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面向中小型火力发电厂的一体 匕厂级 生产实时监管系统开发 郭慧彬 ，张 华 ，沈胜强 （１．吉林大学，吉林长春 １３００１２；２．大庆油田电力集团，黑龙江大庆 １６３４１１） 目前我国火电厂分散控制系统（ＤＣＳ）已经得到广 泛应用，电力系统信息化管理水平明显提高。传统意 义和功能上的电厂厂级信息管理系统（ＭＩＳ）存在数据 相对静态、缺少数据分析功能和对决策的支持不够等 不足，而电厂厂级监控信息系统（ＳＩＳ）则面向火力发电 厂生产工艺的全过程，可实现机组经济运行和全厂范 ｗｅｂ服务器用于发布整个系统信息，并包含服务数据 库。数据采集服务器通过ＰＣＳ７网络与ＤＣＳ连接，将 从ＤＣＳ中采集的实时数据处理后上传到Ｗｅｂ服务器 数据库中，供整个系统使用。系统平台采用Ｂｒｏｗｓｅｒ／ Ｓｅｒｖｅｒ（简称Ｂ／Ｓ）体系结构，支持多用户和异构网络 环境，提供开放式的数据库前端访问接口和开发工具； 采用基于ＴＣＰ／ＩＰ协议的数据库访问连接；数据库采 用Ｏｒａｃｌｅ９ｉ；前端操作系统和环境采用ＰＣ平台的 ＷＩＮＤ（）ＷＳ环境。 围内的控管一体化，已被许多大型发电厂采用。但是， 对于中小型发电厂，单独建立ＳＩＳ与ＭＩＳ投资巨大。 因此，组建适合中小型火电厂的生产管理信息系统，是 急需研究的课题。 本文针对宏伟热电厂的实际需求，提出了面向中 小型发电企业的厂级生产实时监视管理系统，将电厂 生产实时信息和生产管理信息相结合，形成一体化的 生产实时管理信息系统平台，减少建设成本，提高机组 运行的经济性。另外，通过灵活的流程定义，规范设备 检修，消除缺陷，实现生产、运行、管理数据的自动采 集、存储、分析处理和显示等功能，提高中小型发电企 业生产信息化管理的水平。 １ 系统结构及功能 １．１ 系统结构 图１一体化生产运行实时监视管理系统结构 １．２ 系统功能 图１为一体化生产运行实时监视管理系统结构。 收稿日期：２００６—０７—２０ 生产运行实时监视管理系统由６个主要部分组 匮 ＠ 维普资讯 http://www.cqvip.com
成：生产管理系统、生产数据实时监视管理系统、生产 统计管理系统、生产运行数据采集系统、系统设置、基 础代码维护。 生产管理系统主要完成工作票管理（图２）、操作 票管理、缺陷处理、生产日志管理、材料计划管理等工 作过程的数字化处理，功能包括：记录功能、查询和统 计功能、电子审批功能、在线提示功能、智能学习功能、 定义和配置功能及监控、跟踪、超时、通知提示功能等。 ｔ ＿∞●●∞ｔｔｌｌｔ￣，１＾ ■％∞ 姚 城嚣－ ｐ赫 话埔 糍 每 ‘・ 图２工作票管理示意 生产数据实时监视管理系统的主要功能包括：实 时数据采集、数据处理和状态监视、性能计算和运行分 析等功能（图３）。 图３ 生产流程及数据实时监测示意 生产统计管理系统是利用从ＤＣＳ获取的数据，通 过对大量影响机组安全运行和经济性能指标的主要过 程参数和设备状态的实时数据及历史数据的统计计 算，提供丰富的数据源及分析方法和手段，并生成各职 能部门需要的生产、经济指标的统计报表等。 生产运行数据采集系立于其它Ｂ／Ｓ软件，采 用Ｃ／Ｓ（客户服务器）模式开发，单独运行于数据采集 服务器之上，功能为从ＤＣＳ中采集实时数据，经过处 理上传到数据库服务器中，供整个生产运行监视管理 使用。 