智慧電廠系列｜構(gòu)想豐滿的SIS骨感的現(xiàn)實

———智慧電廠系列｜構(gòu)想豐滿的SIS骨感的現(xiàn)實電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)，被命名為：SIS（SupervisoryInformationSysteminplantlevel）。

SIS的定義很嚴謹：以實時數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以經(jīng)濟運行和提高發(fā)電企業(yè)整體效益為目的，采納先進的計算機技術(shù)和合適的專業(yè)計算方法，實現(xiàn)整個電廠范圍內(nèi)的信息集成與共享。

SIS的構(gòu)想很豐滿，功能有好多，諸如：生產(chǎn)過程監(jiān)視、性能計算、設(shè)備壽命管理、振動監(jiān)測與故障診斷、全廠負荷安排、運行指導(dǎo)等等吧。不過，其實說白了，撐起SIS門面的核心功能就兩條，第一，廠級監(jiān)控；其次，全廠負荷安排。其他的什么性能計算、設(shè)備壽命管理、振動監(jiān)測與故障診斷、運行指導(dǎo)等，都是SIS大餐里的配菜，機組熱工掌握裝置DCS（DistributedControlSystem-計算機集散掌握系統(tǒng)）也能輕松搞掂，辦公用的MIS系統(tǒng)完全勝任，不就是數(shù)據(jù)統(tǒng)計、對比和分析嗎？

SIS的現(xiàn)實很骨感，核心功能“全廠負荷安排”，至今多年過去，從國內(nèi)公開的信息中還沒有聽說哪個電廠有過實際應(yīng)用，僅見諸于紙面?！叭珡S負荷安排”的原理也不是什么新技術(shù)，就是上個世紀七、八十年月國內(nèi)電廠曾經(jīng)熱過一陣的“等微增調(diào)度”?！澳腹苤茩C組”有過鍋爐負荷安排的嘗試，例如像五十年月前蘇聯(lián)援建中國156個項目中的熱電廠，其中一個電廠9機13爐，鍋爐蒸汽都送入同一個蒸汽母管，汽輪機也從這個母管獵取蒸汽。13臺鍋爐不行能效率都一樣，就可以試著按“等微增調(diào)度”原理安排給效率高的鍋爐較多的負荷，“鞭打快?！庇靡蕴岣邫C組運行效益，但“等微增調(diào)度”無力安排各臺汽輪發(fā)電機的負荷，由于那個年月安排機組負荷是電網(wǎng)調(diào)度的特權(quán)。時代在變，調(diào)度的法規(guī)也在變，比如廣東電網(wǎng)從2022年9月1日開頭允許“廠級AGC模式”作為選項之一進入“廣東調(diào)頻市場”，但從考核的三個因子“調(diào)整速率k1,響應(yīng)時間k2和調(diào)整精度k3”來看，電網(wǎng)關(guān)注的還是機組的調(diào)整性能，與經(jīng)濟運行關(guān)系不大。我們假定一個電網(wǎng)有30臺300MW機組，電網(wǎng)中的某個電廠只有兩臺300MW機組，SIS按機組效率為電廠的兩臺機組安排負荷，經(jīng)比較效率高的是冠軍、低的為亞軍，但拿到電網(wǎng)去排序，搞不好是倒數(shù)第一和其次，這種“全廠負荷安排”無助于“提高發(fā)電企業(yè)整體效益”。所以SIS構(gòu)想的“全廠負荷安排”理論上是個好辦法，但惋惜南橘北枳，電廠的格局太小，尤其在機組效率相差不大時，等微增調(diào)度收效甚微。另外，機組比較多的電廠，選擇“廠級AGC模式”等于選擇了高風(fēng)險，一旦AGC公共通道電廠側(cè)消失故障，全廠都要被考核，那就虧大了，而單機AGC就沒有次生風(fēng)險的擔憂。假如構(gòu)想有更大格局，由電網(wǎng)來考慮“等微增調(diào)度”實現(xiàn)“全網(wǎng)負荷安排”，好像更為合理。不過這就是題外話了，電網(wǎng)進行全網(wǎng)負荷安排要考慮的因素比單純的機組經(jīng)濟運行要簡單得多得多。

