積極推動(dòng)火電廠控制方式的第二次變革

過程自動(dòng)化技術(shù)中心 侯子良

火電廠控制方式反映了火電廠管理和技術(shù)的整體水平，是火電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定的主要原則。

火電廠及其自動(dòng)化（信息化）技術(shù)和管理的發(fā)展是推動(dòng)火電廠控制方式演變的主要原動(dòng)力，而控制方式的每一次變革總是極大的解放火電廠的生產(chǎn)力，推動(dòng)火電廠在安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保諸方面更上一個(gè)臺(tái)階。因此，我們要密切關(guān)注火電廠及其自動(dòng)化（信息化）技術(shù)發(fā)展的態(tài)勢(shì)，適時(shí)的引領(lǐng)和推動(dòng)火電廠控制方式向前發(fā)展。

我國火電廠控制方式經(jīng)歷了就地控制和集中控制兩個(gè)階段。作者認(rèn)為，目前正孕育著誕生一個(gè)由單元集中控制級(jí)和高層集中監(jiān)管級(jí)復(fù)合組成的全新的控制方式體系的發(fā)展歷史階段。

1 火電廠控制方式第一次變革回顧

上世紀(jì)前半葉，我國火電廠鍋爐技術(shù)相對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組技術(shù)落后，故障率高，因此，適合采用母管制熱力系統(tǒng)。與之相適應(yīng),火電廠控制方式都采用在就地控制方式，即在鍋爐房、汽機(jī)房、除氧給水系統(tǒng)附近，以及各個(gè)輔助車間內(nèi)配置大量分散的就地監(jiān)控值班點(diǎn)。

進(jìn)入六十年代，隨著鍋爐技術(shù)進(jìn)步，若干 50MW和100MW機(jī)組開始采用單元制熱力系統(tǒng)，客觀上需要將爐、機(jī)、電作為一個(gè)整體進(jìn)行協(xié)調(diào)的單元集中控制（Unit Central Control ，簡(jiǎn)稱UCC）。我國老一代設(shè)計(jì)人員中思想敏感的一些專家勇敢的相繼在遼寧電廠、軍糧城電廠和高井電廠的控制方式設(shè)計(jì)中向前邁出了一大步，開創(chuàng)了我國首批單元集中控制的電廠，首次向人們展示了這種控制方式的優(yōu)勢(shì)。

但是，火電廠從就地控制方式向集中控制方式發(fā)展被人們普遍接受和技術(shù)趨于成熟還是經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)近三十年的爭(zhēng)論和陣痛才真正完成的，究其原因：

（1）領(lǐng)導(dǎo)工作跟不上形勢(shì)發(fā)展。火電廠從就地控制方式向集中控制方式發(fā)展要求熱工自動(dòng)化在火電廠中的地位發(fā)生深刻變化。首先，要求迅速提高主設(shè)備的可控性。其次，要求迅速提高火電廠自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品的水平。但是，當(dāng)時(shí)不少人仍處于“中國人多，不能學(xué)國外的高度自動(dòng)化”這種觀念中，自動(dòng)化在火電建設(shè)和運(yùn)行中仍處于一個(gè)邊緣化不被重視的位置上。老一輩自動(dòng)化工作者盡管付出了很多努力和到處呼吁，但是在涉及到我國主要工藝設(shè)備技術(shù)發(fā)展和我國火電廠自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展這樣一些全局性問題面前，專業(yè)人員的推動(dòng)力就顯得十分有限了。

（2）傳統(tǒng)習(xí)慣思想的束縛。先是汽機(jī)不愿與鍋爐為伍，接著習(xí)慣于在電氣中央控制室值班的發(fā)變組值班員不愿進(jìn)到單元控制室與機(jī)爐為伍。甚至到九十年代中期機(jī)爐已經(jīng)采用DCS操作員站監(jiān)控，而電氣仍然堅(jiān)持采用“強(qiáng)電一對(duì)一”操作，為了推動(dòng)電氣和機(jī)爐統(tǒng)一用DCS監(jiān)控而專門召開的一次全國性會(huì)議上，還爭(zhēng)吵的幾乎使會(huì)議不歡而散?，F(xiàn)在回想起來似乎十分可笑，但真實(shí)的歷史發(fā)展就是如此。

