电力体制改革的深入，促使发电企业将节能降耗、提高设备运行及检修水平提到重要位置，以适应网厂分开、竞价上网的需要。在我国目前投产运营的大部分火力发电厂，大量的生产实时数据已经通过各种方法(DCS、PLC 等)以数字形式存在于机组的控制系统中，这些数据对分析机组历史、了解机组现状、预测机组未来都是不可缺少的宝贵资源。如何将大量的生产实时数据及时采集并统一存储管理，建立相应的数据仓库，并保证其数据的可靠性和更长的存储周期，并利用先进的信息处理技术对这些数据进行分析、统计、综合，挖掘生产过程的内在规律，并将其用于系统优化，是广大生产管理和技术人员都在考虑的问题。在国外提出的是建立高效的实时数据库系统平台，实现全厂范围的信息共享和管理;在我国则将其称之为建设厂级监控信息系统(SIS- Supervision Information System)，为逐步实现火力发电厂“管控一体化”打下坚实的基础。
随着最近几年电力建设的飞速发展，新投产的火力发电厂越来越多，这些电厂在基建期就考虑了SIS系统的设计和预算;有些老的电厂出于节能降耗、提高设备可靠性的目的，也提出了建设SIS系统的需求并加以实施。因此近几年实施的SIS系统几乎呈几何级数增长。由于SIS系统的概念提出时间不长，还没有走向成熟，造成了硬件、操作系统和实时数据库等主要SIS平台的选择各异，SIS系统开发实施的业务范围及功能多样化、水平参差不齐，有些SIS系统建成后也没有进行规范化的管理，投运的功能不能满足电厂生产管理和技术人员的需求，有些后续需求又得不到开发，从而造成了投资得不到有效的回报。因此需要我们回过头来反思一下，如何把握好SIS系统建设的深度和投资额度，使之更加实用化，更好地为生产管理和技术人员服务，使今后火力发电厂的SIS建设逐步走向成熟。
1 开发实施SIS系统的意义
SIS系统的建设对于火力发电厂的有着其特殊的意义，主要体现在：
1.1 实施SIS系统是企业开展信息化建设的迫切需求。发电企业是一种资金密集、技术密集、数据量大、产品即产即销的特殊企业。要能及时生产出优质的电能，首先要保证设备的可靠性，其次要保证运行人员的操作调优水平，这也是发电企业的主要业务。信息化建设要为企业的主要业务提供服务，需要开发实施SIS系统;另外从目前发电厂的人员配置来看，运行人员和设备维护检修人员比例肯定过半，实施SIS系统也能为发电厂的大多数员工提供信息化服务。
1.2 实施SIS系统是添补生产管理和DCS自动控制系统之间信息鸿沟的有力手段，是对生产管理提供决策支持的有力工具。因为现有的MIS生产实时系统还不能有效的将生产过程的实时状况传送到高层生产指挥中心，特别是经过汇总分析、性能计算等方面的决策数据更是不能提供。
1.3 实施SIS系统是实现全厂所有控制系统之间的信息共享、实现机组级乃至厂级优化运行的有力的平台。目前发电厂由于各个控制系统处于相对独立的状态，运行数据未能实现全厂范围的有效共享，缺少全厂统一的数据分析工具，这给电厂性能的在线监测和经济性的耗差分析与诊断，优化运行，控制系统回路的优化等高级应用带来困难，因而不能提供有效的成本核算和报价决策支持。
1.4 实施SIS系统是实现事故回演、实现软件级仿真培训不可或缺的手段。目前华能伊敏电厂实施的OLS系统充分证明了该点。
1.5 实施SIS系统是实现集团级生产监管、提高集团合理配置资源的支撑平台。目前各发电厂与发电集团总部存在着实时信息的鸿沟，发电集团不能实时地了解和监控所辖各发电企业的实时运行情况，因此难以作出及时的生产，人员，物资，资金等合理配置和决策，使整个发电集团达到整体最优。
1.6 实施SIS系统是促进发电企业节能降耗、提高设备运行优化调整水平及设备维护检修水平、提高设备可靠性的有力保障。目前我国大部分发电厂大量生产实时数据已经通过各种方法(DCS、PLC 等)以数字形式存在于机组的控制系统中，利用SIS系统将这些数据整合起来进行分析、统计、综合，挖掘生产过程的内在规律，并将其用于系统优化，可以有效地提高机组运行、管理水平。
2 SIS系统开发实施的业务范围及应用功能界定
SIS系统开发实施的业务范围要结合发电厂的生产管理，从运行管理、检修维护以及生产营销管理的角度出发，紧紧抓住为运行管理和检修维护两条主线，辅之以为竞价上网提供生产实时成本分析和相关报表，开发出实用的、真正能为电厂生产管理提供实时信息的应用功能。主要可考虑：