系统设置可分为安全性设置、环境设置、系统日志 等几个主要部分。安全性设置包括人员信息登陆、人 员密码管理／权限分配、个人加密锁登陆和解除；环境 设置包括界面相关的参数设置、提示信息的登陆／修 改、综合环境参数设置、系统运行情况跟踪；系统日志 包括系统日志查询／打印、系统日志维护（备份，清除）。 基础代码维护（也称字典信息维护）由系统管理员 统一管理，主要维护系统必要的、常用的基础数据，例 如工作票种类，工作票状态，问题编码等等。主要功能 包括：对基础代码数据的增加、修改、屏蔽、删除、查询、 打印等。 ２ 系统设计 生产运行实时监视管理系统按照监测管理一体化 的设计原则，通过ＤＣＳ数据传输系统的建立，使管理 人员能够实时浏览、回顾生产现状，实现远程的监视 （Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／１ｎｔｒａｎｅｔ方式），在办公室之外通过访问企 业的Ｗｅｂ服务器也能够浏览设备运行的生产实况。 同时，可以为计划、统计等其它管理信息系统提供原始 生产数据。 ２．１ 接口 生产运行实时监视管理系统与单元机组ＤＣＳ的 接口为将一立的数据采集站与ＤＣＳ的工程师站 相连接，数据采集站通过运行ＰＣＳ７软件从ＤＣＳ中采 集数据数据，并同步转存到Ｗｅｂ服务器的数据库中。 系统提供标准的ｗｅｂ服务器接口，可与多种ＤＣＳ进 行通讯，实现直接从自动化网络中采集实时数据传输 至企业网的实时数据库中。 系统向局域网传送的实时数据点均在５ Ｓ内刷 新，其中开关量和变化较快的模拟量点刷新周期为２ Ｓ。接口程序支持例外报告形式。 数据接口设备能够在接口数量和接口技术方面支 持与ＤＣＳ等主要下层控制系统的连接，使用分布式数 据采集接口。数据接口设备数据通讯速率的配置≥ １００ Ｍｂｉｔ／ｓ，通过冗余网卡与交换机连接，当其中一条 数据通道故障时，不影响接口设备与数据库服务器的 通讯。数据接口设备有足够大的数据缓存存储器，至 维普资讯 http://www.cqvip.com
少能够存储一周时间的生产过程信息。在网络通讯等 故障发生时，数据缓存存储器能够具有采集数据的缓 存功能，并支持网络唤醒。在网络通讯恢复正常时，数 据接口设备自动将缓存存储器中的数据送至数据库服 务器。 ２．２ 安全隔离 网络安全隔离主要采用防火墙和物理隔离２种方 式。防火墙作为网络安全区之间信息的出入口，它采 取包过滤、网络地址转换、应用层代理等措施对网络进 行保护，针对系统的安全策略控制出入网络的信息流。 根据防火墙采用技术的不同，可将它分为包过滤型、代 理型和网关型３种基本类型。 系统采用了硬件防火墙＋软件策略的双重安全保 障。对系统中的每台客户机均使用了杀毒软件，可以 随时进行更新，保证了全系统无病毒运行；考虑到 ＤＣＳ数据的重要性，在ＤＣＳ与实时系统服务器之间直 接架设了硬件防火墙，保证了两个网络的隔离。 ２．３传输率及存储 系统通讯速率的配置≥１００ Ｍｂｉｔ／ｓ，选用的数据 库是美国甲骨文公司的Ｏｒａｃｌｅ９ｉ，实时数据传输１ ０００ 点左右，每个点为４字节数据，ｌ ｍｉｎ采集一次，系统 负载并不大。但是，在数据累计中数据库的数据量会 逐渐增大，并且实时数据需要为统计分析提供有效数 据，为保证数据的可靠性和安全性，采用了ＳＣＳＩ ＲＡＩＤ １磁盘阵列。