京能集团海淀北区域能源中心智能热网监控系统技术规范

1 热网监控系统招标技 术 规 范 书2012 年 12 月2 一、热网调度中心 SCADA 系统技术规范1.1 项目介绍北京上庄燃气热电有限公司将建设一座规模为 1x9E+2x58MW 的热电厂，在太舟坞村绿地建设一座规模为 2x58MW 的调峰锅炉房，在 4-1 街区建设一座规模为 2x29MW 的调峰锅炉房， “十二五”末，规划建筑面积约 909 万 m2，采暖热负荷约 466MW；其中 3 片区规划建筑面积约 814 万 m2，采暖热负荷约411MW，4-1 街区规划建筑面积约 95 万 m2，采暖热负荷约 55MW，预计换热站100 座。1.2 智能热网介绍公司热网系统内，热源点分散，用户和热力站数量随开发区滚动建设逐年增多，网区内多为公建用户，采用热计量收费后，热网负荷随时序变化较大。为了适应新型热网的调配特性，确保安全经济运行，合理调配热能，预防生产事故发生及在突发事故时及时、正确处置，提高供热管理的数字化与信息化程度，将换热站监控、地理信息、模拟仿真系统等信息化建设整合为能源管控中心综合管理系统，实现公司管网联网、环网调度管理，保证公司管网的安全、稳定、节能运行，充分发挥智能供热调度，节能降耗的管理职能。通过系统的建立，将大大提升公司的生产管理水平，为公司安全运行、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。1.3 热网监控系统概况本次招标热网监控系统为预建设的北京上庄燃气热电有限公司智能热网项目中的一部分。热网调度中心组态包括将所属的各换热站（包括首站）的参数接入热网调度中心的监控系统，全面实现远方监视控制功能。卖方提供的全套的热网调度中心控制系统应无条件满足工艺系统和买方提供的控制要求。（一） 规范和标准供货商提供的控制系统应满足相应的标准：如ISO国际标准组织 IEC国际电工委员会JIS 日本标准DIN 德国标准3 BS 英国标准ASME 美国机械工程师协会ASTM 美国试验及材料协会GB、JB （国家、部级有关标准）其他国际公认的与上述标准相当或更好的标准也可以接受，但应同时符合现行的国际有关标准和规定，并且投标者应满足相关的 ISO 等标准和 GB、JB 标准，并保证根据这些标准进行产品设计、制造、试验、检验等。供货商应在标书中说明满足上述标准的具体情况供 货 商 提 供 的 软 件 系 统 应 满 足 国 际 公 认 标 准 。（二） 设计内容2.1 前言北京上庄燃气热电有限公司热网工程的热网监控 SCADA 系统，包括 1 台数据库服务器、1 台 WEB 服务器、1 台工程师站、1 台操作员站、打印机和交换机等设备。2.2 热网监控系统的概念该热网监控系统包括热网远程监控和数据采集 SCADA 系统、远程终端站RTU 及相应的通讯系统。它将实时、全面的反映和控制整个热网的运行情况，监视热网最不利点的压差，提供热源调节处理热网变化的依据。同时它还是热源和热网安全、可靠、高效经济运行的保证。2.3 供货范围供货商应按照规范要求，对热网监控系统进行软件编程，并通过测试、调试，利用招标方提供的光纤通讯网路，实现与约 100 个换热站的远程数据监测和监控功能，实现各换热机组无人值守，并提供相应的技术服务、文件和培训。本供货范围规定了热网监控系统在供货、安装指导、调试各阶段所需的全部设备与要求的工作内容。尽管标书中不一定指明，但也认为属于供货范围。“包括在供货范围内”指包括在供货总价内。热网监控系统应能在本标书规定的各种工作条件下运行。供方应保证该系统的各部分协调工作，最终形成一套完整的功能齐全的热网监控系统。4 供货范围的每项工作需单独报价，并包含在总价中。2.4 供货商的工作（1）热网监控系统的软件编程，完成要求设备的组态，并完成要求的所有功能。（2）网络通讯：该部分包括将热网监控中心与三个调峰锅炉房 DCS 系统、一个燃气热电机组 DCS 系统之间的通讯，与约 100 换热站由光纤组成的局域网之间的通讯，该部分网络主要由通讯网络部门完成，但供货商应与通讯部门合作共同完成所需要的通讯网络。