自1997年電力行業熱工自動化標準化技術委員會提出SIS概念以來，引起國內各電力研究院、設計院及相關軟件廠商關注。SIS概念的推出順應了發電企業生產實踐的需求，青島發電廠信息化建設的歷程就是受到SIS的啟發，青島發電廠SIS系統的應用可以作為發電企業建立企業信息化建設理念的一個參考。
　　
　　一、對實時/歷史數據庫的需求
　　
　　1.1競價上網決策支持系統
　　
　　該系統主要目標是在線計算機組運行實時成本，測算負荷與變動成本、固定成本以及邊際電價等變量的對應關系，預測生產成本變化趨勢，為控制成本提供準確的依據，能在統籌計算的基礎上科學地為報價工作提供具有成本核算的報價建議。
　　
　　一個時間段的發電生產成本是該時間段的固定成本與變動成本之和。固定成本統計和計算相對容易，變動成本主要來自實時數據采集，采集的數據包括:給粉機轉速，制粉系統狀態，機組有功功率，高廠變有功功率，循環入水溫度，循環出水溫度，凝汽器真空，主蒸汽流量，低壓缸排汽溫度，爐煙氧量，熱井凝結水出水溫度，燃油進油流量，燃油回油流量等。由于青島發電廠1、2號機組的WDPF系統沒有燃煤流量測點，燃煤流量的采集和計算成了課題的難點之一。為解決燃煤流量的計算，我們借助了給粉機轉速和實時投入運行的制粉系統的臺數，其計算公式為　　
　　式中，Xi為給粉機轉速（200i<1200）；a為三次風帶入鍋爐的煤流量（占進入鍋爐煤量的10%～15%）。
　　
　　每臺鍋爐有16臺給粉機,a=n×6.088（n為投入運行的制粉系統套數，共有4套），當1套制粉系統的磨煤機和排粉機都工作時（根據相應的開關量決定），三次風帶入鍋爐的煤流量為6.088t/h。此公式已經考慮了三次風通過再循環到磨煤機的煤量（約占30%）。但用上述公式計算的結果與生產日報中的"入爐煤量"、"煤耗率"對比，計算出的煤流量和煤耗率有明顯偏差，認為估計系數0.137和6.088偏大。為解決這一問題，專門設立了1臺數據采集微機，俐用原有的實時數據采集系統對相關數據進行了4個多月的高密度采集和存儲，經過分析后將原系數進行了修正，使燃煤流量問題得以解決。
　　
　　因此，對實時數據進行存儲可為今后的數據碴詢、統計、計算提供原始數據，是非常重要的。
　　
　　1.2歷史數據庫
　　
　　1996年，青島發電廠1、2號機組相繼投入運行后，為方便生產管理人員對機組運行狀況的監控，立項開發了WDPF實時數據向MIS傳送系統。系統提供實時系統圖、實時曲線、機組參數測點參數等顯示功能，生產管理人員可在辦公室監視發電現場各個系統的實時數據，通過實時數據對現場各個設備的運行情況有全面的了解。
　　
　　系統將WDPF實時控制數據以.DAT文件形式存放到服務器上，實現了在網絡客戶端對實時數據進行查詢。由于WDPF系統中實時數據每分鐘刷新一次，所以不能被其他系統直接利用。為了充分利用WDPF系統中的數據，必須將系統中的數據轉換為Sybase數據庫格式進行存儲和統計。實施方案采用VISUALBASIC5.0把實時數據文件AI.DAT轉換成AI.TXT純文本文件，再用POWERBUILDER5.0對純文本文件進行存儲和統計，形成可直接利用的數據庫文件。
　　
　　1.3建立SIS系統共享數據源
　　
　　青島發電廠于1999年研究制定了信息化建設3年規劃。規劃中的重點之一就是建立廠級實時/歷史數據庫平臺，以該平臺為基礎整合各自動化系統，為SIS各項應用提供集中的實時數據源，從而使電廠信息化建設走向“管控一體化”。