2.1 全厂生产过程实时数据采集与处理
要对全厂生产过程实时数据进行实时采集，首先必须明确SIS系统的对外接口及技术配合。SIS系统所需的所有实时信息和过程参数均从下层控制网络中以通讯的方式获取，因此应为电厂安装的全部控制系统网络提供接口，接口点设置在网关(包括网关或接口计算机)处。为了保证实时数据采集的广度，接口主要应考虑：
(1)单元机组分散控制系统(DCS);
(2)辅助车间网络(包括输煤控制系统、除灰渣控制系统、化学水工业水控制系统等);
(3)汽机振动监测和故障诊断系统(TDM)、锅炉炉管泄漏监测系统等;
(4)烟气脱硫控制系统(FGD_DCS);
(5)电气网络控制系统(NCS);
(6)MIS中成本分析与竞价上网模块;
(7)电厂管理信息系统MIS。
实时数据采集的频率需参照相关控制系统的数据更新频率，一般以1次/秒为宜。数据采集后实时存入SIS系统选用的实时数据库中，逐步形成生产实时数据仓库，以备利用数据挖掘技术进行相应的处理，为生产决策提供数据分析后的依据。
2.2 全厂生产过程监控
与电厂单元机组DCS以及其它控制系统联网，以实现全厂生产过程信息共享，为全厂生产过程的运行和管理提供决策依据。通过负荷分配和调度功能(LDS)在厂级性能计算分析和设备状态分析的基础上，在全厂运行总值长站上根据远方AGC(自动发电控制)指令和其它生产调度指令结合本厂主、辅系统和设备运行情况决定各台机组的负荷分配。作为提高电厂经济效益的重要手段，负荷经济分配能够实现在SIS内实现“调度到厂”的AGC方式 (即调度所的AGC指令，通过电力调度网下达到电厂的SIS，经由全厂的负荷经济分配，把负荷分配到各台机组)，经济合理的分配全厂每台机组的负荷。
全厂各生产过程监控系统包括机组DCS、DCS公用系统、网控系统、BOP控制系统、电网调度系统和脱硫系统等生产流程能通过SIS与其通信接口在SIS的工作站和终端上进行监视。
(1)采用DCS生产厂家的部分或全部生产流程图。
a 锅炉部分
b 汽轮机部分
c 电气部分
d 辅助车间系统
e 电网调度系统
f 网控系统
g 脱硫系统
(2)生产数据查询
该功能主要完成生产实时数据趋势、实时数据和机组性能计算结果的查询。
●可以按照系统和设备进行查询;
●按照机组性能计算结果查询。
(3)利用实时数据自动生成主要生产报表。
2.3 机组在线性能试验
试验在设计机组设备的性能试验功能时,考虑了电厂常规设备的性能试验,应包括有锅炉性能试验、汽轮机性能试验、凝汽器性能试验、空气预热器漏风率试验和真空严密性试验。
2.4 机组经济性指标分析机组经济性指标分析来源于机组耗差分析，损失(耗差)分为两部分：
2.4.1 可控损失：运行人员可控损失可分为主要的和次要的可控损失。
(1)主要可控损失
●主汽温
●主汽压
● 热再汽温
●再热器喷水流量
●锅炉烟道出口烟气温度
●锅炉过氧量
●暖风器
●空预器温度
(2)次要可控损失
● 凝汽器背压
●过热器喷水流量
● 凝结水辅助冷却
●最终给水温度
● 厂用电
●凝汽器补水流量
●蒸汽流量
●连续排污量
2.4.2 不可控损失：再热器压损、燃料发热量、高压缸效率、中压缸效率、辅汽用汽量、机组补水率、凝结水过冷度、轴封漏汽量。
2.5 机组运行参数优化及调整操作指导
该功能应测量和评估测量性能偏差值与性能目标值之间的偏差以及设备异常或损坏导致的偏差，发出对设备的警示与维修的提示，并以曲线和百分数形式显示在计算站和值长站CRT上和操作员CRT上。通过该系统，值长可对可控的参数结果进行分析，协调运行人员通过调节控制设备来减小这些偏差，以使机组运行在最佳状态。
2.6 厂级及机组性能计算
厂级性能计算和分析(PCAS)应用软件应提供在线计算的能力，以计算整个电厂的各种效率(锅炉、汽轮发电机组及其辅助系统等)、损耗(煤、水、电、热耗等)及性能参数等，系统应能成组显示各种性能计算的结果数值、目标值、测量的输入数值、计算中间值和相关参数。
性能计算主要应包括以下内容：
(1)电厂总体性能
●机组功率因素计算
●机组出力计算
● 机组负荷因素
●补给水流量百分比
●蒸汽效率计算
