电厂监管信息系统困境和曙光

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1前言

笔者在《分散控制正走向衰亡》[1]一文中论述了电厂实时生产过程监控平台正由分散控制系统（DistributedControlSystem）向智能控制系统（IntelligentControlSystem）发展。本文则对电厂实时生产过程另一个争议不断的平台——监管（Supervisory）平台及其监管信息系统（SupervisoryInformationSystem，简称SIS）发展的困境、问题的关键，以及发展“猜想”进行探讨。

2电厂实时生产过程运行组织

众所周知，电厂是流程工业（非离散工业）中对生产过程的实时性要求很高的一类。传统上，电厂将实时生产过程的运行组织分为两个层级：第一层：监视和控制层（简称：监控层或控制层）在该层级中，主要依靠运行值班人员（技术工人或一般技术人员），借助监控工具——监控系统（例如DCS），昼夜不间断的值班，监视和控制实时生产过程，确保其运行安全、高效。第二层：管理层在该层级中，负责和参与实时生产过程管理的人，包括厂里的运行专工、生产总工和厂长，上级运行管理人员，以及外部高级技术专家等，他们是一批管理和技术水平相对较高、经验较丰富的人员。但遗憾的是，长期以来他们借助的工具和工作方式一直非常落后，主要依靠运行日志、报表、记录曲线、一线监控人员的口头报告以及偶尔到控制室视察和会议讨论等。因此，他们介入实时生产过程的方式是非实时的，仅根据间断性长、残缺不全、甚至误导的信息，组织相关人员研究提出解决方案，指导一线监控人员在线运行处理或停运检修，效率低下，效果严重受限。正是由于条件限制，人们无法对他们提出更高的要求。

3实时生产过程监控层和管理层发展的鲜明对比

众所周知，实时生产过程监控层的发展异常迅速。几十年来监控工具不断进步，到20世纪八九十年代，我国电厂紧跟国际发展进入数字化和信息化阶段。同时可喜的是，监控层的运行组织，包括控制方式的变革，虽也遭遇激烈的争论，但其变革仍异常迅速。例如，机组控制方式，从“就地控制”、“机炉分别控制”、“机炉集中控制”迅速发展到机炉电统一的“单元集中控制”；而全厂众多的辅助车间，也在1997年电力规划设计总院提出2000年示范电厂概念后，迅速从“分散就地控制”发展到“煤灰水分别集中控制”和“全厂辅助车间集中控制”。运行组织的适时变革，又充分发挥了现代监控工具进步的作用，极大提高了电厂安全经济效益。与电厂实时生产过程监控层的监控工具和监控运行组织蓬勃发展形成明显对比，电厂实时生产过程管理层的工具和运行组织正如前面所说，长期一直沿用与非实时生产过程（检修、财务等）相似的管理方式，停滞不前，十分落后。人是生产力中最活跃的要素，恰恰因为这种落后导致管理层大批高级人员的潜能没有充分发挥。

4实时生产过程“监管层”的诞生、希望及其发展困境

1997年，电厂监管信息系统（SIS）概念问世，历经五年开发、试点以及首部标准颁布，期间虽争论不断，但SIS终成电厂标配，而且开始向更高层级发展。这是电厂历史上又一次重大变革的开始，它标志着电厂实时生产过程管理也跨入了应用现代数字信息技术的一个新时代。同时，这也标志着电厂实时生产过程与非实时生产过程（检修、财务等）采用同类“管理（Manage）”模式的时代应该结束，探索进入与实时生产过程相匹配的“监管（Supervisory）”模式时代的变革正式开启。。SIS发展初期阶段，虽其功能和性能需要不断发展和完善，但已经可以为上层领导和高级专业人员提供大量有用信息。无数事例证明，即使在那个年代只要认真关注和应用这些信息，对提高电厂监管水平就能发挥明显的作用。有理由相信，随着智能算法和数据挖掘等当前正在迅猛发展的技术融入，它必将为实时生产过程监管提供更加丰富和智能的信息。但是，SIS系统毕竟是一个开环系统，只有通过人的有效介入才能形成闭环，并产生效益。因此，除了SIS系统技术本身发展完善外（如智能算法和数据挖掘技术应用），着重研究人如何有效参与和介入也成了决定SIS成败的一个关键要点。但遗憾的是，长期以来由于基本上仍然沿用过去传统的管理方式，其结果正如有人所言“大数据躺在那儿睡觉”，“SIS高级应用功能，没有发挥作用”……于是质疑“SIS差强人意，是否要继续投入大量国家资源”，这是相当长一段时间以来SIS发展的困境所在。那么人们不禁要问电厂实时生产过程监管的运行组织变革为什么如此困难呢？笔者认为，除了传统观念的束缚以及由此带来惰性外（需知传统的管理模式已有百年以上历史），还涉及到高层运行组织的变革问题，需要高层研讨和决策。当前电力行业中没有一个行业机构，打破电力集团界线，集中全国专家在全国范围内研讨和交流这样的运行组织问题，各自分散的研讨必然事倍功半，这就是问题的症结所在。

5电厂实时生产过程监管层发展“猜想”