　　
　　選擇了20000測點的PI實時數據庫，采用C/S結構，PI的服務器端軟件安裝在RS6O0O/F80及磁盤陣列雙主機系統上，磁盤陣列為PI系統分配空間為18GB，目標是存儲3年以上數據。接口機采用一臺雙網卡工控機，其中一個網卡連接WDPF的報表站，另一個網卡接入PI服務器所在的MIS網絡。在報表站裝有基于TCP/IP協議的發包接口程序，PI服務器端裝有接收程序。1號和2號機組的WDPF系統中共選取了8168個測點，定義了測點號，測點單位，測點位數，測點記錄格式，測點的上、下報警界值。系統zui初定義刷新周期為1s，經實驗運行基本穩定，但由于服務器時常處于過忙狀態，接口機的Buffer緩存功能頻繁被啟動，報表站的事件記錄會累計膨脹，經實驗測試，刷新周期定為3s時，在長期運行中Buffer緩存功能處于零啟動狀態。鑒于實際需求，我廠將刷新周期定為5s。除WDPF系統中8168個測點外，目前接入PI數據庫的測點還有36個關口表測點、82個廠用電表測點、600個狀態檢修測點和OPM、吹灰優化等系統的補充測點共計9000余個，數據刷新周期為5s一次時，每月平均占用存儲介質23OMB左右，1年存儲空間不滿3GB。
　　
　　目前安裝客戶端軟件的生產管理人員均能在系統上查看DCS系統圖、實時趨勢圖和制作EXCEL報表，多數主管生產的總工和專工能在PI系統上自行建立個性化的系統圖和趨勢圖。PI系統已經向TMMS設備維護管理系統、生產指標系統、競價上網系統、狀態檢修系統、OPM運行優化系統、吹灰優化等系統等提供實時數據存取，各系統之間實現集成，數據傳遞準確、穩定。該系統實現了超限參數自動報警，能對異常的測點提供匯總表，系統還實現了與設備維護管理系統的接口，能為設備維護管理系統提供報缺依據。PI實時/歷史數據庫在青島發電廠成功實施受到業內同行的關注，并在華電電力股份公司得以全面推廣。
　　
　　二、青島發電廠在SIS系統應用上的嘗試
　　
　　2.lOPM性能在線監測及運行優化系統
　　
　　實施OPM所做的機組性能試驗是在300、240、180、165MW4個工況負荷下進行，主要汁算項目包括:鍋爐效率、汽機熱耗、廠用電率、主要輔機電耗、機組發電煤耗、機組供電煤耗。實驗摸清了導致機組煤耗偏高的具體原因及可能降低的范圍，通過一系列的工況調整、設備消缺、局部改進，確定了各負荷下的*運行工況，并以此為基準，建立了耗差分析數學模型，并實現了計算機在線監測。
　　
　　青島發電廠OPM系統根據機組性能優化管理系統的要求，加裝了飛灰含碳量、循環水泵電流等測點，并將其接入PI數據庫。系統實現了在線監測、報警查詢、常數設定、異常查詢、自動尋優等功能。特別是自動尋優等功能，系統在300、240、180、165MW負荷段動態記錄*工況，并能自動替換優化基準值。系統還融入合理的經濟性考評功能，使得機組在運行過程中實施動態考核，并建立機組運行考核的獎勵機制。通過采用OPM在線監測系統對電廠運行采用可控耗差統計值進行考核及管理，提高了運行管理水平，降低了機組運行煤耗。提高了今后競價上網時的競爭能力。
　　
　　2.2鍋爐受熱面污染監測及吹灰優化系統
　　
　　2002年10月，青島發電廠委托上海泓奧電力科技有限公司，并會同國內多家科研院所共同展開了鍋爐受熱面污染監測及吹灰優化系統研發工程，以青島電廠1號鍋爐為實驗點，于2003年10月正式投入運行。
