火电厂厂级监控信息系统(SIS)方案和实现的研究.pdf

中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集 火电厂厂级监控信息系统 方案和实现的研究 张崇见 卢强 梅生伟 清华大学电机工程与应用电子技术系 北京 摘要 依据中间件技术 信息一体化技术 0 0 一 一8 概念后 目前该系统己经逐步进入立项和推广阶段卜 但 是 系统建设过程中暴露出的上述问题仍未得 到有效解决 系统主要是处理实时数据并进行决策分 析 完成生产过程的监控和管理 机组 全厂经济性 计算和统计分析 全厂经济负荷调度 故障诊断和 状态检修等 系统由多个子系统互连组成 它 是底层生产控制系统和管理信息系统 56 之间 的桥梁 可以有效降低发电成本 提高安全系数 增强电厂的整体效益 为运行和管理人员提供实时 生产指导和科学决策 8 系统典型硬件网络方案 图 比典型硬件网络配 2 6乡 0 1 0 灯 如 0 图 给出了火电厂厂级监控信息系统 典型硬件网络配置方案 该系统包括了计算机网 络 服务器 工作站 网络安全设备等三大部分 6 计算机网络 自 动化 系统的计算机网络组成包括 主干交换 网 采集网 管理网和 外联网四个部分 主干交换网是核心骨干网 要求网络具有 百分之百的可靠性 任何单点故障不影响网络的运 行 此外网络要求足够的带宽 以满足实时 高速 大容量数据通信的要求 因此采用双网冗余结构 负载均衡 双电源供电 5 交换端口 配 置 5光纤接入端口 保证网络的高可靠性 高 速性 采集网是 系统的数据来源和与下层各 实时生产过程自动化系统 等 的接入网 可 以设立独立的采集网以便与主干 网进行隔离 同时便于远程接入分散的各独立监控系统 因此 采集网采用 0 5路由器建立的双网冗余结构 具 有负载均衡 双电源供电 网络 5 端口接入和 输出的特点 管理网是非生产值班人员浏览 系统运 行过程 查看历史曲线 建立各种生产报表的非实 时生产管理网络 主要使用者是电厂的生产管理层 人员 各相关部门的生产工作人员 管理网采 用单网结构 各管理工作站 以 5 网速接入 外联网承担与上级电厂群监控系统 电厂 视频监控系统 电厂报价系统 电厂电能量计量系 统等互联的任务 通过防火墙和路由器实现与外部 系统的网络互连和数据通信 8 服务器 工作站 系统服务器 工作站包括双历史 参数数据 库服务器及其磁盘阵列 双 服务器 双前 置通信服务器 双应用服务器 经济调度 状态检 修等 双通信服务器 服务器 双值班员监 控工作站 双屏 双应用 分析工作站 程序员 维护工作站 安全认证服务器 若干管理工作站 由于基于 芯片的服务器 工作站系统及其 操作系统具有高度的稳定性 可维护性 安 全性 满足电厂 系统对计算机软硬件设备的性 能指标要求 因此 软硬件设备是 系统 的首选 除管理工作站配置单网卡外 其余计算机 均配置双网卡或三网卡 前置通信服务器 任何 单网故障 网卡故障 单计算机故障等不影响系统 关键功能的运行 9 网络安全设备 网络安全设备包括了硬件防火墙 路由器和物 理隔离装置 本系统的网络安全包括三部分 采集网的安全防护设备 由路由器和硬件防火墙组 成 7 生产管瑾网络的安全防护设备 由物理隔 离装置和硬件防火墙组成 1 外联网的安全防护 设备 由路由器和硬件防火墙组成 物理隔离装置 是生产管理网和生产控制网的物理隔离设备 它是 由简化的 内核操作系统和专有协议组成的网 闸 通过通信服务器定时向 服务器单向传输数 据和信息 禁止来自生产管理网的任何信息进入 主干网 从而保证整个 系统的网络安全 9 系统体系结构 图 8 给出了火电厂厂级监控信息系统 的体系结构 系统体系结构分为六个层次 即 硬件平台层 操作系统层 中间件平台层 数据库 平台层 实时数据处理层和 应用软件层 其中 中间件平台层 数据库平台层 系统开发和运行维 护工具又构成了 系统的软件支撑平台层 这是 一个实时系统的开发 运行和集成的平台 火火旬 一下级幽奋掀越佣软件 件 崩崩黔澡 澡 岌执 助服务器 器 面面 冰嘴哟商用历勿 勿 参参魏肠即瞻理系统 统 扩翰血如阴心 服务瀚二日树粼代服拐粉工 体占 占 图8 的软件体系结构 2 8 0 1 1 0 系统应用功能和软件数据流图 火 电厂厂级监控信息系统 的应用软件 功能主要包括 生产过程数据 的采 集和监控 中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集 机组 全厂经济性计算和统计分析 全厂经济负荷调度 479 945 4 网络互联和网络安全隔离方案 