大兴热网监控系统技术方案（博达）(20131219) - 图文

热网运行监控系统建设方案

鄂尔多斯大兴热电有限公司 热网运行监测控制系统

技术方案

编制单位：北京博达兴创科技发展有限公司

文档类别 技术方案 修订日期 2013/12/19 编制人员

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目 录

热网运行监控系统建设方案

第I部分 ................................................................................................................................................................................... 6 1 2

总述.................................................................................................................................................................................. 6 当前系统评测 ................................................................................................................................................................ 6 2.1 2.2 2.3

系统概况................................................................................................................................................................ 6 主要优势................................................................................................................................................................ 7 存在的问题 ........................................................................................................................................................... 7

2.3.1 2.3.2 2.3.3 3

调度中心系统（上位）............................................................................................................................ 7 换热站控制系统（下位） ....................................................................................................................... 8 电气系统 ...................................................................................................................................................... 8

整改建议 ......................................................................................................................................................................... 9 3.1 3.2

当前自控系统完善.............................................................................................................................................. 9 调度中心规划....................................................................................................................................................... 9

3.2.1 3.2.2 3.3 3.4

基于丰利源软件建设 ................................................................................................................................ 9 基于通用软件建设 ..................................................................................................................................10

换热站自控系统拓展 .......................................................................................................................................11 企业标准建立.....................................................................................................................................................11

3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 4

换热站工艺................................................................................................................................................11 电动阀门 ....................................................................................................................................................11 电气控制柜................................................................................................................................................12 热工自控设计 ...........................................................................................................................................12 换热站控制系统 .......................................................................................................................................13

运行思路 .......................................................................................................................................................................14 4.1 4.2

控制策略..............................................................................................................................................................14 运行基础..............................................................................................................................................................14

4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.3

水力计算 ....................................................................................................................................................14 全网平衡 ....................................................................................................................................................15 能耗考核 ....................................................................................................................................................15 智能调度 ....................................................................................................................................................16

系统支撑调整.....................................................................................................................................................16

第II部分 ................................................................................................................................................................................ 17 5

博达自控简介 .............................................................................................................................................................. 17 5.1

系统组成.............................................................................................................................................................. 17

5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.2

换热站、公共建筑控制系统................................................................................................................. 17 数据通讯系统 ...........................................................................................................................................19 热网运行监控系统 ..................................................................................................................................19 实时影像监控系统 ..................................................................................................................................19 调度中心大屏幕指挥系统 .....................................................................................................................19

系统原理图 .........................................................................................................................................................19

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5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 6

热网运行监控系统建设方案

系统功能简介.....................................................................................................................................................21

换热站、公共建筑控制策略.................................................................................................................21 数据通讯系统功能 ..................................................................................................................................22 热网运行监控及调度管理系统 ............................................................................................................22

换热站控制功能（下位）........................................................................................................................................ 26 6.1

一次网控制策略 ................................................................................................................................................ 26

6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2 6.2.1

一次热网换热站量调节.......................................................................................................................... 26 热源质调节................................................................................................................................................ 27 收费及控制方式 ....................................................................................................................................... 27

换热站控制策略及功能 ...................................................................................................................................28

数据采集 ....................................................................................................................................................28

6.2.1.1 压力参数 ................................................................................................................................................. 28

6.2.1.2 6.2.1.3 6.2.1.4 6.2.1.5 6.2.1.6 6.2.1.7 6.2.1.8

温度参数 ................................................................................................................................................. 29 温度、压力曲线 ..................................................................................................................................... 29 流量、热量参数 ..................................................................................................................................... 30 阀位反馈 ................................................................................................................................................. 30 频率电流反馈 ......................................................................................................................................... 31 运行状态 ................................................................................................................................................. 31 故障状态 ................................................................................................................................................. 31

6.2.2 6.2.3 6.2.4

温度控制 ....................................................................................................................................................32 气候补偿曲线 ...........................................................................................................................................33

压力控制 ....................................................................................................................................................33 6.2.4.1 压差设定 ................................................................................................................................................. 33 6.2.4.2 回水压力控制 ......................................................................................................................................... 33

6.2.4.3

泄水压力控制 ......................................................................................................................................... 34

6.2.5 6.2.6 6.2.7 6.2.8 6.3 7

水箱液位监控 ...........................................................................................................................................35 系统保护 ....................................................................................................................................................35 数据存储 ....................................................................................................................................................36

安全巡检 ....................................................................................................................................................36

换热站控制功能的差别 ................................................................................................................................... 37

热网运行监控系统（上位） ................................................................................................................................... 37 7.1 7.2 7.3