　　
　　該系統通過對鍋爐各受熱面的污染狀況進行量化處理，實現了對鍋爐受熱面污染程度實時在線監測，并且做到可視化，可作為運行人員判斷鍋爐受熱面積灰污染程度和鍋爐運行工況狀態的依據。
　　
　　系統通過鍋爐結構參數的數值化處理模塊、實時數據預處理模塊、鍋爐各受熱面熱平衡和傳熱特性計算模塊、用于消除負荷變化和參數擾動的模糊神經網絡算法等模塊，實時計算各受熱面潔凈因子，對鍋爐受熱面污染程度做了可視化處理。根據可視化界面，運行人員可及時了解鍋爐各受熱面的積灰污染程度，確定各受熱面的吹灰需要，克服了以往盲人摸象式的吹灰模式。該系統給出了獲取吹灰模式的方法，并按照該方法確定了青島1號鍋爐的相對*吹灰模式。以往鍋爐受熱面的吹灰模式單純參照排煙溫度或按照固定的時間間隔，沒有考慮機組煤種的變化，該系統能適應不同煤種的需要，根據不同的煤種，通過積灰特性數據庫和潔凈因子統計模塊對污染臨界數值作出調整，實現動態吹灰優化。系統提出了在確保機組安全的前提下，以提高機組整體性能為主的吹灰優化思想。系統投入后不但提高了鍋爐效率，汽輪機效率也得到提高。系統還具有鍋爐性能的在線分析，實現了鍋爐各受熱面煙氣溫度分布、各項熱損失、燃燒工況等性能的在線監測。運行人員可以此作為依據，直觀地了解鍋爐的運行狀況，指導運行人員進行優化調整。為提高鍋爐受熱面污染狀態監測的準確性，結合已有的測點，系統將增設和改造部分測點，并增設DAS數據采集前置機，完成信號點的數據采集和測點數據到DCS系統的傳輸，zui終進入PI實時數據庫。
　　
　　2.3狀態檢修系統
　　
　　由于缺乏經驗，缺乏可靠的數據支持，由目前的大、小修制向狀態檢修過渡還有相當的困難為早日實現狀態檢修目標，青島發電廠于2001年初立項實施狀態檢修系統，以1號機組的主機和主要輔機做試點，實現設備健康狀況在線與離線監測，輔助設備缺陷管理，并從中積累向狀態檢修制過渡的經驗和數據。系統以恩泰克Enshare設備狀態監測檢修集成系
　　
　　統軟件為核心，在WDPF系統原有測點的基礎上補充油液監測、電機檢測等測點，通過加裝傳感器、現場網絡布線、安裝采集裝置等，建立一套參數采集系統。發電設備狀態檢修管理系統軟件具有實時狀態參數，和人工巡檢參數錄入二種數據收集。能定期匯總設備參數生成狀態分析報告。能匯總各設備情況制定（或輔助制定）包括檢修項目、檢修時間和檢修工期在內的檢修計劃。系統能準確的完成狀態檢測、參數收集、設備健康評估及檢修計劃制定。關鍵技術包括與完成狀態檢測的PI數據庫的接口;遠紅外熱成像、汽輪機振動、油液采樣等檢測方法;設備狀態的專家診斷和檢修計劃的科學制定。
　　
　　狀態檢修系統于2002年初投入實驗性運行，系統能為當前的檢修工作提供參考數據，系統的補充測點為TMMS設備維護系統擴充了缺陷監測范圍，也為今后全面實現狀態檢修積累著必要的數據。雖然目前該系統還不能實現真正的狀態檢修，但它是今后制定狀態檢修管理制度和流程，建立基礎資料數據庫，制作專家診斷數學模型，編制檢修計劃生成方案，提煉方法模板等工作的基礎。
　　
　　2.4設備維護管理系統
　　
　　建立該系統的主要目標是能夠降低設備檢修維護費用、提高生產管理水平，盡早實現設備檢修維護費用的成本核算，從而達到控制發電成本的目的。
　　