以数据的稳定性优先，提供热备份 的功能。同时设置定期备份功能。另外，系统管理员 可从系统中导出数据。导出时进行数据压缩，这样保 证了数据可以及时备份，并且不会占用大量的存储空 间，使存储容量和稳定性能够同时得到兼顾。 ２．４数据的二次开发 软件开发方式采用３层结构的开发模式，体现灵 活、简便、易维护、投资成本低等特点。Ｉｎｔｒａｎｅｔ开发 结构配合客户／服务（ｃ／ｓ）开发模式；软件系统具备高 度的模块化功能，易于装卸调整，尽量做到零代码维 护。基于模块化的设计开发思想，预留挂接接口，可以 方便地增加新的子系统，实现数据交换与共享。 作为Ｗｅｂ上的系统，数据代码部分为了同时有效 解决数据的显示与逻辑分离以及有大量报表的问题， 采用了．ｎｅｔ技术和Ｓｙｂａｓｅ的Ｄａｔａｗｉｎｄｏｗ．ｎｅｔ相结合 的方式，Ｄａｔａｗｉｎｄｏｗ在ｗｅｂ上生成ｐｄｆ报表文件，解 决了大多数ｗｅｂ系统在这方面的难题。 为了解决实时数据的动态图表问题，系统采用了 微软公司的ｏｆｆｉｃｅ ｗｅｂ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＯＷＣ）控件，在保证系 统的兼容性和稳定性的同时给客户提供了良好的使用 界面。服务器以ｗｅｂ服务器为中心，前端采用Ｉｎｔｅｒ— ｎｅｔ Ｅｘｐｌｏｒｅｒ浏览器，完成文件传输和大量的超文本 信息传输。Ｉｎｔｒａｎｅｔ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ支撑平台建立在ＴＣＰ／ ＩＰ协议的基础上，同时支持ＦＴＰ，ＨＴＴＰ，ＳＭＴＰ， ＰＯＰ，Ｇ（）ＰＨＥＲ等多种协议与应用。Ｉｎｔｒａｎｅｔ／Ｉｎｔｅｒ— ｎｅｔ支撑平台主要包括Ｗｅｂ服务器，ＦＴＰ服务器等。 Ｗｅｂ服务器平台选用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ （ＩＩＳ）。应用软件开发平台采用Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ．ｎｅｔ ２００３企业版、ＸＭＩ 技术和ＤａｔａＷｉｎｄｏｗ．ｎｅｔ。所有开 发集中在服务器端，软件采用统一发布方式，便于升 级。传统的客户／服务（ｃ／ｓ）方式处理数据和对数据 的管理具有很大的灵活性，能够很好地按照需求实现 程序的功能。 利用上述优势，针对宏伟热电厂的生产运行实时 监测管理系统进行了二次开发，内容包括：生产实时数 据的趋势（图４）、报警、记录、指标分析、耗差计算、工 作票管理、日志管理以及数据字典。系统平台解决了 增删改查以及部分状态工作流问题，二次开发的重点 是实现特殊业务逻辑。 ’ … ＿ 鹞 ｜ 甍 ｒ 一 … 蛾 ｍｈｔｔ ， １０ ．ｊ ， Ｔｆｂ ＦＩ Ｊｊ ｒ Ｊ・ｈ．Ｒ・ ⅡＥ－ …±－ Ｉ １ … Ｅｂ …Ｉｔ …‘一Ⅱ１ ３０ Ｉ 一 ０ 一 Ｉ璧圭ｊ 舷蟹 ＾兰皇苎墨岛墨垒塾查堕蔓壁 ∞ 】［０ ３… Ｉ ｔｌｉｌ ｊｕ１ ５Ｚ Ｊ… ｊ■－】 图４重要参数历史趋势示意 ３系统技术指标 （１）现场的信息服务器在获取ＤＣＳ实时数据时， 保持原有ＤＣＳ的运行指标不变；获取的数据要求准确 率达１００ ，响应时间＜５ Ｓ；具有数据安全防范措施； 与原报表统计系统实现无缝连接。 匮 巫 ＠ 维普资讯 http://www.cqvip.com