概述 ...................................................................................................................................................................... 37 建设意义..............................................................................................................................................................38 上位系统建设的任务与目标 ..........................................................................................................................38

7.3.1 7.3.2 7.4

系统实现任务 ...........................................................................................................................................38 系统任务目标 ...........................................................................................................................................38

组态软件选择.....................................................................................................................................................39

7.4.1 KingSCADA ......................................................................................................................................................39 7.4.2 7.4.3 7.4.4 7.5 7.5.1 7.5.2

兼容性.........................................................................................................................................................40 开放性.........................................................................................................................................................40 扩容易学 ....................................................................................................................................................40 系统功能 ....................................................................................................................................................41 管网分布 ....................................................................................................................................................42

软件功能..............................................................................................................................................................41

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7.5.3 7.5.4 7.5.5 7.5.6 7.5.7 7.5.8 7.5.9 7.5.10

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工艺流程 ....................................................................................................................................................43 实时参数显示 ...........................................................................................................................................43 能耗数据采集 ...........................................................................................................................................44 温度曲线 .................................................................................................................................................... 47 压力曲线 .................................................................................................................................................... 47 报警 ............................................................................................................................................................. 47 巡检记录 ....................................................................................................................................................48

报警修改 ....................................................................................................................................................49

7.5.11 设备控制操作（控制核心）.................................................................................................................49 7.5.11.1 控制功能............................................................................................................................................. 49

7.5.11.2 7.5.11.3

上位直接设备控制............................................................................................................................. 51 设备操作安全控制............................................................................................................................. 52

7.5.12 7.5.13 7.5.14 7.5.15 7.6 7.7 8

日报表......................................................................................................................................................... 53

换热站的平面分布图 .............................................................................................................................. 53 全网参数汇总 ...........................................................................................................................................54 温控曲线的设定 ....................................................................................................................................... 55

数据存储.............................................................................................................................................................. 56 系统维护.............................................................................................................................................................. 56

热网动态平衡分析与控制........................................................................................................................................ 57 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6

概述 ...................................................................................................................................................................... 57 热网动态平衡控制............................................................................................................................................58 策略基础..............................................................................................................................................................58 运行调节.............................................................................................................................................................. 59 温度平衡控制..................................................................................................................................................... 59 热量平衡控制.....................................................................................................................................................60

9 通讯系统 ....................................................................................................................................................................... 62 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5

分类 ...................................................................................................................................................................... 62 调度中心..............................................................................................................................................................63 分中心/热源厂 ...................................................................................................................................................63 热力站 ..................................................................................................................................................................64 系统设备技术指标............................................................................................................................................65 视频监控 ..................................................................................................................................................................65 大屏幕运行指挥系统 ............................................................................................................................................66 设计概要..............................................................................................................................................................66 实施原则.............................................................................................................................................................. 67

10 11 11.1 11.2

11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.3 11.3.1 11.3.2 11.3.3

先进性和可靠性原则 .............................................................................................................................. 67 兼容性和可扩展性原则.......................................................................................................................... 67

经济实用性原则 .......................................................................................................................................68 方案设计..............................................................................................................................................................68

系统总体功能 ...........................................................................................................................................68 显示功能简述 ...........................................................................................................................................69 系统组成 .................................................................................................................................................... 73

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11.3.4 11.4 11.4.1 11.4.2 11.4.3 11.4.4 11.5 11.6

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尺寸 ............................................................................................................................................................. 73 顶部条幕 .................................................................................................................................................... 74 规划图显示................................................................................................................................................75 卫星照片底图显示 ..................................................................................................................................75 热源、管网及节点参数显示.................................................................................................................75

主要图形显示..................................................................................................................................................... 74

系统设备技术指标............................................................................................................................................ 78 显示规划..............................................................................................................................................................80

11.6.1 11.6.2 11.6.3 12

说明 .............................................................................................................................................................80 显示规划 ....................................................................................................................................................81 图象处理 .................................................................................................................................................... 82

换热站I/O点表 .....................................................................................................................................................83

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热网运行监控系统建设方案

第I部分

1 总述

本方案对鄂尔多斯大兴热电有限公司热网自动化运行监控系统项目，进行现状分析、系统规划、调度中心、站内系统的各个子项予以描述。

大兴热电热网当前实际负载600万平方米，项目热源为区域供热锅炉房，3×70、2×90、4×116吨热水锅炉。换热站104座，涉及自管站20余座、代管站80余座。已有部分功能的远程自动化监测控制系统，对换热站温度、压力、流量、液位等参数集中采集实施监控、存储，远程控制换热站设备的运行状态，换热站数目今后会有所变化、扩充。

