电厂管理信息系统.docx

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电厂管理信息系统

电厂管理信息系统（MIS）

电厂管理信息系统（MIS）包括：

基建MIS和生产MIS。

在建设期建立的基建MIS是整个MIS的一部分。

1）基建期MIS

基建期MIS对基建期整个过程进行信息管理。

主要包括：

进度计划管理、质量管理、费用管理、合同管理、设备管理、材料管理、办公自动化管理、财务管理、档案管理、企业网站/综合查询等。

基建MIS数据将在电厂建成后自动转入生产期MIS系统。

2）生产期MIS

建立电厂管理信息系统是给电厂的管理人员提供大量实时和非实时的、准确的、完整的、可靠的信息和进行加工、运算分析后的信息，以提高电厂管理的效率和决策的正确性，使发电厂的经营和管理者们将以往粗糙的管理经营方式精细化，以企业特征为根本，降低发电成本、减少维护费用、合理经营策略，以实现利润的最大化，确保企业在将来的竞争中立于不败之地。

电厂管理信息系统MIS主要功能包括：

经营管理、生产管理、行政管理、系统维护等四大部分。

厂级监控信息系统（SIS）

为了提高电厂的整体管理水平和运行效率，增强电厂的市场竞争力，拟建立厂级监控信息系统。

该系统在传统的DCS、辅助车间控制系统与MIS之间形成了一个重要的管理控制一体化层面，完成对全厂的实时过程的优化管理和控制。

SIS的主要功能是采集DCS、TCS、全厂辅助车间等控制系统的数据来实现电厂运行优化、负荷调度分配优化、经济性能分析、设备故障诊断及设备寿命管理等功能，对全厂的实时过程进行优化管理，为电厂运行管理人员提供运行指导和决策依据，确保电厂在保证安全生产的基础上通过最优化控制策略使整个电厂的设备潜能得到充分发挥，使整个生产保持在最佳、最稳定、最经济的运行状态，用最少的成本带来最多的效益。

厂级监视信息系统（SIS）的功能包括：

生产过程信息采集、处理和监视；厂级经济性能计算、分析和操作指导等功能。

SIS为厂级管理信息系统（MIS）提供所需的生产过程信息。

厂级监控信息系统（SIS）

3.1设计依据

SIS应符合下列标准或与之相当的其它国际标准：

《火力发电厂厂级监控信息系统技术条件》

美国防火协会（NFPA）

ANSI/NFPA70国家电气规范

ANSI/NFPA496电气设备外壳的净化和密封

美国电气和电子工程师协会（IEEE）

ANSI/IEEEC37.90.1-2002冲击电压承受能力导则（SWC）

ANSI/IEEE488可编程仪表的数字接口

美国电子工业协会（EIA）

EIARS-232-C数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设备之间的接口

EIARS-485、RS-422数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设备之间的接口

美国仪器学会（ISA）

SARP55.1数字处理计算机硬件测试

ANSI/ISAS82.01电气和电子设备、测量和控制机相关设备的一般要求

ISARP60.3控制中心的人机工程学

ISAS5.3分散控制/共享显示仪表的图例符号；逻辑和计算机系统

美国电气制造商协会（NEMA）

ANSI/NEMAICS4工业控制设备和系统的端子排

ANSI/NEMAICS6工业控制设备和系统外壳

美国保险商实验室（UL）

UL1418电视用阴极射线管的防内爆

UL44橡胶导线、电缆的安全标准

UL1950信息技术设备，包括电子商务设备

IEC国际电工委员会

IEC60068-1（GB2421-89）环境试验:

总论和导则（88）

IEC60331（GB12666.6-90）电缆阻燃特性（70）

IEC60332（GB/T18380）燃烧情况下的电缆试验（93）

IEC60529（GB4208-93）外壳防护等级（IP码）（EQV）

IEC60950信息技术设备的安全要求（91）

IEC61000-4-1992（GB/T17626-1998）工业过程测量和控制设备的电磁兼容性：

试验和测量技术

除上述标准外，SIS还应符合下列组织颁布的相关标准或与之相当的其它国际组织相关标准：

IEC国际电工学会

AIEE美国电气工程师协会

ANSI美国国家标准化协会

MSS制造标准化协会

ICEA绝缘电缆工程师协会

NEBB美国国家环保局

NEC美国国家电气标准

ISO国际标准化组织

TCP/IP网络通讯协议

IEEE802局域网标准

OPCfoundationOPCV2.0

《计算机软件工程规范国家标准》

《计算机开放系统互连国家标准》

《信息系统安全技术国家标准》

《信息分类与编码国家标准》

《计算机图形国家标准》

《信息技术开放系统互连OSI登记机构的操作规程》

《计算机信息系统安全保护等级划分准则》

《微型计算机通用规范》

《能源部电力行业计算机管理信息系统总体设计规范》

《计算机软件开发规范（GB8566-88）》

《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范、施工及验收规范（GB/T5031-2000）》

《CAD电子光盘存储归档与档案管理要求（电子文档归档和档案管理部分）》

《电力工业计算机管理信息系统建设规范》

《火力发电厂电子计算机监视系统设计技术规范》

《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》

《火力发电厂设计技术规程》

《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》

《电力设施施工及验收技术规范（热工自动化篇）》

《火电厂工程启动调试工作规定》

《电站锅炉性能试验规程》

《汽轮机性能试验规程》

电力监管委员会《电力二次系统安全防护规定》（5号令）

国家电力监管委员会34号令《电力二次系统安全防护总体方案》

3.2SIS系统构成

3.2.1SIS系统采用千兆以太网作为信息传递和数据传输的载体，并提供相应的网络设备、接口设备、数据库服务器、功能站、网络管理站、计算机终端设备和过程管理软件包等来构成完整统一的系统。

SIS系统采用B/S与C/S结合（以B/S为主）的模式。

下列控制系统或控制装置将接入SIS

●燃机控制系统TCS

●联合循环机组DCS

●全厂辅助车间DCS

●燃气轮发电机组、蒸汽轮发电机组数据管理系统

另外，SIS还通过与电厂信息管理系统（MIS）的通讯接口，向MIS提供所需要的各联合循环机组以及各辅助车间的生产过程数据和计算、分析结果等信息。

3.2.2SIS系统的功能

本工程，SIS系统主要实现以下功能：

1）生产过程信息采集、处理

2）运行工况监视与查询；

3）运行统计与考核;

4）厂级、机组级性能计算分析和操作指导（生产期实施）；

5）耗差分析（生产期实施）；

6）数据归类统计、记录、报警、远程报警管理（生产期实施）；

7）报表收集及打印;

8）SIS系统管理、故障自诊断功能；

9）事故分析与历史数据回放（生产期实施）；

10）设备状态监测与诊断（生产期实施）；

11）性能试验（生产期实施）；

12）运行优化（生产期实施）；

13）负荷优化分配和调度等（生产期实施）；

14）控制系统优化（生产期实施）；

15）应力与寿命管理（生产期实施）。

3.3SIS系统配置

3.3.1硬件配置

3.3.1.1实时数据库服务器及实时数据库

1）实时数据库服务器

建议新增配置数量；1台。

实时数据库服务器是厂级监控信息系统的基础运行平台，服务器采用容错服务器，在同一机箱实现了CPU、芯片组、内存、硬盘、PCI设备、网络、风扇等几乎全部部件的冗余，可以保证在任何硬件损坏的情况下，服务器不间断运行。

