摘要：本文初步探讨了厂级实时监测系统（sis）在火电厂信息化工作中的定位问题，并结合实际应用对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。
■引言
针对我国电力系统体制改革、厂网分开、竞价上网及电力市场未来发展方向等问题，国家电力公司电力规划总院在2000年提出厂级监控信息系统（supervisoryinformationsystem，简称sis）的概念和规划，主要目的是在现有自动化控制水平的基础上，进一步拓展、提升it技术在电厂中的应用。株洲华银火力发电有限公司的sis系统（以下简称：株洲sis）,就是在“2000年示范电厂”的背景下应运而生的，并于2003年投入运行。株洲sis的建设有成功也有失误，针对目前兴建火电厂大部分设计了sis系统而大量的it公司快速地介入这一项目，特成此文，供大家借鉴。
■sis的定位
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，300mw机组监视控制系统至少包括：分散控制系统（dcs）、辅控水网、辅控煤网、辅控灰网、烟气在线监测系统（cems）、电网调度自动化系统scada/rtu、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。
而随着电力体制改革的进行，这些实时数据又是管理工作所必需的。以往的做法是：各个实时监控系统直接和局域网连接，并直接和mis系统进行接口编程，实现数据接入。这样存在三大弊端：
1、随着机组容量的加大，各个实时监控系统的重要性、安全性已经不允许这种直接连接方式；
2、mis系统的数据库系统为关系型数据库，在存储大量的（数万点）实时数据（10秒级或更低）方面是毫无优势的，而从mis系统的实际需要来说，mis只需要整点记录即可。
3、mis系统作为相对变动较为频繁的系统，开发工具、平台也经常进行变动，而实时数据的接口是需要稳定的。
sis系统则可以较好地解决以上问题：
1、sis系统单独构架一个网络，作为实时监控系统和管理局域网的中间层，既达到隔离的效果，也起到沟通的作用。
2、sis系统目前多采用实时数据库系统，通过特殊的压缩算法，可以在确保历史数据的一定性的同时，有效地利用磁盘空间，利用较小的空间，存储海量的实时数据。
3、sis系统数据库平台可以在较长的时间内保持稳定，同时实时数据库系统也提供和dcs系统的标准接口，为mis系统提供api函数甚至标准语言接口程序。
那么sis和mis、dcs有什么不同？
sis系统和mis系统的服务对象不同：sis系统为生产运行过程服务，处理的是全厂性的实时数据；而mis系统为厂级的管理工作服务，处理的是全公司的管理数据。
sis系统和dcs系统的目标不同：sis系统重在监视、分析，在对海量实时数据进行分析的基础上，通过数据挖掘技术进行少量的控制（也是通过dcs系统），以提高机组运行的经济效益；而dcs系统重在地控制，以机组安全、稳定的运行为目的。
因此，sis系统、mis系统、dcs系统是面向不同层次、不同目标，具有不同功能的三种系统，既有相互，又有重大区别。这三个系统应该并存，相互不能代替，有些功能可以交叉。
sis系统应该成为后二者的桥梁，为mis系统提供服务，为dcs系统拾遗补缺。
■sis的硬件、软件构成
sis系统的硬件应该包括：网络和服务器、存储介质三方面，网络设备又可分为网络设备和网络安全设备。
网络方面：目前主流的网络应用为以太网，而且连dcs系统也开始使用以太网组网，对实时性要求略低的sis系统也应该从善如流。如强调安全性、高可用性，可以采用交换机、接入网卡双冗余配置。至于使用100m或者1000m可以根据资金情况，根据网络流量100m交换是可以满足要求的。
sis系统网络必须单独组网，使全厂网络形成3级模式：实时数据网、sis系统网、管理信息网（厂内局域网）。这样无论从可维护性、安全性看，都具有优越性。
网络设计的另外一个方面是网络安全设备。因为接入sis系统的各个实时系统较多，而且sis系统和dcs系统连接，必要时还有控制信息向dcs系统传输；这些都要求设计必要的网络安全设备。笔者认为：重要的、有双向互传数据的系统间可以采用硬件防火墙；重要的、只单向传输数据的系统间可以采用网闸；一般系统间可以采用双方设立接口机互联。但是反病毒服务器是必须的。
