電廠廠級監控信息系統的實現方案與應用研究

2013-12-02 14:48:13 電力信息化　點擊量：評論 (0)

摘要：簡述電廠廠級監控信息系統（SIS）發展的基本現狀，提出了電廠SIS總體設計方案，對SIS的系統功能、硬件構成、軟件開發、功能實現以及系統安全等方面作了探討。并對SIS在工程應用中的網絡架構方案、實時數據

摘要：簡述電廠廠級監控信息系統（SIS）發展的基本現狀，提出了電廠SIS總體設計方案，對SIS的系統功能、硬件構成、軟件開發、功能實現以及系統安全等方面作了探討。并對SIS在工程應用中的網絡架構方案、實時數據庫軟件選型原則、接口實現方式與數據采集范圍等關鍵技術進行了分析和總結。以便為我國新建電廠和老廠改造的SIS設計、選型、規劃提供一定的參考經驗。

1．概述
隨著電力行業改革的深入和市場經濟的發展，為爭創一流、提高自身的競爭力，越來越多的電廠在規劃階段就將廠級信息監控系統(SIS)納入到全廠的自動化系統中，同時，已經投入運行的一些大型火電廠也紛紛在增配SIS和功能,而很多老廠為挖掘降低發電成本的潛力，也在積極上SIS項目。在2000年國家經貿委頒發的《火力發電廠設計技術規程》第l2.10條“廠級監控和管理信息系統”中明確規定，“當電廠規劃容量為l200 MW及以上、單機容量為300 MW及以上時，可設置廠級監控信息系統。”

SIS是電廠自動化系統中的一個嶄新領域。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展和電廠分散控制系統（DCS）應用的日益成熟。從目前應用情況看，國內外均處于起步階段，國內有能力開發這類軟件的單位較少，大多數處于開發研究和試驗階段，真正成熟的、能應用于市場的產品很少，這與DCS推廣應用階段時國內沒有經驗、但國外早已有成熟應用經驗的情況不同^[1]。值得慶幸的是，目前國內部分科研院所和高校對電力市場需求反應很快，及時地投入SIS的開發研究和工程應用，其中，熱工研究院為石咀山發電廠開發了SIS，華北電力大學為大唐盤山電廠開發的SIS也已研制成功。盡管從當前情況看，幾套系統都還不太完善，但這仍會對我們的工程設計提供許多有益的借鑒。

2． SIS的設計方案
2．1 SIS的架構
一般 SIS由通信網絡、SIS接口機、SIS實時/歷史數據服務器、SIS功能站和建立在數據服務器上的各種應用軟件組成。如圖1所示為一種典型的電廠SIS網絡結構。
（1）通信網絡：該網絡采用了分層分布式設計，整個SIS分為上下兩層，上層為SIS應用層網絡，掛接SIS層各應用服務器。下層為SIS接口層網絡，采用獨立接口機連接各個獨立控制系統進行數據采集。通過分層式設計，一方面便于分散通訊負荷，最大限度地減少系統間的通訊連接，平衡服務器和不同客戶機之間的數據流量。提高各層通訊效率和網絡可靠性；另一方面也可以通過數據服務器進行技術和通訊協議，上層技術選擇強調開放性，而下層則更強調與下層各控制網絡的互通性。實時/歷史數據服務器可以根據重要性考慮冗余配置。在技術實現上兩層獨立網絡既可通過物理網絡實現，又可以通過VLAN(虛擬網絡)實現^[2]。當然，結合具體電廠的工程實際，如果SIS層的應用軟件不多且數據通訊量不大，則可以考慮上下兩層合并成一個網絡。

（2）SIS接口機：SIS作為廠級自動化系統的核心，其所需的所有生產過程實時信息和參數均從下層控制網絡中以通訊方式獲取。接口機作為實時/歷史數據服務器與控制系統之間的橋梁具有十分重要的作用。采用分布式接口機方案后，一方面利用接口機的緩沖功能，防止數據服務器故障時丟失數據：另一方面單個接口機的故障不會影響到其它控制系統的數據采集。更為重要的是，通過在接口機上進行合理配置，可以保證下層控制網絡的穩定性和可靠性不受SIS層網絡干擾。　　
在SIS和電廠管理信息系統（MIS）的互連上，鑒于MIS和生產控制系統在可靠性、安全性等方面存在顯著差異，因此直接將各控制系統與MIS耦合是不恰當的。采用直接在實時/歷史數據服務器與MIS關系數據服務器之間建立高速雙向連接，SIS和MIS分別采用獨立的網絡，期間通過SIS和MIS各自的數據服務器之間互連和交換信息，這樣SIS網絡上的應用只需與實時/歷史數據服務器連接，而MIS的應用只需與MIS關系數據庫服務器通訊，二者可以實現有效隔離，相互影響很小。從而減少通訊的復雜性，提高了網絡的獨立性、可靠性和快速性。