石嘴山发电厂二期工程，是2000年*电站的试点电厂，根据国电公司示范电站的要求，本工程按较高自动化水平设计，其目的是提高电厂运行水平，缩小与上的差距。即建立全厂自动系统计算机网络，利用计算机成熟可靠的产品，达到全厂数据共享。在控制方式、控制室布置、控制系统的配置及功能、电厂运行监控模式以及主辅机可控性等多方面都有较大的提高。
一、工程概况
本工程建设4台330mw燃煤发电机组，2000年10月开始施工图设计，#1-3机组分别于2002年11月、2003年5月及2003年12月投入商业运行。
1.1主要设备情况
1.1.1锅炉及主辅机设备
（1）锅炉
a）型号：wgz1004/18.44-2
b）制造厂家：武汉锅炉厂
c）主蒸汽温度采用减温水调温方式，再热蒸汽温度采用减温水和挡板调温方式。
d）空气预热器为三分仓容克式空气预热器
e）直吹式制粉系统。
（2）磨煤机为北京电力修造厂生产的中速磨煤机，每台炉配4台磨。
（3）给煤机采用沈阳施道克公司的称重式给煤机，每台炉配4台给煤机，3台运行，1台备用。
（4）送风机采用上海鼓风机厂有限公司生产的动叶可调轴流式风机，每台锅炉配2台。
（5）引风机采用成都电力机械厂生产的静叶可调式轴流风机，每台锅炉配2台机。
（6）一次风机采用上海鼓风机厂有限公司生产的离心式风机，每台锅炉配2台。
1.2汽机及其辅机
1.2.1汽轮机
a）型号：n330-17.75/540/540
b）制造厂家：北京重型电机厂
1.2.2电动调速给水泵采用沈阳水泵厂产品，每台机配3台50%容量电动给水泵。
1.2.3主动给水系统由三台50%b-mcr容量的调速电动给水泵（其中两台运行，一台备用）及两台高加和一台蒸气冷却器组成，凝结水系统由一台除氧器和四台低加组成，高压加热器、蒸气冷却器及四台低压加热器为东方锅炉厂产品。
1.2.4除氧器及水箱由上海电站辅机厂生产。
1.2.5凝汽器为东方汽轮机厂产品。
1.2.6高低压旁路及其控制系统由瑞士苏尔寿公司提供，高压旁路为70%容量，低压旁路为2×65%容量。
1.3发电机
a）型号：ta255-46
b）制造厂家：北京重型电机厂
c）冷却方式：水氢氢
1.4控制系统
1.4.1dcs采用西门子公司eperm-xp产品，＃1、2机组由新华电站控制公司成套提供；＃3、4机组由电研智深成套提供。
1.4.2sis由西安热工研究院提供。
1.4.3deh由新华电站控制公司成套提供。
1.4.4全厂辅助车间网络控制系统由西安航天210所提供。
1.5控制界面和控制方式
1.5.1采用炉机电单元机组集中控制方式。不设电气网络控制室，电气网络控制在集中控制室内。
辅助车间采用集中控制方式，即在集中控制室内完成除输煤外各辅助车间的监控。输煤程控在输煤控制室完成。在运行稳定后，条件成熟时，输煤程控移至集中控制室内监控。
单台机组设置2台barco84′大屏幕操作显示器和4台操作员站来实现单台机组的所有监视和控制功能以及两台机组公用部分的监视和控制。控制室内不设常规监控仪表和光字牌，仅在操作台上设置用于安全停机的硬手操按钮。
1.5.2机组监控方式
a、单元机组全部实现crt监控。运行人员在集中控制室内通过crt操作员站和大屏幕显示器在就地巡检人员的配合下实现机组启/停运行的控制、正常运行的监控以及机组运行异常与事故工况的处理。
b、本工程按炉电统一的运行管理和单元集中控制，集中控制室内运行组织按机组操作员设岗。
c、在集中控制室内通过辅助车间crt操作员站对各辅助车间进行监控。
系统主要由厂级监控信息系统（sis）、分散控制系统（dcs）、汽机控制系统（deh）、旁路控制系统（bps）以及辅助车间集中监控系统组成。
1.5.3控制系统配置
本工程控制系统主要由厂级监控信息系统（sis）、分散控制系统（dcs）、汽机控制系统（deh）、旁路控制系统（bps）以及辅助车间集中监控系统组成。
1.5.4控制室、电子设备间布置
a、集中控制室布置
每两台机组合设一个集中控制室。设在电气综合楼运转层，标高12.60米。
设置汽包水位和炉膛火焰工业电视以及重要无人值班区域的闭路电视监视系统。
b、电子设备间布置
两台机组设置各自的电子设备间，布置在电气综合楼运转层集中控制室后。
c、辅助车间控制室和电子设备间布置
全厂辅助车间控制操作员站布置在集中控制室。各辅助车间电子控制装置布置在各车间电子设备间内，在重要辅助车间设有就地控制crt，当机组启动、调试、故障时可在就地监控。