以硬件方式实现容错，可实现瞬间切换故障点，要求达到99.999%，全年平均停机时间5分钟。

服务器及其软件组成容错的高可靠性、高可用性、高速度的服务器系统。

通过千兆以太网卡与网络交换机相联，以提高数据的存取速度。

服务器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、历史数据和计算、分析结果,提供数据备份手段。

2）实时数据库

作为面向生产过程的信息系统，SIS数据库平台是其一个非常重要的功能，它要求SIS不仅能将全厂生产过程的实时数据采集上来，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，并在功能站进行二次加工后作为计算结果再存入实时数据库，满足不同的授权用户和应用程序为实现不同目的而进行的调用，它至少应该满足以下的要求：

数据库应支持标准的B/S（浏览器/服务器）和C/S（客户/服务器）结构，应具有良好的开放性和可扩展性，支持多服务器结构。

为了保证数据库产品的性能与质量，本工程中选用国际知名品牌。

系统支持多平台结构，包括Unix/IBM、Unix/HP、Unix/DEC、OpenVMS、Microsoftwindows、LINUX等，从维护管理的角度考虑，应该考虑数据库操作系统与全厂其他服务器操作系统的一致性和计算机操作系统的发展。

对于数据的采集应包括与SIS联网的所有系统的实时数据，所采集的每个点的精度应可按要求定义。

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（标签量按5万点设置）的保存时间至少达到4年，经压缩的数据恢复的扫描时间应不大于15毫秒。

数据包括与OPC定义相同的数值（V）、时间标记（T）与质量标记（Q），其时间标记必须是数据在DCS或其他实时控制系统中原始采集的时间，而不是（SIS）接收到数据的时间。

数据精度与原始精度一致。

实时数据库系统有和与其联网的数据源系统的标准接口，它们至少应包括国内主流DCS系统和Modicon、Siemens、AB等PLC系统以及其它通用或专用网络等，并支持其它SIS子系统的多路调用和资料同步。

实时数据库不仅应作为SIS所有计算分析程序和打印、报表所需数据的来源，还应有和MIS网络上关系型数据库的标准接口，支持向Oracle、SQLserver、DB2、Sybase等著名数据库产品的连接与数据复制，支持API、SDK、ODBC、OLEDB等标准的链接方式，并可向电厂管理信息系统（MIS）提供其所需的实时数据和计算、分析结果。

其服务器和客户端的硬件应采用标准的第三方产品，软件模块应完全支持和兼容微软的体系结构，并具有良好的透明度和二次开发能力。

数据库具有足够的开放性并易于维护和开发。

采取有效的措施防止数据存储介质的损坏和数据的丢失。

数据库应具有极高的安全可靠性和资料恢复能力，输入数据库的生产过程信息应连续，不应因通讯故障等原因而导致数据的中断或丢失。

实时及历史数据禁止修改。

对每个采集点的安全等级可以定义，只有合法的授权用户才能访问相应级别的数据。

数据库系统必须采取措施，以阻止计算机病毒、操作失误或人为破坏数据系统，并具有网络备份手段。

SIS能接受所有来自DCS、PLC、NCS等的信号并能将要求的信号传送至MIS及其他系统。

用于性能计算、经济分析、电厂负荷最优分配等系统的数据一旦有变化，实时数据库应能将变化了的数据在1秒内更新入数据库。

由于全厂的所有信息资源（包括全厂的实时I/0测点、所有厂级设备信息、电网有关信息等）都要由数据库来处理，因此对所有信息编码应采用规定的编码标识系统进行统一处理，同时要考虑与厂级管理信息系统（MIS）和机组分散控制系统（DCS）等实时控制系统的信息编码的统一性和互换性，系统资料应自动同步。

服务器有强大的性能裕量，保证在所有接口正常工作，10万点tag以每秒刷新，无终端访问时CPU平均负荷不得超过5%。

满足50个终端同时访问实时功能时CPU平均负荷不得超过20%。

压缩数据恢复速度要求画面或表格的历史数据显示从接受压缩数提取指令开始，解压缩，网上传输，到数据输出的一系列动作所需要的时间应不大于2秒。

数据采集软件运行于数据接口站上，接口站分别与各生产过程控制系统包括DCS、辅助控制系统等以及实时数据库服务器联结，实现实时数据的可靠采集并实现控制系统与其他系统的隔离。

