火电厂SIS系统建设

专业硕士学位论文火电厂生产实时监测系统的设计与开发2012年6月绪论•选题背景和意义•国外研究动态•国内研究动态•本文研究内容绪论电厂生产实时系统：SIS系统是各种分散控制系统与企业管理应用系统（如ERP、EAM等）之间数据桥梁。SIS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，实现整个电厂范围内信息共享和全厂生产过程的实时信息监控。为企业管理层的决策提供真实、可靠的实时运行数据，为企业提供科学、准确的经济性指标。通过数据的分析和比较，能够提出科学的、合理的决策方案，使企业管理层的经营决策更具科学性。•选题背景和意义•国外研究动态•国内研究动态•本文研究内容绪论区域性生产实时系统：是将电力企业一定区域的多个企业的生产实时系统的主要生产数据、指标数据通过用于广域网络上传到一个统一的实时数据库，进行基础画面展示、报表管理、数据整合。通过对电厂之间的数据对比、分析，查找相互之间的不足，从而提升企业的管理水平。•选题背景和意义•国外研究动态•国内研究动态•本文研究内容绪论•选题背景和意义•国外研究动态•国内研究动态•本文研究内容•主要厂家：ABB、SIMENS、Honeywell、Foxboro、ITACHIS•四个阶段：第一阶段电子数据处理阶段（EDP）第二阶段管理信息系统阶段（MIS）第三阶段决策支持系统阶段（DSS）第四阶段职能管理系统阶段（IMS）绪论•1980年左右—单项应用的管理信息系统•1990年左右—采用数据库管理系统和开发工具，实现生产实时信息的管理。•1995年后—国内各发供电企业相继引入了MIS。•选题意义•国外研究动态•国内研究动态•本文研究内容绪论•分析生产实时监测系统的背景、意义，发电企业的生产特征，以及我国发电企业的现状、国内外应用研究的现状。•针对电厂生产实时监测系统的总体设计，提出设计原则和目标。•分析生产实时监测系统的实时数据库系统的需求及实时数据库的工作原理，提出厂级监控信息系统的数据库系统的设计。•针对生产实时监测系统的应用功能，提出应用功能设计及开发思路。•针对某发电有限公司生产实时监测系统的实施进行实例分析。•选题意义•国外研究动态•国内研究动态•本文研究内容火电厂生产实时监测系统理论基础•火电厂监测理论的发展•监测系统SIS主要组成部分和特点•火电厂监测系统SIS关键技术•监测系统SIS功能概述火电厂监测理论的发展机组级的控制系统，如DCS或PLC（小机组控制）等系统解决了机组运行控制问题，MIS和ERP系统解决了办公自动化和生产管理系统等问题，但是实时生产运行经济性和生产运行方式的优化问题还没有能够有效解决，在信息系统上基本上没有生产过程的实时数据，无法进行深度加工和处理，以指导生产运行。因此，电力企业内部开始寻找适合于能监测和分析实时生产运行的模式和系统。监测系统SIS主要组成部分和特点•1)实时/历史数据库系统；•2)厂级生产过程监视与管理系统；•3)全厂（机组）性能优化分析系统；•4)全厂负荷分配与经济调度系统；•5)设备寿命管理系统；•6)故障监测与诊断系统；•7)设备状态维护管理系统。火电厂监测系统SIS关键技术•实时数据库技术•软总线与软构件技术•数据接口技术•高级应用软件开发监测系统SIS功能概述•生产过程实时信息监视、统计和分析•全厂调度和机组负荷优化配置•厂级及机组级性能计算和分析•设备状态检测•故障诊断和维修指导中电投东北公司SIS系统需求分析四统一原则：统一规划统一管理统一标准统一平台中电投东北公司SIS系统需求分析•火电业务模块：能够实时监测电力业务的整体生产运行状况、电力业务重要技术经济指标、电厂生产运行概况、电厂重要技术经济指标、电厂环保指标。•燃料物流模块：能够实时监测运输车次运行情况、总体的燃料进存耗用情况、各火电厂的日月燃料消耗情况以及煤炭市场价格情况。•供热管理模块：实现对东北公司所属各单位所在地区的供热数据集中监测，监视供热量、供回水温度、压力、流量、供热面积、补水量、耗电量以及换热比等参数。•风电管理模块：实现对公司所属风电机组的实时数据监视，了解各风电厂风电机组、变电所运行状况以及经济指标。中电投东北公司SIS系统需求分析-生产实时系统网络技术要求1.工作站应以太网与中心交换机相联2.信息流应按单向设计3.应独立于管理信息系统4.应具有完善的自诊断功能5.功能应由各种功能软件以实时数据库为基础来完成6.具有完备的安全策略以保证系统本身及下层控制系统的运行安全7.与生产相关度不大的信息、信息量少而消耗资源大的信息不进入生产实时系统8.系统年可用率应能达到99.9%9.应支持标准的C/S、B/S结构，应具有良好的开放性和可扩展性，支持多服务器结构中电投东北公司SIS系统需求分析-数据库及接口软件要求1.数据库功能：目录服务、安全服务、历史服务、应用服务、报警服务、数据服务和通知服务等各组件。2.接口软件：定制接口（DCS、PLC）标准接口（OPC,Modbus）第三方软件接口实时监测系统的设计-系统设计原则实时监测系统的设计-总体拓扑结构设计方案一方案一：电厂管理信息系统、电厂SIS系统以及电力市场辅助决策支持系统合并一个网络，共用MIS网络交换机，之间用防火墙进行安全防护。