二、sis概况
sis作为全厂自动化系统的核心，其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方式获取。它提供足够数量的接口与电厂其他控制系统及网络相连，以实现全厂生产过程联网，信息共享。
2.1sis系统功能
2.1.1sis系统按合同及技术协议要求，具有全厂各生产过程监控；机组之间负荷经济分配功能；厂级性能计算和分析；实时处理全厂经济指标分析及优化运行操作指导功能。
（1）实现全厂生产过程监控
厂级监控信息系统sis作为面向生产过程的信息系统。全厂各生产过程监控系统包括机组dcs、网控系统、辅助车间控制系统、电网调度等的实时生产数据和生产流程都与厂级监控信息系统联网，建立生产过程实时数据库。在sis工作站和终端上进行监视和查询。
（2）实现机组之间负荷经济分配
sis能在全厂负荷分配站上根据远方调度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经济负荷分配。sis系统能帮助值长有效地利用大量的过程信息，迅速、准确地掌握全厂生产过程运行情况，正确下达指令。同时，sis系统还提供用于调度端调全厂负荷时的经济负荷分配和调度方式，以实现各机组根据sis的经济负荷分配结果进行闭环负荷调节的功能。
（3）经济指标分析及优化运行操作指导
对全厂运行工况进行经济性评估，分析其原因，进行操作指导，使机组在*工况下运行，运行效率zui高，煤耗zui低。
（4）厂级性能计算
为了避免功能组的重复设置，厂级性能计算功是建立在各机组性能计算的基础之上，利用各机组性能计算结果完成厂级性能计算功能，并将此计算结果用于经济指标分析、crt画面显示、报表统计和根据需要进行打印记录等。
（5）通讯管理功能
通讯管理软件具有多种通讯协议和接口的管理功能，以保证sis系统与其它控制系统的接口连接和数据格式转换。
（6）网络管理功能
为了确保sis网络中数据传输的安全性、实时性和网络的安全以及冗余网络的快速切换等功能，sis具有必要的网络管理功能和相应软件。
（7）sis系统故障自诊断功能
sis具有完备的自诊断功能，能实时监测整个网络及网络上设备的运行状态信息，硬件和网络故障能在网络管理计算机上报警。
2.1.2通讯接口
sis作为全厂自动化系统的基础和核心，设置了与其它控制系统和设备的的接口。与sis建立数字通讯接口的控制系统和设备是：#1机组dcs、＃2机组dcs、＃3机组dcs、＃4机组dcs、辅助车间自动化系统、电气网络控制系统、自动发电控制系统（agc）、电厂管理信息系统mis等。
sis系统通过交换机与其进行联网，除与dcs接口由dcs厂商负责外其余接口由sis负责。
sis系统与电厂mis系统的接口由sis系统负责。mis系统所需的数据由sis系统的过程信息数据库提供。
2.1.3系统网络连接
系统主干网络采用1000mbps的快速以太网作为信息传递和数据传输的主要媒体。
主干网络连接设备采用两台带千兆光纤模块的cisco4006网络交换机。两台网络交换机互为备用。
数据服务器通过千兆光纤接口网卡分别与两台交换机连接，从而构成了千兆冗余主干网络。
2.1.4sis电源系统
两路220vac电源接至sis电源机柜，在该机柜内进行电源分配，分别供给sis的接口机、交换机、服务器、功能站、打印机等设备。
三、sis硬件结构
3.1一般特点
3.3.1系统硬件采用有业绩的进口设备。
3.3.2采用实时信息数据库服务器所提供的过程信息来完成sis的各种功能。
3.3.3sis网络容量按照本工程（4x300mw）总容量设计，实时信息数据库具有可扩充性，其容量按本期工程容量并考虑适当裕量设计。
3.3.4sis传给mis的数据符合oracle数据库数据格式。
3.2sis系统硬件
sis系统的硬件设备包括网络内部设备功能站通讯传输介质、通讯接口以及和上、下层控制网络连接的通讯光纤等。
3.2.1sis网络
sis系统采用1000mbps的以太网网络作为信息传递和数据传输的媒体，主干网的通讯介质和各下层控制系统到主干网的连接采用光纤，各功能站和网络的连接采用双绞线或同轴电缆或光纤（根据具体的电缆途经环境决定），网络连接设备选用网络交换机。
3.2.2控制网络接口设备