●加热效率计算
●加热效率校正
● 煤耗计算
● 厂用电率
● 机组用电率
● 标准煤耗
(2)系统质量和能量平衡
● 主蒸汽流量
● 汽机泄漏计算
● 汽机抽汽计算(包括流量、压力、焓等)
● 加热器能量平衡计算
● 加热器疏水热焓计算
●加热器给水热焓计算
●主蒸汽和再热蒸汽的蒸汽参数
● 泄漏蒸汽的热焓
●至高压加热器的蒸汽流量计算
● 至低压加热器的蒸汽流量计算
●高压缸汽机质量平衡
● 冷再流量计算
●中压缸汽机质量平衡
● 除氧器质量平衡
●交叉蒸汽流量计算
●低压缸汽机质量平衡
(3)锅炉性能应采用输入/输出和热耗方法计算。
● 锅炉的输入能量
●蒸汽、给水和疏水的热焓
●锅炉输出
●锅炉输入/输出效率
●热损失计算
● 过剩空气百分比
●对烟气流量速率(质量)的总体计算
● 炉管清洁系数
● 锅炉空气/烟气侧的阻抗计算
● 锅炉蒸汽/水侧的阻抗计算
(4)汽机性能应采用输入/输出和焓降的方法计算。
●汽机高压缸效率计算
● 汽机中压缸效率计算
● 汽机低压缸效率计算
(5)凝汽器性能、清洁系数应按照热传送标准计算
●至每个凝汽器的加热器负荷计算
●循环水流量率
●每个凝汽器的循环水流速
●每个凝汽器对数方式下的温差
●理论的加热传递系数
● 实际的加热传递系数
● 可获得的清洁系数
● 端差计算
(6) 给水加热器性能
给水加热器性能应采用末端温差计算和近似值的方法计算。
●计算进入加热器的饱和蒸汽
●末端温差计算
●排放冷端近似的温度计算
●给水温升计算
(7)锅炉给水泵和给水泵汽机性能
● 泵的蒸汽能效
●理想的给水泵汽机效率
● 实际的给水泵汽机效率
●轴功率
●等效发电量
(8)空预器性能应采用能量平衡的方法计算
●用理想的烟气标准计算空气密度
●一次风(A)吸收的能量
●一次风(A)带走的能量
●空预器(A)的效率
● 一次风(B)吸收的能量
● 一次风(B)带走的能量
●空预器(B)的效率
● 混合后的一次风和二次风的流量并计算输入和输出的加权平均温度
●加权平均的进风温度
● 加权平均的特定加热
● 计算空气温升
● 风箱出口温度
●空侧效率
● 烟侧效率
(9) 过热器和再热器的性能
(10) 大泵和大风机的性能
以上所有的计算量都能在所有机组之间进行定量对照与比较。
2.7 生产过程历史数据查询、统计和分析报表
通过SIS系统选用的实时数据库提供的功能，可进行生产过程历史数据的查询。利用历史数据还可动态生成电厂关注的统计和分析报表，主要应包含：
●机组锅炉指标日报表、月报表;
●机组汽机指标日报表、月报表;
●机组运行指标日报表、月报表;
●机组主要经济指标日报表、月报表;
● 机组考核专用日报表、月报表;
●运行值际之间小指标竞赛专用统计报表。
另外还可根据电厂生产管理和技术经济分析的要求动态生产一些专用的报表。
2.8 系统管理和维护
为了方便整个SIS系统的维护，应配置网络系统管理维护站，用于对SIS系统网络和数据库服务器进行管理、维护、开发和故障诊断，对网络访问用户权限进行管理，对网络的安全进行监视。还应配置应用软件管理维护站，用于对SIS系统的各种功能软件进行管理和二次开发，使之正常工作并更加适合电厂的实际情况。
3 建立SIS系统平台的建议
从国内外权威专家对SIS系统的定义来看，SIS系统是界于发电厂生产控制网DCS系统与全厂管理用的厂区局域网MIS系统之间的一套用于生产实时监管的网络。实施SIS系统首先要建立全厂的实时数据高速公路，建立厂级实时数据网络，并通过网络隔离装置(网闸)将SIS网与全厂的MIS网络连接起来，同时在SIS网络与单台机组的DCS网络之间安装防火墙，以保证生产系统的安全。同时建立实时数据库服务器，安装性价比高的实时数据库，从而建立起 SIS应用平台。
SIS网络的主干交换机宜采用冗余结构;实时数据库服务器选择PC服务器即可，不用选择小型机技术;因实时数据采样频率高、存储的点数多、数据量大，故数据存储宜采用磁盘阵列技术，以保证大量数据的存储，同时还应考虑磁带技术的数据备份，以保证历史数据、特别是应确保一个大修周期内的历史数据的备份;操作系统选择Microsoft Windows 2000 Server/2003 Server即可支持目前国内外流行的实时数据库;实时数据库可选择目前国内比较流行的美国OSI公司的PI、美国InStep公司的eDNA、 Intellution公司的iFIX 3.0版本下的iHistorian、Wonderware公司的InSQL Server。四种实时数据库都支持OPC 标准，但都有各自的特点。
