。电厂SIS系统的主要功能：
2.1监视、指导机组的运行
      当机组在一定的负荷下运行时，各种参数存在着与负荷及其他运行条件对应的理想值，通常称之为目标值。这些目标值是根据设计、运行、热力实验等技术参数确定的，机组在运行过程中，如果这些参数偏离了目标值，就会造成热经济损失。因此SIS系统应具有监视机组的运行参数，在其发生偏离时，及时警告并对偏离进行分析计算，得出调整的操作方式，以指导机组的运行优化。
2.2降低发电企业的火电煤耗
       电厂SIS系统应根据适时调整和负荷调度建议，对机组运行进行调整、及时优化机组运行条件，减少损耗，降低机组运行的成本，从整体和全局观点出发，降低发电企业的生产成本。
2.3科学分配机组负荷
       根据电网中调所下达的全厂发电总负荷，对各机组出力实施不同的负荷分配方式，为发电企业带来的效益完全不同。因此，电厂SIS系统应进行科学合理的负荷分配，在满足厂级总负荷时，以大偏差优先，小偏差负荷优化为原则，同时，根据各单元机组负荷响应性能，尽可能满足单元机组负荷优化操作条件，以获取整体的最大经济效益。
2.4降低成本、提高效益
        降低成本，提高经济效益是所有企业追求的目标，也是电厂SIS系统所要实现的目标。通过调整机组的运行状态，使之能更经济、更可靠、更稳定运行，对全厂的发电负荷进行科学合理分配，以获取最大的经济效益，也是降低发电企业的电力生产成本和提高效益的具体表现。
2.5管控一体化
        随着中国国家电力公司体制改革的深入发展，厂网分开，竞价上网已经成为电力系统顺应经济改革的必然发展趋势。由于电力市场的出现，使电力调度、运行方式、决策管理、计划和财务各部门围绕发电企业最大利益目标而工作，就必须加快企业信息化建设，高度重视整合企业的软、硬件资源，生产过程实时信息资源。综合考虑管理信息系统和生产过程控制系统的整合，加快电厂SIS系统的应用及IT技术的提升，以实现全厂范围内的管控一体化提供了坚实基础。
3. 建设电厂SIS系统的一般设计原则
3.1实时信息共享
        厂级各生产部门的实时信息应该共享。集中控制室运行值长可全面了解各单元机组运行情况，一旦发现异常状态或事故现象，能及时作出分析判断、决策并迅速处理。
3.2网络合理规划
        对信息系统网络实现总体的合理规划，避免重复设置，节约投资及工程量。实现电厂管理信息网与DCS实时数据网及相关辅助系统数据网的隔离，同时构筑网络之间信息交换的桥梁。既保证了单元机组网络运行的安全性，又有利于网络间数据信息流的共享与交换。电厂SIS系统采用单独的网络架构。
3.3标准化
       全厂计算机系统的软、硬件接口统一、规范化，将有利于系统的应用及开发。系统软件平台开放，能与第三方软、硬件兼容，实施时工作量小，安全性能高。接口间的通讯能较好的实现无缝连接。

4. 实现电厂SIS系统的功能模块
        电厂热力系统中设备多而复杂，许多设备常处于高温、高压、高应力条件下工作，发生异常事故或故障现象的概率较高。按传统的操作管理方式，运行人员无法清楚、正确地掌握热力设备的运行状况，只能根据设备制造厂或电厂运行经验制定规程操作，电厂各机组热力系统的经济性和安全性往往达不到要求，甚至发生运行事故。电厂SIS系统的引入，是通过将各机组控制系统及相关辅助系统和公用系统等联成一体的通讯网络，组成厂级管控一体化的实时监控信息系统。从厂级管理的高度对各机组实现参数监测、机组振动检测、故障诊断及性能计算和耗差分析等指导机组运行，有效地提高机组运行的安全性、经济性和可靠性。延长设备使用寿命，减少重大事故的发生，及由此带来巨大的经济效益，从根本上保证了电厂的安全运行及经济利益。
4.1热力参数实时监测及图形显示模块
        以画面、曲线、棒图、趋势等形式，实时显示全厂各热力系统中锅炉、汽机、发电机及其辅助系统，包括输煤、除灰、除渣、除尘、化水等辅助系统的设备运行状态、运行参数、系统图，为厂级生产管理人员及其运行人员提供形象直观、界面友好，实时更新的数据信息，帮助了解整个系统的运行情况及各测点间的关系。
4.2经济分析模块
        电厂各机组处于稳态运行时在线性能优化计算、分析和操作指令。以主要给出高压缸、中压缸、低压缸效率和整机效率，热耗，各加热器参数及性能分析、机组工作过程的热力过程线，计算值和设计工况的偏差值以及这些偏差值引起的能量损耗等等。据此评价运行的质量及机组设备的完好程度，对提高机组的管理和适时安排机组的检修具有重要意义。
4.3寿命管理模块
       寿命监测的主要功能是在汽轮机起停过程和甩负荷等负荷激烈变化过程中，在线计算和监测汽轮机转子由于受到交变热应力作用而产生的低周波疲劳损耗，该模块对保证汽轮机在役期内的安全、机组运行以及延长老机组的寿命具有重要的指导作用。
4.4负荷最优分配模块
       根据电厂各机组间热耗、升降负荷特性、设备寿命损耗和燃料价格等因素，对机组间的负荷进行优化分配（包括启停），使整个电厂可以在最低的成本下运行。如果再附加一些其它的成本因素就可以形成电厂竞价上网的成本核算模块或报价系统。
4.5启动指导模块
        将机、炉起停及负荷变化时的主要参数清晰地显示在屏幕上，并根据运行规程及运行经验，利用实测参数，对本次操作作出评价及对下一步操作作出提示。同时，对不符合操作规程的操作或寿命消耗记录下来，供分析故障时参考。该模块对用手动操作的或半自动操作的机组运行人员特别具有实用价值。
4.6振动监测与故障诊断模块
       本模块着重对汽轮发电机组的振动参数及相关参数引入计算站进行分析，对汽轮机采用热力参数诊断法进行诊断。对于高温、高压部件，其热应力是设备安全运行的一个重要指标，故温度、压力等值要设定严格的限值范围，一旦发生越限情况，系统便会发生报警。若发生报警，系统还会自动进入模糊故障诊断模块，进行引起该越限原因的诊断计算，从而判别可能发生的故障。
4.7热力状态参数真伪辨别模块
        利用热力状态参数进行性能分析和故障诊断涉及到近200~300个点的数据，该模块利用参数的时间和空间两个序列进行在线参数真伪辨别。
4.8报表输出模块
状态参数监测日报表模块可以将计算机采集来的数据进行自动分类、归档，将8小时或24小时的监测数据每隔一小时为一组打印报表输出。同时有关的运行经济性技术指标也以报表形式打印输出，对机组在整个运行期内的寿命累计损耗以曲线及数据方式打印输出、故障以曲线或报告形式打印输出供高级管理人员和技术人员分析、决策、保存使用。
4.9实时/历史数据处理模块
       完整的系统必须对机组各参数进行长期的监测和管理，采用实时数据库系统，为机组建立、保存运行、故障档案、保存机组运行的历史数据。必要时，可检索机组各类历史数据档案，进行分析、研究。
        主要内容有：
1、机组历史报警档案
2、机组历史事故记录档案
3、机组运行状态历史趋势档案
        机组正常运行时，系统能自动为机组建立运行档案、历史趋势等，按规定时间、格式要求保存数据资料，根据需要可查阅24小时、一周、一个月、一个季度、一年的参数变化趋势，以了解机组设备的完好度，以便合理安排机组的设备维修及保养，逐步过渡到状态检修，提高机组的可用度。
4.10远程故障诊断
        通过网络通信方式，将电厂的数据传给研究开发中心或运行专家，及时了解并解决电厂各机组运行中出现的问题。

