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1、火力发电厂厂级监控信息系统(SIS)实施中的主要风险及其规避发表时间:2008-4-9作者：王薇摘要：近年来国内电力行业火力发电厂厂级监控信息系统(SIS)发展很快，鉴于SIS涉及学科多，工程规模大，技术范畴广，不可预见因素多，存在较大的项目实施风险，企业在实施SIS时对风险控制应给予足够重视。文章结合大量实际案例，从目标风险、规模风险、技术与质量风险、资金与资源风引言 火力发电厂厂级监控信息系统(SuperVisory Information System，SIS)是集计算机技术、信息技术、热能动力学、电气工程、控制理论、管理科学为一体的交叉学科，它是以电厂各机组经济运行为目标的专用网络，界
2、于DCS和MIS之间，下端采集各自动化系统的生产过程数据，上端通过网络为电厂信息系统提供生产管理与决策所需要的基础数据，是电厂信息整体化的桥梁。SIS具有技术密集、连接系统多、应用覆盖面广、安全与可靠性指标要求高、投资大、建设周期较长等特点，它在规模、结构化程度、技术难度这三大风险要素方面均具有较高风险，因此企业在SIS实施过程中必须对其风险给予科学评估并制定规避方案。 近年来，SIS以其在发电企业经济运行方面发挥的明显作用受到业内广泛重视，为此，华电国际电力股份有限公司(下称华电国际)也将SIS系统建设纳入实现全面信息化管理的重要任务之一。鉴于SIS系统还处于新生阶段，为规避风险和获取最佳效
3、果，公司于20052006年在华电国际莱城发电厂开展了试点工作。莱城发电厂SIS是针对90年代末期投产的43OOMW燃煤机组而设计的，为获取更多数据，并能发挥较强的示范作用，系统在设计上除采纳了火力发电厂厂级监控信息系统技术条件(DL/T 9242005)中列出的全部基本的SIS功能外，还增加了在线辅机状态检修、在线可靠性管理和在线技术监督管理等扩展功能。该系统主要功能有全厂生产过程监视、负荷优化分配、厂级和机组性能计算、在线热力实验、主机和主要辅机故障诊断、状态检修、可靠性管理、技术监督等，采用WEB发布，使MIS网络用户可以远程测览SIS系统功能。 华电国际在启动莱城发电厂SIS工程前进行
4、了长达1年左右的调研、论证和精心设计，编制了详细的技术规范和相对完善的招标书，由于工程大而复杂，涉及专业多，技术难度高，许多功能是在国内首次实践，工程又受到发电企业诸多特殊性的限制，实施中仍然遇到了很多末曾预料的问题。实质上就是各种风险要素在SIS项目中的具体表现，所谓项目风险是指企业投入相应资源后不能获得预定的目标，它的根源在于实施前对项目估计不充分。SIS与其他信息化项目一样，在目标、规模、技术、质量、资源、时间、管理等诸方面均存在风险因素，然而SIS具有特定的网络特征、功能特征和应用范畴，使其存在的风险因素也有相对的范围。莱城发电厂SIS项目是一个规范化的试点案例，实施过程中遇到的问题具
5、有一定的代表性，通过对莱城发电厂SIS试点案例的分析与总结，SIS实施中的主要风险及其规避方法如下:一、目标风险 SIS合同中约定的目标是项目验收的依据，但有限的合同条款是难以全面描述实施中的所有细节，产品供货(实施)方与用户方对目标定义理解的偏差就是SIS实施的目标风险。 1.1 规避方法 用户方应向产品供货(实施)方提供详尽的现场环境、拟接入系统、组织、业务流程等与SIS工程相关的现状，提供明确需求，提供大小修等对工程有影响的工作计划，项目供货(实施)方应向用户方提供详尽的咨询和建议。项目合同应对实施范围、实施目标、实施计划、实施中的变更处理办法、验收、培训、技术巍支持等给予明确的定义，在
6、实施的各阶段中应根际情况变化修正实施计划和目标。 1.2 风险举例 在莱城发电厂SIS试点案例中，设定了三次技术设计联络会，供货(实施)方与用户方通过该会对前一阶段工作进行总结，对所遇到的问题进行充分沟通，先后对补充测点、补充接口、修改局部方案等事宜达成协议，使工程顺利推进。 二、规模风险 规模风险来自双方最初对项目的规模、技术难度、时间等估算不足而造成。SIS规模主要取决于功能的多少、结构复杂程度、技术难度，及配套工程的工作量。SIS功能的选取灵活性很大，除火力发电厂厂级监控信息系统技术条件中列出的基本功能与扩展功能可供选择外，众多厂商还不断推出创新功能，用户方常常会眼花续乱，难以取舍，然而
7、功能越丰富，规模也就越大，若与资金、资源、工期不匹配，则会产生很大风险。2.1 规避方法 用户在项目规划前期应对SIS各种功能的作用、成熟程度、难易程度、成本、实用性等进行充分了解，实施方应向客户提供详尽的咨询及分析建议，使项目规划合理、适度、行之有效。SIS功能特点大致为:技术成熟、简单易行、可操作性好、实用性强的功能，如生产过程监视、经济指标、性能计算分析、机组级性能计算、运行优化曲线等;技术条件具备，但投入使用受当前的行业规则限制的功能，如负荷优化分配(厂级运行调度)，目前国内绝大多数区域的调度中心是按机组调度，使这一功能暂时不能发挥作用;技术可行，但需积累数据和进一步验证的功能，如状态