sis提供与下层控制网络（dcs、辅助车间控制网、电网控制系统ncs等）的数据接口设备，这些接口设备对于下层控制网络数据的读取不影响其本身的控制功能。sis不对下层控制网络进行修改、组态或对工艺过程进行直接控制，只有负荷分配站可根据运行需要以人工切换方式将负荷分配指令下传给各台机组dcs系统。
3.2.3过程实时信息数据库服务器
过程实时信息数据库服务器选用pi数据库，具有较大的存储容量和先进的数据压缩方式，用于保存所有生产过程的实时数据和sis系统对这些数据的计算、分析结果。不仅能将实时数据采集上来，还要将它们以其基本形式（控制系统采集的时间间隔、精度等）保存下来，并且满足不同的用户和应用程度为实现不同目的而进行的调用，能满足以下的要求：
a、数据库支持标准的c/s（客户/服务器）结构，具有良好的开放性和可扩展性，支持多服务器结构，当扩建机组的数据接入时，只需增加数据库服务器即可。
b、系统支持多平台结构。
c、对于数据的采集将包括与sis联网的所有系统的实时数据，所采集的每个点的精度都能满足实际要求。
d、采取有效的压缩方式保证电厂所有生产过程实时信息和计算、分析结果数据的在线保存时间至少达到4年，并具有转存至光盘的功能。经压缩的数据恢复的扫描时间不大于15毫秒。实时及历史数据将禁止修改。对每个采集点的安全等级可以定义，只有各级的合法的*用户才能访问该级别的数据。数据库系统设有防火墙，以阻止计算机病毒、操作失误或人为破坏数据系统。
e、实时数据库系统有与其联网的数据源系统的标准接口，并能建立正常的数据通讯。
f、数据库具有足够的开放性并易于维护和开发。
g、提供标准的光盘记录设备。
h、数据库中的生产过程信息是连续的，不会因通讯故障等原因而导致数据的中断或丢失。
3.2.4功能站
功能站采用安全、可靠、先进的工业pc机，它们可作为数据库服务器的客户机，从数据库中获取过程信息进行分析、计算和显示，并将计算分析结果存入数据库，供其它客户机或系统调用。
功能站包含以下类型：
a、工作站
2台工作站用以完成sis的功能。以画面、曲线、棒状图等形式显示锅炉、汽机、发电机及其辅机和全厂各辅助系统的运行状态、参数、系统图等，并按要求生成各种生产、经济指标统计报表。
工作站设置软件保护密码，以防一般人员擅自改变计算程序。
b、值长站
2台值长站为全厂运行总值长，它是连接生产与管理的纽带，在值长站上不仅可浏览全厂工艺过程参数，还可对各功能站的计算分析结果进行调用，功能站上产生的优化运行建议可以显示到值长站上，作为值长向运行人员发出指令的参考。
值长站设置软件保护密码和键盘锁，以防其他人员擅自改变指令。
c、网络系统管理维护站（或称工程师站）
1台网络系统管理维护站，该站为网络管理和开发人员，可对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。
网络系统管理维护站设置软件保护密码，以防其他人员擅自改变程序。
d、负荷分配站
1台负荷分配站通过通讯网络接收rtu装置下传的负荷调度指令和sis服务器传送来的全厂实时经济指标及实时成本核算信息。通过对上述信息的分析处理，完成经济负荷的分配功能。经济负荷分配结果显示在crt画面上，并根据运行需要可人工切换传送给各机组dcs系统，实现各机组的负荷闭环调度功能。
负荷分配站具有数据安全和网络安全的保证措施。
负荷分配站设置软件保护密码，以防其他人员擅自改变程序和设定值等。
四、sis系统软件平台
4.1pi（plantinformationsystem）是由美国osisoftware公司开发的基于客户/服务器结构的工厂实时数据集成应用平台。作为工厂下层控制网络和上层信息系统网络连接的桥梁，pi承担着特殊和重要的角色。
一方面，pi用于工厂数据的自动采集、存储和监视。作为大型实时数据库和历史数据库，pi可在线存储每个工艺过程点的多年数据。它提供了清晰、的操作情况画面。用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况。
另一方面，pi为zui终用户和应用软件开发人员提供了快捷的信息。由于工厂数据存放在统一的数据库中，所有的人，无论在什么地方都可以看到和分析相同的信息。
4.2pi的c/s结构
pi是一个真正的c/s计算机环境，它所使用的智能结构可在多种系统配置下运行。
4.3pi功能
4.3.1为操作或生产获取所有相关数据
4.3.2在线存储长期资料
4.3.3以资料原形存储，数据采集和存储保持原有的时间隔、精度、而不考虑将来怎样用。pi采用的旋转门压缩技术可以存储数千点的资料，而不需要大量的磁盘空间。