5．厂级实时监控信息系统的构成
       考虑到目前国内电力企业的实际运作模式，电力技术发展水平和电厂SIS系统在国内尚处在起步阶段。因此，新华公司根据各电厂机组控制方式和电力企业综合管理的实际需求结合新华XDPS－400分散控制系统及电厂SIS系统的技术特点，在网络设计和功能配置上需符合实际需求，并结合厂级SIS网络规划设计，将SIS系统接口层网络和应用层网络合并成一个网络，提出实施电厂SIS系统的技术方案及硬件配置。
5.1 网络结构一体化布局
        新华公司在构筑SIS系统时按照全厂网络统一布局的原则进行网络拓扑结构和设备标识的设计，基本设计原则：
1. 全厂各楼群间的信息主干网采用1000Mbps光纤以太网相连；
2. 楼层之间和各机组的控制系统之间采用100Mbps光纤以太网相连；
3. 全厂房各控制室之间采用10/100Mbps光纤以太网相连；
        全厂网络系统采用一体化布局的优点是：系统稳定，网络性能可靠，
易于维护和应用功能扩充。
5.2 多层分布式结构
        采用多层分布式C/S结构，最大限度的减少系统间的通讯转接，平衡服务器和不同客户机之间的数据流量，开发了服务器端和客户端应用软件包。
5.3 实时数据库管理系统
       实时数据库是实时监控信息系统的核心。实时监控信息系统的主要功能之一就是将相对专用的DCS、DEH、远动数据、关口电量、全厂电量、电缆故障监控系统及电器故障录波器的大量实时数据采集并存储起来，从而满足全厂实时监控和在线性能计算分析和耗差分析等计算的需要。因此，实时数据系统的数据库平台必须满足二点：
－系统具有高度的性能稳定性，能满足海量资料的存储和检索的需要；
－系统具有高度的开放性，具备和不同系统及设备的成熟接口，支持各种标准的数据传输标准。
        因此，实时数据库是保证电厂SIS系统成功投运的关键，它包括了一整套中间件产品，是专业应用的基础并提供资料服务功能，不仅能将全厂生产过程的实时数据采集上来，还要将它们以其基本形式保存下来。然后对这些生产数据进行二次处理和分析；逐步实现在线操作指导和故障防护；生产计划和维护管理以及工厂资源优化分配和经济评估等专家应用功能，从厂级管理的高度对各机组运行工况进行监视、分析和判断并作出决策。
5.4实时信息监管
       厂级SIS系统是全厂实时监控信息的中心，通过与控制系统联成一体的通讯网络。本站点将以画面、曲线、棒状图等形式，分别显示全厂各台机组的锅炉、汽机等热力设备的运行状态流程图、棒状图、参数表和趋势图。另一方面，将生成各类生产报表，记录生产过程中的各种数据和经济指标统计，按要求的格式和内容生成所需要的报表，并能按不同要求进行查询和显示。
       本站点设有几十幅动态画面不断地实时显示各子系统热力状态，画面包括各部位的当前参数值的系统模拟图，棒图，趋势图表等形式，阀门的开关状态也

        在系统模拟图上显示，图中数据和变化曲线均随参数采集不断滚动更新。监控人员通过这些画面能形象、逼真、直观地了解整个系统的运行工况及各测点间的相互关系。
5.5 在线性能计算分析站
        在发电机组处于稳态运行时，针对单元机组进行在线性能计算和热经济性分析。可给出锅炉设备和汽轮机高压缸、中压缸、低压缸的效率和整个机组效率、热耗，各加热器参数及其性能分析，机组工作过程的热力过程曲线、计算值和设计工况的偏差值以及这些偏差值引起的能量损耗等等。工程技术人员可据此评价运行的质量及机组设备的完好程度，这对提高机组的管理和安排机组的检修具有重要的意义。
       在线性能计算站将从实时数据库中读取所需的数据，完成锅炉热经济指标的计算和分析、汽轮机热经济指标的计算以及机组运行热经济指标的计算和分析，并可将计算的结果提供给值长查询，也可根据需要通过统一的客户端软件发布到MIS网络上。

5.6 热参数偏差分析站
用于热参数偏差分析计算。当机组在一定的负荷下运行时，其各种参数存在着与此工况及其相应的运行条件对应的理想值，称之为目标值。这些目标值是根据设计、运行和热力试验等技术参数确定的。电厂实际运行中，单元机组经常在变动工况下运行，此时运行参数偏离设计值。当这种偏差随特性决定或在允许范围内时，对机组的安全和经济运行影响不大，但当这种变化超过了允许范围或这些参数在一定程度上偏离了目标值，小则影响其经济性造成热经济损失，严重时还会危及到机组的安全。所以机组变工况运行时，研究参数如何变化是合理的，各个参数单独对热耗的影响程度有多大，哪些参数对热经济性的影响较大，如何调整能达到经济性最佳，这就是本站点要完成的内容。并且监视机组的这些运行热参数，在其发生偏离时及时警告并针对偏差分析出调整的调度建议，指导机组最优经济运行，以便为现场经济性运行调控提供参考。
（1）小指标分析：小指标管理是根据电力工业的特点，将国家下达的标准煤耗率、厂用电率等大的计划指标，按运行岗位分解成具体的技术经济指标，并落实到各值、班组以及个人，定期检查与评比。小指标定值的高低及完成的好坏，直接反映管理水平和运行人员的技术水平。小指标分析是将各个参数作为孤立的因素进行考核，往往为追求某一指标的高低而影响整个系统经济效益。小指标方法简单易行，实施后可取得一定的效益。
（2）基准热偏差分析（目标值分析法）：基准偏差分析方法是对机组关键性运行参数进行监督分析，根据这些参数的实际运行值和基准值(目标值)之间的偏差，计算出对机组热耗率的影响以及由此偏差所引起的运行损失。这样，运行管理人员根据损失的大小进行适当调整，节能降耗，取得最佳的经济运行效益。由于热偏差分析法的参数基准值是在实验的资料和计算结果求得的机组在某特定的运行条件下的运行参数曲线，它可以随机组负荷和环境温度的变化而变化。特点是热偏差分析比较接近于生产实际，以曲线形式考核机组的技术经济指标，可用于指导运行人员调整各项运行参数，使机组处于最佳运行状态。
6. 结束语
电厂SIS系统的推广应用尚处在起步阶段，其系统功能、监控方式、系统管理范围等在具体的应用实践中，将顺应电力市场的发展趋势，不断总结经验、逐步完善。但在未来的十年中，随着电力技术的发展日趋成熟，电厂SIS系统的建立，在厂网分开，竞价上网的电力市场中，将有助于电力企业的科学化管理，有助于建立适合我国电力企业的生产管理决策支持系统。

电厂信息化：ERP还是MIS？

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 10:02:00 GMT

电厂信息化：ERP还是MIS？
作者：潘春晖发表：2003.07.09 09:53:14 来源：赛迪网专稿

　　编者按：随着我国电力行业“厂网分开，竞价上网”的改革深入，电厂也逐步进行市场化转型，其管理也需要更为科学的信息决策系统支撑。针对于电厂的信息化，有两种声音，一是对原有MIS进行改造，一是全盘上马ERP，到底孰是孰非呢？

　　随着我国电力行业“厂网分开，竞价上网”电力市场的起步和发展，五大发电集团的成立，电厂、电力集团成为一个独立企业，参与市场竞争。作为一个发电企业，在安全性、可靠性约束条件下，追求利润的最大化是它的主要目标。因此电厂的管理重点从传统的计划生产，逐步过渡到基于科学调度和竞价决策的市场化生产。