8、检修等;技术和实用性都需要一个成熟过程的创新型扩展功能，用户在规划功能时应依据需求，明确目的，量力而行。另外，规划SIS时必须考虑到它在电厂整体信息化建设的定位，只有纳入电厂信息化整体规划，采用统一的编码规范，才能实现数据共享，才能充分发挥效能，并使其具有更长的生命周期。莱城发电厂在规划中的SIS定位如图1所示。 三、质量与技术风险 通常质量风险来自指标定义不够明确及对质量指标监控不到位。自DL/T 9242005火力发电/一厂级监控信息系统技术条件颁布后，SIS建设已经跨入规范化阶段，网络指标和大多数功能都有较明确的标准可循，把握质量的关键在于测试和验收方法。SIS服务的对象是要求极为严谨的
9、大型火力发电机组辅助生产，它要求所采集的生产过程实时数据准确、完整，数据精度满足功能需要，数据刷新快、延迟时间小、时标统一，各项计算结果精准，网络运行安全可靠。对实现SIS目标影响大的主要技术有:数据采集接口，跨物理隔离装置(网闸)高质量、大流量、不间断传输实时数据，实现各种功能的复杂计算等。 3.1 规避方法 实施前期进行规范化的整体设计，参照规范制定质量标准，制定并严格执行科学的测试和验收方法。莱城发电厂在SIS项目上的主要做法: (1)在设计上注重标准化与规范化。遵守DL/T9242005火力发电厂厂级监控信息系统技术条件、中华人民共和国国家经济贸易委员会令 (第30号)等相关文件的技术
10、标准和要求，设备编码采用KKS发电厂标识系统;关系到系统安全性、可靠性、实时性的关键系统软件和硬件设备采用国内外先进的主流产品;网络按无单点故障设计，主要设备冗余配置，数据传输链路采用容错技术。 (2)周密考虑影响质量的各个环节。如:SIS技术条件要求数据采集接口具有72h以上的数据缓存功能，为充分发挥这一功能的作用，接口机布置在数据采集现场，避免因现场至SlS机房间的线路故障造成数据丢失。 (3)对具有共性的分支系统尽可能地采用通用性好的平台化方案，如:面对需要接人的低层自动化系统数量多(DCS、DEH、化水、输煤等)、种类多 (RS232、485串口、以太网口等)、协议复杂(Modbus、
11、DNP、IEC870-5-103、CDT、1801、API等)、测点标不方式差异大(整型ID、测点类型+整型ID、测点名、测点名+测点属性等)，实施中为便于维护和推广，由接口实施方鲁能智能公司研发了面向PI数据库的具有容错机制的通用接口软件。 (4)在控制质量方面，主要采用黑盒测试法(不关注软件内部结构，只关注结果，在不了解软件模块如何实现指定行为的情况下，对指定行为进行验证)，针对功能需求设计测试用例，测试用例包括输入(录人数据、采集数据和操作方法)、输出(测试结果)、预期结果、结果，若输出(测试结果)和预期结果一致，则结果为正确。在本次验收测试中，要求测试用例覆盖全部功能，一般功能只要求因
12、果关系，对于包含复杂计算的功能，采用具备验证说服力的测试用例(如在线汽机性能试验功能，系统自动完成的测试报告为测试结果，常规方法产生的测试报告为预期结果，其误差要求在允许范围内）。3.2 风险事件举例 SlS投入试运行后出现一次PI-TO-PI接口机死机，检查现场外网PI数据库环境记录发现:诺顿软件定制了一个每日12:00:00扫描，包括扫描D盘，因PI系统不支持各类杀毒软件的扫描，在LOG日志中不断产生出错信息记录，PI系统LOG日志所占空间超过了lOGB，检查D:磁盘剩余空间有1.2lMB。结论是磁盘空间不足导致死机。追溯最初设计，在磁盘划分时把大量的空间分配给了数据区，忽视了LOG日志会
13、在日积月累中环断的膨胀因素。解决办法是扩充了磁盘资源，重新开发接口程序，建立系统自动清理LOG日志的功能，使隐患从根本得以解决。3.3 质量控制举例 对于各项功能测试均设计了测试用例，测试用例由输入、场景、预期结果、输出、结论5项组成，预期结果与输出的误差在允许范围内，结论为合格。以3号机组锅炉优化试验工况T-O1为例测试锅炉性能计算的准确性。 (1)输入:锅炉性能测试原始数据如表1所示。 (2)预期结果:西安热工研究院有限公司电站运行技术部提交的华电国际莱城发电厂3号锅炉优化运行试验报告中的变氧显试验结果见表2。为方便该测试校验结果，从表2中抽取部分关键工况指标进行比较，简化后的变氧量试验结
14、果如表3所示 。 (3)输出:锅炉性能计算方法参照锅炉性能试验规程GBl018488;炉渣含碳量取2.51，预期计算结果和实际计算结果相同，实际计算的锅炉性能值见表4。 通过表3与表4比较，预期结果和输出的误差小于千分之一(莱城发电厂SlS合同中规定允许误差是小于百分之一)，计算结果基本一致，验证计算方法正确，并可以推广使用其他3台机组，在线性能试验中的锅炉性能计算功能给予通过。 莱城发电厂在调试测试中发现，SIS侧的各种结果均正确，MIS侧在线性能试验功能的测试结果与预期结果不一致。经分析，问题出在物理隔离装置造成SIS至MIS间的PI-TO-PI接口经常丢失数据包，为解决此问题，山东鲁能智