系统主要涉及三大子系统： ? 换热站自动化控制系统、 ? 调度中心上位系统、（非独立性） ? 换热站通讯系统

当前自控系统，各站、子系统或多或少的存在一定的问题，下文将本着公正、客观的原则，对各子系统作出相应的评测、建议。

2 当前系统评测

2.1 系统概况

当前热网监控系统，为深圳丰利源公司承建，已建设热力站76座，采用无线GPRS方式通讯，数据发送至丰利源公司的服务器，热力公司操作人员，通过互联网登陆该

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公司服务器，进行数据浏览、指令参数下达。

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2.2 主要优势

任何一个系统，均有优缺点，当前系统主要优点： ? 造价低廉；

? 体积小巧、结构简单； ? 标准化功能设备； ? 内置无线通讯； ? 布设简单。

2.3 存在的问题

2.3.1 调度中心系统（上位）

1、软件功能过于简单，当前只有参数回馈、参数下达、报表到处等几个主要功能。 2、调度人员常用的数据曲线、图表、对比等没有；电子地图/示意图没有，无法对应站与管网的逻辑路由。

3、调度中心无自主的数据服务器，测控数据均转折与丰利源公司的数据服务器，存在一定的不合理性、安全性责任。

4、数据实时性不足，设定的事每个站10分钟上传一次数据，这对于简单的监测系统是合适的，但对于实时控制的系统，就不能够满足要求了。并且，基于无线系统轮询的特性，后续站点的数据，滞后性过长。

5、控制原理或参数，存在一定的局限性。 6、数据报警、系统上下限、容错过少。

7、系统不具备对办公网络、调度网络的数据发布。

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2.3.2 换热站控制系统（下位）

1、数据测量不准确，温度压力类的数据测量误差较大；

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2、采集参数太少，目前仅有主要的几个参数，各种保护类参数没有；

3、电调调节阀使用错误，实时的自控系统，应当使用“线性电动流量调节阀”，而不是使用“电动流量平衡阀、限制阀”，两者的结构、原理、特性，完全不同。

4、电动阀工作模式不足，当前，只能进行气候补偿模式下的二次网供水温度控制，这将给运行、调度人员带来极大的工作量（站的负载不同，供水温度差异巨大）。

5、循环泵变频测控功能较少，仅能采集频率、指定运行频率，这对固定负荷的站是可行的，但对于变动负荷（如分户计量系统）是不可行的。

6、补水定压功能不具备，上位同样不具备相应参数调整功能； 7、站内综合保护功能不具备（如超温、超压、失压、低压、断电?.） 8、不具备热量、电量、水量采集功能，不利于仅有的能源管理考核。热量为根据流量自行计算获得，本身温度参数的准确性不足，决定了计算数据的不可用性。

2.3.3 电气系统

站内电气系统较为复杂，模式不太统一，不利于运行电气人员的维护、使用、检修、调整。

主要表现在：

保留工频模式的站，没有软启、降压等措施，对于电气、电机的损害严重。一般15kw以上的电机，应当进行降压、软启等保护。

变频一拖二模式，造成柜内复杂，且存在变频损坏时，无法工作。 无电量、电压、电流信号采集设备。

各站设计、原理、控制逻辑、元件布置等，一致性不足。

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3 整改建议

3.1 当前自控系统完善

1、按照合同、技术协议，逐条对应、整改，达到约定的功能。

2、建立自有的数据中心、调度中心，保障数据安全、系统可靠性、兼容性。 3、校准各站采集数据，保证其准确、有效。

4、试验各站控制功能，确保电动阀、变频器可以控制。

5、增加部分宽带线路，替换无线信号较弱、不稳定的站的通讯方式。 6、对当前无线站点进行分组、多线程采集，增强数据采集实时性。 7、尽可能增加采集参数数量、种类，以便调度中心进行运行分析。 8、今年可能增加补水定压、站内安全保护累措施、功能。

3.2 调度中心规划

随着企业发展，热网规模越来越大，换热站数来那个逐年增长，建立一套企业自主、自有的的数据中心、调度中心非常必要。

调度中心如何建立？各系统如何有机融合？各系统容量如何筹划？ 下面主要针对热网自动化控制系统，作出相应说明或建议。

3.2.1 基于丰利源软件建设

基于当前系统的功能、容量，使用丰利源公司的相关中心软件、客户端软件，建立一套数据中心系统。

改变当前“数据传送至丰利源公司服务器，热力公司远程访问”的模式，将各站数据，直接发送到企业自由的调度中心，同时完善监控系统各项功能。

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相当于数据中心的“搬迁”。原合同或合作协议内，有此相关内容及描述。 此模式优点：