　　追求发电企业的最大化利润的方法，从宏观来看，也无非就是两条路：开源和节流。开源是指在每天的电力市场交易竞价中，通过科学的分析本厂的发电成本，预测电网的需量，估计同类电厂的报价，从而报出最有竞争力的价格，实现电厂售电和电价的最大化。节流是指加强电厂的内部科学管理、深挖潜力、降低成本、节能降耗、合理安排机组的启停和检修，将机组的启停次数、机组的检修时间尽量的缩小，实现电厂的成本的最小化。当企业的销售收入最大化，成本最小化时，利润也就趋于最大化。

　　在电力市场环境下的电厂MIS建设总体目标，应该围绕企业利润最大化这个企业目标，为这个企业目标服务。将这个企业目标落实到MIS的管理和技术上，通过MIS系统，为电厂的经营管理者服务，在管理和技术上提供开源和节流手段和工具，使电厂MIS能真正为发电企业提高效益这个目标服务。

　　
一、传统MIS系统的现状分析

　　传统的电厂MIS是根据电厂的管理组织结构形成的一种树状结构体系，它基本上与电厂的行政管理体系结构相符合，各部门将其生产经营的各种数据通过不同的方式录入计算机（数据库），通过一定的处理，供各类人员查询和统计，把用户的工作转移到计算机上，实现了无纸（或少纸）办公，一定程度上提高了生产力和生产效率。传统意义和功能上的电厂MIS只能起到一个数据收集的作用，实现生产、运行、管理数据的采集、存储、展现的功能，但存在几个主要的问题：

　　1. 数据基本上是一种相对的静态，数据分析的功能很少，缺少有效的决策支持，电厂领导在决定申报电量和电价时，不可能亲自去查阅大量基本数据，更何况这些数据可能散布在电厂各个部门，于是决策多依靠经验判断，存在很大的盲目性。

　　2. 对设备的管理通常局限在设备的台帐、检修记录、消缺记录等单一静态的记录上，设备从发现缺陷到检修消缺的管理过程缺乏科学的管理流程，以及对流程的监督考核管理。

　　3. 缺乏总体数据规划、数据（应用）整合，存在或多或少的“信息孤岛”，部分数据有冗余和二意性，不能融合到整个管理信息平台上。特别是电厂的生产实时信息，如DCS、SCADA、SIS，水调水情监控等信息，不能充分的为MIS所用，不能为决策和数据挖掘服务。

　　4.功能上缺乏与电力市场技术支持系统的接口和相关的辅助服务功能，只实现了单一的接收信息和报价的功能。

　　
二、电力市场下电厂MIS新的目标和需求

　　在当前的电力市场环境下，电厂管理信息系统的目标是“充分利用电厂的生产和经营的数据，合理规划生产管理流程，实现计算机辅助管理和辅助决策，为电厂的经营目标服务”。从需求来看，要求MIS系统以企业内部网为依托，以经济分析、成本管理和报价辅助决策为目标，在对大量生产、经营、交易实时和历史数据信息进行有效组织和控制的基础上，运用最新的计算机技术、电力经济分析方法和决策分析模型实现了生产经营指标动态分析、投入产出比较、电价趋势分析、预报以及报价方案分析、评估等功能。这样，传统的电厂MIS已经不能满足新形势下的电厂需求，作为独立的发电企业，电厂对管理信息系统的应用提出了更高的要求，电厂迫切需要将先进的管理思想和管理模式引入电厂MIS，来强化管理流程。通过数据整合的技术，将电厂生产的实时系统数据引入到MIS中，形成一体化的管理信息系统平台。同时要求在传统电厂MIS系统的基础上，能完成根据设定的条件和数学模型，对生产和运行的数据进行分析，让数据流起来，通过采用数理统计方法、非线形多元矩阵、人工神经元网络、决策树等辅助决策模型对数据流进行处理。从而得出各类优化目标下的辅助决策，甚至给出推荐的上网电量和电价。减少盲目性，提高竞价的科学性和合理性。另一方面，能通过灵活的流程定义，将设备检修、消缺等典型工作进行规范，增加设备资产管理方面的功能，加强对设备的监测和跟踪，通过项目管理、物料管理，采购管理、人员管理，来提高设备检修的效率，减少设备检修的时间，达到对设备资产运行状态的动态考核。

　　因此，在电力市场环境下的电厂MIS建设，从技术层面上看，需要综合采用企业信息门户（EIP）技术、企业应用整合（EAI）技术、企业设备资产管理（EAM）技术、工作流（WorkFlow）技术、数据挖掘（DataMining）技术，决策分析模型等来构架，通过这些技术手段，能将发电企业的全部信息整合在一个统一的平台上，在ERP的思想指导下，运用可定义的工作流，对生产调度、设备运行等原子的业务模块进行规划；用采用合理的决策分析模型，对企业的生产成本、设备折旧、物资消耗、报价策略进行分析，完成一个发电企业的信息化管理。此外，还需要通过信息安全技术，来保证电力市场中的对手不能了解到本企业的经营状况、发电成本、报价策略和报价信息等数据。

　　
三、运用ERP思想规划电厂MIS

　　运用ERP思想来重新规划电厂MIS，是现阶段电厂MIS建设的重要手段。为什么笔者只是提出“应用ERP的思想”而不是建议电厂上ERP呢？

　　ERP(Enterprise Re-source Planning企业资源计划),作为新一代MRPⅡ,其概念由美国 Gartner Group于90年代初首先提出,仅经过几年的时间,ERP已由概念发展到应用,并被认为是当前最先进的管理思想。最初ERP的思想主要应用于传统的制造业，它一般分为财务、仓库、采购、分销、制造等模块。从广义来讲，电厂也是一个生产企业，它同样存在原材料的采购、存储、消耗，产品的生产销售、财务的结算。即信息流、资金流和物资流在企业的流动。将ERP的管理思想和软件结构用于电厂MIS的建设中，是解决电力市场中发电企业的新需求的可行方法。ERP是市场竟争全球化形势下一种面向企业供应链的管理方案。它以MRPII为核心，进行企业业务流程重组(BPR)，利用计算机网络技术，实现供需链管理(SCM)。

　　ERP的基本思想是将企业的业务流程看作是一个紧密连接的供应链，其中包括供应商、制造工厂、分销网络和客户；它将企业内部划分成几个相互协同作业的支持子系统：财务、市场营销、生产制造、质量控制、服务维护、工程技术等，还包括企业的融资、投资以及对竞争对手的监视管理。它可对供应链上的所有环节进行有效地管理，如定单、采购、库存、计划、生产制造、质量控制、运输、分销、服务与维护、财务管理、投资管理、风险管理、获利分析、人事管理、项目管理以及利用Internet实现电子商务等。

　　但是，电力企业，特别是发电企业，有它自身的特点，系统的安全性和可靠性是在生产调度前首要保证的因素，而不是单纯的追求生产供应链的运行。通过对国内公司产品和解决方案的初步调查了解到，国内外的软件和解决方案主要是针对金融财务，电子制造业，，IT业，大型机电制造业，在电力行业的应用比较少，只有浙江电力、山东电力、辽宁电力等省级的电力公司采用了SAP、Peoplesoft等软件企业的ERP产品，目前发现主要有以下几个弊端：

