一、前言

　　1997年，我國專家提出了火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(Supervisory Information system at plant level，簡稱SIS)概念l，并形成了比較規(guī)范的火電廠DCS、SIS和MIS三級信息和控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，推動了我國火電廠整體信息化和自動化水平的提高，以及SIS產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。

　　本文根據(jù)當(dāng)前火電廠信息了價口自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，提出了一個新的概念一火電廠廠級控制系統(tǒng)。作者詳細(xì)論述了火電廠廠級控制系統(tǒng)的定義和內(nèi)涵，形成的必然性，它與廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)的差異，以及由此將形成的新的火電廠全廠信息和控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。作者拋磚引玉，希望引起廣泛討論，以推動火電廠信息化和自動化技術(shù)不斷向前發(fā)展，也希望能對SIS和DCS供應(yīng)商以及應(yīng)用技術(shù)開發(fā)商的產(chǎn)業(yè)發(fā)展有所幫助。

　　二、火電廠廠級控制系統(tǒng)形成的必然性

　　火電廠廠級控制系統(tǒng)(也可以說，單元機組DCS的上位控制系統(tǒng))的提出有其客觀必然性，是我國進(jìn)入21世紀(jì)第一個十年，火電廠信息化和自動化出現(xiàn)的需求及其技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。

　　首先，廠級直接優(yōu)化調(diào)度機組負(fù)荷的需求正在快速提到議事日程上來。眾所周知，水電廠和核電廠適于采用系統(tǒng)直調(diào)的調(diào)度方式，而火電廠由于網(wǎng)內(nèi)數(shù)量眾多，以及機組靜態(tài)和動態(tài)特性差異大，各種類型機組在網(wǎng)內(nèi)功能不同，因此，除了電網(wǎng)要考慮對各類型火電廠進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度外，一個火電廠內(nèi)也必須充分考慮如何優(yōu)化調(diào)度各機組負(fù)荷，這直接關(guān)系到電廠乃至電網(wǎng)整體節(jié)能減排，經(jīng)濟高效，以適應(yīng)低碳經(jīng)濟時代的需要?；痣姀S采用非直調(diào)的調(diào)度方式得到電廠的廣泛歡迎，也正在逐步成為電網(wǎng)各級調(diào)度中心的共識。

　　SIS具有廠級機組負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度指導(dǎo)功能，但是，SIS是屬于生產(chǎn)控制大區(qū)中的非控制區(qū)(安全區(qū)Ⅱ)。因此，目前的核心是，如何打造一個讓調(diào)度中心和電廠均能放心的可靠的廠級優(yōu)化負(fù)荷調(diào)度控制系統(tǒng)平臺。

　　第二，發(fā)展智能優(yōu)化控制的需要。由于我國特殊的能源結(jié)構(gòu)，在相當(dāng)長一段時間內(nèi)，火電廠仍將在我國發(fā)電中占據(jù)非常重要的主導(dǎo)地位。因此，火電廠節(jié)能減排對我國實現(xiàn)國際節(jié)能減排承諾舉足輕重，而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)已不能滿足要求。正是在這個背景下，智能優(yōu)化控制技術(shù)在各電廠已紛紛開展試點和應(yīng)用，這是配合智能電網(wǎng)發(fā)展智能化電廠必須完成的下一個目標(biāo)。發(fā)展優(yōu)化控制應(yīng)用技術(shù)需要建立一個機組DCS上位的統(tǒng)一控制平臺，這樣做有明顯的優(yōu)勢：

　　a)把電廠控制系統(tǒng)區(qū)分為優(yōu)化監(jiān)控控制級(Supervisory control level, SCL)和傳統(tǒng)直接控制級(Direct control level, DCL)對控制安全性有利。

　　b)有利于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)平臺和建模、尋優(yōu)等應(yīng)用系統(tǒng)，節(jié)省控制系統(tǒng)資源。

　　c)較好的解決了各廠家DCS的專用性和上位控制平臺的開放性的兼顧，使各優(yōu)化控制供應(yīng)商均能參與進(jìn)來，并互相協(xié)調(diào)。