　　TMMS全面設備維護管理軟件為魯能軟件公司的產品，該產品得到行業內眾多用戶認可。在實施TMMS全面設備維護管理軟件的過程中，在產品原有的基礎上，增加了物資管理經濟活動分析，資金平衡表，部門領用明細，采購管理，計劃領用與未領用明細查詢，生產指標查詢，委托加工，內部文檔管理，指標管理，付款申請，安全措施標準化，缺陷管理實現紅、黃牌考核，以及大修快訊、會議紀要、通知、車間信息、質監信息、環保管理、合理化建議管理等功能。系統實施中注重編碼標準化，參照國家、電力行業的編碼原則，力求管理方便和確切。為使本系統能與SIS各子應用集成，進一步挖掘TMMS系統功能，將PI數據庫也納入TMMS數據源，PI數據庫中的測點上、下報警界值被用做工單自動觸發，提高了系統自動化水平，TMMS軟件得到大幅度完善。
　　
　　目前PI將1、2號機組的DCS數據、廠內各電表數據、關口表數據重組在一個數據源中，恩泰克狀態檢修系統、OPM運行優化管理系統擴充測點參數直接寫入PI,TMMS設備維護管理系統、生產指標系統、競價上網系統改為向由PI取數據，各系統以PI為紐帶，取得了良好的集成效果。如:自動抄表系統中的數據送入PI后為競價上網系統、生產指標管理系統提供了基礎數據;WDPF系統數據、狀態檢修系統數據進入PI后不但為生產管理提供了實時/歷史數據查詢，還可在TMMS設備維護管理系統中輔助報缺，甚至直接觸發工單;WDPF系統數據和補充的監測系統數據存入PI為OPM運行優化管理系統調用。各系統融為一體，有效提高了自動化程度，向"生產管控一體化"邁出了堅實一步。在PI實時/歷史數據庫及SIS功能應用的嘗試中，我們體會到面向廠級的實時/歷史數據源是整合SIS的基礎，也是管控一體化的橋梁。SIS的數據來源于自動化系統，并向自動化系統反饋優化參數。同時，SIS向企業管理網絡輸送管理和決策極為關注的生產一線數據。
　　
　　2.5鍋爐性能優化系統
　　
　　系統的目標是降低NOx排放水平，在提高鍋爐效率的基礎上降低供電煤耗。該系統通過對鍋爐各受熱面的污染狀況進行量化處理，實現了對鍋爐受熱面污染程度實時在線監測，并且做到可視化，可作為運行人員判斷鍋爐受熱面積灰污染程度和鍋爐運行工況狀態的依據。該系統以專家經驗為指導，利用*的人工神經網絡技術、統計回歸分析和模糊數學等工具，找出多重輸入和目標之間的多維交叉耦合關系，以實現對鍋爐性能的多目標優化。系統于2004年2月進行了投運測試，測試結果效益顯著。
　　
　　300、240、17OMW3個負荷點經性能優化后NOx排放濃度分別為667、656、657mg/m3。若以300MW電廠所給840mg/m3為基準，按每污染當量NOx收費0.6元（每污染當量為0.95kg）計算，則年節約NOx排放費為
　　
　　1.3×106×（840-667）×l0-6×l0×30×24×0.6/0.95=102.27萬元
　　
　　性能優化后，300、240、170MW3個負荷點供電煤耗分別為322、330、345g/kWh。根據300MW負荷下基準試驗中取得供電煤耗值325g/kWh，設鍋爐可用率0.73、年運行10個月、優化后煤耗降低至322g/kWh、按煤價為300元/t十算，則年節約供電煤耗費為300×l03×0.73×l0×30×24×（325-322）×l0-3×0.3=141.9萬元。
　　
　　三、應用中遇到的問題及其分析
　　