　　1） ERP在国内，特别是电力行业，成功的例子太少。

　　2）价格高，软件和实施费在接近100万美金以上，实施周期长。

　　3）由于不是专门为电力系统设计，而是在制造业软件的基础上修改而成，过分强调业务处理，对电力系统基于生产之上的安全性、可靠性考虑不足。造成行业特性差。

　　4）系统由国外公司开发，系统完全不可知，二次开发基本不可能。与其它系统不能接口，不能很好的与现有的或将来的应用系统连接。

　　5）系统与企业原有的系统对数据的处理有二义性。用户不知道哪个系统处理后的数据是最正确的。

　　笔者认为现阶段在发电企业实施纯粹的ERP系统是不可取的，主要因为ERP难度大，周期长，投资大，又没有发电企业ERP成功的典型。

　　比较现实的解决思路是在现有的MIS设计、实施中，以发电企业成本控制，辅助决策为中心，参照和借鉴ERP的核心思想，围绕着调度、配送、维护、销售、采购、电力市场调节的发／输／配计划和金融／财务一体化的主线，合理规划信息流、资金流和物资流，来设计发电企业的管理信息系统，全面提高传统MIS对企业业务的参与度，使MIS能真正为发电企业的生产和经营服务，最终提高企业的管理水平，增强企业市场竞争能力，使企业的利润最大化。

　　用ERP思想构建电厂MIS的实施必须重视的几个问题：

　　1）．借鉴ERP思想来设计MIS，主要是管理的问题，涉及到多学科，不能片面的认为是计算机技术，因此在前期规划、方案设计和项目的实施中，必须有电厂的高级管理人员、电力系统专家、管理学专家、ERP咨询顾问等专业人员参与。

　　2）．需要深入了解电厂的业务流程，特别需要理清在保证安全性和可靠性的前提下，电厂供需链的供应链关系，在此基础上的进行物流、资金流、工作流（业务流程）的集成。

　　3）．结合电力市场技术支持系统的特点和要求，明确系统目标，确定辅助决策的优化目标。

　　4）．充分利用电厂原有的实时系统、独立的专业系统的收集的数据。

　　5）．硬件平台可在原有的基础上改进和完善，保护用户的原有投资。

　　6）．可以采用有决策支持功能的成熟软件包，如美国SAS公司的软件，CA 公司的BO ,CINCOM公司的CONTRAL等。

　　
四、设备资产管理（EAM）在电厂MIS中的应用

　　电厂是典型的资产密集型企业，企业的绝大部分资产是设备。对设备的运行维护，降低检修时间，延长发电时间，是电厂生产运行的主要目标。设备资产管理旨在改革过去的维修方法，确保有形资产物尽其用。通过加强设备的检修维护管理，提高检修质量、延长检修间隔、优化检修项目和工艺，尽可能降低运行和维修成本、降低检修费用，最终达到提高设备的可用性和机组的可用率，延长设备的有效发电时间。EAM带来的两大价值就是降低成本和安全运行。电厂中应用设备资产管理的理由如下：

　　1. 电厂是典型的资产密集型企业，设备运行维护是电厂的主要工作。

　　2. 传统的以设备的台帐、检修记录、消缺记录等单一静态数据管理已经不能满足电厂对设备管理的要求。

　　3. 企业的生产线和运营设备维护是企业的两条生命线。ERP主要管理企业的生产流程，而EAM则管理生产线上的运营设备。与ERP相比，EAM相对较为简单、投入少、涉及的人员和部门少，实施周期短，企业实施EAM的风险比ERP要小得多。

　　4. 设备资产管理与设备管理软件一样，不是一个单纯的管理工具，它包含一定的管理思想和管理模式，能优化企业固定和移动资产使用率，增强电厂供应链的预见性和响应度，有助于提高电厂的生产设备的管理模式。

　　5. 实施EAM，能对电厂用户进行信息化管理的培训，为电厂最终上ERP等高级管理软件奠定基础。

　　
五、电力市场环境下电厂MIS需要新增的功能

　　在电力市场的环境下，电厂MIS，除常见的办公自动化、计划管理、生产管理、设备管理、技术监督、财务管理、物资管理、燃料管理、人事劳资管理、党政工团管理、综合查询等模块外，需要增加下列模块：

　　实时运行信息管理：主要包括实际出力和计划出力查询、电网频率和边际电价查询、机组主要运行参数查询、动态经济指标计算、运行偏差分析等，这些功能主要用于实时监测和考核各机组的实际运行状况，动态掌握全厂各机组的运行效率、变动成本等经济指标。

　　动态经济分析：生产指标动态分析、经营指标动态分析、成本综合分析、电价综合分析、启停损耗统计。其中经营指标动态分析又包括：利润指标分析、单位项目分析、投入产出比较。成本综合分析又包括：成本构成分析、成本变化预测分析、保本电量与电价、电价倒推成本、单位固定成本分析、成本项目变动趋势。电价综合分析又包括：日均价走势分析、月均价走势分析。

　　报价辅助决策：基本技术经济参数查询、机组功率与变动成本对照、中短期目标电价参考、开停机辅助分析、电价趋势分析、负荷需求趋势分析、系统边际电价预测、申报方案（数据）分析、历史报价对比分析。

　　交易信息管理：申报计划审批、申报数据记录、计划出力记录、实际出力记录、上网电量记录、申报数据查询、计划出力查询、实际出力查询、上网电量查询和交易分析，其中交易分析又包括：竞争电价统计分析、电价、成本对照、日发电计划分析、日实际发电分析。

　　模拟成本效验：给出一个日发电计划，系统根据物资成本，计算出该日发电计划的单位发电成本。

　　接收与报价：提供一个接收网上数据的环境。接收网上竞价的各类数据，并保存在数据库中，供查询和分析。按本省电力市场的运营规则的要求，提供发布和申报上网的数据的环境，可发布机组的基础数据和向电力市场技术支持系统申报各时段的价格。

　　设备资产管理系统：由资产管理、预算、设备、库存、采购、工单及工单申请、计划、任务和预防性维修、职员等模块构成。

　　
六、新的电厂管理信息系统的建设建议的步骤

　　1. 企业的流程分析（BPR）

　　在建设MIS前，由企业高层领导主持，在管理咨询顾问的参与和帮助下，讨论并确定企业的经营目标，管理目标；清理企业现有的管理模式、管理制度；对企业的原子性业务（到班组）进行梳理；在此基础上，根据现代管理模式，对企业的管理模式、管理制度、管理流程、业务规范，业务流程、岗位制度进行重新确认。

　　2. 企业的总体数据规划

　　请专业的信息化公司，对企业进行总体数据规划。

　　3. 企业的应用平台、信息门户和各管理信息子系统的建设。

　　建立覆盖发电企业各业务部门、岗位的信息系统，采用EIP、EAI等技术，将现有的实时系统、专业系统整合到一个统一平台上，为企业信息一体化服务。

　　4. 报价辅助决策分析

　　充分利用电力市场公共历史数据，采用科学的分析方法，结合电厂的生产成本及有关数据，建立了一个辅助报价的决策模型，对次日电价进行预测，辅助电厂报价员进行报价，从而达到理性报价、报价成功率高的效果，促进电厂电力市场报价的科学化、规范化。

　　5. 设备资产管理

　　采用专业公司的EAM产品。

　　笔者认为，在当前的电力市场环境下，新的电厂MIS的建设，应该围绕“电厂在安全可靠运行的前提下，实现利润最大化”的目标，使电厂MIS能为企业管理上的开源节流提供技术平台。前面提到的技术和管理方法，动态经济分析、报价辅助决策、交易信息管理、模拟成本效验等功能，从技术上为发电企业的“开源”提供了保证，通过这些软件功能和技术手段，发电企业能科学的分析本厂的发电成本，预测电网的需量，估计同类电厂的报价，从而报出最有竞争力的价格，实现电厂售电和电价的最大化。采用EAM技术，强化发电企业的设备资产的监控、维护，降低运行和维修成本、降低检修费用，是发电企业“节流”的技术保障。采用ERP的管理思想来规划发电企业MIS，是提高整个企业的信息化水平，从而提高发电企业工作效率，提高企业的市场竞争能力。

