第5講-火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范與應(yīng)用技術(shù)

第五講一、火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程

火電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用技術(shù)SIS的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為適應(yīng)我國(guó)電力建設(shè)進(jìn)展需要，華東電力設(shè)計(jì)院在對(duì)《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ1-1984進(jìn)展修訂后，主編《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DL5000—2023)。依據(jù)當(dāng)前我國(guó)和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，反映了運(yùn)行、施工、設(shè)計(jì)等方面的要求。二、火力發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)技術(shù)條件《火力發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)技術(shù)條件》(DL/T924一2023)是依據(jù)國(guó)家進(jìn)展和改革委員會(huì)《關(guān)于下達(dá)2023年度行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充打算工程的通知》[發(fā)改辦(2023)873號(hào)]的安排進(jìn)展編制的，由西安熱工爭(zhēng)論院、華北電力大學(xué)組織起草。該《技術(shù)條件》規(guī)定了火力發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的應(yīng)用功能、硬件和軟件配置、系統(tǒng)安全和網(wǎng)絡(luò)治理、文的建設(shè)。三、火力發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基準(zhǔn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基準(zhǔn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)》(DRZ/T02—2023)由中信息系統(tǒng)中實(shí)時(shí)/及火力發(fā)電廠信息系統(tǒng)中實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。SIS的應(yīng)用技術(shù)一、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)1、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)概況一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常由數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)、數(shù)據(jù)庫(kù)治理系統(tǒng)(DBMS)和用戶應(yīng)用三局部組成。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)是依據(jù)某種標(biāo)準(zhǔn)格式存放在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，是集中存放的大批數(shù)據(jù)文件;數(shù)據(jù)庫(kù)治理系統(tǒng)是操縱和治理數(shù)據(jù)庫(kù)的大型軟件，是用戶的個(gè)別應(yīng)用與整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的接口，當(dāng)用戶向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出訪問(wèn)懇求后，數(shù)據(jù)庫(kù)治理系統(tǒng)接收、分析該用戶的懇求，并依據(jù)用戶懇求去操縱(查詢、存儲(chǔ)、更)數(shù)據(jù)庫(kù)中的有關(guān)數(shù)據(jù)；用戶應(yīng)用指的是用戶能夠依據(jù)自身的需要，利用數(shù)據(jù)庫(kù)治理系統(tǒng)供給的相關(guān)命令編制的一組有用程序。?2、數(shù)據(jù)庫(kù)分類?基于體系構(gòu)造分為內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)(MainMemoryDatabase)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)(DistributedDatabase)以及并行數(shù)據(jù)庫(kù)(ParalledDatabase)等。基于技術(shù)融合分為面對(duì)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)(Object一OrientedDatabase)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)(RealTimeDatabase)、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)(ActiveDatabase)、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)(TemporalDatabase)等?；趹?yīng)用領(lǐng)域分為數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)(DataWarehouse)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)(SpatialDatabase)、地Database)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)(StatisticDatabase)、演繹數(shù)據(jù)庫(kù)(DeductiveDatabase)等。3、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)產(chǎn)品及特點(diǎn)?依據(jù)承受的數(shù)據(jù)模型不同，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分為三代產(chǎn)品：第一代網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)其次代關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)第三代面對(duì)對(duì)象模型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。4、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)物，適用于處理不斷更、快速變化的數(shù)據(jù)及具有時(shí)間限制的事務(wù)處理，不是實(shí)時(shí)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在概念、構(gòu)造和方法上的簡(jiǎn)潔集成。