此时，在该网络系统与各类实时控制系统(DCS、PLC、LCU)的数据接口装置间应加装物理隔离装置(网闸)实时监测系统的设计-总体拓扑结构设计方案二SIS系统中心交换机DCS脱硫供热辅网防火墙防火墙防火墙防火墙SIS数据库接口机接口机接口机接口机网闸SIS应用服务器MIS系统中心交换机SIS映射服务器MIS终端用户MIS应用服务器集团广域网公司SIS服务器公司应用服务器终端用户东北公司基层单位方案二：SIS实时数据库及相应的应用服务器接入SIS交换机，SIS与MIS间配置双向物理隔离装置(网闸)，MIS侧装设SIS镜象实时数据库，用户挂接在MIS侧，通过访问镜象实时数据库管理实时生产过程。实时监测系统的设计两个方案的优缺点比较：•系统安全性方面方案一由于实时生产监测系统与MIS合用，以及集团公司对电厂实时生产监视系统直接访问，使系统覆盖范围广，从而使厂级实时生产监测系统的安全等级降低。方案二中为保证SIS可靠性，在SIS与MIS间加装物理隔离装置(网闸)，SIS大部分用户终端、MIS用户终端以及集团公司均通过在MIS网络中的镜象实时数据库对生产实时数据的访问，因而相对方案一来说，系统可靠性较易保证。•系统结构和经济性方面1）数据库角度：方案二比方案一多一个镜象实时数据库。2）数据接口设备和物理隔离装置(网闸)角度：方案二只需在SIS和MIS间设置正、反物理隔离装置(网闸)，而方案一中需要较多的物理隔离装置(网闸)。3）投资角度：一般情况下方案二要比方案一投资略高，但对于某些数据库供应商，镜象数据库只收取少量附加费用时，二个方案投资大致相当。实时监测系统的实现-系统体系架构B/S架构数据服务器应用服务器Web服务器客户端实现数据控制和业务分离的模式。EDNA实时数据库曲线分析指标对比负荷曲线发电信息指标总览实时信息Web发布平台地理分布统一数据采集平台XX电厂数据采集与上传Oracle数据库XX电厂数据采集与上传XX电厂数据采集与上传XX电厂数据采集与上传XX风电厂数据采集与上传风电信息XX电厂数据采集与上传XX电厂数据采集与上传实时监测系统的实现-数据源情况供热系统脱硫系统输煤系统输灰系统电除尘系统化水系统网控系统DCS系统SIS系统数据源实时监测系统的实现-数据采集与上传机理协议解析控制系统通讯程序网络故障本地缓存数据文件网络恢复数据上传统一数据采集平台测点映射内存表集中监管服务接口集中监管器启停备用接口程序冗余通讯测点匹配实时监测系统的实现系统主界面实时监测系统的实现•（1）主要显示参数有总体装机容量、日发电量、运行容量、停运容量、实时负荷；火电装机容量、运行容量、实时负荷；风电装机容量、运行容量、实时负荷、供热量。•（2）根据地理位置标出各发电厂各机组的实时负荷、脱硫效率、SO2、烟尘浓度排放实时数据、技术运行状况，包括各台机组状态（运行、检修（A/B/C）、备用、临检）、机组负荷低于50%和脱硫排放指标超过标准值时现实颜色变红等报警功能）；显示各风电场实时负荷，风机运行台数。•（3）公司以及各单位日发电量和昨日电量曲线对比，能够自动显示昨日最高和最低电量时间和电量值。•（4）显示公司和各单位昨日发电量、年累计发电量、年计划发电量和实际电量的完成率、时间进度比。•（5）显示公司和各单位SO2、NOX累计排放量，计划值及完成率、进度比、脱硫系统投入率及脱硫效率。•（6）燃煤信息总览，应有各单位燃料的来耗存情况以及按照现有负荷率的可用天数统计。发电信息总览实时监测系统的实现各电厂机组关键系统图—火电部分•锅炉系统•汽机系统•电气系统•脱硫系统•供热系统•消防系统实时监测系统的实现-关键系统图—风电部分•风电机组集电线路•变电所系统•风电机组实时监测系统的实现-趋势对比展示1.曲线对比2.棒状图或饼状图对比固定曲线对比固定棒状图或饼状图随机曲线对比随机棒状图或饼状图对比实时监测系统的实现-指标对标•（1）安全指标机组非停年累计等•（2）经济指标：主要指标同类型机组对比，同设计值对比，同集团先进值对比同计划值对比等多种方式。•（3）指标统计：可以调取不同时间段机组上报非停情况、内部统计非停情况、机组负荷率、机组运行情况（运行小时数、计划检修小时数、备用小时数、非计划停运小时数、停运台次）脱硫主要数据、煤耗、厂用电率等主要指标。实时监测系统的实现-经济指标对标实时监测系统的实现-煤耗分析•能够通过反平衡进行每台机组的煤耗分析，同时能够将影响煤耗的指标与设计值进行比较。实时监测系统的实现-报表以电厂主要经济、环保指标为基础，提供报表的生成、浏览、下载、打印以及模板的修改上传功能。实时监测系统的实现-其它辅助功能•手工录入系统–根据电厂信息化建设的差别，部分参数无法实时采集，需进行手工填报。系统应提供B/S,C/S等多种手工填报方式，由电厂人员定时完成数据的填报工作。•燃料系统数据接入–对应燃料系统数据全部接入到实施系统内，主要反映各单位的燃料来、耗、存、为公司所属单位送煤的车辆运行位置等情况。•异常参数一览表-包括机组运行状态、脱硫系统状态、负荷超限、脱硫数据超上限、存煤超下限等数据。•SIS系统网络状态监视-通过网络拓扑图方式现实通讯系统状态，绿色为通讯状态良好，红色为通讯中断，状态显示应能细化到电厂侧分支系统。