电厂厂级监控信息系统研制开发简介

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 10:00:00 GMT

电厂厂级监控信息系统研制开发简介

梁艳明1，向珣玮1，范永胜2，金峰2，
（1. 北京同方电子科技有限公司，北京 100085；2. 上海外高桥第二发电有限责任公司，上海 200137）

摘要：对电厂厂级监控信息系统（SIS）的概念、系统架构，以及其在电厂自动化、信息化建设中所处地位作了简单描述。介绍了自主开发的TEC-SIS 系统的网络架构、软件架构，并重点对其主要六大功能的研制开发进行了叙述。并且，对该系统的应用情况作了简要介绍。指出该系统在电厂自动化、信息化建设中具有广阔的推广应用前景。
关键词：监控信息系统；性能优化；耗差分析；寿命管理；故障诊断；优化负荷分配
中图分类号：TM621.6

0 前言
    随着电力体制改革的深入和电厂信息化建设的开展，为了在保障电厂安全生产的前提下，最大限度发挥机组效能，提高生产管理水平，降低发电成本，取得上网优势，电厂厂级监控信息系统（Supervisory Information System，SIS）近几年在国内得到快速发展。2002年文献[1]对SIS进行了如下定义：“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。”
    SIS系统属厂级生产过程自动化范畴，以分散控制系统DCS为基础，以安全经济运行和提高电厂整体效益为目的，是实现从DCS系统到管理信息系统IS的桥梁，从而在全厂范围内实现信息共享和管控一体化。
    SIS系统在电厂自动化、信息化架构中所处位置如图1如示。一方面，SIS系统采集下层所有机组级/车间级控制系统的生产实时数据，实现性能优化、故障诊断、负荷分配等功能；另一方面，将机组状态信息和性能信息发送给上层的MIS系统。SIS系统处于具有高精度、高速度、高可靠性要求的DCS系统与实时性要求不高的MIS系统之间，是电厂自动化、信息化架构中的过渡层面，起到隔离作用[2]。

简单从系统架构上讲，SIS系统主要由下层数据采集、实时/历史数据库，以及基于数据库之上的各种功能软件组成。对于SIS系统应该包含的主要功能，经过几年的探索与实践，目前虽然没有形成最终严格界定，但各方面意见基本趋向一致：即包括生产过程信息监测和统计、性能监测和优化、经济性分析和优化、设备状态监测和故障诊断、设备寿命监测和管理、优化负荷分配、负荷裕度预测、运行方式诊断指导等[2]、[3]、[4]。而且，SIS系统功能软件的研制开发是根据监控和管理的需要、开发应用的实践，不断充实和完善的；电厂在产品选型时也须根据本厂实际情况确定所需功能软件。总之，随着测量技术与信息技术的不断发展，系统计算模型精确度的不断提高，人工智能技术的不断应用，电力市场的不断完善，SIS系统的功能也必将逐步成熟与完备，从而形成一个相对统一的模式，以更好地服务于电厂信息化建设。
2002年初，北京同方电子科技有限公司正式承接上海外高桥第二发电有限责任公司厂级监控信息系统项目。在此项目的研制开发带动下，经过不断修改完善，现已形成具有自主知识产权的软件产品——电厂厂级监控信息系统TEC-SIS。本文将对该系统的研制开发作以简介。

1 TEC-SIS 系统架构
    TEC-SIS系统是北京同方电子科技有限公司基于优势核心技术，整合多方资源，深刻消化理解用户需求，针对火电厂开发的具有自主知识产权的监控信息系统，是集实时/历史数据管理、过程监测、过程管理及优化控制为一体的厂级自动化信息系统。该系统已通过“国家信息中心国家计委学术委员会软件评测研究中心”评测，计算机软件质量保证测试和计算机软件质量特性测试评价均为优。
    TEC-SIS系统的核心目标是：“降低发电成本，提高整体效益”。它主要通过三条途径实现：一、量化设备、机组、全厂经济指标，优化过程控制，降低发电能耗；二、对各种设备进行全方位故障预测、寿命管理，变计划检修为状态检修，降低设备损坏率，延长使用寿命；三、优化负荷分配，降低上网电价，通过中长期负荷预测，提前统筹安排计划，优质、高效响应电网负荷要求，提高企业竞争力。
TEC-SIS系统总体上包括三大部分：实时数据采集为系统提供生产信息来源，是整个系统的基础；实时/历史数据库是系统的核心；建立在数据库基础上的功能软件则是系统成功推广应用的关键。
1.1 TEC-SIS 系统网络架构
   TEC-SIS系统网络架构采用分层分布式设计，如图2。下层为接口层网络，采用独立接口机连接各独立控制系统进行数据采集。上层为应用层网络，挂接各应用服务器和客户端。下层强调与各控制网络的互通性；上层强调开放性。这样利于分散网络负荷、提高通讯效率和可靠性。
   TEC-SIS系统和MIS系统的互连采用防火墙策略，将应用层网络通过防火墙连接到MIS系统骨干网，在防火墙上设置各种安全策略。这样利于满足SIS系统应用层的安全性和可靠性、方便SIS系统各种功能软件从MIS系统网上获取数据、满足MIS系统网上用户访问实时数据的需要。

1.2 TEC-SIS系统软件架构
TEC-SIS系统软件架构自下向上由接口软件、数据库软件、计算引擎、功能模块和客户端软件组成，如图3所示。

    实时/历史数据库是整个系统的核心，是电厂生产运行的“黑匣子”，其存储容量和存储效率直接关系到数据采集的范围和精度。由于电厂生产过程数据海量、无序、精度要求高、带有时标，常见的关系型数据库不能很好地满足要求，使用适用于流程行业的实时/历史数据库是常见的选择。国外已有几种这类成熟软件产品，国内一些公司也开发出了自己的类似软件产品。目前，TEC-SIS系统采用在国内SIS系统中应用较多的美国OSISoftware公司的PI实时/历史数据库[5]、[6]。它主要提供三种接口方式：世界多数著名DCS系统厂家专用接口、基于OPC标准的通用接口、基于API开发的特殊接口。同时，本系统还无缝支持自主开发的DCOSE-PH实时/历史数据库，该数据库性能已达到世界同类产品水平，并已成功应用于多台电厂仿真系统项目。
    工欲善其事，必先利其器。各种功能软件运行效果的好坏很大程度上依赖于计算引擎高效有序的驱动管理。计算引擎能快速准确地检索实时/历史数据并对其进行有效性检查、准确性校验、单位转换等预处理，按照一定时间周期调度功能模块的装载、运行、暂停、卸载等，并将计算分析结果进行必要的数据处理并输出到实时/历史数据库。TEC-SIS系统计算引擎主要包括数值计算引擎和专家系统推理引擎两部分。
    位于计算引擎上层的是为了满足相应功能需求的监测统计、性能计算、耗差分析、状态监测、寿命管理、故障诊断、负荷分配等功能模块。
    由于SIS 系统主要应用对象是电厂生产技术层，采用PI 系统成熟客户端软件的C/S 结构是一种可靠可行的选择。对有特殊人机交互要求的功能软件，像专家知识管理系统，采用Visual C++开发完成了Windows 风格客户端软件。当然，TEC-SIS 系统同时也支持B/S 结构的监控信息发布。