歷史告訴我們，先進(jìn)的生產(chǎn)力具有強(qiáng)大的生命力，不管有多大阻力，總會(huì)逐步得到絕大部分人的支持，最終會(huì)推動(dòng)生產(chǎn)方式的變革使之適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的需要。到上世紀(jì)八十年代末火電廠單元集中控制方式終于成為不爭(zhēng)的事實(shí)和天經(jīng)地義的控制方式了。

隨著1997年電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院發(fā)布的《2000年火電廠自動(dòng)化》提出發(fā)展全廠自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)政策后，集中控制技術(shù)迅速從單元機(jī)組向全廠輔助車間發(fā)展，全廠輔助車間也進(jìn)入了高度集中控制方式的階段，大幅減少了電廠運(yùn)行值班人員。

這些標(biāo)志著火電廠控制方式從就地控制向集中控制的第一次大變革基本完成。

2 火電廠控制方式正孕育著第二次變革

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著SIS的發(fā)展，我國火電廠控制方式早已不知不覺地孕育著第二次變革的要求。目前，SIS已經(jīng)成為所有電廠的標(biāo)配，SIS概念已經(jīng)向廣義發(fā)展，擴(kuò)展到發(fā)電企業(yè)集團(tuán)級(jí)和集團(tuán)科技中心級(jí)等；從技術(shù)上，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，SIS存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等正爆炸式發(fā)展，為我們提供了無限的想象空間?；痣姀S實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程信息化的廣度和深度取得了前所未有的大發(fā)展。但是，火電廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程的監(jiān)控模式幾乎沒有大的實(shí)質(zhì)性變化，其弊端開始日益暴露，主要表現(xiàn)為：

（1）運(yùn)行值班人員有數(shù)據(jù)，但沒有能力利用數(shù)據(jù)。不少電廠運(yùn)行值班人員可以通過操作臺(tái)上的SIS終端得到SIS為他們提供的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。但是，由于值班人員水平有限，以及主要精力是應(yīng)付日常頻繁的調(diào)整操作，以及緊急情況下的事故處理。因此，根本沒有時(shí)間和能力去充分分析和利用這樣龐大的數(shù)據(jù)，特別是智能化程度不高的宏大數(shù)據(jù)。

（2）一部分專家得不到數(shù)據(jù)，或者事后才能接觸和利用數(shù)據(jù)。例如，集團(tuán)科技中心或科研院所匯集著大批高級(jí)科技專家，他們平時(shí)接觸不到，或者不常接觸，或者僅僅針對(duì)要他處理某個(gè)問題時(shí)才接觸和應(yīng)用其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)。

（3）另外還有一部分專家有數(shù)據(jù)，卻由于種種原因沒有充分利用數(shù)據(jù)。他們桌面上雖然也有一個(gè)SIS終端，但是，在傳統(tǒng)觀念影響下，采用跟MIS相同的“管理”方式，把SIS也當(dāng)成一個(gè)實(shí)時(shí)性要求不高的系統(tǒng)，有事看看，抽空看看或者每天大致看看。

總之，目前人們對(duì)“數(shù)據(jù)就是財(cái)富”，“數(shù)據(jù)就是力量”尚缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程快速積累的監(jiān)控信息的應(yīng)用管理和對(duì)非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程相對(duì)積聚緩慢的管理信息的應(yīng)用，對(duì)待和處理方法應(yīng)有所不同這一點(diǎn)缺乏認(rèn)識(shí)。實(shí)踐證明，哪個(gè)企業(yè)接觸和研究SIS數(shù)據(jù)的技術(shù)人員，特別高層次技術(shù)專家的人數(shù)愈多，時(shí)間愈長(zhǎng)，人員和數(shù)據(jù)的關(guān)系（人-數(shù)關(guān)系）組織得愈好，SIS帶給企業(yè)的效益就愈巨大。正因?yàn)槿绱?，作者認(rèn)為一場(chǎng)研究SIS發(fā)展，重新組織“人-數(shù)”關(guān)系為標(biāo)志的火電廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程新的控制方式的變革已經(jīng)迫切的提到我們議事日程上來了。

