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全面规划 敢于突破

2017-2-21 09:53| 发布者: 电力信息化网| 查看: 370| 评论: 0|原作者: 文/芶建兵 杨倩 李帅豪

摘要: 信息化过程不仅要“高大上”,更注重“实久准”。在安全的前提下,充分释放信息的价值,充分化解对人力的依赖。
神华万州港电(以下简称“万州港电”)一体化项目位于重庆市万州区新田镇,是我国西南地区首个百万千瓦级火力发电工程,整个项目规划建设6×1050MW超超临界发电机组及千万吨级储煤中转基地,项目分三期实施,其中2012年开工建设一期2×1050MW超超临界燃煤发电机组和煤炭中转码头,两台机组先后于2015年2月和7月投产发电。

自规划开始,在集团公司领导下,万州港电以创“国内第一、世界一流”为目标,以“五化五型”(自动化、智能化、数字化、集约化、社会化和质量型、效益型、创新型、环保型、园林型)为标准,高水平建设业界一流的数字化电厂。

信息化目标

万州港电的信息化建设始终坚持先进性和实用性相结合的原则,构建以数据库为中心,以网络为基础,以信息技术、数字化技术和智能化技术为支撑,以安防技术为保障的综合信息化体系。

信息化工作目标是实现电厂的数字化移交及运营管理,覆盖电厂规划、设计、采购、施工、调试、运行、数字化移交及运营期管理。

以设备台帐管理为核心,以点检定修为手段,三票三制为措施,提升检修效率,降低检修成本。探索实现状态检修,避免传统维修方式可能导致的过维修或者欠维修。

燃料一体化数字管控实现。建设覆盖燃料需求、计划、采购、运输、入场、采制化、煤场、入炉、成本核算等环节的数字化燃料全过程信息管理系统。

实现全员绩效管理和全面成本管控。通过大数据分析和数据建模等手段,准确分析电厂运营管理的关键绩效指标和成本管控情况,不断促进管理精细化和生产精益化。

智能化园区管理。通过覆盖全厂的视频监控、周界防范、园区一卡通、无线网络和移动应用等,实现整个园区的高效灵活管理。

根据万州港电的信息化战略和工作目标,万州港电的信息化规划主要包括三部分:基础设施规划、应用规划和安全规划。

基础设施规划

万州港电信息基础设施规划包括网络规划、存储和备份规划、数据库规划和服务器规划几部分。

根据信息化的发展趋势,万州港电在基础设施规划中确定了以下原则:

SIS网络和MIS网络的一体化网络设计;全厂无线网络覆盖并实现有线网络和无线网络的管控一体化;统一存储和备份系统,确保数据安全;统一中心数据库建设,包括关系型数据库和实时数据库;全面采用服务器虚拟化技术,提升资源利用率和系统可靠性。

应用系统规划

应用系统规划是电厂信息化规划的核心。根据万州港电的信息化战略,结合上级公司的统推业务系统,最终形成了整个应用系统规划。如图1所示。


如图1所示,现场设备层和自动控制层虽然属于电厂数字化的工作范围,但是其规划一般属于自动化专业(包括热工和电气二次)的工作范围,所以在本文中暂不涉及。信息化应用规划重点是上面三层的建设,其中生产执行层的各业务模块主要是满足整个电厂生产管理的需要,主要分为企业资产管理(EAM)、监控信息系统(SIS)和专业技术管理三大类。经营管理层主要满足电厂的经营管理和办公管理的需要,可细分为经营管理、统一办公平台和智能园区管理。而决策支持层则着重从全面对标分析、全面成本管控和全员绩效管理等几方面建立电厂管理精细化平台。

除此之外,作为万州港电数字化的重要内容,还规划了一个综合的数字化移交及运营管理平台。该平台可提供电厂全生命周期解决方案,不仅可以管理并查看整个电厂的三维设计模型,而且可以管理从设计、采购、安装、调试到运行各阶段产生的大量技术信息和文档,从而实现整个电厂的数字化移交。在此基础上,通过和电厂已有重要生产业务系统(包括电厂实时数据库、设备管理系统和全厂视频监控等)的对接,实现以三维设备为中心的生产期运营管理平台。例如通过三维漫游到某台设备,点击后就能查看该设备的技术数据、运行数据、检修数据和各种技术文档,并且能方便查看相关的操作记录和检修记录。

网络建设

在网络建设方面,万州港电采用了基于核心交换机、分支交换机和接入交换机的多层交换技术,核心网络基于万兆以太网技术,并实现了千兆网络到桌面,以满足不断增长的信息化带宽需求。在可靠性方面,核心交换机配置冗余电源和冗余交换引擎配置,楼宇之间通过链路冗余技术或者环形链路技术提高整个网络的可靠性。