服务器和存储设备：数据库服务器建议设置双机（如：用windows2000advserver），共用磁盘阵列作为存储设备，磁盘阵列采用raid5。其他服务器可以根据实际应用服务的要求进行设立。
sis系统软件应该包括：数据库平台和开发工具、应用功能模块。数据库平台建议采用实时数据库系统，基本要求包括：
●与主流的dcs系统有成熟的标准接口提供；
●有多种与关系性数据库系统的接口形式；
●系统可扩充性强，对二次开发的支持有力；
●有较好的压缩算法，在数据的真实性和数据的压缩率上取得较好的平衡；
●提供开发工具简便、。可以提供基于b/s的应用开发支持。
应用功能模块：除基本的生产实时信息监控外，sis系统作为实时数据的仓库，可以集成的应用功能很多，包括：厂级性能计算和经济分析优化、负荷分配调度、主机和主要辅机故障诊断、设备寿命计算和状态检修、生产过程管理指导、运行优化软件、成本分析与竞价上网等功能。但是笔者以为，根据目前的应用水平，sis系统应该简化功能，保证基本应用为宜。具体功能模块介绍，请见下面对株洲sis的应用介绍。
■株洲sis系统概述
1株洲sis功能模块
株洲sis的主要功能包括生产实时信息监控、单元机组及厂级经济指标计算、单元机组能损分析、单元机组主辅设备性能分析、厂级负荷优化分配和调度等。要求功能模块成熟、负荷分配合理、经济性指标分析与计算结果准确，有较好的指导意义。
2株洲sis系统结构
株洲sis系统采用多层客户机/服务器（c/s）架构。
株洲sis系统主要采用快速以太网架网方式，以1000m作为主干网络和服务器的数据传递的载体，各下层控制系统到主干网的连接介质采用100m光纤，数据服务器为冗余的高性能企业级服务器。
■sis系统软件功能介绍
1生产实时信息监控
生产实时信息监控是指sis系统的实时数据监测功能模块，主要是将生产实时系统（dcs系统和水、煤、灰等辅控系统）的实时工况画面做入sis系统，方便用户站在综合数据的角度来观测生产实时数据。
sis系统的生产实时信息监控准确地应该称为生产实时信息监测，它的数据流是单向的、不可控的。只是将生产实时系统的实时刷新的工况画面基本按照原工况画面做入sis系统，在此基础上滤除了对单元机组设备和辅控系统设备的所有控制功能。并且在数据刷新时间间隔上也做了适当调整，sis系统的生产实时数据刷新没有就地的实时控制系统的数据刷新那么快。
实时运行监视部分按照系统划分为汽机系统、锅炉系统、fsss系统、deh系统、电气系统、辅机系统六大部分。
2单元机组及厂级经济指标计算
单元机组及厂级经济指标计算是sis系统的基本功能软件之一，主要用于实时计算单元机组及厂级的各种经济指标。株洲sis系统中单元机组及厂级经济指标的计算就是以矩阵方程理论为指导，以热力系统中测量精度较高的温度、压力参数作为分析计算的基础计算完成的。
机组的热经济指标主要有：消耗量指标（单元机组发电标准煤耗量、汽轮发电机组汽耗量、汽轮发电机组热耗量、单元机组发电热耗量和单元机组厂用电量）、消耗率指标（单元机组发电标准煤耗率、单元机组供电标准煤耗率、汽轮发电机组汽耗率、汽轮发电机组热耗率、单元机组发电热耗率、单元机组供电热耗率和单元机组厂用电率）、效率指标（锅炉热效率、蒸汽动力循环理想热效率、汽轮机相对内效率、汽轮机内效率、机组电效率、管道效率、单元机组发电热效率和单元机组供电热效率）。
3单元机组能损分析
单元机组能损分析是sis系统的基本功能软件之一，主要用于实时分析单元机组的能损分布。机组运行的经济性受许多因素影响,主要有运行参数、系统结构、构成系统的设备、运行条件和方式等因素。这些因素的变化都会导致单元机组在偏离设计工况下运行，影响机组运行的热经济性，产生能量损失。主要从以下四个方面进行分析：
（1）机组主要运行参数：机组正常运行时，有主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度及排汽压力等主要热力参数。这些参数的设计值在设计时考虑了多种因素作了优化选择，要求机组在实际运行中尽可能接近设计值，以达到*的经济性。但机组变工况运行时，这些参数偏离目标值运行，影响了机组运行的经济性，产生能量损失。