功能要求如下：

当动态点刷新周期不固定时，以“异样报告”方式传送动态数据；

支持数据缓存，实时数据库服务器停机或网络中断时，接口站可以将数据缓存在本地，实时数据库服务器恢复或网络连通后，自动将缓存的数据发送到实时数据库服务器，保证实时数据的连续性；

接口程序能够监测接口运行情况，并提供接口机与实时数据服务器之间通讯的调试工具；

提供手工输入数据到实时数据库的方式。

允许输入者输入标签的时间值，当时的系统时间和未来时刻的时间值。

3.3.1.2共享磁盘阵列

建议新增共享磁盘阵列配置要求如下：

配置数量：

1台。

实时数据存储系统应建立容错服务器及磁盘阵列系统，其中磁盘阵列应该是双电源、双引擎、支持RAID5、RAID6，全冗余设备；

可支持驱动器数量不低于10个光纤通道驱动器（146.8GB）；

硬盘：

采用SAS硬盘，硬盘容量根据数据量和保存时间选取，但硬盘RAID5或RAID6冗余后的容量不小于600GB，支持热插拔；

电源和风扇双冗余，热拔插；

配2端口4GB光纤通道FCHBA卡两块，双控制器；

3.3.1.3历史数据备份设备

建议新增历史数据备份设备要求如下：

配置数量：

1台。

可选用在线式磁带库或虚拟磁带库（由磁盘阵列实现）。

3.3.1.4实时数据库镜像服务器

建议新增实时数据库镜像服务器位于电厂管理信息大区，通过单向物理隔离装置与SIS区域进行隔离，实现对SIS区实时数据库的数据实时镜像。

实时数据库镜像服务器采用与实时数据库服务器相同的容错服务器，保证系统安全性、可靠性、稳定性，配置数量一台。

3.3.1.5网管服务器

配置数量：

1台，用于系统管理员对网络的日常管理、模型管理的监视和维护，对网络运行状况的在线监测，能快速查询网络故障点，实现网络拓扑映射、实时设备管理、网络流量分析、虚拟网络配置等功能。

同时，网管服务器还兼备防病毒服务器功能。

（利用老厂设备）

3.3.1.6应用服务器

配置数量：

1台，承担实时数据处理、性能计算、耗差分析、负荷经济分配等任务，具有性能强大、运算速度快、连续运行、可靠性高等特点。

（利用老厂设备）

3.3.1.7接口站（与接口数量匹配）

配置数量：

应不少于4台，用于与现场控制系统的连接，采集（缓存）生产过程数据并向实时数据库发送，同时具有隔离下层控制网络的作用。

要求高可靠性和可用率，连续不间断运行，抗干扰等恶劣环境的能力强。

当网络发生故障时，系统能在接口机上激活“就地存储”功能，保证一定时间段内的数据不会丢失，确保历史数据的连续性和完整性。

3.3.1.8值长站

配置数量：

1台，

3.3.1.9客户机

配置数量：

2台客户机，浏览全厂过程参数，对各功能站的计算分析结果进行调用。

3.3.1.10打印机

配置数量：

2台网络激光打印机，其中一台为A3彩色激光打印机用做画面打印，型号为HPLaserJet5550，1台A3黑白激光打印机分别用做报表和报警打印，其型号为HPLaserJet5200N。

A3打印机在SIS网络系统上共享使用。

3.3.2软件配置

3.3.2.1采用模块化的软件包来完成整个SIS的软件组态。

软件包由有发电厂经验的公司开发，在电厂有成熟应用业绩，当成熟软件包不能满足所有的功能要求时，采用第三方的成熟软件包，尤其专用软件包，但不影响SIS系统的正常工作。

