摘要：火電廠(chǎng)控制方式是火電廠(chǎng)自動(dòng)化設計首先要確定的主要原則。上世紀六十年代后，火電廠(chǎng)控制方式開(kāi)始經(jīng)歷從“就地控制”方式向“集中控制”方式演變的第一次大變革。筆者研究認為，目前火電廠(chǎng)控制方式正孕育著(zhù)第二次大變革，一個(gè)具有“高層監管級”的全新控制方式體系正在誕生。本文回顧火電廠(chǎng)控制方式第一次變革的歷史，及其對我們的啟示，并詳細分析了當前控制方式發(fā)生第二次變革的必然性，提出了新的控制方式體系結構的設想，以供發(fā)電企業(yè)控制方式體系頂層設計借鑒。

    關(guān)鍵詞：火電廠(chǎng)；控制方式；集中控制級；高層監管級；監管信息系統

    火電廠(chǎng)控制方式反映了火電廠(chǎng)管理和技術(shù)的整體水平，是火電廠(chǎng)自動(dòng)化設計時(shí)首先要確定的主要原則。

    火電廠(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)的生產(chǎn)力，推動(dòng)火電廠(chǎng)在安全、經(jīng)濟和環(huán)保諸方面更上一個(gè)臺階。因此，我們要密切關(guān)注火電廠(chǎng)及其自動(dòng)化（信息化）技術(shù)發(fā)展的態(tài)勢，適時(shí)的引領(lǐng)和推動(dòng)火電廠(chǎng)控制方式向前發(fā)展。

    我國火電廠(chǎng)控制方式經(jīng)歷了就地控制和集中控制兩個(gè)階段。作者認為，目前正孕育著(zhù)誕生一個(gè)由單元集中控制級和高層集中監管級復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(chǎng)控制方式第一次變革回顧

    上世紀前半葉，我國火電廠(chǎng)鍋爐技術(shù)相對汽輪發(fā)電機組技術(shù)落后，故障率高，因此，適合采用母管制熱力系統。與之相適應,火電廠(chǎng)控制方式都采用在就地控制方式，即在鍋爐房、汽機房、除氧給水系統附近，以及各個(gè)輔助車(chē)間內配置大量分散的就地監控值班點(diǎn)。

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

    但是，火電廠(chǎng)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(cháng)達近三十年的爭論和陣痛才真正完成的，究其原因：

    （1）領(lǐng)導工作跟不上形勢發(fā)展?；痣姀S(chǎng)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(chǎng)中的地位發(fā)生深刻變化。首先，要求迅速提高主設備的可控性。其次，要求迅速提高火電廠(chǎng)自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品的水平。但是，當時(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(guān)念中，自動(dòng)化在火電建設和運行中仍處于一個(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備技術(shù)發(fā)展和我國火電廠(chǎng)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展這樣一些全局性問(wèn)題面前，專(zhuān)業(yè)人員的推動(dòng)力就顯得十分有限了。

    （2）傳統習慣思想的束縛。先是汽機不愿與鍋爐為伍，接著(zhù)習慣于在電氣中央控制室值班的發(fā)變組值班員不愿進(jìn)到單元控制室與機爐為伍。甚至到九十年代中期機爐已經(jīng)采用DCS操作員站監控，而電氣仍然堅持采用“強電一對一”操作，為了推動(dòng)電氣和機爐統一用DCS監控而專(zhuān)門(mén)召開(kāi)的一次全國性會(huì )議上，還爭吵的幾乎使會(huì )議不歡而散?，F在回想起來(lái)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生產(chǎn)力發(fā)展的需要。到上世紀八十年代末火電廠(chǎng)單元集中控制方式終于成為不爭的事實(shí)和天經(jīng)地義的控制方式了。

    隨著(zhù)1997年電力規劃設計總院發(fā)布的《2000年火電廠(chǎng)自動(dòng)化》提出發(fā)展全廠(chǎng)自動(dòng)化系統網(wǎng)絡(luò )化的技術(shù)政策后，集中控制技術(shù)迅速從單元機組向全廠(chǎng)輔助車(chē)間發(fā)展，全廠(chǎng)輔助車(chē)間也進(jìn)入了高度集中控制方式的階段，大幅減少了電廠(chǎng)運行值班人員。