“廠級監(jiān)控”的SIS，若有監(jiān)無控則非必需。即便電廠只有兩臺機組，集控室設(shè)計為兩機一控，運行人員也是各管各的機組，經(jīng)濟運行、平安生產(chǎn)也都是針對機組進行考核，電力行業(yè)的“對標”同樣以機組為單位，所以看不出監(jiān)控與“廠級”有什么直接關(guān)系?？赡苡腥苏f，電廠的幫助生產(chǎn)系統(tǒng)，比如生水處理、電氣網(wǎng)控監(jiān)測、凝聚水精處理、化學(xué)水處理、輸煤集控、啟動鍋爐、鍋爐排渣、干除灰、廢水處理等，需要一個“幫助網(wǎng)”，那么，廠級監(jiān)控就有必要了。說到這里，就不得不普及一下DCS的基本常識了，DCS功能除了利用分布過程掌握站（DPU）監(jiān)控對應(yīng)的機組運行外，DCS本身還有各種網(wǎng)絡(luò)通信接口，能夠接入PLC或各種數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，任一臺機組運行都能實現(xiàn)對生產(chǎn)幫助系統(tǒng)進行監(jiān)視，有些幫助生產(chǎn)設(shè)備例如鍋爐吹灰、靜電除塵等系統(tǒng)屬本臺機組專用，數(shù)據(jù)、指令只需連接到對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。這不過是生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)如何通過網(wǎng)絡(luò)接入DCS的問題，2000年以后，數(shù)據(jù)通信技術(shù)已經(jīng)走向成熟，幫助生產(chǎn)系統(tǒng)接入DCS沒有任何技術(shù)上的瓶頸，DCS又有全套的MMI（人機接口）,何勞SIS越俎代庖呢？1999年，國內(nèi)已經(jīng)有機組把全廠的生產(chǎn)過程信息統(tǒng)統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)通信集中到DCS里，在各臺機組的DCS操作員站上都能夠監(jiān)視全廠的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)。這要比另起爐灶的“幫助網(wǎng)”簡潔得多，更勝SIS一籌，設(shè)備配置沒有那么繁縟。SIS若失去“全廠負荷安排”的支撐，廠級掌握即不復(fù)存在，唯剩參數(shù)監(jiān)視，DCS+MIS有足夠的力量“實現(xiàn)整個電廠范圍內(nèi)的信息集成與共享”。

SIS的“實時數(shù)據(jù)庫”很時髦，但沒必要。SIS是個燒錢的項目，燒錢的大頭兒是“實時/歷史數(shù)據(jù)庫”。依據(jù)“某院”2022年的項目介紹，要求數(shù)據(jù)庫“必需使用真正的時間序列的數(shù)據(jù)庫，而不是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫”且“采納國際上最聞名的實時/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”，如“iH、eDNA、PI”。關(guān)于SIS強調(diào)的數(shù)據(jù)庫，還得從DCS的常識說起。SIS要求具有“時間序列”的“實時”數(shù)據(jù)，現(xiàn)實中的SIS數(shù)據(jù)幾乎全部都是從DCS獵取的。這里要特殊說明，DCS的數(shù)據(jù)是實時更新的不假，但是，時間序列是沒有保證的，此話怎講？DCS的數(shù)據(jù)首先從DPU的DI或AI卡輸入，進入DPU更新后形成數(shù)據(jù)包發(fā)送到DCS數(shù)據(jù)主干網(wǎng)上，SIS接收的是數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包里的數(shù)據(jù)并沒有時間標簽，哪來的“時間序列”呢？DCS采集的數(shù)據(jù)在DPU里最先更新，“實時數(shù)據(jù)”毋庸置疑。但SIS接收到的數(shù)據(jù)已經(jīng)DPU數(shù)據(jù)打包、鏈路編碼、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，SIS是另外的網(wǎng)絡(luò)，從DCS網(wǎng)絡(luò)接收到數(shù)據(jù)包要解碼、平安檢測、數(shù)據(jù)校驗等過程，幾番折騰必定要產(chǎn)生時間滯后，與DCS的DPU實時更新的數(shù)據(jù)相比，還能算是“實時數(shù)據(jù)”嗎？