2 TEC-SIS 系统功能

    由于国内SIS 系统的开发、应用起步不久，对其功能范围还没有完全明确的界定，多数在建SIS 项目仅停留在系统集成和数据库层面，深层次的功能软件开发还很欠缺，重硬件、轻软件的现象较普遍。目前，TEC-SIS 系统中已经开始应用一些人工智能技术，如专家系统、神经网络技术等，来完成一些深层次功能的研制开发，这样，SIS 系统才能真正发挥其优化运行、节能降耗的作用。当前，TEC-SIS 系统主要包括：生产过程信息监测和统计、性能监测和优化、经济性分析和优化、设备寿命监测和管理、设备状态监测和故障诊断、厂级优化负荷分配六个功能子系统。
2.1 生产过程信息监测和统计
    生产过程信息监测和统计子系统通过系统图、趋势曲线、棒图、表格等形式实时显示全厂各机组、车间、系统、设备的运行状态参数，为生产管理人员提供直观的实时生产过程信息，并对历史数据进行有效的统计整理，形成全厂各类生产统计报表。基于厂级SIS 系统网络平台的生产过程信息监测功能使得生产管理人员在任何配有SIS 系统客户端的地方均可获取生产过程信息，便于及时发现问题，快速做出调整；基于数据压缩的统一的实时/历史数据库便于生产管理人员将实时数据与历史数据统一考虑，提高决策质量；不同于DCS 和车间级的监测，该功能集成全厂所有机组、车间、系统、设备的运行状态参数，给出的是完整的总览全厂信息；基于计算机办公自动化技术的自动统计功能和报表打印功能大大降低生产管理人员的劳动量。
2.2 性能监测和优化
    性能监测和优化子系统依据ASME、国标和行标等电厂性能计算标准，利用高效有序的数值计算引擎，对面向具体设备、系统、机组搭建的性能数学模型模块进行在线计算，量化其各项性能参数，从而达到性能监测的目的，并且提供相应手段对机组进行性能优化。
    性能监测和优化子系统包含以下系统及设备性能数学模型模块：系统质量能量平衡模块、水蒸汽性质模块、锅炉性能模块、汽机性能模块、凝汽器性能模块、给水加热器性能模块、空预器性能模块、过/再热器性能模块、泵性能模块、风机性能模块、冷却塔性能模块、燃气轮机性能模块、空冷凝汽器性能模块、循环流化床锅炉性能模块、余热锅炉性能模块等。
    该子系统实现性能优化的具体形式是：实时计算机组及其主要辅机的各项性能参数，如功率、效率、热耗、出力、汽蚀度、端差、温升、传热系数、清洁度等，并将当前性能参数与基于数学仿真模型计算所得理想（期望）性能指标进行比较，给出每项偏差造成的损失，并指导应采取的运行或维护措施，以达到期望的性能状态。另外，该子系统不但能够使运行人员实时监测当前运行工况，而且，在机组变工况运行前，可提供离线试运行方式并预测变工况的各项性能参数，为运行人员提供特定工况运行的预学习手段，从而达到优化运行的目的。
    总之，使用性能监测和优化功能有益于：节约燃料成本；提高设备运行可靠性；提高机组调峰能力；降低污染排放；提高运行人员操作水平。
图4 所示为机组性能监测总貌图。

2.3 经济性分析和优化
    经济性分析和优化子系统的目的在于降低机组运行可控损失，改进机组热耗。其主要方法是将主要可控参数的实时状态参数与其目标值进行计算、比较、分析。这些可控参数由用户根据生产过程的需要进行选择，并能人为加以控制调节。而目标值的计算则主要基于设计数据、性能试验、运行历史数据等信息，利用高逼真度的数学仿真模型计算而来。这些信息可以由用户配置并且在权限许可下进行修改。
    可控参数对热耗率的影响由实际值与目标值的偏差计算而来，常称作耗差分析。对耗差超出允许范围的损失，系统可根据基于神经网络的专家系统工具诊断出造成大偏差的原因，并给出可供选择的操作指导意见。
    经济性分析和优化子系统通过优化机组运行，改进机组热耗，从而降低运行成本。同时，该子系统能帮助运行人员对吹灰、喷水、蒸汽状态、烟温及其它性能参数进行很好的判断、权衡，帮助他们很好地对影响经济性的主要原因进行监测、操作和控制，不断提高对机组设备的掌控能力，从而达到培训运行人员的目的。
    主要可控参数通常包括：主蒸汽温度、压力，再热蒸汽温度、压力，过/再热蒸汽喷水流量，空预器排烟温度，锅炉排烟氧量，省煤器给水温度，凝汽器真空、过冷度，补水流量，排污流量，厂用电量，辅汽耗量，助燃油耗量等。
图5 为经济性分析和优化运行效果图。

2.4 设备寿命监测和管理
    设备寿命监测和管理子系统通过实时监测机组主要设备状态参数，像温度、压力、流量和负荷等，在机组启停过程和甩负荷等负荷激烈变化过程中，根据数学模型计算其机械应力和热应力，并根据交变应力转化为当前运行工况下的寿命损耗率，从而量化和评估锅炉、汽机等主要设备的寿命损耗，以达到维持机组运行可靠性，减少设备检修、更换费用，延长设备使用寿命，提高发电产出的目的。
设备寿命监测和管理子系统使用户可以同时实时监测高温压力容器的蠕变和疲劳损伤。它所监测管理的设备主要包括锅炉过热器、再热器、汽包、主/再热汽管道、汽机转子、叶片、推力瓦、阀门汽室、给水加热器等。

2.5 设备状态监测和故障诊断
    设备状态监测和故障诊断子系统能监测电厂设备的运行状态，判断其是否正常，预测、诊断、消除故障，指导设备的管理和维修。它由状态监测和故障诊断两部分组成。
    状态监测是掌握设备运行状态的第一手信息，针对各种运行状态参数，结合其历史信息，考虑环境因素，采用专业的分析和判断方法，评估其是否处于正常、异常和故障三种状态，并进行显示和记录，对异常状态作出报警，对故障状态为故障诊断提供信息。
    故障诊断是根据状态监测获得的信息，结合结构参数、物性参数、环境参数，对设备的故障进行预报、判断和分析，确定其性质、类别、部位、程度、原因，指出发展的趋势和后果，提出控制其继续发展和消除故障的对策措施，最终使设备恢复到正常状态。
    设备状态监测和故障诊断的设计、开发、应用应当是分阶段分步骤实施的。它主要包括三个层次的内容：故障辨识、故障诊断、操作指导，这也符合人们发现问题、分析问题、解决问题的客观规律。设备状态监测和故障诊断子系统所基于的技术原理包括高逼真度的设备数学模型、基于模糊推理机制的专家系统、具有自学习功能的神经网络技术等。
    设备状态监测和故障诊断子系统主要包括的应用范围有：基于高精度高实时性的锅炉全流程数学模型计算的锅炉清洁度监测、空预器漏风状态监测；锅炉受热面爆管/泄漏监测、制粉系统状态监测及故障诊断；优化燃烧指导、炉膛结渣预报、大型旋转机械振动状态监测等。
下面对锅炉清洁度监测作以简要介绍。由于锅炉烟气中的灰粒污染锅炉受热面，使得排烟温度增高，锅炉效率降低；腐蚀、磨损缩短设备使用寿命；松散性积灰塌落易引起突然灭火等。因此，电厂运行中都要对锅炉受热面定期进行吹灰操作，目前通常做法是计划吹灰。由于积灰程度无法直接测量，计划吹灰具有很大盲目性，吹灰不足和吹灰过度经常发生。
基于锅炉清洁度监测的优化吹灰策略是：量化污染程度，确定受热面清洁度；清洁度低于设定值，进行吹灰操作，从而变计划吹灰为适时吹灰。该功能以燃烧计算、传热计算为基础，对全锅炉的汽水、风烟系统进行精确的数值计算，根据现有的测量数据推算无法直接测量的设备状态参数，像空气/烟气流量、燃料量、空预器漏风计算、炉膛/过热器/再热器/省煤器/空预器清洁度等，如图6 所示。