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)治理系統(tǒng)(RTDBMS)是一個(gè)數(shù)(DBMS)；也具有一般DBMS的根本功能，即永久數(shù)據(jù)治理包括數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、存儲(chǔ)、維護(hù)等，各種數(shù)據(jù)操作、查詢處理、存取方法、完整性檢查，事務(wù)治理、調(diào)度RTDBMS與傳統(tǒng)DBMS的根本區(qū)分就在于具有對(duì)數(shù)據(jù)與事務(wù)施加和處理定時(shí)限制的力量，即使用實(shí)時(shí)協(xié)議來(lái)處理有關(guān)數(shù)據(jù)事務(wù)。5、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的根本特征獨(dú)有的特征，即實(shí)時(shí)性，與時(shí)間親熱相關(guān)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在兩方面與時(shí)間相關(guān)。數(shù)據(jù)與時(shí)間相關(guān)實(shí)時(shí)事務(wù)有定時(shí)限制?6、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的選擇原則?系統(tǒng)牢靠性。系統(tǒng)功能。系統(tǒng)性能。系統(tǒng)開(kāi)銷。運(yùn)行平臺(tái)。系統(tǒng)構(gòu)造。系統(tǒng)開(kāi)放性。系統(tǒng)安全性。有用便利性。性能/價(jià)格比、人員培訓(xùn)、售后效勞及與硬件資源的兼容性。數(shù)據(jù)點(diǎn)分類及處理。二、SIS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造與應(yīng)用接口1、SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造SIS系統(tǒng)的通信特點(diǎn)是信息量大，實(shí)時(shí)性和安全性要求高。自1997年10月提出大型火電廠SIS和MISSIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造設(shè)計(jì)方案。SIS和MIS信網(wǎng)絡(luò)，全部設(shè)備接入MIS交換機(jī)和二級(jí)交換機(jī)。該方案的優(yōu)點(diǎn)是最大限度地共享了全廠軟硬件資源，節(jié)約投入，便于SIS各種應(yīng)用軟件從MIS網(wǎng)上獵取數(shù)據(jù)，同時(shí)，滿足MIS網(wǎng)上用戶對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的需要。缺乏之處在于MIS屬于治理信息系統(tǒng)范疇，不行避開(kāi)會(huì)與公共因特網(wǎng)相連，低于SIS的安全等級(jí)，治理難度大，SIS牢靠性和可用率低。因此，當(dāng)前SIS建設(shè)中很少承受。SIS和MIS承受同一網(wǎng)絡(luò)的不同網(wǎng)段，SIS和MIS間承受集成了防病毒功能模塊的網(wǎng)關(guān)型防火墻，實(shí)時(shí)信息公布完全通過(guò)MIS網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有專用客戶機(jī)。該方案的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)物理隔離位置在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間，SIS與MIS信息能雙向、敏捷、高效地通信，實(shí)現(xiàn)信息一體化應(yīng)用要求。缺點(diǎn)是由于隔離裝置數(shù)量多、網(wǎng)絡(luò)安全投人較高，且SIS網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷會(huì)增大，MIS網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)相連薄弱環(huán)節(jié)和安全漏洞較多，病毒防范難度相應(yīng)加大。因此，保證SIS效勞器、功能站牢靠運(yùn)行的難度加大。SIS和MISSIS和MIS間承受物理隔離，SISDCS通過(guò)網(wǎng)關(guān)接口機(jī)相連(網(wǎng)卡隔離)。該方案的特點(diǎn)是SIS預(yù)算較高，設(shè)計(jì)等級(jí)高，核心局部接近于依據(jù)掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)和治理，牢靠性很高，根本不受MIS等外部系統(tǒng)的影響，SIS與DCS等接口可承受標(biāo)準(zhǔn)接口，便利、牢靠。2、客戶端應(yīng)用客戶端應(yīng)用是用戶訪問(wèn)和治理數(shù)據(jù)庫(kù)信息的工具，由于火電廠涉及多個(gè)部門，開(kāi)發(fā)使用的策略，盡可能便利大多數(shù)用戶的使用，同時(shí)，又保證系統(tǒng)的安全性。3、數(shù)據(jù)采集接口數(shù)據(jù)采集接口負(fù)責(zé)從DCS、PLC、PCS等系統(tǒng)采集生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，必需在保證不影不同的接口，且保證接口穩(wěn)定運(yùn)行和具備處理故障的力量。三、SIS體系構(gòu)造SIS是“主要為火電廠全廠生產(chǎn)過(guò)程綜合優(yōu)化效勞的生產(chǎn)治理和監(jiān)控信息系統(tǒng)，介于電廠治理信息系統(tǒng)MIS、過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)DCS、PLC之間的中間層系統(tǒng)”，涉及性能計(jì)算和分析、運(yùn)行調(diào)度和機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化安排、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)和檢修治理等技術(shù)。SIS的主要功能是生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)和分析，廠級(jí)和機(jī)組性能計(jì)算分析和操作指導(dǎo)，運(yùn)行調(diào)度和機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化安排，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，機(jī)組和設(shè)備壽命治理。SIS實(shí)質(zhì)上是一系列電廠生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化和治理軟件的組合。1、SIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則實(shí)時(shí)信息共享，滿足不同層次人員的需要。網(wǎng)絡(luò)合理規(guī)劃，安全第一。對(duì)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)總體合理規(guī)劃，避開(kāi)重復(fù)設(shè)置，節(jié)約投資及工程量。軟硬件標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化，滿足長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)展需要。生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)畫(huà)面與生產(chǎn)監(jiān)控畫(huà)面一樣。