摘要：电厂运行过程中厂级SIS系统可以整合各个机组、辅助车间的生产信息，为整体化的运行管理和指标优化提供数据支持。本文初步探讨了火电厂信息化中厂级实时监测系统（SIS）作用和定位问题。结合实际应用对SIS的各个功能模块和硬件方案进行了介绍，分析了SIS系统应用的综合效益。
关键词：监测系统；功能模块；控制系统
引言
在当前的电力市场环境下，电力企业管理信息系统应以发电生产为中心，以发电设备安全、可靠运行为前提，以经济效益为目标，将主要生产过程中的各种信息汇总，并进行加工处理，通过软件实现生产管理、资产管理、经营管理和行政管理，并辅助各级领导根据企业内外的各种信息进行决策，及时对市场的需求做出响应，帮助企业从传统的计划生产，逐步过渡到基于科学调度和竞价决策的市场化生产，促进长久的火力发电质量提升。
1 厂级实时监测系统（SIS）作用和定位问题
随着火电厂自动化程度的提高，各种监视控制系统层出不穷，600MW机组监视控制系统至少包括：分散控制系统、辅控水、煤、灰、烟气在线监测、电网调度自动化系统、电能量抄表系统等。这些系统大大提高了机组的自动化程度，但是各个系统间相互独立，数据不能共享，形成一个个的数据孤岛。SIS系统则可以较好地解决以上问题：
2 厂级监控控信息系统（SIS）的构成
SIS系统易于组态、易于使用、易于扩展。合适的网络配置和完善的自诊断功能，使其具有高度的可靠性。系统内任一部件发生故障均不应影响整个系统的工作。系统的各项功能由各种功能软件以实时信息数据库为基础完成。采取有效防护措施，以防止各类计算机病毒的侵害、人为的破坏和SIS实时信息数据库的数据丢失。
2.1 软件部分：SIS包含厂级生产过程监视（过程图形、定制趋势、点信息、生产数据字典）、生产过程回放（全仿真）、报警管理、趋势曲线、操作指导（配合生产运行知识库）、厂级性能计算和分析、热力试验平台、指标考核系统、生产报表系统、报警管理和操作员事件管理系统、负荷管理系统、主要辅机状态管理、设备可靠性管理、参数超限统计、分析数据手工输入和管理模块等功能并向管理信息系统（MIS）提供过程数据和计算、分析结果以满足电厂对于生产过程的管理要求，确保机组安全、高效运行。
2.2 硬件部分：SIS系统主干网至少采用1000Mbps的以太网或其它开放性高速网络作为信息传递和数据传输的媒体，网络连接设备选用网络交换机。由相应的网络设备、接口设备、数据库服务器、应用服务器、计算机终端设备和过程管理软件包等来完成全厂主、辅生产过程的统一协调、管理。SIS硬件应安全、可靠、先进。
与下层控制网络（各单元机组DCS、NCS系统、远动RTU、关口电量系统等）的数据接口设备，这些接口设备对于下层控制网络数据的读取不应影响其本身的控制功能。SIS不应对下层控制网络进行修改、组态或对工艺过程进行直接控制。
过程实时信息数据库服务器需具有较大的存储容量和先进的数据压缩方式，用于保存所有生产过程的实时数据和SIS系统对这些数据的计算、分析结果，使全厂的运行管理和经营管理建立在统一的过程数据基础上。
实时数据服务器是全厂生产实时数据的集中管理中心，它的选择直接影响对数据的管理和操作，要求该服务器具有很强的处理能力、很高的可靠性和响应速度，采取有效的压缩方式保证电厂所有生产过程实时信息和计算、分析结果数据（2×600MW火力发电厂工程数据点按5万点设置）的保存时间至少达到4年（一个大修期），经压缩的数据恢复的扫描时间应不大于15毫秒。实时数据库系统应有和与其联网的数据源系统的标准接口，它们至少应包括目前国内主流DCS系统和Siemens、Modicon、AB、Citect等PLC系统以及其它通用或专用网络等。
SIS系统的终端设备安放于使用部门，采用普通办公电脑，它们可访问数据库服务器以Web方式在网络上发布的信息，也可以画面、曲线、棒状图等形式显示锅炉、汽机、发电机及其辅机和全厂各辅助系统的运行状态、参数、系统图等，并按要求生成各种生产、经济指标统计报表。
3 SIS系统应用的综合效益。
强化制度：所有投运系统都“甩手工”运行，必须按照流程工作；
提高效率：工程联系单等流程限时办理、值班领导必须按时在系统签到；
小指标、大指标、技术经济统计自动计算；
利用SIS接口实现运行日志自动填写，降低运行人员劳动强度，提高数据及时性和准确性；
有效降低库存数量，控制仓库维护费用；
实时了解燃料质量信息、成本信息；
管理流程化、制度化、高效化；
工作标准化；
工作可追溯；
数据共享、打破信息孤岛。
SIS系统通过统一的编码体系（包括KKS编码）为纽带，从设备、设备位置和设备类型三维角度建立电厂全部设备的整体框架和各类设备管理方式，对设备的基础信息、检修历史、成本信息、零件清单等信息进行综合管理。通过设备数据库形成设备知识库，可以快速地查询、显示有关设备的运行状况、检修历史、异动状况等信息，能够及时采取措施，保障正常安全生产，从而使设备管理达到自动化、信息化，信息共享化，以满足工作多方需求。
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4SIS的可控指标优化
4.1 SIS可控指标基本值选择
