1廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的提出
　　
　　為實現(xiàn)全廠實時、安全管理，就需要一套能綜合機組、輔助車間有關實時信息并對各機組、輔助系統(tǒng)的運行提供基于優(yōu)化分析或計算的在線的運行指導或控制的計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)即為廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)SIS（SupervisoryInformat*temofplant）。
　　
　　廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）與管理信息系統(tǒng)（MIS）組成廠級自動化系統(tǒng)。
　　
　　目前我國電廠的全廠監(jiān)控自動化水平、廠級值班人員（值長）對各臺機組的監(jiān)視、指揮方式并未隨單元機組控制水平的提高得到同步發(fā)展，國內(nèi)多數(shù)電廠的運行監(jiān)控方式仍停留在機組級和車間級自動化階段。電力生產(chǎn)從安全管理到安全、經(jīng)濟并重的管理方式的轉(zhuǎn)變，就促進了相關技術的發(fā)展。隨著計算機技術的發(fā)展，近來一些控制系統(tǒng)廠家已將其DCS由原來的機組級發(fā)展為全廠級，即在DCS上擴展建立廠級通訊網(wǎng)絡，為提高全廠的監(jiān)控水平，滿足高層次的生產(chǎn)管理需要創(chuàng)造了條件。
　　
　　技術與管理是互相影響與促進的。DCS進入單元機組控制，引起了機組運行體制的變化，可以預見，建立廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)，也將促使電廠運行監(jiān)控模式的變化。
　　
　　2建立廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的優(yōu)點
　　
　　（1）由于采用了計算機與通訊網(wǎng)絡技術，使全廠各生產(chǎn)部門的實時信息即時上網(wǎng)傳送，全廠共享。全廠運行總值班可全面了解情況，平時保持全廠的安全經(jīng)濟運行，一旦出現(xiàn)異常狀態(tài)或事故，能及時做出分析決策，統(tǒng)一指揮有關部門迅速處理。
　　
　　（2）全廠計算機監(jiān)控網(wǎng)絡總體設計，使系統(tǒng)合理配置，避免重復設置，節(jié)約投資及工程量。
　　
　　（3）可使全廠計算機系統(tǒng)的硬件接口、通信規(guī)約規(guī)范化，有利于系統(tǒng)應用軟件開發(fā)。
　　
　　（4）可改變電網(wǎng)總調(diào)對電廠負荷控制方式，總調(diào)不再直接控制機組，而改為對全廠監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出負荷指令，由后者對各臺機組分配負荷，有利于電廠的經(jīng)濟運行，也有利于實行廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)的商業(yè)化運行方式的實現(xiàn)。
　　
　　（5）為各種電廠運行、管理優(yōu)化軟件包的應用提供運行平臺。
　　
　　3廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)功能
　　
　　廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)是全廠的實時監(jiān)控和信息管理的中心，通過將各個控制系統(tǒng)聯(lián)成一體的通信網(wǎng)絡，能zui有效地提高電廠的安全及經(jīng)濟管理。
　　
　　廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)應有如下主要功能：
　　
　　（1）全廠各生產(chǎn)系統(tǒng)實時信息顯示。
　　
　　該功能以畫面、曲線、棒狀圖等形式，顯示鍋爐、汽機、發(fā)電機及其輔機，以及輸煤、除灰渣、化水等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的設計運行狀態(tài)、參數(shù)、系統(tǒng)圖，為廠級生產(chǎn)管理人員提供實時信息。
　　
　　（2）生產(chǎn)報表生成
　　
　　該功能記錄生產(chǎn)過程的主要數(shù)據(jù)，生成各職能部門需要的全廠各類生產(chǎn)、經(jīng)濟指標統(tǒng)計報表。
　　
　　（3）生產(chǎn)設備故障診斷、預測和缺陷管理
　　