2、SIS功能設(shè)計(jì)SIS總體架構(gòu)SIS整合多方資源，嚴(yán)格依據(jù)火電廠的實(shí)際需求，集實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)治理過(guò)程監(jiān)測(cè)、過(guò)程治理及優(yōu)化掌握為一體，主要目標(biāo)是降低發(fā)電本錢，提高整體效益，定位于電廠生產(chǎn)的專家級(jí)助手，并通過(guò)三條途徑實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)，即量化設(shè)備機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，依據(jù)操作指導(dǎo)選擇最優(yōu)運(yùn)行方式，降低燃料本錢；對(duì)各種設(shè)備進(jìn)展全方位故障推測(cè)、壽命治理，變打算檢修為狀態(tài)檢修，降低設(shè)備維護(hù)本錢；負(fù)荷推測(cè)、優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度、優(yōu)質(zhì)高效響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷要求，提高效勞質(zhì)量，增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。SIS的整體架構(gòu)SIS總體上包括三大局部：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，從底層DCS中采集實(shí)時(shí)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)供給實(shí)時(shí)信息，是整個(gè)系統(tǒng)的根底；實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)電廠信息系統(tǒng)的核心，為上層SIS和MIS供給系統(tǒng)分析、優(yōu)化和狀態(tài)檢測(cè)等功能，供給應(yīng)用平臺(tái)建立在實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)根底上的功能設(shè)計(jì)，則是系統(tǒng)成功推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。SIS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)SIS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)承受分層、分布式設(shè)計(jì)方案，下層承受獨(dú)立接口機(jī)連接各個(gè)獨(dú)立掌握系統(tǒng)，進(jìn)展數(shù)據(jù)采集，利用接口機(jī)緩存功能，防止數(shù)據(jù)庫(kù)效勞器故障時(shí)喪失數(shù)據(jù)，而且單統(tǒng)有不同的接口要求，分布式數(shù)據(jù)采集方案可依據(jù)上下需要，敏捷選擇軟硬件配置。軟件架構(gòu)SIS軟件架構(gòu)自下向上，由接口軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、計(jì)算引擎功能模塊和客戶端軟件組成，各種功能軟件運(yùn)行效果的好壞很大程度上依靠于計(jì)算引擎高效有序的驅(qū)動(dòng)治理，計(jì)算引擎能快速準(zhǔn)確地檢索實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)展有效性檢查、準(zhǔn)確性校驗(yàn)、單位轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，依據(jù)肯定時(shí)間周期調(diào)度功能模塊的裝載、運(yùn)行、暫停、卸載等，將計(jì)算分析結(jié)果進(jìn)展必要的數(shù)據(jù)處理，并輸出到實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，SIS計(jì)算引擎主要包括數(shù)值計(jì)算引擎、仿真建模引擎和專家系統(tǒng)推理引擎三局部。安全策略SIS從網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)、系統(tǒng)防病毒設(shè)計(jì)、設(shè)備物理安全設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)安全治理等方面SISSIS網(wǎng)絡(luò)和MIS網(wǎng)絡(luò)間承受防火墻進(jìn)展隔離，通過(guò)設(shè)置各種安全策略，防止外來(lái)入侵和破壞，并實(shí)現(xiàn)從SIS到MIS的數(shù)據(jù)單問(wèn)傳輸，保證SIS網(wǎng)絡(luò)的安全。(2)SIS的功能設(shè)計(jì)1)SIS功能模塊實(shí)施工效連接信息孤島去除數(shù)據(jù)災(zāi)供給學(xué)問(wèn)化平臺(tái)2)SIS主要功能模塊生產(chǎn)過(guò)程信息監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)性能計(jì)算和優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性分析和優(yōu)化設(shè)備壽命監(jiān)測(cè)和治理設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷廠級(jí)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度四、SIS技術(shù)關(guān)鍵1、實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)是SIS的根底平臺(tái)，起著連接生產(chǎn)過(guò)程掌握與治理的橋梁作用。除了數(shù)據(jù)庫(kù)類型選擇、容量整體規(guī)劃等方面外，還有兩個(gè)比較突出的關(guān)鍵點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和信息完備性問(wèn)題2、應(yīng)用功能SIS應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)性能計(jì)算與能損分析模塊廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化安排模塊3)優(yōu)化操作指導(dǎo)模塊工況分析模塊運(yùn)行故障診斷模塊吹灰優(yōu)化模塊參數(shù)劣化分析模塊機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估模塊掌握優(yōu)化與故障診斷模塊SIS高級(jí)應(yīng)用產(chǎn)品化封裝難理解高級(jí)功能模塊所供給的計(jì)算結(jié)果，更談不上用它于作指導(dǎo)。因此，客觀上需要將高深的理論學(xué)問(wèn)和使用的簡(jiǎn)單件剝離開(kāi)來(lái)，形成高度封裝的SIS高級(jí)應(yīng)用功能產(chǎn)品。這種產(chǎn)品供給應(yīng)用戶的就是簡(jiǎn)潔的操作使用手段，不涉及其中蘊(yùn)含的簡(jiǎn)單理論。做到這一點(diǎn)，標(biāo)志著SIS高級(jí)應(yīng)用的全面成熟。高度的封裝并不意味著不需要人的參與，實(shí)際上，完全依靠智能化、自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)掌握和治理簡(jiǎn)單的火電廠生產(chǎn)過(guò)程是難以實(shí)現(xiàn)的，任何系統(tǒng)的有效運(yùn)行都離不開(kāi)人的參與。應(yīng)用功能效益評(píng)價(jià)和治理SIS應(yīng)用效益的表達(dá)依靠SIS本身所供給的功能以及應(yīng)用的程度和深度。定量評(píng)價(jià)SIS的應(yīng)用功能效益