　　第三，發(fā)展安全監(jiān)控智能化的需要。隨著機組容量的增大和參數(shù)的提高，一臺機組需要運行人員監(jiān)控的參數(shù)已達(dá)上萬點，這些參數(shù)在異常工況下瞬息萬變，運行人員已經(jīng)無法及時觀察到它的變化，以及這些變化反映出機組存在的問題和潛在的故障等，單一參數(shù)的顯示以及簡單的報警已經(jīng)不能滿足要求，迫切需要發(fā)展人工智能、邏輯推理以及數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)將眾多相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深加工，明確的向運行人員指出機組運行中的問題及潛在危險，提出處理意見，甚至最終達(dá)到發(fā)出處理事故的控制指令。如能做到這一點，那么很多異?；蚴鹿士梢员苊饣蚣皶r排除。發(fā)展安全監(jiān)控智能化也需要一個較為完善的支持平臺，DCS上位控制平臺正好適應(yīng)了它的需要。

　　第四，計算機技術(shù)的發(fā)展為建立上位控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，而通過一開始就規(guī)劃建立一個通用平臺，可以有力的加快電廠控制系統(tǒng)向智能化發(fā)展的步伐。

　　眾所周知，當(dāng)前計算機技術(shù)，特別是DCS技術(shù)發(fā)生了很大的進(jìn)步，一些先進(jìn)的DCS廣泛應(yīng)用了可以靈活互連，而同時又能安全隔離的“域”的技術(shù)，數(shù)據(jù)庫規(guī)?？梢赃_(dá)到十萬點以上，存儲時間可到一年以上，通訊和運算速度大大提高，這些已經(jīng)足以支撐實施高級智能化應(yīng)用和滿足控制級可靠性要求的廠級控制系統(tǒng)(PSCS)的條件。我們要引導(dǎo)DCS公司向用戶提供一個開放的上位控制平臺，借助這個平臺，DCS公司可提供廠級控制系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用功能，同時也可調(diào)動其它應(yīng)用軟件商將其專長的高級應(yīng)用軟件集成到這個平臺上來，并還能保護(hù)其知識產(chǎn)權(quán)。只有這樣才能結(jié)束各個廠家無序的在單元DCS上各自掛眾多處理其專用軟件的上位機的混亂局面。

　　三、火電廠廠級控制系統(tǒng)的定義和內(nèi)涵

　　火電廠廠級控制系統(tǒng)(PSCS)是為值長和單元運行人員在線服務(wù)的、具有很強實時性要求的單元DCS的上一級控制系統(tǒng)(或上一級DCS) ，實現(xiàn)廠級的監(jiān)視和控制，以及機組級的需要復(fù)雜運算和處理的上位智能監(jiān)視和控制的任務(wù)。

　　廠級控制系統(tǒng)(PSCS)與廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)相同點都是為火電廠實時生產(chǎn)過程服務(wù)的系統(tǒng)。而它們的主要差異是：

　　l)應(yīng)用功能PSCS：屬于控制系統(tǒng) (Control System)范疇

　　SIS：屬于監(jiān)控信息系統(tǒng)(Supervisory Information System)范疇

　　2)服務(wù)對象PSCS：值長、運行人員

　　SIS：主要是從事運行管理的廠領(lǐng)導(dǎo)、生技部門專業(yè)人員。當(dāng)然也可供值長和運行人員參考

　　3)實時性PSCS：實時性要求高，基本上應(yīng)當(dāng)與單元DCS相當(dāng) SIS：主要用于運行管理人員后臺非連續(xù)監(jiān)控分析研究，相對來說實時性要求介于MIS和DCS之間。

　　4)可靠性PSCS：與單元DCS一樣屬于I級安全區(qū)內(nèi)

　　SIS：屬于MIS和DCS間的Ⅱ級安全區(qū)內(nèi)。