　　該功能通過對設備的監(jiān)測，如鍋爐壽命、汽機壽命及管道金屬疲勞的計算和分析，汽機及輔機的振動故障分析等，掌握設備的健康狀況，預測哪些設備需要進行維護，并對發(fā)生故障的設備發(fā)出消缺指令。
　　
　　（4）廠級性能優(yōu)化計算、分析和操作指導
　　
　　該功能以獲得*發(fā)電成本為目標，對機組及其主要輔機的當前效率與理想（優(yōu)化）效率進行計算機比較，給出每項偏差造成的費用損失，并指導該采取何種運行或維護措施，以提高機組效率。
　　
　　與目前DCS中所配的機組性能計算功能zui大的不同在于：現(xiàn)在的計算僅給出計算結(jié)果，不具偏差分析和指導運行功能，而SIS具有的廠級性能優(yōu)化計算、分析和操作指導功能將提供多種供生產(chǎn)管理人員分析、管理生產(chǎn)過程的手段和工具。
　　
　　（5）求得全廠zui大的經(jīng)濟效益
　　
　　該功能根據(jù)總調(diào)來的預測負荷曲線，結(jié)合機組負荷響應性能（機組煤耗的微增率），求得使熱耗率及可控損耗zui低條件下，向電網(wǎng)提供所需負荷量時各機組的負荷*分配，以獲取全廠zui大的經(jīng)濟效益。
　　
　　4廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）與全廠各控制系統(tǒng)的關系
　　
　　廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)對全廠的生產(chǎn)設備（單元機組、輔助車間、配電網(wǎng)絡）的運行全面實施監(jiān)控，總覽各生產(chǎn)設備的運行工況、參數(shù)及設備狀態(tài)；從電廠指揮的高度進行生產(chǎn)監(jiān)視、分析判斷并做出決策。
　　
　　為此，廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)應位于各部門生產(chǎn)設備控制系統(tǒng)之上，其與全廠各控制系統(tǒng)的關系描述如下：
　　
　　（1）單元機組DCS：廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)需集中各單元機組的參數(shù)及設備狀態(tài)信息，分析、判斷機組的工況，做出決策，指揮機組運行。廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)應有全廠的負荷管理功能，通過遠動通信接口接受電網(wǎng)總調(diào)的負荷指令，根據(jù)本廠各臺機組的狀態(tài)進行負荷*分配，向各單元機組發(fā)出給定負荷，以求得*的經(jīng)濟效益。
　　
　　廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）要與DCS進行雙向通訊，DCS將機組的信息送給SIS，同時SIS將基于這些信息的分析結(jié)果傳給DCS并在操作員CRT上顯示。
　　
　　（2）電氣網(wǎng)絡控制系統(tǒng)：管理廠內(nèi)輸變電線路，廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)需集中其有關信息。該系統(tǒng)與SIS為單向通信，將廠內(nèi)輸變電線路的信息送給SIS。
　　
　　（3）輸煤控制系統(tǒng)：廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)僅需對其進行監(jiān)控，集中其主要的參數(shù)及設備狀態(tài)。該系統(tǒng)與SIS為單向通信，將主要的參數(shù)及設備狀態(tài)的信息送給SIS。
　　
　　（4）燃油控制系統(tǒng)：較簡單，規(guī)模小，但對單元機組運行有實時性影響，監(jiān)視與操作少。當現(xiàn)場不設就地的控制室，且由DCS實現(xiàn)監(jiān)控時，燃油系統(tǒng)主要的參數(shù)及設備狀態(tài)就單方向地由DCS送給SIS。
　　
　　（5）化學補給水控制系統(tǒng)：由于管理的專業(yè)特點，單元機組的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、水汽取樣分析裝置、化學加藥裝置的實時參數(shù)與設備狀態(tài)信息皆集中到化學補給水控制點，可由此單方向地轉(zhuǎn)送廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)。
　　
　　（6）除灰渣控制系統(tǒng)：主要參數(shù)與設備狀態(tài)送廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)。
　　