DCS里莫非沒有帶時間序列標簽的數(shù)據(jù)嗎？當然有，比如SOE（SequenceofEvent-大事挨次）卡發(fā)出的信號。SOE功能是特地記錄大事挨次的，因此必需帶有時間序列標簽，通常記錄的辨別率不超過1毫秒。不過，SOE的數(shù)據(jù)需要特別處理，單獨要為SOE卡在DPU的指定位置安裝時鐘基準卡，有專用的時間同步處理軟件，記錄的數(shù)據(jù)全部為開關(guān)量，SOE點數(shù)相對DCS整體輸入信號占比＜3%。DCS輸入信號按掃描周期進行更新，依據(jù)信號的特性設(shè)置不同的掃描周期，趨勢記錄上的時間是數(shù)據(jù)更新時刻而不是時間序列標簽。所以，要得到機組生產(chǎn)過程最新的實時數(shù)據(jù)只能在DCS里面獵取和利用。數(shù)據(jù)只要脫離DCS跨網(wǎng)傳輸，都變成過去時，SIS采集到的也不例外。在此提示電廠各位同仁，今后電廠不論再搞什么項目需要實時數(shù)據(jù)的，有人建議購置“實時數(shù)據(jù)庫”，千萬三思而后行。

這就好有一比，你花了大價錢買了一臺數(shù)字電視，可是當?shù)仉娨暸_只有模擬量電視信號，置辦的數(shù)字電視等同虛設(shè)，也造成了資金的鋪張。SIS要求的“實時/歷史數(shù)據(jù)庫”指標夠高，由于有“實時”二字數(shù)據(jù)庫就夠貴，相當于買了一臺數(shù)字電視，可若收到的數(shù)據(jù)并非“實時”，好比是模擬量電視信號，那“實時/歷史數(shù)據(jù)庫”只能作為歷史數(shù)據(jù)庫來用，假如按“歷史”數(shù)據(jù)庫來配置，最簡潔且省錢的，PC機office辦公軟件里就有。

電廠里實施SIS，到如今也有些年頭了，花銷多少暫且不論，假如SIS構(gòu)想成真，實現(xiàn)了機組“經(jīng)濟運行和提高發(fā)電企業(yè)整體效益”之目的，極好。如果名不符實，還是就此打住、見好就收，善莫大焉。

書籍推舉

《火電燃煤機組程序自動啟停系統(tǒng)（APS）與智能掌握》

本書可以作為工具書使用，書中有大量的應(yīng)用案例可供參考，介紹的設(shè)計理念和規(guī)律應(yīng)用技巧有助于讀者在參加工程設(shè)計、啟動調(diào)試和正常生產(chǎn)中開拓新的思路，火電廠轉(zhuǎn)型升級必備。

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SIS的構(gòu)想很豐滿，功能有好多，諸如：生產(chǎn)過程監(jiān)視、性能計算、設(shè)備壽命管理、振動監(jiān)測與故障診斷、全廠負荷安排、運行指導(dǎo)等等吧。不過，其實說白了，撐起SIS門面的核心功能就兩條，第一，廠級監(jiān)控；其次，全廠負荷安排。其他的什么性能計算、設(shè)備壽命管理、振動監(jiān)測與故障診斷、運行指導(dǎo)等，都是SIS大餐里的配菜，機組熱工掌握裝置DCS（DistributedControlSystem-計算機集散掌握系統(tǒng)）也能輕松搞掂，辦公用的MIS系統(tǒng)完全勝任，不就是數(shù)據(jù)統(tǒng)計、對比和分析嗎？