（２）检修、运行等多个单位通过网络实现信息化管 理，业务流转时间＜５ Ｓ；厂级管理服务器具备软、硬件 防火墙，对可能带来的病毒与攻击提供解决方案。 （３）信息服务器与管理服务器的连接畅通稳定， １６８ ｈ连续运行；客户端无需加装其它系统软件即可实 现数据访问和业务操作。服务器硬盘可以保留５年的 历史数据。 ４ 系统完善与功能扩展 ４．１ 系统完善 生产运行实时监视管理系统在开发时未考虑超大 量数据存储，因此，应研究分布式超大量数据传输方案 及实际应用，建立起数据存储、备份与恢复的有效机 制，保证数据的完整性与准确性；应保证历史趋势数据 保存周期大于一个机组大修期（至少４年）。 系统故障条件下未考虑数据恢复与再现功能，因 此应进一步研究系统的自动压缩、备份或恢复数据，保 证实时数据的可靠性传输，减少故障处理时间。 由于硬、软防火墙不能彻底避免安全漏洞，无法抵 御通过电子邮件等途径传播的病毒，不能彻底保证内 部网络信息的安全和满足电力监控系统等核心系统或 敏感信息的安全及保密需要，对此应采取安全性更强 的物理隔离装置代替硬件防火墙。 ４．２系统功能扩展 目前，生产运行实时监视管理系统已在宏伟热电 厂３号机组投入应用，该系统仅与ＤＣＳ相连接，但并 未与一期的ＤＣＳ及ＤＥＨ、辅助系统ＰＬＣ等相连接。 因此，在下一步扩展应用中须考虑不同系统间的通讯 与接口。初步构想是在３号机组ＤＣＳ环形控制网上 增设ＡＳ站，做为数据采集和预处理的暂存区，其它生 产控制系统的数据送人ＡＳ站后，再交由数据采集站 向上层发送。ＡＳ站一方面起隔离作用，同时有利于防 止３号机控制系统的ＤＰＵ出现过载问题，以及保证３ 号机生产控制系统运行的稳定性和安全性。 通过系统扩展（图５），实现了宏伟热电厂１、２号 机组、热网、化学水、软化水站、燃料生产系统的生产数 据采集，厂级生产经济指标分析工作由手工操作方式 转变为自动录入和在线统计分析方式，达到监督并考 核运行人员优化调整设备运行的目的。 图５系统扩展结构示意 ５ 结 语 本系统的开发解决了宏伟热电厂ＤＣＳ等操作网 络与ＭＩＳ等管理信息系统脱节的问题，很好地将生产 过程控制网络与管理信息网络联系在一起，实现了全 厂生产过程的远程监控。该系统的应用为电厂的经济 运行提供了可靠的技术手段，以较小的成本提高了中 小型电厂生产运行管理水平，具有较高的应用价值。 ［参 考 文 献］ ［１］朱伟杭，任浩仁，等．基于ＭＳ ＳＱＩ Ｓｅｒｖｅｒ的火电厂生产 管理信息系统ＥＪ３．浙江电力，２０００，（１）：４３—４５． ［２］ 王同庆，等．火电厂监控与信息管理的计算机网络系 统一ＰＰ１ｓ１１（）（）［Ｊ］．热能动力工程，１９９７，（１）． ［３］ 汤文炜，周英彪．火电厂实时系统建设中控制系统安全性 的实现［Ｊ］．华中电力，２００２，１５（５）：４８—５Ｏ． ［４］孙裕，赵霞，叶敏．３５０ Ｍｗ电厂厂级生产监控信息系统 的实现［Ｊ］．自动化仪表，２７（２）：５５—５７． Ｅ５３马钢，米晓庆，程永生，等．发电厂生产信息管理系统研究 与应用［Ｊ］．黑龙江电力，２００５，２７（１）：３４—３７． Ｅ６３曹文亮，高建强，等．电厂厂级监控信息系统现状及发展 前景［Ｊ］．中国电力，２００２，３５（９）：５９—６２． Ｅ７３王罡，毛雪平，等．火电厂厂级监控信息系统［Ｊ］．现代电 力，２００４，２１（２）：５４—６８．