造价低廉，衔接简单，统一公司产品。 缺点：

无法对当前系统功能进行大规模的升级或改造；

该中心软件属于封闭开发，很难兼容其他厂商、品牌的PLC控制器、系统。 不一定支持上传数据的分组、提高实时性效果。

3.2.2 基于通用软件建设

基于国内外的标准通用组态软件，由第三方重新建立一套兼容性、开放性、功能齐全的调度中心系统。

所有功能全部推倒重建，包含较为丰富的图表曲线等功能；要求采集各站数据类的对内数据的兼容性强大，可以兼容大多数自控厂商的PLC、控制器；对外数据提供功能标准、开放，经过授权的各办公、调度系统，可以方便的访问、调阅系统数据。达到运行数据发布的多元化效果。

相当于数据中心的“重建”。 此模式优点：

兼容性、开放性、丰富性强大；

第三方建立，不依赖于、受制于某一自控厂商；

推倒重建，可对数据实时性、软件功能提出全新的要求； 缺点：

全新系统，造价较高；

需要丰利源公司提供数据通讯协议、变量点表等，否则不能兼容。

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4.2.4 智能调度

1) 规范化调度值班

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记录值班日志、交接班管理、重大事项记录、催办督办、调度电话录音等。 2) 应急预案的管理

各种突发事件、抢险抢修等的规范化流程、人员、物资等的管理。 3) 智能的热网调度

日常运行：根据分析结果、加权结果，自动、手动传递给热网控制系统，从而下发到各换热站，自动控制各站运行。

区域调度：分析各用热区域、用热单位用热特性，编制周、月、采暖季的热量分配或调度计划，合理优化热量分配。

如：夜间或节假日逐渐减少公建单位热量供给，分配给居民用户满足其若来那个需求，或调配至他处。 4) 完善的数据发布

大屏幕系统的建设。 内网、办公网数据的发布。 互联网数据的发布。

让更多的人、更多的环境、更多的方式了解到更多的数据，增强生产运行数据透明化，集思广益。

4.3 系统支撑调整

为完成上述功能或想法，完善热网运行系统的管理，需要对现有系统作一定的调整。

建立热工设备台帐，完善设备管理。 北京博达兴创科技发展有限公司 16 / 85

传感器检修、更换。

控制柜检修、完善、损坏元件的更换。 电动阀门检修、保养、更换。

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控制程序整改：统一控制模式、统一控制目标，确保具备统一“控制目标”的“全网平衡”模式，用于调度中心对一次网的全网控制。

整改并统一参数采集精度、单位。

整改统一各种功能分类、授权，确保上位调度中心具备最高权限。

第II部分

5 博达自控简介

博达智能供热控制系统，是北京博达兴创公司专为供热企业开发的热网运行监控调度指挥系统。是一套以热力公司指挥调度为核心，对热力公司生产运行进行动态全过程的管理分析，保证热力公司能够以最佳的运行工况进行调度和运行。

系统能够实现换热站、公共建筑的数据采集、计量、分析与自动化无人职守控制，主要满足供热企业热网运行调节控制、能源管理、换热站及公共建筑节能控制的要求，达到简化热网运行调节、自动全网平衡控制、提高供热服务质量，降低能源消耗的目的与效果。

5.1 系统组成

5.1.1 换热站、公共建筑控制系统

采用一体化的数据采集、计量、控制装置，实现换热站、公共建筑的自动化监测

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与控制，系统具有以下主要功能：

1. 数据采集

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系统能够采集换热站、公共建筑的压力、温度、流量等参数，如：

（１） 温度：一次供回水温度，二次供回水温度，室外温度，用户室内温度； （２） 压力：一次供回水压力，二次供水、回水压力；

（３） 流量、热量：换热站、公共建筑一二次水流量、热量，补水流量； （４） 变频器运行参数：循环泵、补水泵变频器电流、电压、状态、频率等； （５） 电动阀门开度；

（６） 能耗：换热站的耗电总量、耗热量、补水量。 2. 计量分析

系统能够进行流量、热量的瞬时计算与累积计算，进行能源的管理与考核。

3. 实时控制

系统能够根据换热站或公共建筑的用热特点进行自动化的控制，系统软件有多种控制策略组成，可以满足不同用热特性的控制要求，提高换热站及建筑的供暖质量，降低能源消耗。

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5.1.2 数据通讯系统

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系统能够通过各种网络系统（宽带、VPN组网、GPRS、CDMA等），将换热站及公共建筑的实时数据传输到热网运行监控系统，热网运行监控系统也可以通过网络系统将控制指令下达到现场控制器，执行控制调节指令。