SIS的現(xiàn)實很骨感，核心功能“全廠負荷安排”，至今多年過去，從國內(nèi)公開的信息中還沒有聽說哪個電廠有過實際應(yīng)用，僅見諸于紙面。“全廠負荷安排”的原理也不是什么新技術(shù)，就是上個世紀七、八十年月國內(nèi)電廠曾經(jīng)熱過一陣的“等微增調(diào)度”。“母管制機組”有過鍋爐負荷安排的嘗試，例如像五十年月前蘇聯(lián)援建中國156個項目中的熱電廠，其中一個電廠9機13爐，鍋爐蒸汽都送入同一個蒸汽母管，汽輪機也從這個母管獵取蒸汽。13臺鍋爐不行能效率都一樣，就可以試著按“等微增調(diào)度”原理安排給效率高的鍋爐較多的負荷，“鞭打快?！庇靡蕴岣邫C組運行效益，但“等微增調(diào)度”無力安排各臺汽輪發(fā)電機的負荷，由于那個年月安排機組負荷是電網(wǎng)調(diào)度的特權(quán)。時代在變，調(diào)度的法規(guī)也在變，比如廣東電網(wǎng)從2022年9月1日開頭允許“廠級AGC模式”作為選項之一進入“廣東調(diào)頻市場”，但從考核的三個因子“調(diào)整速率k1,響應(yīng)時間k2和調(diào)整精度k3”來看，電網(wǎng)關(guān)注的還是機組的調(diào)整性能，與經(jīng)濟運行關(guān)系不大。我們假定一個電網(wǎng)有30臺300MW機組，電網(wǎng)中的某個電廠只有兩臺300MW機組，SIS按機組效率為電廠的兩臺機組安排負荷，經(jīng)比較效率高的是冠軍、低的為亞軍，但拿到電網(wǎng)去排序，搞不好是倒數(shù)第一和其次，這種“全廠負荷安排”無助于“提高發(fā)電企業(yè)整體效益”。所以SIS構(gòu)想的“全廠負荷安排”理論上是個好辦法，但惋惜南橘北枳，電廠的格局太小，尤其在機組效率相差不大時，等微增調(diào)度收效甚微。另外，機組比較多的電廠，選擇“廠級AGC模式”等于選擇了高風(fēng)險，一旦AGC公共通道電廠側(cè)消失故障，全廠都要被考核，那就虧大了，而單機AGC就沒有次生風(fēng)險的擔憂。假如構(gòu)想有更大格局，由電網(wǎng)來考慮“等微增調(diào)度”實現(xiàn)“全網(wǎng)負荷安排”，好像更為合理。不過這就是題外話了，電網(wǎng)進行全網(wǎng)負荷安排要考慮的因素比單純的機組經(jīng)濟運行要簡單得多得多。