3 發(fā)電企業(yè)新一代控制方式體系

過去，發(fā)電企業(yè)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程的控制方式主要只有一級(jí)，即單元集中控制（Uint Central Control，簡(jiǎn)稱UCC）級(jí) (嚴(yán)格講應(yīng)稱:單元集中監(jiān)控級(jí))。隨著SIS的發(fā)展，作者認(rèn)為在單元集中監(jiān)控級(jí)上面不僅必要而且可能發(fā)展一個(gè)高層多級(jí)集中監(jiān)管級(jí)，例如：

廠級(jí)監(jiān)管中心（Plant Supervisory Central，簡(jiǎn)稱PSC）

企業(yè)集團(tuán)級(jí)監(jiān)管中心（Group Supervisory Central，簡(jiǎn)稱GSC）

集團(tuán)科研院級(jí)監(jiān)管中心（Institute Supervisory Central，簡(jiǎn)稱ISC）

這意味著，發(fā)電企業(yè)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程將形成一個(gè)由單元集中監(jiān)控級(jí)和高層集中監(jiān)管級(jí)復(fù)合組成的一個(gè)全新的控制方式體系。如果進(jìn)一步擴(kuò)大，面向整個(gè)發(fā)電企業(yè)，包括實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程和非實(shí)時(shí)管理過程全體來說,則將形成三大部分：以DCS為支持的“監(jiān)控級(jí)”，以SIS為支持的“監(jiān)管級(jí)”，以及以MIS為支持的“管理級(jí)”。

為了真正理解這個(gè)全新的控制方式體系，我們還必須深刻研究“監(jiān)控級(jí)”、“監(jiān)管級(jí)”和“管理級(jí)”這三個(gè)概念的內(nèi)涵和異同。

3.1 高層集中監(jiān)管級(jí)與單元集中監(jiān)控級(jí)的差異

（1）職責(zé)不同。眾所周知,單元集中控制級(jí)值班人員的職責(zé)是對(duì)機(jī)組實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程進(jìn)行直接的“監(jiān)控”（Monitor and Control），而高層集中監(jiān)管級(jí)的責(zé)任人員（包括值班人員）的職責(zé)是對(duì)全廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程進(jìn)行 “監(jiān)管”（Supervisory），應(yīng)當(dāng)連續(xù)對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程重大問題進(jìn)行及時(shí)研究和分析，經(jīng)過一定的決策程序指導(dǎo)單元集中控制級(jí)的值班人員、調(diào)試人員、維修人員或者其他相關(guān)人員去進(jìn)行必要的運(yùn)行、調(diào)試或維修改造處理工作。雖然不直接進(jìn)行操作，二者職責(zé)有差異，但因?yàn)橥瑯邮轻槍?duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程，因此對(duì)后者同樣要強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性，強(qiáng)調(diào)“及時(shí)”、“連續(xù)”。

（2）監(jiān)控（監(jiān)管）范圍不同。單元機(jī)組級(jí)值班人員只監(jiān)控一臺(tái)單元機(jī)組，而高層監(jiān)管級(jí)卻監(jiān)管一批同類型或不同類型、同煤種或不同煤種機(jī)組的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程。

（3）責(zé)任人技術(shù)水平要求不同。高層監(jiān)管級(jí)責(zé)任人的責(zé)任范圍更大些，要求技術(shù)水平應(yīng)當(dāng)更高些。因此，高層監(jiān)管級(jí)責(zé)任人可以配備一些比單元機(jī)組值班員水平更高級(jí)的專家，這樣做不僅必要而且是完全值得的。