5.1.3 热网运行监控系统

热网运行监控系统可以实时接收换热站、公共建筑现场采集系统传输上来的各种运行数据，系统将实时运行参数存储在中央数据库中，为后续的管理、分析、控制提供基础数据。热网运行监控系统可以实时对上传数据进行连续动态分析，并可以根据分析结果下达调节指令。

5.1.4 实时影像监控系统

在换热站安装监控摄像设备，可以将换热站的实时影像传输到调度管理中心，进行运行设备的实时表象观测，实现无人值守换热站的数字化安防监控。

5.1.5 调度中心大屏幕指挥系统

以LCD液晶显示单元为基础，通过框架拼接，采用软件控制或硬件处理器控制的大屏幕显示系统，安装各种调度指挥、运行控制软件，显示各项参数、曲线、图像，建立一套热力企业的热网运行调度指挥系统。

5.2 系统原理图

热网运行监控系统整体结构图

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操作员站操作员站工程师站历史数据服务器实时数据服务器调度发布服务器宽带线路交换机路由器Internet VPN换热站路由器DCS路由器换热站路由器PLC换热站PLC显示器PLC 换热站控制原理

公共建筑控制原理：

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5.3 系统功能简介

5.3.1 换热站、公共建筑控制策略

（１）手动控制：通过现场控制器直接输入控制参数，可以直接控制电动阀门开度、控制温度、控制补水压力等；

（２）气候补偿控制：系统能够自动采集室外温度，根据预设的气候补偿曲线来调整电动阀门的开度，从而保证二级网或公共建筑供热温度达到规定参数。

（３）室温控制：系统能够自动采集建筑室内温度，根据设定的室内温度来调整电动阀门开度，保证用户室内温度保持在规定的范围内。

（４）分时控制：系统可以根据用户用热特性来制定建筑用热控制模式，对于公共建筑，可以在白天保证用户室内温度，在夜间保持值班温度，节约热量，降低运行成本。

（５）周末及节假日控制：对于公共建筑，可以设定周末及节假日控制曲线，在

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周末及节假日可以按照特定曲线运行，维持低供热参数，可以节约热量，降低运行费用。

（６）二级管网压差控制：系统能够根据设定的二级管网进出口压差，来控制循环泵变频器的输出频率，从而控制循环泵的转速，保证二级管网出口压差维持在设定的范围内。

（７）补水控制：控制器能够设定二级网补水压力，系统能够根据设定补水压力来控制二级管网补水电磁阀的开关、补水泵的转速，保证二级管网定压值保持在设定的范围内。

（８）综合控制：上述控制模式可以单独设定及运行，也可以将上述各种控制模式集成设定，形成一套综合的控制模式，满足换热站及公共建筑的各种用热模式需求。

5.3.2 数据通讯系统功能

（１）实时数据通讯功能：热网运行监控系统可以实时与换热站和公共建筑控制器实时通讯，将控制器采集的实时数据传输到热网运行监控系统。

（２）通讯监测及报警功能：系统能够对各个控制器进行实时监控，当数据传输中断时，系统能够自动报警，提醒管理人员检查通讯网络，解决通讯问题。

5.3.3 热网运行监控及调度管理系统

1、基础功能

（１）数据存储：通过与换热站和公共建筑控制器实时通讯，可以将换热站和公共建筑的实时运行参数传输到调度管理中心，存储到管理中心大型数据库中，系统可以存储长期运行数据，用于供热生产管理、考核、分析、控制。

（2）控制策略的制定和数据下载：

在供暖开始前，调度公司管理人员可以根据全网运行方案来编制每个换热站及公

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共建筑的控制策略、控制曲线及控制参数，可以通过网络将采暖期的控制策略、控制曲线及参数提前下载到每个控制器中。控制器可以在规定的时间按照规定的控制曲线及控制参数运行，保证供暖开始时所有的控制系统都能够及时、可靠地投入运行。对于没有联网的控制点，可以在现场通过笔记本电脑将控制曲线及参数下载到控制器中，也可以通过控制器显示器将参数手工录入到控制器中。

（3）数据查询：系统可以以图形化及数据表形式查询控制器的所有运行参数，包括实时数据、历史数据，系统可以显示工艺流程图画面及动态运行参数。

（4）远程控制：调度中心管理人员可以随时调节、控制每个换热站及公共建筑的电动阀门，来改变换热站或公共建筑运行参数，调度管理人员也可以随时远程调整修改控制器的控制策略、控制参数和控制曲线，调整换热站和公共建筑的用热特性。

（5）统计分析：系统能够对采集数据进行各种统计分析，包括实时数据对比分析（压力、温度、流量、热量、阀门开度等），数据分析方法采用分析图表（曲线、柱图、饼图等）和数据表结合的方式分析，也可以将多参数一起进行历史数据分析，系统能够根据历史数据形成日、周、月等多种报表，并对所有换热站及公共建筑的重要参数汇总报表。

