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威海熱電集團智慧信息化供熱調度系統案例

一、項目概況

威海熱電集團負責威海市80%供熱面積,目前共有熱力站內測控系統(二級站200座)、虛擬站(116個)、遠程網絡通訊樓宇控制調節閥(18000個左右),調度系統總點數在30萬點左右,數據采集頻率1秒。

威海熱電集團智慧信息化供熱調度系統,集地理信息、氣象管理、負荷預測、熱網監控、客服、收費、熱量量遠程抄表、遠程室內測溫系統、生產調度管理和生產計劃管理、能源管理、用戶室內溫度遠程監測等各子系統于一體的管控一體綜合性服務管理信息平臺。以控制為中心,兼顧管理功能,在滿足熱負荷需求剛性指標的基礎上,通過科技手段,實現節能環保,節省經濟成本。

二、項目特色

  • 數萬臺設備、近30萬個采集點,系統穩定運行。

  • 突破傳統熱網監控,從換熱站層過渡到樓棟層級,實現對二次網中樓控閥的采集和監控。

  • 實現設備通訊管理功能,系統故障,第一時間找到故障原因。

  • 氣象數據管理,能耗分析,負荷預測,熱網平衡控制等功能的實現,達成了節能降耗、控制成本的目標。 

  • 關聯地理信息系統,實現水力平衡分析。

  • 手機APP/iPad實現移動辦公,實時監控。

三、系統架構

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系統采用CS架構,采集與監控相互獨立,模塊化的結構設計在部分系統故障時其它部分能夠正常運行,縮小系統受影響的范圍,提高系統的安全性。根據通訊狀況的不同及數據量大小配置多個采集器,分別采用有線網絡通訊,保證數據完整的傳輸。該系統可分為兩層,即數據采集存儲層、數據分析展示層。

1、數據采集存儲層

主要包括多個KingIOServer采集器、10臺實時數據庫服務器KingSCADA和2臺歷史數據庫服務器KingHistorian。采用KingIOServer進行實時數據的采集,分別部署于kingscada實時數據服務器;KingSCADA實時獲取各熱力站的運行數據,包括工藝運行數據和設備運行參數,數據設置有報警限。同時,另兩臺kingSCADA實時數據服務器獲取樓控控制器的運行數據。

歷史數據庫服務器部署2套kinghistorian,兩臺歷史數據服務器做集群,配置磁盤陣列。歷史數據服務器進行實時數據、歷史數據的儲存,實時數據用于實時分析展示,歷史數據用于統計分析、能耗分析等,實現系統的在線監控調度,并將實時數據轉化成有價值的管理信息。

2、數據分析展示層

數據分析展示層主要包括1個工程師站、8個操作員站、Web發布服務器、KM服務器。

  • SCADA服務器

提供與設備接口層的通訊驅動服務、變量輸入/輸出服務、變量計算服務、實時報警服務、實時趨勢服務、實時監視畫面服務、操作權限控制服務;

  • 工程師站

主要供管理人員使用,用于系統開發、編輯、修改或更新系統的各種參數和常數,對SCADA服務器所提供的各項服務進行組態、維護、管理;

3、操作員站

作為MCC操作人員實現能源設備集中監視功能、遠程操作、參數下傳等功能的操作終端;

4、web發布服務器

實現系統Web發布功能,實現網絡瀏覽,能隨時隨地對現場工藝運行情況進行遠程監控;

四、系統功能

1、工藝監控畫面

工藝監控可以使得工作人員直觀的了解各換熱站的運行情況,能夠對現場的工藝過程畫面進行瀏覽,了解生產運行的狀況、獲知關鍵性的數據:設備的實時運行狀態,如一次回水調節閥的開度、PID參數的設置、電流、頻率等;一、二次網供回水情況,如溫度、流量、壓力等。畫面中的設備可通過點擊彈出操作面板,具備相關權限的操作人員可對進行設備運行參數的在線修改設置,達到遠程調控的目的。

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圖1. 工藝監控畫面

2、參數在線設置

可實現對供熱系統主要設備運行參數、工藝運行參數進行設置,能夠和可編程控制器相結合,實現設備按照設定的參數自動運行,如設備的啟停控制,閥門的開度調節。

因參數可以在線修改和設置,充分考慮系統的安全性,對關鍵參數設定較高的權限等級,只有具備較高權限的操作人員能夠進行修改設置。

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圖2.參數設置界面

3、生產數據管理

生產數據管理實現對熱源數據、換熱站數據、虛擬站數據、樓控數據、戶控數據的實時采集展示和歷史數據查詢。

實時數據報表格式如下:

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圖3、生產數據管理

4、熱網動態分析模塊

在熱網水力調試平衡的前提下,調節熱源出口與末端用戶負荷需求相匹配,是系統實現節能及保證末端用戶熱舒適性的重要手段,也是熱網經濟安全運行的關鍵。

基于實時和歷史統計數據及熱負荷的準確預測,根據換熱站及熱用戶的實時數據及管網、熱用戶特性,對全網進行動態的水力及熱力平衡分析計算,確定當前熱源輸出條件下全網最佳的平衡控制方案,從而實現系統的均衡調節和熱網的平衡運行。

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圖4、熱網動態分析

5、負荷預測

預測曲線:輸入當天的平均溫度,根據理論計算得出每個主管道的需熱量,繪制曲線。實際曲線:實際熱源廠的瞬時熱量在曲線上描點,實現與預測曲線對比。

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圖5、負荷預測

5、氣象數據管理

提供手動輸入氣象數據和自動獲取兩種方式,并存儲每一天的氣象數據。應包含今日最高氣溫、最低氣溫、風向、風力、平均氣溫。

6、能耗分析

計量統計功能對熱源系統的投入量、轉換環節的轉換量、熱網輸送分配環節的輸送分配量、用能環節的最終使用量進行分別統計匯總,支持各級管理人員準確和清晰地掌握整個系統的各區域的計量信息。