本文不准备对发电企业各级SIS技术方面的发展进行讨论，仅仅集中在探讨作者认为当前更为关键的监管层的运行组织问题，并对此抛砖引玉，从宏观高度提出两大“猜想”。猜想一：多级监管模式的形成，以及监控和监管间界线的上移2014年笔者在《积极推动电厂控制方式的第二次变革》[2]一文中，曾明确指出，随着SIS技术的发展和推广，电厂实时生产过程的运行组织方式将发生变革，一个多级监管模式将形成，并预测从单元集中控制（监控）级向上发展，将根据各发电集团自身特点，分别会形成厂级监管中心、集团（或分区）监管中心和集团科研级监管中心等。目前，各集团在这方面的建设程度不同但有加快的迹象。笔者在本文中进一步预测，随着监控和监管技术的发展，智能化技术的广泛应用和自动化程度的提高，监控和监管间界线上移的条件逐步具备，界线上移必将再一次发生，电厂的控制方式将由采用了半个多世纪的单元集中控制方式逐步上移进入到全厂集中控制方式。即全厂建设一个控制室，配置1~2个正、副主值班人员，若干单元辅值班人员。为此，当前应在新建项目规划设计时开始着手，早做统筹安排，积极开展试点工作，取得经验，加快推广应用。猜想二：高级值班制将渗入监管层根据传统习惯和客观条件，实时生产过程监控（控制）中心始终采用24小时不间断的运行值班制，而实时生产过程管理则采用定期或不定期的“检查、报告制方式”，显然这大大限制了对实时生产过程安全高效运行作用的发挥。实时生产过程监管信息系统出现后，已经为摆脱传统的低效落后的“检查、报告制方式”创造了客观技术手段和监管工具。但是，相当长一段时间以来，传统习惯依然束缚着人们的思想，“监管层”仍然延用过去“检查、报告制”的管理模式。经历一段时间后，虽然也开始在高层设立了“监管中心”、“诊断中心”之类名称的机构，但大多以监控信息系统本身维护开发技术的专家为主（这好比单元机组值班以DCS专家为主），虽然有的也配置了少量的实时生产过程运行专家，但其工作内容和方式仍然没有完全摆脱“检查、报告制”的工作方式。笔者认为，监管层（监管中心）的运行组织应当彻底摆脱“检查、报告制”模式，实施“高级值班制”模式，强化高级人员与过程的密切关系，适度提高实时性。当然，监管层（监管中心）的“高级值班制”，也不同于单元控制的一般值班制，它应由精通实时生产过程的高级管理和技术人员进行值班管理，并以他们为核心，凭借信息互联网络作为支撑，组成一个完整的实时生产过程分级管理体系。监管层（监管中心）实施“高级值班制”运行组织模式是一个复杂的过程，涉及一系列传统管理方式的变革，涉及人员的特殊要求和培训，涉及高级监管人员和运行控制人员的职责分工和协调，以及总体指挥协调体系的建立等，这一系列问题尚需要我们去一个个研究落实。这种新管理体系的优点是：（1）强化了高级运行管理专家和数据的结合，凭借丰富的数据（包括智能加工的数据）及时发现和研究实时生产过程中潜在的、正在发生的或者已经发生的问题，根据确立的职责分工，借助信息互联网络手段分别采取向上级管理部门报告、直接指挥事件处理、运行指导意见等，并最终汇总每个事件的处理报告。（2）形成了监管信息系统技术发展的火车头。由于这批高级人员与监管信息系统长期密切结合，深知实时生产过程监管系统发展方向和具体需求，他们与监管信息系统技术专家相结合，必定为监管系统的高速发展注入生命力。

6加强顶层设计，迎接实时生产过程运行组织第二次革命

众所周知，电厂实时生产过程运行组织具有深远意义的第一次变革是单元集中控制（监控）方式的确立及其监控工具——DCS的发展。笔者预测，电厂实时生产过程多级监管方式和体系的产生及其监管工具——SIS的发展，将是实时生产过程运行组织另一次具有深远意义的革命。但是，笔者深知，电厂实时生产过程运行组织的这一次变革远比第一次变革困难得多，这是因为：（1）前无先例，无国外经验给我们借鉴和推动，阻力和困难远比过去第一次变革大。（2）涉及变革的层级较高。监控方式变革只涉及单元机组（机炉电）运行管理，其监控工具只涉及热控专业。而监管方式的变革涉及到过去很少变革的高层次管理（监管）及其相关人员，如电厂运行专工、总工、生产厂长，上级运行管理人员、高级技术专家等的运行组织，以及工作方式和习惯，而监管工具不仅涉及高级热控技术，还涉及高级信息技术（例如云技术、边缘计算、大数据技术等）。（3）到目前为止，全国电力行业机构大都只研究技术问题，几乎没有一个全国性行政机构或行业组织以及相应层级人员参与，对有关电厂监管层级的运行组织变革问题，以及多级监管系统的技术路线问题进行研讨，更谈不上修订能引领技术革命的新标准问题，这是当前令人失望的现状。综上所述，电厂实时生产过程运行组织的这一次变革，需要高层推动和组织，打破电力集团界线，集中全国管理和技术专家开展交流和研究，再根据各自具体情况，进行顶层规划设计，才有可能冲破重重阻力，推进电厂实时生产过程运行组织健康和高效向前发展。

作者:侯子良 单位:中国自动化学会发电自动化专委会