一、前言

1997年，我國專家提出了火電廠廠級監控信息系統(Supervisory Information system at plant level，簡稱SIS)概念l，并形成了比較規范的火電廠DCS、SIS和MIS三級信息和控制網絡結構，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產業的形成和發展。

本文根據當前火電廠信息了價口自動化技術的發展現狀和趨勢，提出了一個新的概念一火電廠廠級控制系統。作者詳細論述了火電廠廠級控制系統的定義和內涵，形成的必然性，它與廠級監控信息系統(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絡結構。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不斷向前發展，也希望能對SIS和DCS供應商以及應用技術開發商的產業發展有所幫助。

二、火電廠廠級控制系統形成的必然性

火電廠廠級控制系統(也可以說，單元機組DCS的上位控制系統)的提出有其客觀必然性，是我國進入21世紀第一個十年，火電廠信息化和自動化出現的需求及其技術發展的必然結果。

首先，廠級直接優化調度機組負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直調的調度方式，而火電廠由于網內數量眾多，以及機組靜態和動態特性差異大，各種類型機組在網內功能不同，因此，除了電網要考慮對各類型火電廠進行優化調度外，一個火電廠內也必須充分考慮如何優化調度各機組負荷，這直接關系到電廠乃至電網整體節能減排，經濟高效，以適應低碳經濟時代的需要。火電廠采用非直調的調度方式得到電廠的廣泛歡迎，也正在逐步成為電網各級調度中心的共識。

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

第二，發展智能優化控制的需要。由于我國特殊的能源結構，在相當長一段時間內，火電廠仍將在我國發電中占據非常重要的主導地位。因此，火電廠節能減排對我國實現國際節能減排承諾舉足輕重，而傳統控制系統已不能滿足要求。正是在這個背景下，智能優化控制技術在各電廠已紛紛開展試點和應用，這是配合智能電網發展智能化電廠必須完成的下一個目標。發展優化控制應用技術需要建立一個機組DCS上位的統一控制平臺，這樣做有明顯的優勢：

a)把電廠控制系統區分為優化監控控制級(Supervisory control level, SCL)和傳統直接控制級(Direct control level, DCL)對控制安全性有利。
b)有利于統一數據庫等系統平臺和建模、尋優等應用系統，節省控制系統資源。
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，使各優化控制供應商均能參與進來，并互相協調。

第三，發展安全監控智能化的需要。隨著機組容量的增大和參數的提高，一臺機組需要運行人員監控的參數已達上萬點，這些參數在異常工況下瞬息萬變，運行人員已經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，單一參數的顯示以及簡單的報警已經不能滿足要求，迫切需要發展人工智能、邏輯推理以及數據挖掘等技術將眾多相關數據進行深加工，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，甚至最終達到發出處理事故的控制指令。如能做到這一點，那么很多異常或事故可以避免或及時排除。發展安全監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了它的需要。

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

眾所周知，當前計算機技術，特別是DCS技術發生了很大的進步，一些先進的DCS廣泛應用了可以靈活互連，而同時又能安全隔離的“域”的技術，數據庫規模可以達到十萬點以上，存儲時間可到一年以上，通訊和運算速度大大提高，這些已經足以支撐實施高級智能化應用和滿足控制級可靠性要求的廠級控制系統(PSCS)的條件。我們要引導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相關的應用功能，同時也可調動其它應用軟件商將其專長的高級應用軟件集成到這個平臺上來，并還能保護其知識產權。只有這樣才能結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的定義和內涵

火電廠廠級控制系統(PSCS)是為值長和單元運行人員在線服務的、具有很強實時性要求的單元DCS的上一級控制系統(或上一級DCS) ，實現廠級的監視和控制，以及機組級的需要復雜運算和處理的上位智能監視和控制的任務。
廠級控制系統(PSCS)與廠級監控信息系統(SIS)相同點都是為火電廠實時生產過程服務的系統。而它們的主要差異是：
l)應用功能PSCS：屬于控制系統 (Control System)范疇
SIS：屬于監控信息系統(Supervisory Information System)范疇
2)服務對象PSCS：值長、運行人員
SIS：主要是從事運行管理的廠領導、生技部門專業人員。當然也可供值長和運行人員參考
3)實時性PSCS：實時性要求高，基本上應當與單元DCS相當 SIS：主要用于運行管理人員后臺非連續監控分析研究，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級安全區內
SIS：屬于MIS和DCS間的Ⅱ級安全區內。

四、火電廠信息和控制網絡總體結構

隨著廠級控制系統的出現，火電廠信息和控制網絡的總體結構也將發生變化。

l)系統安全分區2、3由于SIS中安全等級較高的廠級負荷調度等功能移至PSCS中，因此，按照國家有關將發電企業劃分為生產控制大區和管理信息大區(安全區Ⅲ) ,而生產控制大區又可劃分為控制區(安全區I)和非控制區(安全區Ⅱ)的規定， SIS可與MIS以及BPS一起均可列入管理信息大區(安全區Ⅲ)，但要特別注意考慮BPS高機密性的要求。
網絡中的其它系統均可列入安全區I,在I區和Ⅲ區間應采取適當的物理隔離措施。

2)廠級控制系統(PSCS)可以采用與單元機組同一種DCS，應用“域”的概念在它們之間互聯和采取一定的安全隔離措施; 在條件不具備的情況下也可為廠級控制系統配置符合安全等級要求的專門控制平臺(包括數據庫)和可靠的與單元機組DCS 的互連措施。

3)廠級控制系統無論采用DCS的一個域的方案，還是配置專用控制平臺，它必須是開放的，同時又能保護高級應用軟件開發商知識產權的。因為，廠級控制系統應用功能的開發會是一個伴隨著智能化電廠建設的一個長時期的歷史任務，而且會有眾多開發商陸續參與進來。

五、結束語
廠級控制系統的建設是我國進入21世紀第一個十年，火電廠自動化技術發展的下一個目標，它為火電廠監視和控制系統向下一個目標一發展智能化建立了一個統一的平臺，也必將吸引和推動火電廠一步一步向智能化發展。