　　雖然在SIS應用功能上進行了多方面的嘗試，并在各子系統的實施中提高了生產效率、管理質量，獲得了良好的經濟效益，但由于系統是建立在MIS系統之上，自然會受到MIS系統的影響。
　　
　　（1）病毒危害。MIS系統與Internet相連，Inter-net中泛濫的病毒與"黑客"對SIS和DCS產生威脅。雖然電廠局域網絡的外網連接網關設有防火墻，SIS（或MIS）與DCS接口機關閉了網橋功能，由于防火墻抵御病毒的代碼總是滯后于新型病毒，木馬病毒能逐層掃描系統端口漏洞并逐級向內層滲透。Internet中的"黑客"可通過xscan、superscan、shadowsecurityscanner等掃描工具尋找操作系統端口漏洞，入侵后修改系統內部設置，并進一步向內核攻擊。MIS系統中數百合用戶PC機的軟驅、光驅、USB口也是病毒入侵的端口。
　　
　　（2）MIS系統過于龐大，用戶與SIS接口機爭奪網絡交換機帶寬和爭占服務器的CPU，易形成網絡通道阻塞。
　　
　　（3）龐大的網絡故障頻繁，青島電廠中的網絡維護人員與大多數電廠一樣，幾乎每天為消除網絡障礙忙碌著。從理論上講網絡可以采用冗余技術消除單點故障，但對于過于龐大的MIS網絡，昂貴的造價使完善的冗余難以實現。
　　
　　以上種種問題使SIS的可信任性大打折扣，更嚴重的是各種不安全因素形成對DCS的隱患。又由于SIS概念自1997年誕生以來，在行業內還沒有一個統一的規范，SIS與MIS沒有一個明確的界線，功能混雜，責任不清。這些問題，在我廠常常引起設備責任劃分、工作職責劃分等方面的爭執。另外，缺少SIS規范，電廠在實施SIS工程中尋找不到相應的驗收標準，這使工程質量難以得到保證。
　　
　　四、青島發電廠優化改造SIS系統的思路
　　
　　4.1積極投入SIS規范化研究
　　
　　華電SIS規劃研究小組組織學習SIS理念，走訪兄弟單位，收集*經驗，緊跟電力行業熱工自動化標準化技術委員會，認真制定本公司的SIS建設規劃。
　　
　　4.2科學制定對SIS功能的需求
　　
　　SIS系統在發電企業迅速推廣，各廠商競相推出各自的SIS產品為爭奪市場，產品功能趨向包羅萬象。因此，在選擇產品時，除關注產品質量、性價比、售后服務外，還要結合自身的實際需求，以應用為本，效益至上。
　　
　　4.3扎扎實實建設SIS網絡平臺
　　
　　SIS系統與MIS系統之間的確有很大的共性，但SIS與MIS無論在功能上和安全性、可靠性的需要上有著明顯的不同，因此在SIS網絡平臺方案設計、產品選型等諸方面都要充分地考慮它的特殊性。SIS網絡數據集中，密度大，實時性強，反映要求快，安全性、可靠性要求苛刻；MIS網絡數據分散，結構復雜，用戶多，以流程為主，外連Internet，安全性、可靠性要求相對較低。只有遵循系統的特點，才能合理設汁出實用、性價比好、可靠性高的網絡平臺。
　　
　　4.4網絡平臺建設應充分考慮SIS在數字化電廠中的定位
　　
　　SIS網絡平臺是由網絡交換機、服務器、工作站、網關（接口機、路由器或隔離設備）、結構化布線系統、操作系統、數據庫等多種硬件設備以及基礎軟件集成起來的結構化系統，它為SIS應用系統提供了必須的運行環境。
　　