图 网络互联和网络安全隔离方案 0 5 6 75 67 7 35 67 4 7 9 3 5 624 5 6 7 鱿 6 拙刀 十技术 由 于 规范的分布式对象中间件具有跨硬件平 台 跨操作系统 跨通信协议 跨语言的技术优势 因此 中间件平台比 中间件平台更适 合 系统的平台建设 由于 系统包括了众多的实时和准实时应用 软件 这些软件可能来自于不同的供应商 采用基 于3 6拙 规范 的开放中间件技术 能够更好的 实现应用软件的集成和协同工作 实现应用功能的 一体化 信息一体化技术 国际标准 服务技术 服务是由 1 服务描述语言 和 8 5 2 275 4 7 5 网络的服务技术体系 采用 服 务 一方面可以建立 以 网为核心的实时信息服 务系统 提供多层浏览器 服务器 浏览服务系统 另一方面 可以 实现电厂内多个业务系统的集成 故障诊断技术 故障诊断技术的核心是根据不 同设备故障的 自动化 特征确定故障的类型 从而确定设备的维修点 避 免整体大修所产生的设备隐患 火电厂故障诊断技 术主要包括 6 汽轮机组轴系故障诊断技术78 汽轮机热力性能指标监测诊断技术 7 9 主要辅机 状态监测故障诊断技术等 通过建立不同电厂设备 的专家诊断知识库和方法库 可以更好的辅助运行 人员掌握设备运行状态 网络安全隔离技术 根据 全国电力二次系统安全防护总体方案 和国家经贸委第 9 号令颁布 电网与电厂计算 机监控系统及调度数据网络安全防护规定 的要 求 由于 系统的组成部分 机组 全厂 经济性计算和统计分析 全厂经济负荷调度 故障 诊断 状态检修 浏览软件等具有不同的安全 等级要求 因此 对外服务的 服务器采用专用 物理隔离装置进行安全隔离 与电厂报价系统 电能量计量系统采用硬件防火墙加路由器的方式 进行安全隔离 这些 网络隔离措施的采用 保证了 系统的安全性和可靠性 系统实现中注意的问题 系统的建设涉及应用系统众多 其安全性 和稳定性要求很高 因此 在系统实现过程中应注 意以下问题 第一 系统的开发 运行和集成平台的选 择问题 由于 系统的软件支撑平台既是 系 统的开发和运行平台 也是与底层 系统 外 部电厂报价系统 视频监控系统和 5 系统等集 成 实现信息一体化的集成平台 因此 要求该软 件支撑平台选择采用中间技术和信息一体化技术 的产品 第二 系统与电厂信息化统一规划和分步 实施问题 系统是电厂信息化的核心系统 因 此 在电厂信息化的过程中 要始终贯彻统一规划 的原则 这样才能有效的确定 系统的功能和对 外的接口 才能在系统的实施过程中避免出现 信 息化孤岛 的问题 第三 建立电厂信息化规范和标准问题 由于 现有的大部分 系统在设计和实施过程中没有 考虑到 系统的要求 为了便于与各个独立的 系统和监控系统互联 有必要在规划阶段建立 电厂信息化的规范和标准 从而可以利用通用的技 术 如 5 和数据库中间件技术 实现电厂 遗留实时系统的接入和新系统的标准化建设 第四 面向电力市场服务和管理层决策问题 系统的实现 目的最终要为电厂参与电力市场竞 争服务 为管理层的生产和运行服务 为决策层实 现正确的电厂管理和运营决策服务 因此 所有在 系统中实现的应用功能都要按照这三点要求来 配置 结论 本文提出了一种满足大中型火电厂实时生产 信息监控和管理要求的 方案及其功能实现 详 细描述了 系统的硬件网络方案 软件体系结构 应用功能和软件数据流图 局域网网络互联和网络 安全隔离方案 采用的关键技术和实现中注意的问 题 结论如下 第一 本文提出的 系统配置 体系结构和 功能实现采用了当今电力行业先进的中间件技术 信息一体化技术 服务技术 故障诊断技术和 网络安全隔离技术 可 以满足大中型火电厂对 系统的稳定性 安全性 易维护性和可扩展性的要 求 7 第二 由于 系统是整个电厂信息化过程中 一个重要的环节 因此 在电厂信息化的规划设计 中 要把 系统的设计和实现当作电厂自动化和 信息化的核心工作来实施 7 第三 系统是一个先规划 后实施的系统 为避免出现电网供 电企业在系统升级换代过程中 出现的 自动化孤岛 问题 需要电厂提前做好各 自动化系统的数据编码和信息标准化工作 从而使 其在未来电力市场竞争环境下 实现成本最小化 效益最大化的生产和管理 中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集 98 9 参考文献 6 侯子良 中国火电厂自动化发展趋势及对策 中国电力 年 月 8 一6 6 0 06 0 0 6 一 6 6 0 0 0 6 一 6 6 0 2 6一 6 0 6 0 06 0 0 0 8