    锅炉清洁度监测可以帮助用户通过降低吹灰频率减少20~30%的吹灰工质耗量；降低受热面磨损，延长设备寿命；监测炉膛出口温度，防止结渣；降低锅炉排烟温度1~3℃，提高锅炉效率；优化再热器出口汽温特性；降低磨煤机、风机电耗；提高机组运行安全性、可靠性。
    目前TEC-SIS 系统中，基于模糊推理机制的专家系统的设备故障诊断功能可以监测和诊断的设备故障包括：水冷壁泄漏或爆管、过/再热器泄漏或爆管、省煤器泄漏或爆管、炉膛结焦、过/再热器积灰、省煤器积灰、空预器积灰、空预器漏风、汽水共腾、烟道再燃烧、磨煤机堵煤、磨煤机自燃、给煤机堵煤、一次风管断粉、喷燃器结焦、粗粉分离器堵塞、磨煤机振动大、凝汽器真空下降、汽机水冲击、汽机轴向位移大、汽机异常振动等。

2.6 厂级优化负荷分配
电力负荷调度中，“调度到机”的AGC 方式是目前普遍采用的方式。随着“厂网分开，竞价上网”的来临，为了提高电厂的安全生产管理水平与经济效益，以及更加符合电力调度分级管理的原则。“调度到厂”的AGC 方式将普遍推广应用。SIS 系统计算机网络的建立，实时性能监测和经济性分析功能的实现，为厂级优化负荷分配奠定了基础。
    TEC-SIS 系统中，厂级优化负荷分配子系统接受电网调度中心EMS 的全厂负荷指令，然后采用人工神经网络优化算法进行优化负荷分配[7]，并将分配结果以指令形式发送到各机组协调控制系统，在使全厂负荷及时响应电网要求的同时，保证每台机组运行安全、稳定、经济。
    优化负荷分配的基础是优化机组供电煤耗。由于性能监测与经济性分析功能的有力支持，优化负荷分配能够充分优化机组的供电煤耗，同时充分考虑到了机组效率、热耗率、频率响应和其他损失的优化，而且，对机组调节允许范围、调节裕量、负荷闭锁增/减、机组爬坡、RUNBACK、MFT、磨煤机启停等约束条件进行了充分考虑和处理，在保证机组运行安全的前提下，降低机组负荷调节频度，提高机组稳定性，延长主、辅机组设备寿命，合理调配各台机组负荷，降低全厂供电煤耗，从而提高全厂经济效益。
    为了满足不同运行需求，厂级优化负荷分配子系统的运行方式包括三种：手动方式，96 点曲线方式，AGC 方式，如图7 所示。

3 项目实施简介

    北京同方电子科技有限公司于2002 年初正式承接上海外高桥第二发电有限责任公司2×900MW厂级监控信息系统。TEC-SIS 系统在该项目中得到很好的完善与应用[8]。2002 年底，该项目完成厂内测试验收，目前正处于试运行阶段。
    该项目中，TEC-SIS 系统与两台机组DCS、500kvNCS 网控系统实现双向通讯。用户通过TEC-SIS系统客户端，可获得全厂所有的实时/历史运行数据。通过网络互联以及必要的安全校验，MIS 系统可通过TEC-SIS 系统获得所有机组实时/历史信息。通过与网控系统的通讯，TEC-SIS 系统可获得中调负荷指令并通过负荷分配实现AGC 功能，同时向中调发送机组运行信息。
    TEC-SIS 系统网络环境为100M 快速以太网，由2 台互为热备的服务器，磁盘阵列柜，5 台终端工作站，6 台网关机，2 台互为热备的核心交换机，5 台二级交换机组成。监控点及计算点总计超过30 000 点。
    该项目的主要功能包括：生产过程信息监测和统计、性能监测和优化、经济性分析和优化、设备寿命监测和管理、锅炉优化吹灰、厂级优化负荷分配等。

4 小结
新时期下，建立电厂厂级监控信息系统将有助实现信息的共享和自动化系统的集成，有利生产管理人员对全厂所有机组的生产进行有效的监测、优化、调度、管理，促进电厂运行监控模式的转变，进而降低电厂发电成本，提高全厂经济效益。
在项目实施的带动下，利用优势核心技术，整合多方资源，深刻理解电厂需求，研制开发完成了具有自主知识产权的软件产品TEC-SIS 系统。该系统对于提高电厂运行安全性、经济性具有重要意义，具有广阔的推广应用前景。目前，系统更深层次的功能应用正在深入研制开发中，力求不断完善，更好地满足广大电厂用户的需求。

参考文献：
[1] 侯子良．再论火电厂厂级监控信息系统[J]．电力系统自动化，2002，26(15)：1-3．
[2] 候子良．火电厂厂级自动化系统总体功能设计思路探讨[J]．热工自动化信息，2000，(4)：1-4．
[3] 夏克晁．火电厂厂级监控信息系统的应用前景[J]．热工自动化信息，2000，(4)：5-7．
[4] 曹文亮，高建强，王兵树，等．电厂厂级监控信息系统现状及发展前景[J]．中国电力，2002，35(9)：59-62．
[5] 彭春华，林中达．PI 实时数据库及其在电厂SIS 系统中的应用[J]．工业控制计算机，2003，16(6)：28-33．
[6] 陈兵，李俊娥，聂剑平，等．电厂实时监控信息系统的设计与应用[J]．电力系统自动化，2003，27(8)：81-83．
[7] 段丽平．火电厂厂级负荷经济分配研究．清华大学工学硕士学位论文[D]．2003．
[8] 吴发勇．外高桥电厂2×900MW 机组监控信息系统研究．清华大学工学硕士学位论文[D]．2003．

Introduction to research and development of power plant
Supervisory Information System
LIANG Yan-ming1, FAN Yong-sheng2, JIN Feng2, XIANG Xun-wei1
(1. Beijing Tongfang Electronic Science & Technology Co., Ltd., Beijing 100085, China;
2. Shanghai Waigaoqiao No.2 Power Generation Co., Ltd., Shanghai 200137, China)

Abstract: The concept and structure of power plant Supervisory Information System are described briefly, and its importance in
building power plant automatization and informatization as well. The network structure and software structure of the TEC-SIS
copyrighted are introduced. And, the research and development of its main six basis functions are recommended. Also, the relevant
application is introduced briefly. It points out the good prospect either in marketing or application in the field of power plant
automatization and informatization.
Key Words: Supervisory Information System; performance optimization; energy-loss analysis; life management; fault diagnosis;
economic load dispatch

作者简介：梁艳明（1975- ），男，陕西人，工学硕士，工程师，从事电厂热力设备及系统的建模与仿真、性能优化、故障诊断、信息系统建设的研究。

厂级监控信息系统（SIS）激活电厂信息化

Linkman的学习记录 — Thu, 19 May 2005 09:58:00 GMT

厂级监控信息系统（SIS）激活电厂信息化

作为国民经济的关键部门与基础产业，我国电力行业近年以“厂网分开、竞价上网”、打破垄断、引入竞争等为核心内容进行了改革，新的市场竞争机制逐步建立。电力行业信息化进入门槛高的问题已经从政策体系上慢慢缓释，使众多IT厂商看到了希望。“在今后的三年内，电厂信息化建设将会催生几个年营业额上亿元的本土企业。”有业内人士大胆预言。毫无疑问，信息化将成为我国电力行业实现跨越发展的高速路，而在这条高速路建设的过程中，谁来充当信息化的新引擎呢？

　　SIS，一个全新的电厂系统信息化概念，进入了人们的视野。

　　“在电厂信息化从MIS时代向MIS&SIS时代演进的过程中，预计每年将会产生出3亿～5亿元商机，并且这个市场容量还将以加速度膨胀。”厂级监控信息系统（SIS）概念的最早提出者、我国著名电力规划专家、清华大学教授侯子良如此推断。　　