2、能源管理与能耗分析 （可选系统）

控制系统具有流量、热量计量功能，通过控制系统，可以把现场的流量、热量数据传输到管理中心，包括瞬时量和累计量，同时系统能够通过输入面板人工将换热站的水耗、电耗数据输入到控制器中，通过通讯系统将能源数据传输到管理中心，进行换热站和公共建筑的能源消耗统计分析，能源分析系统还可以和收费系统、气象数据系统实时连接，可以根据气象数据和经营收费系统供热面积数据对换热站和公共建筑的综合能源消耗进行专业分析，通过统计分析，可以找出能源总耗、单耗最高的换热

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站、建筑、供热处及供热分公司，也可以通过连续分析数据曲线，找到供热异常的换热站和建筑，及时发现供热问题，及时解决问题，为热力公司节约能源，降低运行费用。

3、热网动态平衡分析与控制

全网动态水力平衡分析计算：系统能够根据换热站及公共建筑的实时数据，对全网进行动态的水力平衡分析计算，通过水力平衡计算，系统能够自动生成全网动态水压图，同时能够计算全网最不利点及最不利点参数，通过水力计算分析，系统能够对全网所有站进行综合分析，可以查询全网热源、换热站、公共建筑、管道的所有运行数据，包括压力、温度、流量、热量、压降、管网热损失等数据，系统能够找到全网供热参数最高的站，也能够找出全网不符合供热参数条件的站，为管网自动调节、控制提供基础数据。

全网动态平衡控制功能：系统能够根据动态水力平衡分析计算结果，确定全网综合调节控制方案，系统能够分析计算出在当前热源输出条件下全网最佳的平衡控制方案，根据全网控制方案可以确定每个换热站和公共建筑的供热调节参数，通过通讯系统自动将控制数据下达到每个控制器中，实现全网自动平衡控制。

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初调节控制：在供暖准备期，系统能够根据全网负荷、管网特性、热源参数等，自动进行全网初调节计算，系统能够计算出每个换热站和公共建筑的阀门初始开度，通过通讯网络自动将阀门初调节参数下达到控制器中，在较短的时间内建立起管网初始水力工况，保证所有用户都能够得到及时准确地供热服务。

4、生产运行综合调度管理 （可选系统）

生产运行综合调度管理系统是建立在热网控制系统之上的一套综合调度、管理、分析系统。系统能够和热力公司已有的各种业务系统和控制系统实时连接，包括经营收费系统、气象预报系统、热源及热网监控系统。热力公司领导和调度人员可以随时查询供热生产运行的所有数据，通过综合数据分析，下达供热运行调度调节指令，指导全网稳定、经济运行。系统同时能够对生产运行所有数据进行经济分析，对全网的经济运行及成本分析提供基础数据。

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6 换热站控制功能（下位）

6.1 一次网控制策略

热源、热网采用分阶段质、量双调节，任何调节手段要保证外网所有站点的均匀平衡性。

6.1.1 一次热网换热站量调节

控制模式：全网温度平衡、全网流量平衡、全网热量平衡。独立运行

全网温度平衡控制：根据采集各换热站的温度、结合各换热站供热面积，通过全网动态平衡软件推算各换热站实际需求温度，通过换热站自控系统PID计算自动控制电动调节阀的开度调整二级网温度，使温度始终始终保持在换热站需求温度，系统自行微调，消除系统水力失调。

控制目标值可为二次网供、回水平均温度、供水温度、回水温度等多种控制目标，并且每个站可分别设定调整权重值。

二级站内根据二次网供、回水平均温度与全网目标值的偏差（整体飘移温度），调整一次侧电动调节阀（或中继泵）的开度。使得各站供回水平均温度与全网目标值一致。

全网流量平衡控制：根据采集到热表数据读取换热站一次网瞬时流量、结合各换热站供热面积（节能建筑供热面积按一半计算）通过水力计算推算各换热站一次网实际需要的瞬时流量，通过换热站自控系统PID计算自动控制电动调节阀的开度调整瞬时流量，使瞬时流量始终始终保持在换热站需求瞬时流量，系统自行微调，消除系统水力失调。

全网热量平衡控制：根据采集到热表数据读取换热站一次网瞬时热量、结合各换

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热站供热面积（节能建筑供热面积按一半计算）通过水力计算推算各换热站一次网实际需要的瞬时热量，通过换热站自控系统PID计算自动控制电动调节阀的开度调整瞬时热量，使瞬时热量始终始终保持在换热站需求瞬时热量，系统自行微调，消除系统水力失调。