　　（7）壓縮空氣站、制氫站控制系統(tǒng)：設備少且工藝過程較簡單，操作少，當現(xiàn)場不設就地的控制聲，而由DCS實現(xiàn)監(jiān)視控制時，系統(tǒng)主要的參數(shù)及設備狀態(tài)就單方向地由DCS送給SIS。
　　
　　以上分析是基于不設全廠輔助系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡或公用系統(tǒng)DCS。當設立全廠輔助系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡或公用系統(tǒng)DCS時，SIS要與其進行通信并獲取有關的信息。廠級監(jiān)控系統(tǒng)與各生產(chǎn)部門關系見圖1。

　　
　　5廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)應用情況
　　
　　5．1廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的開發(fā)
　　
　　廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)是電廠自動化系統(tǒng)中的一個嶄新領域。SIS之所以被作為一項重要的應用項目提出來，除了需求的因素外，還在于它的技術基礎計算機技術的發(fā)展和電廠DCS應用的日益成熟。從目前情況看，已有一些國外的DCS生產(chǎn)廠商開發(fā)了類似于SIS的系統(tǒng)，并開發(fā)了一些優(yōu)化軟件包，但是應用的業(yè)績不多。
　　
　　西門子公司基于電廠的、經(jīng)濟管理要求，提出了一整套解決方案。建立廠級計算機網(wǎng)絡，在次網(wǎng)絡上設不同服務器和PC機，完成實時和非實時的管理任務。用于非實時管理的系統(tǒng)稱之為BFS++；用于實時管理的系統(tǒng)包括在Sienegy（SiemensEnegy）中。Sienegy用于火電廠的軟件包主要有：
　　
　　（1）SienegyNBRNewunitcontrol：解決本生爐蓄熱少，在負荷擾動時經(jīng)常跳機問題。
　　
　　（2）SienegyVFRLoadmargincomputer：解決機組快速啟動與熱應力的矛盾。
　　
　　（3）SienegyKOSCondensatethrottling：與VFR軟件包一起使用。機組在參與調(diào)峰、調(diào)負荷的過程中，利用除氧器水箱的蓄能，減少汽機調(diào)門參與調(diào)節(jié)所需的節(jié)流，即減少節(jié)流損失，提高機組效率。
　　
　　（4）SuebegySR2Optimizationfortotalenergyplant：計算實際運行工況與理想（優(yōu)化）運行工況之間的偏差，并確定運行設備的薄弱環(huán)節(jié)；以交通燈的顏色，向運行人員指示電廠何處需要采取操作或維修措施，以提率；顯示各偏差、效率，以及造成的小時損失；提出優(yōu)化自動吹掃要求。
　　
　　（5）SienegySR4Unitanalysis／unitoptimization：通過計算汽水循環(huán)熱動態(tài)模型，為運行人員提供整個工藝的熱動態(tài)模型，為運行人員提供整個工藝的熱動態(tài)情況與理想情況的比較，提供兩者的偏差，在此基礎上提出導致偏差的原因，提供維修的建議。
　　
　　ABB公司開發(fā)了在線的電廠效率軟件包Optimax，該軟件包主要有：基于于電廠的數(shù)據(jù)庫的故障診斷、設備評估的專家系統(tǒng)（MODl）和用于優(yōu)化鍋爐吹灰的軟件包（BoilerCleanliness）。
　　
　　5．2廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的應用
　　
　　5．2．1SIS硬件配置應考慮的原則及軟件包設置方案
　　
　　（1）由于SIS是全廠實時監(jiān)控和信息管理的中心，其安全性應放在*，建在SIS中的實時數(shù)據(jù)庫容量要足夠大，同時還應冗余配置。除了對安全有較高的要求外，對其與其它系統(tǒng)通信接口也要有較高的要求。由于SIS與DCS之間有大量的信息交換，為解決好接口問題，對于新建項目，DCS和SIS均由DCS廠家提供為宜。
　　
　　（2）全廠自動化網(wǎng)絡應分三個層次：zui下層是實時控制層，包括各單元機組的實時控制網(wǎng)絡和輔助車間的控制網(wǎng)絡；第二層是全廠實時監(jiān)控和信息管理層，負責機組和電廠的優(yōu)化運行和管理，對象是值長、生技部門各專業(yè)專工和總工等；zui上層是經(jīng)營管理層，負責電廠經(jīng)營和行政管理，對象是廠長、財務人員、各種職能部門人員等。
　　