3.2 高層監(jiān)管（Supervisoty）級(jí)和高層管理（Management）級(jí)的差異

高層管理級(jí)的管理對(duì)象是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、財(cái)務(wù)以及行政等非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程。因此，可以采用傳統(tǒng)的定期的或針對(duì)問題的“管理”模式；而高層監(jiān)管級(jí)的對(duì)象是實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程，實(shí)時(shí)信息分分秒秒在變化和積累，突發(fā)事件隨著可能發(fā)生。因此，不能沿用過去那種“管理”模式，也應(yīng)采用適當(dāng)?shù)闹蛋嗟谋O(jiān)管方式，否則必將使?jié)撛诘膯栴}愈積愈多，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成與日俱增的“宏實(shí)時(shí)信息”巨大浪費(fèi)，不利于電廠實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程監(jiān)管水平向前進(jìn)一步發(fā)展。因此，我們一定要擺脫采用像對(duì)待MIS那樣的“管理”模式。

具體監(jiān)管方式可以是多樣化的。例如，可以有一部分專家常年負(fù)責(zé)值班，有一部分專家可根據(jù)專業(yè)特長(zhǎng)輪流值班，當(dāng)然也可以外聘專家（類似于訪問學(xué)者）針對(duì)問題有償工作一段時(shí)間，等等?？傊?，在這個(gè)監(jiān)管的指導(dǎo)思想下，高層集中監(jiān)管級(jí)如何監(jiān)管是個(gè)新事物，需要我們以積極態(tài)度和創(chuàng)新精神去不斷探索和完善。

4 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，迎接高層監(jiān)管信息系統(tǒng)（SIS）發(fā)展的第二個(gè)春天

4.1 SIS概念的發(fā)展和再定義

1 9 9 7年提出S I S概念，當(dāng)時(shí)稱為廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（Supervisory Information System ，簡(jiǎn)稱SIS），現(xiàn)在看來這個(gè)定義存在兩個(gè)問題：首先，將“Supervisory ”譯成“監(jiān)控”容易與“監(jiān)視和控制”（Monitor and Control）的簡(jiǎn)稱相混，因此，譯成“監(jiān)管”比較合適；其二，把SIS限定在廠級(jí)范疇內(nèi)已經(jīng)不可取，目前已經(jīng)發(fā)展到集團(tuán)級(jí)、集團(tuán)科研院級(jí)等。因此，應(yīng)將SIS概念廣義化， 例如：廠級(jí)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程監(jiān)管信息系統(tǒng)（廠級(jí)SIS）、集團(tuán)級(jí)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程監(jiān)管信息系統(tǒng)（集團(tuán)級(jí)SIS）等等。

4.2 SIS發(fā)展的第二個(gè)春天正在到來

SIS走過了本世紀(jì)初十幾年發(fā)展的第一個(gè)春天，目前已經(jīng)具備下列兩方面的客觀條件，足以迎來SIS發(fā)展的第二個(gè)春天：

（1）發(fā)電企業(yè)新的控制方式——高層集中監(jiān)管方式的誕生將極大的激發(fā)SIS發(fā)展的動(dòng)力，豐富SIS技術(shù)發(fā)展的內(nèi)涵。

（2）大數(shù)據(jù)時(shí)代提供的技術(shù)手段為SIS插上了高飛的翅膀。

因此，可以有理由予見到SIS發(fā)展的第二個(gè)春天很快就會(huì)到來。

4.3 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，迎接SIS發(fā)展第二個(gè)春天

火電廠控制方式的革命，高層監(jiān)管體系的建立， SIS的意義和地位已經(jīng)可以和DCS相提并論，在某些方面甚至超越其作用。SIS的作用、功能、范圍和技術(shù)條件等等都將隨之不斷豐富和發(fā)展。對(duì)于這個(gè)新事物，我們?nèi)砸獔?jiān)持“摸著石頭過河”，一邊探索，一邊總結(jié)和推廣。但是，高層集中監(jiān)管級(jí)是一個(gè)涉及到發(fā)電企業(yè)的全局性問題。因此，必須有領(lǐng)導(dǎo)層的高屋建瓴和加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，才能使這場(chǎng)深刻的變革能健康和快速的向前發(fā)展。因此, 領(lǐng)導(dǎo)層的關(guān)注和頂層設(shè)計(jì)的加強(qiáng)，是迎來SIS健康發(fā)展第二個(gè)春天的十分必要的關(guān)鍵因素。