热网在三种运行模式下，根据供暖小区建筑结构，可对每个换热站分别设定调整权重值。

6.1.2 热源质调节

热源通过气候补偿进行一次水温度分阶段变流量质调节，供暖前按照当地气候条件在满足用户供暖的条件下，推算出气候补偿下热源出口供、回水温度曲线，通过气象预报及现场采集到的室外温度，依据气候补偿温度曲线进行热源调配。

系统也可通过上位远程或首站就地对供、回水温度曲线进行人工调整。

6.1.3 收费及控制方式

热网运行监控系统与收费系统接口对接实现数据共享，控制可以参照换热站的收费情况按面积收费为主，计量收费为辅的控制系统。热网运行系统通过实时采集换热站热表情况计算本季度累计消耗热量计算费用使用情况，累计使用费用超过总费用的设定界限值是系统提供报警（界限值调度管理人员可自行设定），报警站可以调整换热站的电动调节阀控制模式，使系统按热量模式控制换热站的运行。

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6.2 换热站控制策略及功能

6.2.1 数据采集

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主要完成现场过程的模拟量（如温度、压力、流量、热量等）、状态量（如泵的状态、水位高低状态等）、并完成相应的物理量的上下限比较、PID运算、逻辑运算等。

主要完成如下参数的测量和显示，测量结果将传送到监控中心。

6.2.1.1 压力参数

一次网供水压力、一次网回水压力、二次网供水压力、二次网回水压力、补水压力、二次网回水滤污阀前后压力（可选择适当预留通道、变量、程序，安装与否热力公司自行决定）等。

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6.2.1.2 温度参数

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室外温度、一次网供水温度、一次网回水温度、二次网供水温度、二次网回水温度等数据。

室外温度的采集，实行各站采集、代表点采集、气象局实时数据等，调度中心计算，统一下达的方式进行。

6.2.1.3 温度、压力曲线

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6.2.1.4 流量、热量参数

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一次水瞬时流量、热量，累计流量、热量，补水瞬时流量、补水累计流量（通过补水流量计、远传水表获得）。

6.2.1.5 阀位反馈

电动调节阀的阀位反馈。

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6.2.1.6 频率电流反馈

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各循环泵变频器（含一次网回水加压泵，如过有）频率反馈、电流反馈。 各补水泵变频器频率反馈。

6.2.1.7 运行状态

循环泵/补水泵手/自动运行状态、补水电磁阀、泄压电磁阀状态。

6.2.1.8 故障状态

循环泵变频故障、补水泵变频故障。

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6.2.2 温度控制

二次水温度控制，可根据调度中心统一下达的温度控制目标值进行控制，也可根据调度中心下传的室外温度值，根据现场控制器设定的供回水温度特性曲线进行就地控制调整。

各站温度控制目标值或温度特性曲线，可根据实际换热站供热环境进行权重修正和偏移。

电调阀（或中继泵、一级网分布式加压泵）可选择自动或手动控制的方式。

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6.2.3 气候补偿曲线

外温补偿控制的运行曲线设置。

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6.2.4 压力控制 6.2.4.1 压差设定

可选择手/自动设定。

根据设定或反馈的二次网供回水压差设定值，自动/手动调节变频循环泵的转速，将压差值稳定在要求范围内。

应能观察到二次网供回水压差设定值、实际压差值、循环泵频率反馈值。 能在本地和监控中心修改二次网供回水压差设定值。

6.2.4.2 回水压力控制

通过调整补水泵频率或一次补二次电调阀，进行回水压力控制。系统应可通过补水方式选择，切换其中一种方式运行或两种方式同时运行。

能在本地和监控中心修改回水压力设定值，回水压力低偏差设定值、修改PID参

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数值。

①采用补水泵控制时，可选择手/自动。

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自动情况下，根据回水压力设定值与实际回水压力进行PID 计算值，控制补水泵频率。手动情况下，可直接修改补水泵频率。

为防止系统补水过小时，不利于补水泵运行，补水泵变频应设置休眠模式。 （同时监控水箱液位，用于安全运行） ②一次补二次控制，可选择手自动

根据回水压力设定值调整电动调节阀，保证回水压力稳定。

一次补二次系统同时配备电磁阀（常闭型）超压保护。当二次侧回水压力高于定压值上限0.1Mpa（可修改）时，电磁阀掉电关补水；当压力低于定压值下限0.1Mpa（可修改）时，电磁阀得电开补水。电动阀和电磁阀控制均应具有手/自动切换功能。