（2）主要热力设备性能：整个热力系统是由许多设备组成的，而机组运行时设备性能会偏离设计工况。在进行机组热力系统经济性分析时，设备性能偏离设计工况造成的能损是系统总能量损失的重要组成部分。系统中主要设备有汽轮机、加热器和锅炉等。
（3）系统结构：实际运行的热力系统与设计系统存在着差别，这些差别都会对机组性能产生影响。实际热力系统与设计系统的偏离主要体现在以下几个方面：锅炉喷水减温、厂用蒸汽等辅助汽水系统偏离设计工况要求而产生能量损失。
（4）运行条件：机组运行时，存在一些既定的外界条件，如外界负荷、循环水温度等，这些外界条件是不能人为改变的。所以由于运行条件改变产生的经济性损失为不可控损失。
株洲sis系统的机组能损分析模型的建模思路是认为机组当前运行工况是由设计工况经一系列扰动而成的，这些扰动相互交叉互相影响，使系统的热力学参数，更的说使系统的热经济状态发生变化。该方法从机组实际运行工况开始按一定的顺序逐一解除这些扰动，并计算每一个解除扰动后引起的能耗偏差，当扰动全部解除后则系统处于设计工况。解除每一个扰动计算出的能耗偏差就是这个原因引起的能耗偏差。所有原因引起能耗偏差之和等于系统当前运行工况能耗与设计工况能耗之差。该方法是从汽轮机的基本做功原理出发，经过一系列的热力学分析过程，zui终将机组热力系统运行状态恢复到设计工况状态。
4单元机组主辅设备性能分析
单元机组主辅设备性能分析也是sis系统的基本功能软件，用于对锅炉、汽轮机及其主要辅助设备的运行技术指标进行分析计算，考察监视各个子系统的主要技术指标，如：锅炉效率、汽轮机缸效率、各辅机的能耗等，并对影响设备运行的主要因素作进一步的诊断。
5厂级负荷优化分配和调度
所谓负荷优化分配，是指在保证设备安全、满足用电需要的基础上，合理安排机组的运行，将总调所下达的全厂发电总负荷，经济的分配给各台发电机组，以取得全厂的zui大经济效益。
机组负荷优化分配主要实现了两项功能：一是负荷实时优化分配；二是负荷预分配优化。
负荷实时优化：针对运行的机组，将现有的总负荷在运行机组中重新分配，比较经济效益，为生产决策提供可靠的依据。
负荷预分配优化：针对值长输入的负荷指令和机组的实际负荷进行迭代优化计算，得到对应的负荷优化分配结果。同时计算机组负荷平均分配工况、一台机组带基本负荷工况所对应的各台机组的供电煤耗率。将几种负荷分配结果及对应的指标以直观、友好的界面反馈给用户（值长站），指导全厂内的负荷优化分配。
6数据统计管理
sis系统数据信息量大，数据种类繁多，系统运行时需要对各类数据进行管理，以保证系统计算结果的准确性。同时对数据进行分类统计，形成生产管理人员所熟悉的统计报表。主要包括数据管理、报表统计。
数据统计管理专门针对sis系统的数据进行管理，保证计算结果的实时性和准确性，同时根据各种查询条件，提供数据的查询结果。主要包括手工录入数据参数、趋势曲线和历史曲线显示等。
报表统计利用功能软件的制表功能，进行数据组合和计算生成报表。参照电厂运行经济报表及小指标竞赛报表格式和要求，生成多样化报表，并可将报表打印。主要包括机组运行参数试验日报表、机组运行参数日报表、机组运行参数月报表、运行部指标统计报表、化水系统化验参数报表、生技部综合月报表、计划部综合报表等。
■株洲sis系统的缺陷
株洲sis系统投资大、设备总数多，各类服务器、接口机、工作站共计16台。但是，这套比较庞大的sis系统，原来设计的用户却仅局限于两台值长监视站，且设计中sis系统网络相对独立，未考虑远端的局域网中的重要生产领导岗位（如厂领导、生技部等）需要查看sis数据的问题。然而，对我厂机组的所有数据的全盘查看和分析，也确实是决策层领导和重要生产岗位所迫切需要的，甚至在办公室就可查看sis数据。因此，为弥补sis系统的设计不足，安全考虑sis网络实现同全厂网络的接入访问，是必要的。
所以，电厂技术人员通过安全可行的技术改造方案来实现sis系统网络接入厂内局域网。
具体方案为：通过防火墙实现mis网络对sis网络的安全控制访问。在sis网络和mis网络之间增设一台防火墙，通过地址映射规则将需要访问sis系统的主机地址虚拟映射成现有mis网段的地址，再在sis客户端软件程序中设置好虚拟映射地址的访问参数，并在防火墙中严格控制访问sis数据的用户地址和相应的访问协议和端口，以实现对sis数据的安全控制访问。具体网络结构见图1。