15、能技术有限公司专门组织人力进行技术攻关，研发了在物理隔离装置(网闸)隔离状态下，具有软件控制台监控功能及数据包监视分析功能的容错PI-TO-PI接口，使问题最终得以解决。四、资金与资源风险 资金与资源风险是指预算不足，人力、物力、技术等资源与需求不平衡。SIS工程大，技术范畴厂，不可预见因素多，形成了资金掸人力资源和技术资源方面的风险，这种风险常常会导致工程停顿、拖延，甚至搁浅。许多应用功能对测点的需求和辅助系统的状况是较突出的难以预见的因素，原因是用户虽然掌握DCS等系统的测点，但往往不了解对应各项功能计算需要什么参数，而实施方在介入前通常不清楚用户所具备的条件;在大型火力发电厂中辅助系统数
16、量很多，种类差异大，特别是在老电厂中系统版本陈旧，技术资料不全，这些情况都会给实施带来很大的困难。 4.1规避方法 工程前期进行充分的调查研究和可行性论证，充分做好项目规划和各项筹备工作，提前考虑到追加资金的可能性及能力(或资金留有适当余地)，资源应有预备案。4.2风险举例 莱城发电厂SIS项目启动后，在实施初期的现状调查中发现DCS等系统提供的测点不能满足实现预期功能的需求，为此，供需方在技术联络会上进行进一步沟通，修补了技术方案，由电厂另立项目，补充了数百个测点，其中补充装置包括压力变送器、流量变送器、风量测量装置、电缆及传感器等，由于立项预算中充分考虑了这一环节，工程实施得以顺利进行。为
17、了保证工程质量，实施计划中安排了由西安热工研究院有限公司对3号机组进行运行优化试验，试验数据用于校准和验证SIS多项主要功能，提升SIS可信度，提高实用价值。原计划2006年2月底前完成全部实验，由于被委托的西安热工研究院担负锅炉优化运行试验部门人力与仪器调配不开，项目实施小组对工程计划进行了应急调整，将锅炉方面的变氧量(变过剩空气系数)、变一次风量、变二次风配风、磨煤机投运方式、燃烧器摆角等试验调整到5月初，保证了整体工程的总进度。五、结束语 对发电企业SIS工程的建设来说，风险管理十分重要，通过风险管理可以使项目更加平稳，可以获得很高的跟踪和控制项目的能力，并且可以增强项目组成员对项目如期
18、完成的信心，在SIS实施中进行全面的风险分析，并制定有效的规避方案是SIS工程顺利完成的保证。华电国际菜城发电厂SIS试点工程仅仅是一个实施个例，所遇到的风险问题具有一定局限性，文中论述的SlS实施中的主要风险及其规避方法仅供同业参考。Editors note: Judson Jones is a meteorologist, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe weather from tornadoes to typhoons. Follow him
19、on Twitter: jnjonesjr (CNN) - I will always wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of the worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot on the moon and the first space shuttle tak
20、e off for the stars. Those events were way before my time.As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reach for the stars.As a meteorologist, Ive stil
21、l seen many important weather and space events, but right now, if you were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for the next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like the set for a George Lucas movie floating to the edge of
22、 space.You and I will have the chance to watch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch man jump from 96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos Mission. I watched the balloons positioned