　　優(yōu)化軟件包在內(nèi)容上應區(qū)分SIS或DCS應用范圍，但也不排除在不影響實時性的基礎上運算軟件包的計算機系統(tǒng)允許多臺機組（設備）參數(shù)同時運行，為節(jié)省投資，若干臺機組共用。如本特利公司提供的汽機振動故障分析系統(tǒng)，美國以kY公司提供的在線性能計算系統(tǒng)（OPM）等，均可若干臺機組共用。
　　
　　優(yōu)化軟件包總的設置原則是：機組的實時優(yōu)化控制軟件一般安裝在DCS的服務器或控制器上，每臺機組一套；優(yōu)化管理軟件包包括能量管理、性能計算、優(yōu)化分析、設備管理軟件，應安裝在實時監(jiān)控和信息管理層；而人事、財務、采購和辦公自動化等軟件安裝在經(jīng)營管理層。實時監(jiān)控和信息管理層、經(jīng)營管理層的軟件包全廠只設一套。
　　
　　（3）SIS在國內(nèi)的應用才剛剛起步，對該系統(tǒng)重要性、必要性的認識還未*統(tǒng)一，有很多技術問題還待應用期間解決。
　　
　　（4）在華東院設計的引進項目外高橋電廠二期工程中，擬設全廠實時監(jiān)控和信息管理系統(tǒng)SIS。該工程將建兩臺900MW超監(jiān)界機組，除機組DCS外，還將設公用系統(tǒng)DCS。
　　
　　全廠自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)見圖2。

　　
　　該網(wǎng)絡是將整個電廠的自動化系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，網(wǎng)絡的信息基礎是機組DCS、公用系統(tǒng)DCS、升壓站監(jiān)控系統(tǒng)及輸煤控制系統(tǒng)、電量計量系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)等。為保證實時系統(tǒng)的安全性，電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)來的負荷曲線指令是單方向的數(shù)據(jù)通信，SIS與同步招標的MIS也采用單方向的數(shù)據(jù)通信，將機組實時參數(shù)、主輔機的狀態(tài)、用于計算上網(wǎng)電價的煤耗等信號送給MIS。
　　
　　DCS側(cè)網(wǎng)調(diào)負荷指令可以直接調(diào)機組，也可能調(diào)度到廠級，通過SIS的*負荷分配再到每臺機組，運行人員可以根據(jù)要求進行切換選擇。廠級調(diào)度可以是直接的指令信號（從升壓站監(jiān)控系統(tǒng)硬接線傳到SIS），也可以是96點／天曲線通過通信方式到SIS。從SIS到機組DCS的負荷指令采用硬接線。
　　
　　SIS、MIS將放在ILC島中一起招標。SIS的功能主要有：
　　
　　（1）通過與機組和公用DCS、升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的雙向通信收集用于實時管理的信息，并向MIS提供機組實時信息。SIS的功能主要包括：全廠時數(shù)據(jù)庫的管理；機組在線性能計算和監(jiān)視系統(tǒng)；電廠負荷經(jīng)濟分配系統(tǒng)等。
　　
　　（2）在線性能計算和監(jiān)視系統(tǒng)的主要目的，是通過收集和分析有用的、實時的運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對電廠運行條件的優(yōu)化，以增進電廠的性能和經(jīng)濟性，并包括電廠高可靠性的、*的預測和預防性維護程序。SIS系統(tǒng)計算結(jié)果應能通過與DCS的通信，在所有DCS的操作員站CRT上顯示并能被查閱。操作人員就能夠在SIS的終端上調(diào)看DCS或升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的所有畫面和參數(shù)
　　
　　（3）電廠負荷經(jīng)濟分配系統(tǒng)與升壓站監(jiān)控系統(tǒng)接口，通過對機組及其它有關系統(tǒng)的經(jīng)濟分析，實現(xiàn)全廠的*負荷分配。電廠負荷經(jīng)濟分配系統(tǒng)如需要MIS的有關信息，這些信號應通過硬接線或使用獨立的通信設備將這些信息從MIS送入SIS為實現(xiàn)全廠的*負荷分配功能，SIS與MCS的接口信號應包括：
　　
　　1）負荷指令（應有三副模擬量信號，三取中。從升壓站監(jiān)控系統(tǒng)到SIS的模擬量輸入信號）
　　
　　2）全廠總負荷和每臺機組負荷（從SIS到升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的模擬量輸出信號）
　　
　　3）全廠負荷上限（從SIS到升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的模擬量輸出信號）