3.3.2.2所有软件具有良好的兼容性，所有软件均为正版。

3.3.2.3SIS系统软件具有足够的透明度和可开发性，便于机组投入生产后，电厂人员能够根据生产过程实际情况对软件进行修改和开发。

软件具有良好的透明性和二次开发能力，并提供软件开发工具，以便进行二次开发。

3.3.2.4SIS系统软件具有足够的安全性，既能迅速、准确地进行在线分析、计算，为运行人员监控机组提供有效的根据和指导，又能避免过分干预和干扰运行人员的监视和操作，并严禁在SIS网络上的站对生产过程的具体对象进行操作。

3.3.2.5SIS系统软件提供查找故障的自诊断功能，能自动识别、判断网络故障和设备故障的原因和出处，其报警功能对系统维护人员排除故障起指导作用。

3.3.2.6提供高级编程语言和软件开发工具以满足用户工程师开发应用软件的需要。

3.3.2.7SIS系统所有功能和结果都能通过简单易懂的图表方式在显示器上显示，并且各个状态都能得到监视。

3.3.2.8电厂一般的技术人员不需具备机器语言或编程的知识，即可完成系统的组态及流程。

3.3.2.9网络备份和防病毒功能

为确保网络数据的安全，系统将建立一套完整的备份/灾难恢复方案，包括备份软件、日常备份制度和灾难恢复应急措施。

备份软件提供强大的数据备份管理功能，其中可内置病毒防火墙，可实现数据的无病毒备份。

3.3.2.10网络管理功能

网络管理软件用于系统管理员对网络的日常管理、模型管理的监视和维护，对网络运行状况的在线监测，能快速查询网络故障点，实现网络拓扑映射、实时设备管理、网络流量分析、虚拟网络配置等功能。

3.3.3网络配置

3.3.3.1SIS网络

SIS系统采用1000M的以太网作为信息传递和数据传输的载体，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一般采用光纤连接，可以在满足要求的情况下采用双绞线或同轴电缆。

主干网包括数据库服务器、网络交换机、通讯总线等设备冗余配置，某一通讯线路的故障不影响控制系统的通讯。

网络核心交换机具有极高性能和可靠性的，在任意一个处理器和网络接口模块出现故障时都不影响其它模块，所有的功能部件（电源、系统总线、处理器模块、网络接口模块等）均可热插拔和冗余热备。

无论交换还是路由均具有相同的高性能支持基于策略的虚拟局域网技术（VLAN）及IEEE802．1Q标准，具有极低的路由交换时延、基于策略的优先级流量、IP广播与RSVP支持，提供从10Mbps以太网技术、100MbpsFast以太网技术到千兆位以太网技术三种不同速度的支持。

厂级实时监控信息系统（SIS）网络系统包括厂级实时监控信息系统（SIS）核心交换机、数据库服务器、应用服务器、物理隔离装置、网络防火墙、存储设备、网关接口设备（接口机）等设备。

数据光纤应采用铠装型式，防止外界损伤。

近距离布线可采用超五类或六类UPT双绞线，严格按照综合布线施工规范进行

网络系统的通讯速率、通讯距离充分考虑全厂控制系统及辅助系统（车间）分散、距离远的特征，满足系统的实时性要求。

网络的通信容量考虑本期和今后扩容的通信负载能力，以太网通讯总线的负荷率在工程接入系统后不大于20%。

3.3.3.2控制网络安全措施

SIS与下层控制网络（DCS、电气网络监控系统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有严格的授权。

