供热调度SCADA系统的应用

供热调度SCADA系统的应用

【摘要】将SCADA系统应用于集中供热，每个换热站一套控制器，数据采集器及测量仪表，由监控中心对整个供热系统进行远程自动化控制，可以解决整个供热系统热量分配不均等问题。本文根据大连大发供热公司的实践，对PLC-RTU和SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）组态软件在集中供热控制系统中起到的作用进行一些探讨。

【关键词】城市供热；SCADA系统；自动控制；组态软件；PLC；RTU

1 供热现状

1.1 基本情况

大连大发电供热公司现有集中供热面积1700万m2，由2个热源单位供热，分别是发电公司、泰山热电公司，另有四座事故备用锅炉房，共有2个中继泵站、270余个换热站，承担着大连市约15万户的供暖。集中供热由二个热源分别供给，二个热源的主干管已联成环状，主干管之间设隔离门，运行方式目前为双热源独立运行。该项目从2012年6月开始实施，现以对80余个换热站进行改造，可在调度SCADA平台上进行监控。

1.2 SCADA系统建立意义

小区热网换热站必然分布在城市的各个角落，单独的监测控制系统费时费力，只有形成规模的几种监测控制才能达到信息化，集约化的需求。因此，统一的信息集控系统成为热力公司的选择。这样的信息系统不但为设备企业增加综合竞争力，提升设备的附加产值，也为热力公司提供企业信息化的有力支持[1]。

因此，建立一套完整的设备远程服务系统，对于热力公司来说，有着重要的意义。其意义表现在[2]：实时监控设备的工况参数，及时进行修正，避免造成更大的损失；降低维护成本，通过远程监控，就可以实现对设备的维护工作；通过网络向用户提供优质快速的服务，增强企业竞争力。

2 城市供热调度管理SCADA系统介绍

2.1 供热SCADA系统构架

工程师站通过联通ADSL和移动DDN业务与换热站和中继泵站现场控制器进行通讯。两台操作员站与工程师站进行数据交互。历史站读取工程师站的数据。统计分析服务器读取工程师站和历史站的数据。统计分析服务器安装上传接口机程序，把数据上传上级管理单位；统计分析服务器经过防火墙、通过发布软件把数据发布到局域网客户计算机。

2.2 软件及功能

操作员站安装有组态软件，运行人员可以通过操作员站实现换热站实时数据监视、中继泵站数据监视和操作、关口表数据监视、换热站设备操作、全网运行参数设置等。

工程师站安装有组态软件、关口表数据采集软件、换热站和中继泵站通讯软件。工程师站可以完成所有操作员站的功能，同时还可以实现报警参数修改、实时报警监视和报警信息历史查询等功能。操作员站的数据来自工程师站。

历史机安装有历史数据库、报表数据库、数据查看软件等。在历史机上可以以趋势曲线的方式查看换热站、中继泵站和热网的历史数据。

统计分析管理服务器安装有组态软件、数据发布软件等。在管理服务器上可以查看并打印所有数据的历史报表和统计分析报表。

2.3 硬件介绍

2.3.1 调度SCADA系统硬件组成

调度SCADA系统硬件组成见表1。

2.3.2 换热站硬件组成

数据通信：单个换热站的PLC数据，通过各种服务网络把这些数据送到中心站中的操作员计算机中。

现场换热站：现场PLC控制站主要由液晶显示操作终端和控制系统两部分组成。彩色液晶显示屏主要完成各种监控画面、采集参数的显示，并接受一些参数设定的输入信息。控制系统采用性价比较高的和利时LK/LM系列PLC，包括CPU模块、I/O模块等，系统集成多种通讯接口，适用于各种通讯网络。该系统主要完成各换热站一、二次网的温度、压力、流量等工艺参数的实时采集、各种设备运行状态的实时反映和控制；在通讯网络的支撑下，现场监控站通过将反映换供热运行数据传送到调度中心，同时接收调度中心发来的调度控制指令；现场测控层通过通讯网络与调度中心进行数据通信及信息交换。现场测控层接受调度中心的调度，但并不依赖于监控管理层而运行：若调度中心监控计算机出现故障或者并没有投入使用或者通信网络出现故障，现场测控层仍继续正常工作，对现场设备的联锁控制没有影响。现场控制级接受调度中心的调度，但并不依赖其而运行：若监控计算机出现故障或者并没有投入使用或者通信网络出现故障，现场控制站仍继续正常工作，对整个工艺过程没有影响。

表1

2.3.3 控制策略

调度平台系统根据气候的变化自动调节供热量。应用可编程控制器（PLC），根据室外温度的变化和当地热负荷曲线，决定二级网侧的供热量，实测供热量和设定值相比较后，进行闭环调节，控制器输出信号至电动调节阀，调节电动调节阀的开度，从而改变一级网侧的流量，实现二级网侧供热量调节。

3 供热SCADA系统的应用效果

3.1 供暖调节实现科学预测

针对热网供热具有很强的非线性、大滞后、时变性和不确定性，系统根据热网温度、流量参数结合热网时滞、惯性、室外温度变化等因素，通过算法模型预测调节方案。根据当前一级网供水流量、供水温度、回水温度和室外温度结合运行调节方式，预测未来24小时室外温度变化情况和供热负荷走向，这些计算和预测都是对运行数据进行统计分析后，经过研发的分析评价系统自动完成。

3.2 运行效果实现科学分析

通过建立科学供热控制模型，分析热网工况特性，保证热源负荷合理供给，同时保证热源与热网的良好匹配，科学分析供热效率，保证标准供热。供热运行指挥中心依据调控热源的热量并且兼顾调节一次网和二次网各环路的平衡，实现整个热网平衡和供热效果稳定；并在此基础上，依据环境温度及部分热用户的实际供热效果对热源供热量进行预报规划和运行中的实时调节，达到经济运行的目标。供热运行指挥中心可以进行在线诊断报警。通过对传送来的实时数据，对数据的正确性和完整性进行检查，当异常或超界时，发出相关报警信息。通过历史数据和实时数据的比较，分析是否存在泄漏，设备运行是否正常。

4 结束语

SCADA智能控制系统在城市建筑供热中的应用，不但提高了供热质量，而且为能源的节约和运营成本的降低提供了有效途径。

【参考文献】

[1]孙泉.基于城市供水SCADA系统的管网泄漏检测及其定位研究[D].湖南大学，2008.

[2]牟兆泉.基于SCADA原理的城市燃气管网安全监控系统的设计与实现[D].山东大学，2006.