“廠級監(jiān)控”的SIS，若有監(jiān)無控則非必需。即便電廠只有兩臺機組，集控室設(shè)計為兩機一控，運行人員也是各管各的機組，經(jīng)濟運行、平安生產(chǎn)也都是針對機組進行考核，電力行業(yè)的“對標”同樣以機組為單位，所以看不出監(jiān)控與“廠級”有什么直接關(guān)系?？赡苡腥苏f，電廠的幫助生產(chǎn)系統(tǒng)，比如生水處理、電氣網(wǎng)控監(jiān)測、凝聚水精處理、化學(xué)水處理、輸煤集控、啟動鍋爐、鍋爐排渣、干除灰、廢水處理等，需要一個“幫助網(wǎng)”，那么，廠級監(jiān)控就有必要了。說到這里，就不得不普及一下DCS的基本常識了，DCS功能除了利用分布過程掌握站（DPU）監(jiān)控對應(yīng)的機組運行外，DCS本身還有各種網(wǎng)絡(luò)通信接口，能夠接入PLC或各種數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，任一臺機組運行都能實現(xiàn)對生產(chǎn)幫助系統(tǒng)進行監(jiān)視，有些幫助生產(chǎn)設(shè)備例如鍋爐吹灰、靜電除塵等系統(tǒng)屬本臺機組專用，數(shù)據(jù)、指令只需連接到對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。這不過是生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)如何通過網(wǎng)絡(luò)接入DCS的問題，2000年以后，數(shù)據(jù)通信技術(shù)已經(jīng)走向成熟，幫助生產(chǎn)系統(tǒng)接入DCS沒有任何技術(shù)上的瓶頸，DCS又有全套的MMI（人機接口）,何勞SIS越俎代庖呢？1999年，國內(nèi)已經(jīng)有機組把全廠的生產(chǎn)過程信息統(tǒng)統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)通信集中到DCS里，在各臺機組的DCS操作員站上都能夠監(jiān)視全廠的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)。這要比另起爐灶的“幫助網(wǎng)”簡潔得多，更勝SIS一籌，設(shè)備配置沒有那么繁縟。SIS若失去“全廠負荷安排”的支撐，廠級掌握即不復(fù)存在，唯剩參數(shù)監(jiān)視，DCS+MIS有足夠的力量“實現(xiàn)整個電廠范圍內(nèi)的信息集成與共享”。

SIS的“實時數(shù)據(jù)庫”很時髦，但沒必要。SIS是個燒錢的項目，燒錢的大頭兒是“實時/歷史數(shù)據(jù)庫”。依據(jù)“某院”2022年的項目介紹，要求數(shù)據(jù)庫“必需使用真正的時間序列的數(shù)據(jù)庫，而不是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫”且“采納國際上最聞名的實時/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”，如“iH、eDNA、PI”。關(guān)于SIS強調(diào)的數(shù)據(jù)庫，還得從DCS的常識說起。SIS要求具有“時間序列”的“實時”數(shù)據(jù)，現(xiàn)實中的SIS數(shù)據(jù)幾乎全部都是從DCS獵取的。這里要特殊說明，DCS的數(shù)據(jù)是實時更新的不假，但是，時間序列是沒有保證的，此話怎講？DCS的數(shù)據(jù)首先從DPU的DI或AI卡輸入，進入DPU更新后形成數(shù)據(jù)包發(fā)送到DCS數(shù)據(jù)主干網(wǎng)上，SIS接收的是數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包里的數(shù)據(jù)并沒有時間標簽，哪來的“時間序列”呢？DCS采集的數(shù)據(jù)在DPU里最先更新，“實時數(shù)據(jù)”毋庸置疑。但SIS接收到的數(shù)據(jù)已經(jīng)DPU數(shù)據(jù)打包、鏈路編碼、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，SIS是另外的網(wǎng)絡(luò)，從DCS網(wǎng)絡(luò)接收到數(shù)據(jù)包要解碼、平安檢測、數(shù)據(jù)校驗等過程，幾番折騰必定要產(chǎn)生時間滯后，與DCS的DPU實時更新的數(shù)據(jù)相比，還能算是“實時數(shù)據(jù)”嗎？

DCS里莫非沒有帶時間序列標簽的數(shù)據(jù)嗎？當然有，比如SOE（SequenceofEvent-大事挨次）卡發(fā)出的信號。SOE功能是特地記錄大事挨次的，因此必需帶有時間序列標簽，通常記錄的辨別率不超過1毫秒。不過，SOE的數(shù)據(jù)需要特別處理，單獨要為SOE卡在DPU的指定位置安裝時鐘基準卡，有專用的時間同步處理軟件，記錄的數(shù)據(jù)全部為開關(guān)量，SOE點數(shù)相對DCS整體輸入信號占比＜3%。DCS輸入信號按掃描周期進