4.3.4数据源*
五、sis系统硬件结构
5.1pi数据库服务器
用于安装pi数据库及存储数据，为sis客户端提供数据源，是sis的核心服务器。
采用两台poweredge4400服务器（美国dell）和磁盘阵列组成一个双机容错的服务器集群。
5.1.1服务器的主要规格如下：
-inxeon1000mhz处理器/256k缓存
-内存，1024mb
-硬盘，18gbultra160scsi1′10000转/分
-硬盘背板，适配2x4个1′托架，可热插拔
-千兆以太网卡
-冗余电源，可热插拔
5.1.2磁盘阵列柜为美国dell产品，其主要指标如下：
dellpowervault200/201s（美国dell）2台
-硬盘，18gbscsi
-冗余电源
5.2功能站（美国dell）6套
-256kadvancedtransferl2缓存
-optiplex，gx110，inx（r）pentium（r）ⅲprocessor1.0ghz，minitowerchassis
-扩展插槽卡，带5个pci插槽
-内存，256mb100mhzsdram
-3.5′1.44mb软驱
-diagnosticcd，optiplex
-21′纯平监视器
-20gb，ultraata66
5.3接口机（美国dell）6套
optiplex，gx110，in（r）pentium（r）ⅲprocessor866mhz
256kadvancedtransferl2缓存
扩展插槽卡
内存，128mb（1x128）100mhzsdram
3.5′1.44mb软驱
diagnosticcd，optiplex
15′监视器
harddrive，20gb
5.4catalyst4006交换机（美国cisco）2套
catalyst4000
catalyst4000e/fe/gemodule,2-ge（gbic）,32-10/100（rj-45）
1000base-sx
六、sis应用功能
6.1全厂生产过程监控功能
全厂各生产过程监控系统能在sis的工作站和终端上进行监视。分为生产流程监视流程图及生产数据查询两部分。
6.1.1采用dcs生产厂家的部分或全部生产流程图，流程图包括：锅炉汽机部分、电气系统及辅助系统。
6.1.2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。
（1）可以按照系统和设备进行查询
（2）按照机组性能计算结果查询
6.2机组在线性能计算
6.2.1机组在线性能计算包括
（1）汽机发电机性能
（2）热力系统热平衡
（3）锅炉性能计算
（4）凝汽器性能计算
（5）给水加热器性能
（6）锅炉给水泵和小机性能计算
（7）汽机性能计算
（8）空预器性能计算
（9）过热器和再热器效率
（10）大型泵和大型风机效率
6.3厂级性能计算
厂级性能计算根据来自各机组性能计算的数据和经济性分析评估，具有计算全厂机组经济性指标的功能。反映全厂机组经济性能指标有：全厂燃煤成本、全厂平均供电煤耗率、全厂平均发电煤耗率、全供电量、全厂平均厂用电率、发电机电压品质、全厂发电机氢压、全厂发电量、全厂燃油量、全厂燃料量、全厂补水量、全厂汽水品质、全厂辅助用汽量。
6.4经济指标分析
对机组经济性指标（如主蒸汽温度主蒸汽压力、再热温度、喷水流量、锅炉出口烟温度、锅炉过剩氧量、暖风器出口风温、空预入口温度凝汽器背压，凝结水冷却度，zui终给水温度，厂用电功率凝汽器补给水流量等）进行分析，列出影响机组经济性的各系统主要耗差的crt画面，并且可以查看每一系统参数的当前值和目标数值等。
6.5机组负荷经济分配
6.5.1在sis系统中对数据进行系统分析和计算，根据计算结果得出在不同全厂总负荷下机组间负荷的*分配。同时根据机组负荷分配情况，自动或人工进行每台机组分配，同时将分配结果转送给全厂生产过程监控模块。
全厂负荷分配站通过通讯网络接收rtu装置下传的负荷调度指令和sis服务器接收来的全厂各机组实时经济指标计算和实时成本核算信息。通过对上述信息的分析处理，完成经济负荷的分配功能。经济负荷分配结果显示在crt画面上，并根据运行需要可进行自动和人工切换传送给各机组dcs系统，实现各机组的负荷闭环调度功能。
在负荷分配系统上，系统分为手动模式、负荷曲线模式和自动发电控制模式（agc），结合本厂主、辅系统当前可利用情况和各主辅机运行经济特征值决定各台机组的经济负荷分配。