PI实时数据库目前在国内的市场占有率最大，其特点是有独创先进的数据压缩方式、历史数据精确、能有效的利用磁盘空间，但对TAG标签点数和客户端有严格的限制，且价格比较昂贵。因此在配置TAG标签点数时，不易太多，一般2台机组建议配置3万点，4台机组建议配置5万点，即可满足应用功能的需求，否则会增加系统的投资。
eDNA实时数据库目前在国内也有一定的市场占有率，也有先进的数据压缩方式、能有效的利用磁盘空间，采用无损压缩技术，数据存储效率高、恢复精度100%，其最为值得称道的特点是具有用户授权优势，即没有点数限制，没有客户端用户数量限制，具有非常方便的扩容能力和使用经济性，价格适中。
iHistorian目前在国内也有一定的市场占有率，具有多种内置数据块，支持传统历史库，具有灵活的扩展结构可满足各种需求，价格适中。
InSQL Server实时数据库在国内市场占有率在逐步扩大，特别是在传统老电厂得到较为广泛的应用，是一种面向工厂的高性能的实时关系型数据库，具有高速的数据采集速度，高效数据压缩和数据存储等实时数据库性能，其最大特点是价格便宜，但对大容量数据其检索速度的响应不是很及时。
总之，建立SIS平台要结合应用范围及数据采集量，因地制宜，循序渐进，不要盲目追求最为先进的技术，选择性价比较高的硬件及软件技术，以保证投资的合理性。
4 如何把握SIS实施的时机及不同阶段的实施深度
SIS系统的实施应该从发电厂的基建期就开始考虑，以保证设备运行数据的连续性。宜采取“统一规划、分布实施”的策略，不要一开始就将摊子铺得太大，特别是新建电厂，因为新建电厂的重点工作在于基本建设，生产准备人员还没有完全到位，且生产准备人员首先要建立相应的设备台帐和熟悉设备操作规程，没有太多的精力关注于SIS建设。但为了在168期间能全面对机组的性能和状态进行评估，并以简洁的图形方式显示机组的性能，对机组的各项指标是否达到设计指标进行考核，以便在完成168后能充分评估机组的性能，并对存在的问题进行分析，最好保证SIS建设与168同步，完成基建调试阶段调试数据的采集、存储、分析、统计等基本功能。主要应考虑：
●对开关量设备显示记录设备的动作统计(动作的次数，每次发生的时间)。对电动门动作时间的计算并保存。
●对主辅机保护能显示记录保护动作试验的时间和次数。
●对模拟量设备能显示记录执行器操作试验的时间、命令和反馈曲线记录。
●对所有测点能按机组的不同状态分析显示值是否在正常范围(超出正常范围或坏质量时，进行报警统计)。
●机组启动数据记录(设备启动操作的设备、参数，历史趋势)。
●168开始后的数据记录包括操作记录、趋势，参数分析(超过额定范围或坏质量)、自动投入率统计、保护投入率统计、仪表投入率统计(全部仪表)、DCS报警记录、DCS首出记录。
●性能计算、小指标计算、机组技术指标计算等功能全部投用。
●对未调试、未投用、不正常、未设计(在参数分析的基础上人工分类确认)等设备分别列出清单，并以简洁的图表方式显示。在显示图中点击后可以很快查询详细清单。
对于已经投产的电厂或扩建的电厂，实施范围要适当扩大，多考虑一些高级应用功能。
5 结束语
如何最全面地把握生产过程的当前与历史的运行状况，如何最有效地利用机组的实时/历史数据实现机组的运行优化和设备管理，是降低煤耗、提高检修水平、实现科学的成本核算与报价的基础和关键。达到上述目标一般可以分为两个步骤，一是建立高效的实时数据库系统平台，实现全厂范围的信息共享和管理，二是在这一平台的基础上应用若干优化运行软件，提高机组的经济性和安全性。此即火力发电厂建设SIS系统的初衷和有效的方法。但在建设初期应进行充分的经济效益和风险评估工作，要考虑系统建设的投资回报率(ROI-Return On Investment)和总体拥有成本(TCO-Total cost of ownership)，这样才能建设经济适用的SIS系统，使之能真正服务与火力发电厂的经营和生产管理。