能耗指標統計:總耗熱量、總耗水量、單位面積耗熱量、單位面積耗水量;

計算熱源、換熱站單位面積熱量損耗和水耗,五大主管道熱耗和水耗對比,采用柱狀圖的方式實現;換熱站能耗分析,對于不同管線的換熱站,進行能耗和水耗的對比,采用柱狀圖的方式實現;

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圖6、能耗分析對比

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圖7. 能耗數據對比分析圖

7、統計報表

包括熱源廠、換熱站匯總日報、月報、年報統計;分支線熱源日報、月報、年報統計。

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圖8、日報歷史查詢

8、水壓圖

換熱站的理論供水壓力、回水壓力,實際供水壓力、回水壓力以曲線的方式展示在同一個曲線圖中,直觀展示水壓圖的走向。同時在曲線下方以報表形式顯示換熱站的實時水壓圖數據。水壓圖為調度執行提供依據,輔助決策。

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圖9、水壓圖

9、設備通訊管理

樹形圖逐級展開方式,真是系統架構內的設備運行狀態和詳細信息,實現對設備的通訊診斷,第一時間進行故障點定位。為管理決策提供有力依據,提高效率。 

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圖10、設備通訊統計

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圖11、設備通訊統計

10、Web發布功能

通過Web發布服務器實現系統的網絡發布,可通過IE瀏覽器進行工藝畫面的瀏覽,可隨時隨地進行工藝畫面的監控。KingSCADA的Internet應用,實現了對客戶信息服務的動態性、實時性和交互性,在Web畫面中用戶能夠對KingSCADA中的數據進行瀏覽,包括實時數據、歷史數據、報警數據以及事件數據,對于具有操作權限的用戶還可以進行相關操作。

11、報警預警

報警預警可使操作人員第一時間內獲知運行過程中設備故障/保養維護信息和將要產生的生產事故信息。設備故障/保養維護報警:當運行過程中設備一旦發生故障時,或當設備需要保養維護是,相應的區域顯示閃爍同時伴隨報警語音的提示,提醒維護人員及時到達現場對設備進行維修、保養。生產事故預警:當供回水流量、溫度等一旦達到設定的預警值時,就會彈出預警對話框,提醒操作人員及時對生產狀況進行調整,預防事故的發生。

報警預警設有優先級管理,各類報警預警進行精確判斷,實現故障自動報警、事故自動預警,并顯示所有報警預警列表及詳細的報警預警信息。支持多種報警方式,如語音報警、短信報警燈,滿足用戶的視聽需求。

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圖12.歷史報警查詢

12、事件記錄

系統事件記錄不只單純的記錄事件數據的信息,同時會把所有與該事件相關的數據、條件記錄到數據庫,以供事故追溯、設備運轉操作分析。

系統發生的較大情況,如設備故障、越限報警、大型設備的啟停等情況,或操作人員對設備的操作、參數的調整,可通過事件記錄功能記錄下這些情況和操作過程作為今后分析事故的基礎資料。事件記錄的內容包括各種事件信息、事件發生時的用戶、事件發生的時間等。

13、系統安全管理

根據組織結構特點可以設置不同的用戶權限,如管理者、工程師、現場值班人員。每個用戶可以對應一個角色也可以對應多個角色,用戶角色的變化直接影響到其在系統里的操作權限。系統為每個角色定義可訪問及操作的內容范圍,保證系統信息的安全,尤其是生產運行管理的核心數據安全。

每個用戶通過合法的用戶名密碼可以登錄系統訪問其負責的業務范圍的數據信息。登錄的用戶一旦登錄其他人員不能進行在異地登錄,登錄人員可以設置登錄超時,超過設置時間系統將自動退出,用戶登錄要顯示上次登錄的時間、地點等信息。

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圖13.用戶管理

14、手機/ipad客戶端

為方便管理者及系統使用、維護人員實時了解熱網監控調度中心運行情況,系統采用B/S架構,在能訪問到互聯網的任何地方,只要有權限的管理者、現場負責人、維護人員可以隨時通過電腦、手機、iPad瀏覽熱網調度監控中心實時數據,歷史數據,曲線,換熱站運行情況、一二次管網運行情況等。

我方系統支持手機訪問,實現手機跨平臺瀏覽曲線、報表和報警等數據,支持安卓、ios系統的手機客戶端展示,方便領導、維護人員、巡檢人員等實時了解自己負責區域供熱情況。

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圖14、手機客戶端

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圖15、網頁客戶端

14、用戶測溫系統

用戶室內溫度數據存儲在抄表系統的數據庫內,通過連接該數據庫獲取到溫度數值,并且在相應的樓控閥界面上顯示,同時用戶室內溫度以單獨的列表顯示。

五、項目總結

智慧信息化供熱調度系統實施應用后,年節約標煤8.5萬噸,平均供熱單耗由34.9瓦降至28.9瓦,每平方米耗熱量由0.438吉焦降至0.362吉焦,節能17.4%;每平方米循環水量由原來的5 升/小時,降至2.5-3.5升,每平方米節電1.5-2度;一個采暖期節約熱量252兆瓦,減少投資1.2億元,減排二氧化硫1992噸、氮氧化物581噸、煙塵1660噸,取得了良好的經濟效益、社會效益和環保效益。

2015年1月9日,國家住建部既有建筑節能改造項目部主任梁傳志同志參觀和調研了威海熱電集團,梁傳志主任一行對威海熱電集團公司的工作給予了充分肯定,威海熱電集團公司的智慧供熱技術走在了全國前列,值得熱電行業學習與借鑒。

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