　　揭开SIS面纱

　　所谓SIS，即厂级监控系统（Supervisor Information System），是介于底层系统和管理信息系统（MIS）之间的“中间件”。

　　火电厂自动化的发展可以分为4个阶段：分散控制系统时代、网络化时代、数字化时代和信息化时代。目前我国火电厂正处于数字化阶段，DCS分散控制系统已经得到大规模的普及，电力系统信息化水平明显提升，在这个基础上进行SIS系统的建设，将逐渐成为下一步火电厂投资的热点。以上海外高桥发电厂二期工程为例，其SIS项目投资额达600多万元人民币。

　　电厂一般有机、炉、电、控、BOP（Balance of plant）几个生产环节，每个专业承担不同的生产分工，采用不同的生产过程，每个过程都有一些相关控制系统，一般称之为底层系统。对底层数据进行统一管理，并通过分析工具和数学模型，对这些数据进行二次利用，可帮助电厂改进生产管理，提高生产效率；同时，二次分析数据又可以为管理信息系统（MIS）所用，从而帮助企业最高层进行未来决策。正是上述需求催生了SIS。

　　2000年国家经贸委颁发的《火力发电厂设计技术规范》（DL5000-2000）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。”

　　那么对于电厂来说，SIS有什么实际应用意义呢？“简单来说，SIS系统是实现从DCS系统到管理信息系统MIS的桥梁，它可以降低发电成本、提高安全系数，从而增强电厂的整体效益。”上海外高桥发电厂二期工程项目公司的范永胜解释道。据介绍，SIS系统主要是处理实时数据，完成生产过程的监控和管理，故障诊断和分析，性能计算、分析和经济负荷调度等。SIS系统由多个子系统组成，如网站监控计算机系统、CRT监控系统、AGC系统、DEH系统、DAS系统、DCS系统和现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）等。电厂运行发电时，SIS系统将用来整合全厂各机组、辅助车间的实时生产信息，为运行管理提供基于优化分析的实时生产指导。　　

　　外高桥电厂：SIS试金石

　　对于SIS系统降低火电厂发电成本的量化问题，侯教授表示，迄今为止，SIS系统在我国乃至世界来说，都是一个新的课题，目前我国大部分SIS项目尚处于立项和在建阶段，具体的量化数据尚无法准确给出。他说：“这的确是一种遗憾，不过这也是一种新事物诞生初期的必然现象，它总要经历一个走向成熟的过程。而且，这个问题很快将会有所突破，随着国内一批超大型火电厂的SIS项目正在接近尾声，我们将很快可以直观地看到SIS系统的实际效果。上海外高桥电厂二期就是其中一个典型。”

　　据悉，上海外高桥电厂二期工程将建成我国目前单机容量最大、科技水平最高的火力发电机组，并具有随负荷变化的复合滑压运行的能力，整个工程投资为150亿元，将于2004年年底竣工，两台机组并网发电后，年发电量约为120亿千瓦时，是目前上海市年发电量的20%。

　　记者从外高桥电厂信息化负责人那里了解到，在电厂的信息系统规划阶段，设计者已经对SIS有了一个比较系统清晰的概念，正是由于对于这个系统所能达到的目标和要求，做到了心中有数，实施起来才得心应手。该项目已经于2002年年底顺利完成厂内测试验收，目前正处于实施调试阶段，预计将于今年8月正式运行。　　

　　MIS已经过时？

　　我国的大部分电厂已经引入MIS系统来提高信息管理水平，但MIS系统在电力行业的应用效果并不尽如人意。据国外统计显示，在发达国家MIS系统实施成功率（各行业综合统计）大约为30%，而在发展中国家，这一数字一般只能达到15%～20％。随着SIS概念的提出和完善，并逐渐为多数业内人士所接受，有人断言：电厂MIS系统已经步入黄昏末日。

　　对此，侯教授表达了不同的观点：“监控信息系统SIS和管理信息系统MIS是电厂实现电力生产过程自动化和管理现代化的两种不可缺少的工具，它们的关系是相辅相成的，而不是互相取代。SIS+MIS系统，对内是实现生产过程自动化和管理现代化的系统，对外是电网运营和调度系统。MIS系统实施效果不理想，这里面的影响因素是多方面的，选型落后、实施不利是不可忽视的原因，另外，信息技术如何与电力行业有效结合，或许是今后相当长的一段时间内我们要不断摸索和总结的主题。”

　　上海外高桥电厂二期工程的建设也证明了这一点。整个电厂的信息系统，包括DCS、SIS和MIS三层系统，有机地构成了一个整体。系统由华东电力设计院主持规划，通过国际招标，最终确定了日立、同方电子作为承建单位，同步搭建起各级信息化系统。

　　北京同方电子科技有限公司总经理赵伟国表示，MIS管理信息系统对于目前电厂信息化而言还是必需的，依旧为IT厂商和发电企业所关注，但SIS概念的单独提出和独立建设，将有利于简化底层的DCS系统和高层的MIS系统，使两者的功能更加简洁和高效。从这个角度讲，SIS的问世，并不是结束了一个旧时代，而是开启了一个新时代。　　

　　百舸争流择其优

　　无可否认，准备上SIS系统的电厂企业数量正在逐步增多，但是从这个庞大的群体角度来看，更多的电厂选择的是观望态度。其中，对SIS系统实际优化效果的猜疑是一方面，更重要的因素是对厂商选择的迷茫。天花乱坠的标书，并不等于建成后就能取得实际的效益。

　　“选择合适的建设厂商，是电厂企业上SIS系统所要面临的一大问题。”侯教授对目前SIS市场良莠不齐的发展状况，不无忧虑。从用户角度出发，他列举了SIS项目招标时首要考虑的几个因素：

　　“第一，是要看投标企业是否有深厚的行业背景。这么说并不是排斥这个领域的新进入者，而是因为建设成功的SIS系统，相关的行业经验是必需的。举个简单的例子，一家IT厂商在向电力单位吹嘘其信息技术如何如何先进时，被用户一句反问就噎住了：‘你做过两组30万千瓦机组的监控管理系统吗？’所以，在这个专业领域发展，对行业的理解、行业经验是非常重要的。当然，新进入者并非没有机会，它们可以通过资本运作、收购来实现前期介入。”

　　“其次，投标企业是否有核心技术。这一点同样关键，没有自己的核心技术，光靠代理国外厂商的产品、靠系统集成是无法长久立足的。从建设成本来讲，国内企业如果具有自己的核心技术，就会显著降低工程成本，为电厂节约大量资金。比如清华同方拥有自主产权的数据库技术、仿真技术，华北电力大学、中科院等在这方面也取得了一些可喜成果。”

　　“再次是考察它的队伍。只有完美的方案，缺乏强大的实施队伍，只会造出一个又一个的‘豆腐渣工程’、‘烂尾工程’。”

　　“最后，还要看投标企业在电力信息化市场上的稳定性和地位。电力是个关系国计民生的关键产业，它的重要性使得电厂在选择建设合作伙伴的时候不得不倍加小心谨慎，电厂用户最怕的就是一锤子买卖。有着长远规划、资金雄厚、综合实力排名靠前的企业才能够给用户信心。这里需要说明一点，小企业同样有它的机会，因为SIS系统是个相对大型的工程，未来随着技术的成熟和产业化、模块化发展，小企业在其中若干模块的提供上依然有着广阔的空间。”

　　同方电子的赵伟国认为，实现SIS产品的核心功能有很多手段，但只有把电厂的海量实时数据变成知识乃至智慧的SIS方案才是最优的方案，同时，SIS产品的系统功能、监控方式、系统管理范围等仍需要在具体的应用实践中不断总结经验、逐步完善。

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