　　
　　4）全廠負荷下限（從SIS到升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的模擬量輸出信號）
　　
　　5）調(diào)節(jié)方式（手動、96點負荷曲線方式、AGC）（從SIS到升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的開關量輸出信號）
　　
　　6）Runback（從SIS到升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的開關量輸出信號）
　　
　　7）MFT（從SIS到升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的開關量輸出信號）
　　
　　8）調(diào)頻或調(diào)峰模式（從升壓站監(jiān)控系統(tǒng)到SIS的開關量輸入信號）
　　
　　9）就地調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障（從SIS到升壓站監(jiān)控系統(tǒng)的開關量輸出信號）
　　
　　10）負荷分配系統(tǒng)到每臺機組的負荷命令（從SIS到MCS的模擬量和脈沖量輸出信號）
　　
　　11）每臺機組的功率（從MCS到SIS的模擬量輸入信號）
　　
　　12）AGC手動或自動狀態(tài)（從MCS到SIS的開關量輸出信號）
　　
　　13）閉鎖增（從MCS到SIS的開關量輸入信號）
　　
　　14）閉鎖減（從MCS到SIS的開關量輸入信號）
　　
　　15）Runback（從MCS到SIS的開關量輸入信號）
　　
　　16）MFT（從MCS到SIS的開關量輸入信號）
　　
　　17）每臺機組的煤量（從MCS到SIS的兩副模擬量輸入信號）
　　
　　18）每臺機組的電耗（從MCS到SIS的兩副模擬量輸入信號）
　　
　　19）每臺磨煤機運行狀態(tài)（從MCS到SIS的開關量輸入信號）
　　
　　20）MCS接受SIS負荷指令的允許信號（從MCS到SIS的開關量輸入信號）
　　
　　21）負荷分配系統(tǒng)故障（從SIS到MCS的開關量輸出信號）
　　
　　22）向上調(diào)頻（從SIS到MCS的兩副開關量輸出信號）
　　
　　23）向下調(diào)頻（從SIS到MCS的兩副開關量輸出信號）
　　
　　（4）通過SIS的在線診斷功能來判斷特殊問題的根源，可以充分發(fā)揮降低發(fā)電成本的潛能，也可以提出改進運行的建議。這些智能化的、*的軟件的提供將為運行人員提供新的深入了解電廠性能參數(shù)和降低生產(chǎn)成本的方法。
　　
　　外高橋電廠二期工程SIS設置總的目標是為集中運行管理、安全經(jīng)濟運行提供條件，是直接與運行相關的實時系統(tǒng)。而同步建設的MIS主要任務是提供設備檢修管理、上網(wǎng)電價的計算及完成OA的功能。MIS需要實時信息但就其要完成的功能來說是非實時系統(tǒng)。
　　
　　6結(jié)束語
　　
　　建立廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)將有力地支持值長等廠級生產(chǎn)管理人員的生產(chǎn)管理，以提高運行的安全性與經(jīng)濟性。
　　
　　由于這是一個嶄新的領域，其系統(tǒng)功能、監(jiān)控方式、管理范圍等尚需在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，以逐步形成一個成熟模式。從國外開發(fā)、應用的經(jīng)驗看，還沒有清晰完善的SIS定義，國外老電廠的改造往往偏重于增加專家系統(tǒng)，而新建機組應用不多。同時有些公司并不區(qū)分SIS和MIS，如西門子只設全廠的管理理信息網(wǎng)絡，其上既有BFS++系統(tǒng)，也掛接運行Sienegy軟件包的PC機，兩者共享同一個電廠數(shù)據(jù)庫。
　　
　　用于電廠經(jīng)濟運行的專家系統(tǒng)，不能盲目引進。國外開發(fā)的專家系統(tǒng)，有些是結(jié)合某廠或某機組的產(chǎn)品，是該廠或該機組大量經(jīng)驗的積累，若要移置到國內(nèi)機組上，就需做大量的工作。所以在引進類似的專家系統(tǒng)合理的做法是在對其充分了解的基礎上，還要對外方完成的工作進行充分的論證，以避免不必要的浪費。
　　
　　新建電廠均將設立全廠的MIS，但在廠級監(jiān)控系統(tǒng)與MIS在功能上如何劃分，如何互相構成一個全廠統(tǒng)一的監(jiān)視控制管理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性如何保證等問題上，有待進一步探討。