    這些標志著(zhù)火電廠(chǎng)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(chǎng)控制方式正孕育著(zhù)第二次變革

    進(jìn)入21世紀，隨著(zhù)SIS的發(fā)展，我國火電廠(chǎng)控制方式早已不知不覺(jué)地孕育著(zhù)第二次變革的要求。目前，SIS已經(jīng)成為所有電廠(chǎng)的標配，SIS概念已經(jīng)向廣義發(fā)展，擴展到發(fā)電企業(yè)集團級和集團科技中心級等；從技術(shù)上，隨著(zhù)大數據時(shí)代的到來(lái)，SIS存儲數據的能力以及數據挖掘技術(shù)等正爆炸式發(fā)展，為我們提供了無(wú)限的想象空間?；痣姀S(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程的監控模式幾乎沒(méi)有大的實(shí)質(zhì)性變化，其弊端開(kāi)始日益暴露，主要表現為：

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

    （2）一部分專(zhuān)家得不到數據，或者事后才能接觸和利用數據。例如，集團科技中心或科研院所匯集著(zhù)大批高級科技專(zhuān)家，他們平時(shí)接觸不到，或者不常接觸，或者僅僅針對要他處理某個(gè)問(wèn)題時(shí)才接觸和應用其中一部分數據。

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

    總之，目前人們對“數據就是財富”，“數據就是力量”尚缺乏足夠的認識，對實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程快速積累的監控信息的應用管理和對非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程相對積聚緩慢的管理信息的應用，對待和處理方法應有所不同這一點(diǎn)缺乏認識。實(shí)踐證明，哪個(gè)企業(yè)接觸和研究SIS數據的技術(shù)人員，特別高層次技術(shù)專(zhuān)家的人數愈多，時(shí)間愈長(cháng)，人員和數據的關(guān)系（人-數關(guān)系）組織得愈好，SIS帶給企業(yè)的效益就愈巨大。正因為如此，作者認為一場(chǎng)研究SIS發(fā)展，重新組織“人-數”關(guān)系為標志的火電廠(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)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(lái)了。

    3　發(fā)電企業(yè)新一代控制方式體系

    過(guò)去，發(fā)電企業(yè)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程的控制方式主要只有一級，即單元集中控制（Uint Central Control，簡(jiǎn)稱(chēng)UCC）級 (嚴格講應稱(chēng): 單元集中監控級)。隨著(zhù)SIS的發(fā)展，作者認為在單元集中監控級上面不僅必要而且可能發(fā)展一個(gè)高層多級集中監管級，例如：

    廠(chǎng)級監管中心（Plant Supervisory Central，簡(jiǎn)稱(chēng)PSC）

    企業(yè)集團級監管中心（Group Supervisory Central，簡(jiǎn)稱(chēng)GSC）

    集團科研院級監管中心（Institute Supervisory Central，簡(jiǎn)稱(chēng)ISC）

    這意味著(zhù)，發(fā)電企業(yè)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程將形成一個(gè)由單元集中監控級和高層集中監管級復合組成的一個(gè)全新的控制方式體系。如果進(jìn)一步擴大，面向整個(gè)發(fā)電企業(yè)，包括實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程和非實(shí)時(shí)管理過(guò)程全體來(lái)說(shuō),則將形成三大部分：以DCS為支持的“監控級”，以SIS為支持的“監管級”，以及以MIS為支持的“管理級”。

    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“監控級”、“監管級”和“管理級”這三個(gè)概念的內涵和異同。

     3.1　高層集中監管級與單元集中監控級的差異

    （1）職責不同。眾所周知,單元集中控制級值班人員的職責是對機組實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行直接的“監控”（Monitor and Control），而高層集中監管級的責任人員（包括值班人員）的職責是對全廠(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行 “監管”（Supervisory），應當連續對實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程重大問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)研究和分析，經(jīng)過(guò)一定的決策程序指導單元集中控制級的值班人員、調試人員、維修人員或者其他相關(guān)人員去進(jìn)行必要的運行、調試或維修改造處理工作。雖然不直接進(jìn)行操作，二者職責有差異，但因為同樣是針對實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程，因此對后者同樣要強調實(shí)時(shí)性，強調“及時(shí)”、“連續”。