有线网络和无线网络的一体化规划和管理。在全厂有线网络基础上,万州港电将实现整个园区的全厂无线网络覆盖,并实现全厂有线网络和无线网络统一的安全准入机制和网络监管。实施全厂无线网络覆盖,首要目的是为了实施全厂移动信息门户,包括移动办公、移动SIS、移动生产管理(缺陷单、工单、操作票和检修文件包等)、移动巡点检和无线对讲等功能。其次,考虑到在目前智能手机/终端日益普及的情况下,在电厂全面禁止无线网络搭建是不太可能的,但如果放任自流,势必造成厂区内各种无线路由器私拉乱接的乱象而没法管理,从而形成更大的安全隐患。在电厂生产区域实施无线覆盖时,则需要重点考虑现场无线网络的信号干扰,不能影响现场热工和电气二次设备的正常运行和信号传输。

SIS网络和MIS网络的一体化设计。通过借鉴国外先进电厂的信息化建设经验,考虑到目前国内SIS应用仍然属于监视性质,并未直接参与控制,因此在网络规划时,打破国内电厂传统的DCS-SIS-MIS的网络配置模式,建设了涵盖SIS和MIS的统一电厂信息网络,并在控制网络和全厂信息网络之间部署单向网闸实现了严格的物理隔离。

SIS网络和MIS网络一体化设计明显降低网络复杂性,提高系统可靠性,并且可以明显降低网络建设投资;简化系统部署,方便用户访问;有利于统一存储、备份和虚拟化等技术的应用;有利于统一运维和远程技术支持。

虚拟化平台建设

结合存储和备份规划、数据库规划、服务器规划,万州港电部署了统一的虚拟化平台,整个虚拟化平台的架构如图2所示。


采用一台高性能的EMCVNX5400磁盘阵列作为全厂统一存储,采用RAID 5技术配置40块600GB硬盘(将来可以根据需要进一步扩展存储容量)。在使用上,将整个存储空间划分为若干个存储区间,分别用于Oracle数据库、PI数据库和虚拟服务器等的存储。

采用一台IBM x3630服务器作为备份服务器,共配置11块2TB的磁盘。备份软件采用业内领先的Symantec Netbackup 7.6,备份系统通过光纤交换机和磁盘阵列直接数据传输,实现了LAN-Free的备份技术,确保备份高效率的同时避免了服务器对外数据网络的带宽占用。

采用四台高性能的IBM x3850服务器(4*Intel Xeon E7-4870 10C 2.4GHz CPU, 16*16GB DDR3)构成服务器虚拟化平台,平台软件采用业界领先的VMWare vSphere 5.5企业增强版。充分利用平台软件的HA(高可靠性方案)和FT(容错性)功能,运行支撑全厂所有应用系统,不仅包括DNS和DHCP等基本应用,同时也包括PI数据库软件、西门子公司的BFS++和美国鹰图公司的SPO平台等复杂业务系统。

采用两台IBM x3850服务器(4*Intel Xeon Processor E7-4807 6C 1.86GHz CPU,16*8GB DDR3)构成双机运行环境,运行Oracle 11g作为全厂的中心数据库。之所以未将Oracle数据库纳入虚拟化平台,一方面是因为该两台服务器为万州港电早期购买,此次为扩容升级后使用,另一方面考虑到作为全厂中心数据库,需要应付大量用户访问和数据存取需求,单独部署可以确保其I/O性能和业务处理能力。

应用系统建设

根据万州港电信息化的规划,除集团统推项目(包括ERP系统、OA系统和邮件系统等)外,通过合理功能组合,先后招标确定了若干个项目并逐步加以实施,主要项目包括:

电厂监控信息系统(SIS)。万州港电SIS项目选用了美国OSISoft公司的PI软件作为全厂的实时数据库,并完成了全厂所有控制系统的实时数据采集接口,在此基础上重点实施了若干实用功能:全厂生产信息监控、性能计算、耗差分析、经济指标分析、操作指导、超限统计、设备启停管理和运行绩效等。

电厂信息系统(生产MIS部分)。万州港电管理信息系统以西门子公司的企业资产管理软件BFS++为核心,涵盖了设备管理、生产管理、经营管理、办公管理等功能,满足电厂对于生产运营管理要求。

一体化燃料管理系统。涵盖燃煤需求、计划、采购、合同、调运、入场、库存、入炉、结算、支付、成本核算等环节。该系统通过与集团公司燃料管理系统、电厂计量系统和采制化分析系统的自动数据接口,实现整个燃料过程量质数据管理的一体化和自动化,通过圆形煤场三维数字化管理功能实现燃料的智能存取、最优配煤和实时盘点等功能。

数字化移交及运营管理平台。招标确定了美国鹰图公司的SPO平台作为港电的数字化移交及运营管理平台。在完成整个电厂数字化移交(包括三维模型和各种文档)的基础上,实现对各生产期业务系统的对接,最终实现以三维设备为中心的生产期运营管理平台

全厂一卡通暨安防一体化系统。实现全厂所有重要区域的智能访问控制,集成消防系统和全厂视频监控系统,实现安防一体化控制。

安全系统建设

万州港电非常重视电厂信息化的安全,本着“纵向隔离、横向分区”的原则,整体安全规划涵盖了网络设备安全、数据传输安全、数据存储安全、数据库安全以及各应用系统的安全等。到目前为止万州港电已经实施了统一防病毒措施、统一漏洞扫描和入侵检测措施、控制网络和信息网络之间的单向数据传输、局域网内部的虚拟局域网(VLAN)技术和统一的桌面管理软件。

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