在全厂负荷分配站上，根据远方指令结合本厂主、辅系统当前可利用率情况和各主辅机运行经济特征值通过优化计算方法完成经济负荷分配功能决定各台机组的经济负荷分配。提供信息处理和运行指导，自动显示出全厂机组经济负荷分配方式，以便值长能了解情况，正确下达指令。
对sis服务器接收来的全厂机组实时运行情况进行状态显示：
●全厂4台主机目前运行或停运状态
●各机组送风机、引风机及一次风机目前运行或停运状态
●各机组磨煤机目前运行台数或停运状态
●全厂各给水泵、汽泵和凝结水泵
●全厂各循环水泵目前运行或停运状态
●全厂各空气预热器目前目前运行台数或停运状态
6.5.2运行指导功能
当全厂总负荷低于某一负荷时，可能某台机组的负荷分配小于锅炉zui低稳燃负荷或为零的情况，这时该机将处于投油或停运状态，主要考虑下列三种情况比较结果，推荐运行方式：
●低负荷投油运行
●低速旋转热备用（投油）
●*停运状态
crt显示停用机组编号、停用理由、zui小经济停用时间及停用经济效益
七、需要说明的几个问题
7.1由于sis是近几年才提出的一个新课题，没有成熟可借鉴的经验。在工程建设初期，业主非常重视该系统曾请国内各方人士如dcs厂家、调试所、设计院等有关人员就本工程sis设置什么功能进行了详细讨论，决定设置如下几个基本功能：
7.1.1全厂生产过程实时数据监控
7.1.2经济生产指标分析
7.1.3经济评估和优化运行指导（分为机组级及厂级）
7.1.4厂级性能计算
7.1.5机组经济负荷分配
截止2003年12月，按工程计划已完成有关#1-3机组与sis的信息结构，＃4机组正在安装调试。上述要求的功能均已投入，但由于某些目标值需做实验，优化运行操作指导正在进一步的调试。
7.2在安装过程中，考虑到电厂按惯例定期对设备进行机组性能测试的要求，增加了机组性能试验功能。目前仅设计了功能还没有投入使用，效果还不能看出。
7.2.1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，设计有锅炉性能试验、汽机性能试验、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，每项试验开始时，均设条件要求，条件一旦满足试验就开始，可以按照规定的时间结束试验。在设计设备性能试验功能时还配以相应试验项目的接口，接口上列有该设备的主要性能结果。系统能自动生成性能试验报告，运行和管理人员可以随时查看试验报告。
7.2.2crt显示设计
7.2.3在进行性能试验时，首先由试验和运行人员对系统和设备的运行状况进行检查，按照性能试验规程的要求隔离系统，对试验条件确认后，可以进行性能试验。
7.2.4试验的时间可由试验人员进行设定
7.2.5试验结束后自动生成性能试验报告
7.3原来设计的显示方工是按c/s方式，但是这种方式有其局限性，终端数量有限只能部分人看，后决定增加游览器扩展方式，使更多的人可看sis信息，当然看的内容需事先约定，用这种方式有以下优点：
7.3.1*基于浏览器界面、安装方便，客户端只需安装大众的ie浏览器，且操作简单、方便，能得心应手地使用该软件，不需要做额外的使用培训。
7.3.2设置灵活，具有良好的系统开放能力和可扩展性。
7.3.3具有良好的适应性，客户端零维护，避免了c/s模式麻烦的系统维护过程，系统管理员从此不再需要两头奔波。
7.4由于dcs报表、辅助车间系统报表是不同供货商提供的并且有其数据来源的局限性，在施工调试过程中统一由sis完成生产报表，其中生产数据要进行综合处理以形成全厂生产报表，使用情况良好。
7.5由于目前地方系统网调还是直接调机组因此有关机组负荷经济分配功能虽已投入但目前还没有使用，该功能仅用于负荷优化指导。
八、结束语
随着我国火电机组容量的不断增大和电力市场竞争的日益激烈，如何zui大限度地发挥机组性能，提高企业生产管理水平和市场竞争力逐渐成为关系到电力企业生存和发展的重要课题。控制系统的作用不再象以往那样仅仅局限于保证工艺系统的安全、正常运行，而是要在保证安全正常生产的基础上通过优化控制使整个电厂主辅机设备的潜力充分发挥出来。
使用sis的zui大目的是提高电厂的管理水平，使整个工艺系统的运行保持在*、zui稳定、的状态下运行，并对生产过程数据进行储存和分析，为机组运行人员和生产管理者提供控制及决策的依据和指导，并向厂级管理信息系统提供其所需的过程数据和分析结果，为提高整个电厂的运行、管理水平奠定基础。