    （2）監控（監管）范圍不同。單元機組級值班人員只監控一臺單元機組，而高層監管級卻監管一批同類(lèi)型或不同類(lèi)型、同煤種或不同煤種機組的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程。

    （3）責任人技術(shù)水平要求不同。高層監管級責任人的責任范圍更大些，要求技術(shù)水平應當更高些。因此，高層監管級責任人可以配備一些比單元機組值班員水平更高級的專(zhuān)家，這樣做不僅必要而且是完全值得的。

    3.2　高層監管（Supervisoty）級和高層管理（Management）級的差異

    高層管理級的管理對象是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、財務(wù)以及行政等非實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程。因此，可以采用傳統的定期的或針對問(wèn)題的“管理”模式；而高層監管級的對象是實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)時(shí)信息分分秒秒在變化和積累，突發(fā)事件隨著(zhù)可能發(fā)生。因此，不能沿用過(guò)去那種“管理”模式，也應采用適當的值班的監管方式，否則必將使潛在的問(wèn)題愈積愈多，不能及時(shí)發(fā)現，造成與日俱增的“宏實(shí)時(shí)信息”巨大浪費，不利于電廠(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程監管水平向前進(jìn)一步發(fā)展。因此，我們一定要擺脫采用像對待MIS那樣的“管理”模式。

    具體監管方式可以是多樣化的。例如，可以有一部分專(zhuān)家常年負責值班，有一部分專(zhuān)家可根據專(zhuān)業(yè)特長(cháng)輪流值班，當然也可以外聘專(zhuān)家（類(lèi)似于訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者）針對問(wèn)題有償工作一段時(shí)間，等等?？傊?，在這個(gè)監管的指導思想下，高層集中監管級如何監管是個(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　加強頂層設計，迎接高層監管信息系統（SIS）發(fā)展的第二個(gè)春天

    4.1　SIS概念的發(fā)展和再定義

    1997年提出S I S概念，當時(shí)稱(chēng)為廠(chǎng)級監控信息系統（Supervisory Information System ，簡(jiǎn)稱(chēng)SIS），現在看來(lái)這個(gè)定義存在兩個(gè)問(wèn)題：首先，將“Supervisory ”譯成“監控”容易與“監視和控制”（Monitor and Control）的簡(jiǎn)稱(chēng)相混，因此，譯成“監管”比較合適；其二，把SIS限定在廠(chǎng)級范疇內已經(jīng)不可取，目前已經(jīng)發(fā)展到集團級、集團科研院級等。因此，應將SIS概念廣義化， 例如：廠(chǎng)級實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程監管信息系統（廠(chǎng)級SIS）、集團級實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程監管信息系統（集團級SIS）等等。

    4.2　SIS發(fā)展的第二個(gè)春天正在到來(lái)

    SIS走過(guò)了本世紀初十幾年發(fā)展的第一個(gè)春天，目前已經(jīng)具備下列兩方面的客觀(guān)條件，足以迎來(lái)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)展的內涵。

    （2）大數據時(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(jiàn)到SIS發(fā)展的第二個(gè)春天很快就會(huì )到來(lái)。

    4.3　加強頂層設計，迎接SIS發(fā)展第二個(gè)春天

    火電廠(chǎng)控制方式的革命，高層監管體系的建立， 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。對于這個(gè)新事物，我們仍要堅持“摸著(zhù)石頭過(guò)河”，一邊探索，一邊總結和推廣。但是，高層集中監管級是一個(gè)涉及到發(fā)電企業(yè)的全局性問(wèn)題。因此，必須有領(lǐng)導層的高屋建瓴和加強頂層設計，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)導層的關(guān)注和頂層設計的加強，是迎來(lái)SIS健康發(fā)展第二個(gè)春天的十分必要的關(guān)鍵因素。

    作者簡(jiǎn)介    侯子良（1935-），男，上海人，教授級高級工程師，主要從事電廠(chǎng)自動(dòng)化（信息化）技術(shù)的研究和工程技術(shù)管理。