火电厂中监测的指标有很多，其中可以分为可控指标和不可控指标，可控指标是指通过运行调整可以改变的技术指标，并可以实现生产的优化，如：蒸汽温度、压力、真空、预热器入口氧量、飞灰可燃物等；而不可控指标则是因为环境、设计、制造等误差所形成的，如：水泵焓升、高压缸效率、锅炉效率等。在利用SIS系统进行指标优化的时候通常是对可控指标进行控制，因此，在实施中应首先对可控指标的标准值进行确定，为系统提供参考依据，具体的选值方式如下。
（1）制造厂商提供的数据为依据。
（2）利用最佳运行经验设定。
（3）利用变工况热力计算的结果。
（4）利用历史统计数据的分析结果。
（5）自动寻找优化参数，即利用峰值曲线进行分析，确定最佳配合参数。
4.2 可控指标的分解
所谓的可控指标分解就是当统计某些数据在一个时期内的运行情况，用某种计算方法对其进行管理模式。如果以五班四倒的管理方式来分析计算。如果要了解某各班次的工作情况通常可以利用人工的方式进行查阅，SIS产的准确统计值参数按照五天为一个循环进行，按照火电厂的运行值班的表将5天的值班次序制成一个表格，并值班的次序推算出来。然后将表格与设备的运行数据结合起来，就看对指标完成分解，从而对各个班次的运行情况进行了解与分析，从而达到调整与管理的目的。
5 可控制指标的优化
5.1 电厂发电量与用电率的分析
（1）发电量建模。发电量的考核是按照机组的实际载荷与调度载荷的差值来进行评价，按照前面的分组将不同的参数进行排名，并对停机和异常情况扣除则形成一个评价模型。其中发电负荷的偏离度和实际发电负荷、调度计划负荷等有直接关系。在规定中电厂实际运行的负荷指标应在±3%的范围内运行，为了达到发电厂的最佳经济运行，发电量以调度负荷�3%来衡量，超过这个标准就是不合格要求的电量。
（2）厂用电率分析。厂用电率的考核包括了机组给水泵、循环泵、送、引风机、一次风机和制粉系统的厂用电率的叠加，也按照五个数值进行排列，单项指标加入制粉系统的厂用电率进行考核。其数学模型也与这些参数相关。此时各组风机、水泵的电厂用电率折算到发电量下的比率。
5.2 其他指标的分析
（1）主蒸汽压力状况。主蒸汽压力状况统计与协调是运行数据中较为重要的参考值，主蒸汽压力的偏离定滑优化曲线作为考核标准。数学模型中相关的参数有实际主蒸汽压力数据、不同载荷下对应的优化压力数据，以此可以计算出运行中偏离额定的参数范围。通过对机组的优化实验，机组选择滑压运行的经济性是最好的，实验表明，机组滑压运行的状态下相应的高压缸效率基本维持在83%左右，高压调门的开度为1、2、3号基本全开，4号调门的打开范围在15%-56%之间。这样在不同的负荷下，通过选择不同的运行方式，结合高压调门的开度变化就可以使得机组在不同的工况下保持较高的经济特性。通过上面的分析，可以看出机组的定、滑压运行时有所区别的，实验表明确定机组主辅机的安全、经济合理的运行方式，即可得出机组在变工况情况下最佳的定、滑压曲线，从而为电厂的经济运行与在线监控系统提供数据依据与指导。
（2）主、再热蒸汽温度分析。每值偏离540 ℃的时候进行积分统计，并建立数学模型进行分析，得出结果按照主蒸汽温度为机组的参考温度为540 ℃为标准所获得系统运行效益最佳。因此，可以按照此标准对系统进行指标考核与优化。
（3）飞灰可燃物检测指标。本指标的考核为月度计算，数学建模中参考时间与飞灰的含碳量。飞灰可燃物按照SIS月度统计为最终优化标准，按照各个统计值的最小排名，平均值低于计划的则不需要考核。
另外，排烟温度、真空、凝汽器端差、制粉电耗、补水率、锅炉减温水量、锅炉氧量、给水温度、凝汽器过冷度等也是指标优化的重要参考，在此不一一赘述。通过SIS系统，实现值际之间的指标评比，提高运行人员积极性，从而提高机组经济性。
6 火力发电企业信息系统模型
合理划分信息化模型层次。根据火电企业生产和管理现状，将信息化模型划分为以下四个层次：（1）生产现场控制层。该层是指生产过程的数据采集和直接控制，与生产设备直接关联，提供的是生产过程的实时信息，是生产基础数据的提供层，该层提供机组级的监控功能（主要包括DCS控制系统），目前各火力发电企业都有该层。（2）厂级监控系统（SIS）。它完成厂级生产过程的监控，通过采集控制层的数据，结合管理层信息，对控制系统和机组性能进行整体优化和分析，为过程控制提供操作指导，甚至可以直接控制控制层，比如机组非直调方式，就是中调把全厂负荷发给电厂SIS，电厂SIS系统按优化分配算法把负荷分配给每台机组，可取得明显的经济效益。SIS层是控制层和管理层的中间桥梁，为生产管理层、经营决策层提供所需的分析、统计信息。SIS属于在线监视和管理系统，本质上讲它是实时生产过程的管理现代化工具。
结语
火电厂厂级监控信息系统是帮助电厂管理与分析各种数据的平台，利用此平台可以实现对各种运行指标的分析与调整。经过前面的分析不难看出，该系统在应用中主要是利用数学分析手段，对采集数据进行必要的数学计算与建模分析，从而确定某个指标的优化性能，即是否可以产生最大的效益，并以此为管理的依据。
参考文献：
[1]张猛.电厂SIS监控信息系统的分析与设计[J].机电工程，2009，09.
[2]姜伟薇.SIS系统在电厂中的应用研究[J].通信管理与技术，2009，06.
论文作者:谷元慧
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
标签：系统论文; 指标论文; 数据论文; 机组论文; 厂级论文; 电厂论文; 生产过程论文; 《电力设备》2017年第15期论文;