23、at different altitudes in the sky to test the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mission was created for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I live for taking a leap of faith - the feeling o
24、f pushing the envelope into uncharted territory.The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twisted the partially filled balloon that would
25、 take him to the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.How claustrophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could see the wrinkles of disappointment on the face of the cur
26、rent record holder and capcom (capsule communications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weather plays an important role in this mission. Starting at t
27、he ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the t
28、ip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can expect a lot of turbulence.The balloon will slowly drift to
29、 the edge of space at 120,000 feet (22.7 miles/36.53 kilometers). Here, Fearless Felix will unclip. He will roll back the door.Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming pool that he wa
30、nts to land on, but not too hard. Still, hell be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the speed of sound - 690 mph (1,11
31、0 kph) - in less than 40 seconds. Like hitting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completely.If he goes too fast or spins out of control, he has a stabilization parachute that can be deployed to slo
32、w him down. His team hopes its not needed. Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will have a reserve parachute that will
33、 open automatically if he loses consciousness at mach speeds.Even if everything goes as planned, it wont. Baumgartner still will free fall at a speed that would cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25,000 feet (7,620 meters).It might not be the moon, but Kittinger free fell from 102,800 feet in 1960 - at the dawn of an infamous space race that captured the hearts of many. Baumgartner will attempt to break that record, a feat that boggles the mind. This is one of those monumental moments I will always remember, because there is no way Id miss this.