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，不影响下层生产控制网络的控制功能。

所有的接口协议首选OPC（V2.0或以上版本）或其它基于Modbus、电力行业标准规约等。

SIS任何情况下不影响下层控制网络的安全性，且其可靠性在受控范围内。

根据《电力二次系统安全防护规定（电监会5号令）》和《电力二次系统安全防护总体方案（电监会34号令）》中附件5《发电厂二次系统安全防护方案》的相关规定。

DCS/PLC等下层控制网络与SIS同在发电厂生产控制大区，而MIS属于管理信息大区。

生产控制大区内部在DCS/PLC控制网络与SIS的安全区之间应当采用具有访问控制功能的设备、防火墙或者相当功能的设施，实现逻辑隔离。

在生产控制大区与管理信息大区的SIS与MIS之间的安全防护采用单向物理隔离装置，保证黑客或病毒不能从SIS进入DCS/PLC控制网络、从MIS进入SIS。

3.3.3.3交换机

配置数量：

2台。

选用高性能三层交换机，背板带宽不低于192Gbps，包转发率96Mpps，支持L2（Layer2）～L4（Layer4）包过滤功能，提供基于源MAC地址、目的MAC地址、源IP（IPv4/IPv6）地址、目的IP（IPv4/IPv6）地址、TCP/UDP端口号、VLAN的流分类，至少24个10/100/1000Base-T以太网端口，4个复用的1000Base-X千兆SFP端口，包括2个千兆单模光纤模块。

3.3.3.4隔离器、防火墙

SIS与DCS、辅控网、NCS、ECMS等控制系统之间采用硬件防火墙；SIS和MIS系统之间的隔离采用单向隔离装置。

根据《电力二次系统安全防护规定（电监会5号令）》和《电力二次系统安全防护总体方案（电监会34号令）》中附件5《发电厂二次系统安全防护方案》的相关规定。

SIS与MIS系统之间单向物理隔离装置使用国家电网公司认证的产品，符合电力系统二次防护要求，网络带宽不低于100M。

SIS与DCS之间采用独立防火墙进行隔离，与其他系统（如NCS、辅网程控系统等）选用多端口防火墙隔离，通过合理配置访问控制策略，保证实现只允许由控制系统侧向SIS侧发起连接并发送数据，不允许SIS侧向控制系统侧传送数据。

第四章厂级管理信息系统（MIS）

4.1建设期信息管理系统（基建MIS）

4.1.1概述

1）设计依据

GB/T50549-2010《电厂标识系统编码规定》

GB7589-87信息交换用汉字编码字符集

GB1526－89信息处理－数据流程图、程序流程图、系统流程图、程序网络图和系统资源图的文字编制符及约定

GB2887-89计算站场地技术条件

GB4943－90信息技术设备（包括电气事务设备）的安全

GB/T12504－90计算机软件配置管理计划规范

GB/T13702-92计算机软件分类与代码

GB/T14079－93软件工程术语

GB/T15629.3－1995中华人民共和国计算机信息安全保护条例

GB/T15532-1995计算机软件单元测试

GB2423电工电子产品基本环境试验规程

GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范

GB/T50312-2000建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范

TIA/EIATSB-67无屏蔽双绞线UTP端到端系统功能检测标准

ISO/IEC11801国际标准组织结构化布线标准

ANSI/EIA/TIA-568-A大楼通信布线标准

DL476-92电力系统实时数据通信应用层协议

DL/T621-1997交流电气装置的接地

除上述标准外，系统还符合下列组织颁布的相关标准或与之相当的其它国际组织相关标准：

IEC国际电工学会

AIEE美国电气电子工程师协会

ACGIH美国政府工业卫生联合会

ANSI美国国家标准化协会

NEBB美国国家环保局

NEC美国国家电气标准

ISO国际标准化组织

TCP/IP网络传输控制协议和互联网协议

IEEE802局域网协议标准

美国电气和电子工程师协会（IEEE）：

ANSI/IEEE472冲击电压承受能力导则（SWC）

美国电子工业协会（EIA）：

EIARS-232-C数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设备之间的接口

美国仪器学会（ISA）：

ISARP55.1数字处理计算机硬件测试

国家档案管理标准

2）设计原则

基建MIS和生产MIS应是一体化解决方案，本着“整体规划，分布实施”的方针，在现有系统工作平台的基础上进行扩充后可平滑过渡到生产期使用，基建期间相关数据可自动转入生产期使用。

在基