能在本地和热网监控中心进行控制，并能够修改电磁阀开启和停止时的压力值。

6.2.4.3 泄水压力控制

供(回)水压力高限设定。泄水阀自动运行情况下，二次供(回)水压力高于高限设定值时，泄水阀开启，低于下限设定值，泄水阀关闭。应有防止泄水阀反复开关的措

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施。 在手动情况下，可直接开关泄水阀

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6.2.5 水箱液位监控

采集水箱液位，液位低限报警并停止补水泵。高限报警。 可选液位传感器、电节点开关的方式进行液位检测。

6.2.6 系统保护

当二次网供水温度高于高高限值时、一次网回水温度高于高限值时或当所有循环水泵停止或停电时，一次侧电动调节阀自动关闭。

当二次网供水压力值高于高高限值时，或当二次网回水压力值低于低低限时，为保护设备，停止整个换热机组的运行，直到故障解除后，再投入运行。

对调节阀设定低开度和高开度设定，保证自动运行情况下，调节阀在一定的设定范围内工作，不会关到0%或者开到100% 。

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6.2.7 数据存储

本地数据存储及存储周期。

6.2.8 安全巡检

为巡检安检设立的记录功能。

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6.3 换热站控制功能的差别

上述说明了换热站的各种控制功能，但各个换热站的类型不同时，相应的控制功能也会有较大的差别，不是所有的换热站都具备这些功能。

具体换热站种类、控制点的不同，请参见《各类型换热站IO点表明细》。

7 热网运行监控系统（上位）

7.1 概述

热网运行监控系统是为实现供热换热站生产监控的信息化、现代化而设计开发的一套上位监管控制软件。

融合过程控制设计、现场操作以及资源管理于一体，将各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。

通过该系统可实现一级管网、二级管网、电动阀、泵的实时生产数据的监控管理，可直观、高效的调整各种参数，准确、及时的发现管网的异常，从而达到科学调度、

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节能增效、减少事故的效果。

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热网运行监控系统综合应用数据库、工业监控、远程传输等技术，与有生产调度管理、地理信息管理系统、水力计算软件、巡检等多种系统兼容，并实现统一整合，将更有效的发挥实时信息优势，实现以较小投入，达到高效、实用的效果。

7.2 建设意义

建立热网运行监控系统，基本任务就是为了实时监控热网的运行状态，合理调配换热站，预防生产事故发生及在突发事故时及时、正确处置，提高换热站管理的数字化与信息化程度，保证公司管网的安全、稳定、节能运行。

通过调度中心软件系统，将大大提升公司的生产管理水平，为供热企业安全运行、节能降耗、应急抢险、管网建设、工程管理、提供全面、快捷的管理平台。

7.3 上位系统建设的任务与目标

7.3.1 系统实现任务

? 换热站科学调度； ? 换热站安全生产监控； ? 事故预警报警。

7.3.2 系统任务目标

最大限度的换热站信息掌握和分析能力； 实时的信息监控、曲线、报表； 全网平衡调节、控制； 现场设备的直接控制；

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特殊站点的流量、压力控制； 换热站运行策略变更、下传。

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7.4 组态软件选择

7.4.1 KingSCADA

KingSCADA软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。

基于Microsoft Windows XP/NT/2003操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用KingSCADA软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。

它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。

结构简单：

KingSCADA软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。 工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。

工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。

运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。

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7.4.2 兼容性

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KingSCADA软件作为一个开放型的通用工业监控软件，支持与国内外常见的PLC、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等。

如：西门子PLC、莫迪康PLC、欧姆龙PLC、三菱PLC、研华模块等等。通过常规通讯接口（如串口方式、USB接口方式、以太网、总线、GPRS等）进行数据通讯。

KingSCADA软件与IO设备进行通讯一般是通过调用*.dll动态库来实现的，不同的设备、协议对应不同的动态库。

工程开发人员无须关心复杂的动态库代码及设备通讯协议，只须使用KingSCADA提供的设备定义向导，即可定义工程中使用的I/O设备，并通过变量的定义实现与I/O设备的关联，对用户来说既简单又方便。

7.4.3 开放性

KingSCADA支持通过OPC、DDE等标准传输机制和其他监控软件，如：Intouch、Ifix、Wincc等，或其他应用程序（如：VB、VC等）进行本机或者网络上的数据交互。

同时提供大型关系型数据库存储控件，可将采集到的数据存储到通用的关系型数据库内，方便其他系统的调用。

7.4.4 扩容易学

通常情况下，建立一个工程（即一个站的控制界面）一般经过为以下几个步骤即可完成：

第一步：创建新工程

为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。 第二步：定义硬件设备并添加工程变量

添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和I/O变量。 第三步：制作图形画面并定义动画连接

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