　　SIS系統介于DCS、PLC自動化系統和MIS系統之間，功能是優化生產運行，為MIS提供生產數據，是管控一體化的橋梁，也是管控一體化的重要組成。數字化電廠的整體網絡中包括各DCS、PLC等控制和采集網絡，調度網絡，SIS網絡，MIS網絡。各網絡都具有獨立性，均可視其為一個獨立的局域網絡，都具有網絡通訊設備、網絡服務器、網絡工作站，都具有各自的數據平臺。在電廠的生產流程中，這幾種網絡存在著不可分割的數據流向關系，因此網絡間必須建立有條件限制的。為了網絡的安全，網絡間除了建立必要的數據傳送外，期望截斷各種開放的數據訪問。
　　
　　4.5可靠性是SIS網絡建設的要點
　　
　　SIS系統是一個實時性強，在線不間斷工作，必須具備*的可靠性，因此SIS網絡平臺應是一個完善的容錯骨干網，它必須保證不存在"單點故障"，網絡鏈路必須具有充分的冗余備份保障手段。主交換機應支持雙流電源、支持冗余、負載均衡，應使雙交換機建立骨干雙鏈路，系統應具有HSRP交換協議。
　　
　　SIS網絡數據流量大，刷新周期小，數據展示相應快，通信主干應具有足夠帶寬。交換機背板帶寬應大于所有端口容量數量之和的2倍。
　　
　　4.6SIS系統中的設備
　　
　　（l）SIS系統的主服務器。在SIS網絡中，主服務器系統的主要任務是提供集中數據源運行平臺。SIS系統數據量大，數據調用迅速，可靠性要求高，應建立雙主機熱備份及共享磁盤陣列系統。其中磁盤陣列應該是雙電源、雙引擎，支持READ5，全冗余設備。同時磁盤陣列雖然具有很高的可靠性，但畢竟是在線運行設備，在無限長的時間上難免還有隱患或意外事故。磁帶備份和光盤刻錄備份是長期保存數據，并提供災難性恢復的有效手段。
　　
　　（2）工作站。用戶工作站指管理員站以外的工作站，如值長站、運行操作員站等。為確保SIS網絡環境凈化和安全，各工作站必須有效封閉軟盤驅動器、光盤驅動器和USB等端口。工作站采用全客戶端解決方案或瘦客戶端解決方案均可。工作站接入雙鏈路采用雙口冗余網卡。
　　
　　（3）接口機。接口機是DCS或PLC等系統向SIS網絡提供數據的關口，實時數據是連續不斷的數據流，為確保數據的完整性，接口機應具備數據緩存功能。當網絡出現臨時阻塞或中斷，接口機應能將實時數據流緩存在本地硬盤，當網絡恢復暢通后，能將數據流補送到SIS數據庫服務期。接口機的數據緩存容量應大于168h。為提高接口機可靠性，接口機擬定采用Linux操作系統（OS）環境下多網卡（NIC）組合技術，以提高可用性和冗余特性。
　　
　　4.7網絡安全
　　
　　SIS系統與DCS等電力一-次自動化系統緊密相連，甚至有可能將優化運行的指導數據直接反饋給DCS。因此SIS屬于電力二次系統。SIS系統安全防護的重點是確保SIS本身及DCS的安全，目標是抵御黑客、病毒、惡意代碼等通過各種形式對系統發起的惡意破壞和攻擊，特別是能夠抵御集團式攻擊，防止由此導致一次系統事故或大面積停電事故及二次系統的崩潰或癱瘓，SIS系統與外網連接必須安裝物埋隔離設備。
　　
　　4.8SIS運行管理
　　
　　雖然SIS網絡在定位、設計、實施上均注重高可靠性，注重網絡安全，甚至力求無單點故障，但要確保系統可靠運行依然需要人員監管。如單點故障出現后不能及時發現處理，系統就有可能故障甚至癱瘓。因此，SIS應該具有專責運行監管人員和嚴格的值班制度。
　　
　　五、結束語
　　
　　SIS系統應用正在走向規范化和實用化，其功能和技術需要我們在實踐中不斷摸索和總結，青島發電廠在SIS系統應用方面獲得了較明顯的效益，但應用水平還處在初級階段，所獲得的體會具有很大局限性，我們希望與同行有更多的交流機會，共同為國內電力行業的SIS發展做出更多貢獻。