该部分还包括与智能热网 GIS 系统、建模仿真系统、负荷预测调度系统的数据传输。（3）机组远程终端 RTU：供货商应与机组电气自控系统密切配合，在监控中心实现对各机组的远程监控，最终完成各热力站自动控制、无人值守运行。（三） 热网监控中心应实现但不限于以下功能3.1 主要性能指标系统可用率： 不小于 99.9%平均故障间隔时间（MTBF）： 不小于 20000 小时动态画面响应时间： 不大于 2 秒遥控、遥调正确率： 不小于 99.99%遥控、遥调命令传送时间： 不大于 4 秒遥测信息传送时间： 不大于 3 秒遥信变位传送时间： 不大于 2 秒整个系统对时精度： 不大于 1ms各 CPU 的平均负荷率： 正常时（任意 30min 内）： 低于 40网络正常时（任意 30min 内）： 低于 20网络事故时（10s 内）： 低于 403.2 主要功能5 热网 SCADA 系统为 1 个热网监控中心与若干个远程终端站（RTU）组成的网络系统。主要完成对各站的数据采集和分析处理功能，并对机组远程终端站做出控制指导，保证整个系统在平衡的状态下安全、稳定、高效节能运行。3.2.1 数据采集和控制：热网监控中心通过通讯网络对远程终端站（RTU）的运行数据和运行状态进行远程实时采集，应保证采集的数据与远程终端站的数据保持一致，并实时更新数据库，并将运行数据存入历史数据库。在进行数据采集和控制时不需要执行任何附加的应用程序。当系统在线运行时，应能够对系统所有的部分进行组态而不影响其他通道的数据采集和控制。特别提出的是，任何节点不得通过重新启动来完成数据库的更新。(1)组态数据通讯驱动程序由具有最高操作级别的工程师在线进行组态。组态必须有权限识别。(2)通讯SCADA 系统应能与供方所提供的远程终端装置通过通讯公司建立的通讯网络进行通讯。如果有足够的级别授权，操作员应能从任意一个操作员站（包括远程连接站）读出、操作和分析所有的数据。一旦对控制设备组态并使之投入使用，系统应能自动开始在后台进行对该设备的诊断扫描，以保证对系统通讯的监测与任何数据采集扫描相对独立。系统对从所有的设备采集来的数据进行数据完整性检验。一旦接收到无效的数据或者通讯时间溢出信号时应重发，若 3 次失败，系统将产生一个该次通讯错误的记录。系统能通过该通讯监测表的结果给出报警信号，通知操作员有故障的设备或通道。通讯的统计情况应在系统的标准显示画面上显示，并能在报表中或用户定义的显示画面中输出。当通讯线路故障导致通讯中断无法采集数据，应在通讯线路恢复正常后，保证数据采集自动恢复正常。(3)数据采集系统应支持下列数据采集方式：6 1）周期性扫描2）异常报告从若干个远程终端站（RTU）到监控中心的数据完整性是非常重要的。数据传输的结构应是严密而完整的，这样任何有疑问的数据都将在操作员处醒目的显示。不允许使用诸如 DDE 等协议向操作员站传输数据。监控中心应能采集到以下参数机组远程终端站 RTU 的数据采集换热站视频信号的数据采集从 RTU 控制器所列出的所有需要的参数进行数据采集热源 DCS 系统的数据采集通过 OPC 协议主要从热源 DCS 系统采集如下数据：热源出口的供水压力、温度、流量，回水压力、温度，热源出口的供热量，热源总的耗电量、耗水量、耗煤量、泵的运行状态。数据库服务器应具备与电厂 MIS 或 OA 系统的通讯接口。(4)设备控制将智能热网负荷预测模块计算的控制指令通过硬线或通讯方式下发到各热源点的控制系统中。从操作员站发送到控制设备的指令应采用先写后读的方式以保证指令的完整性。如果发送指令后读到的确认信号显示控制动作失败，操作员应接收到一个控制失效报警。操作员可以对控制失效信号的优先级组态。主要对换热站机组进行设备控制，所谓进行控制只是在监控中心修改所需要的参数，并远程下载到各机组控制器 RTU,仍由就地的控制器进行独立控制，只有具有最高权限的操作员才能进行如下控制，原则上在就地控制器上能设定或修改的参数都应在监控中心进行修改或设定，并应具有所有控制回路的专用监控画面，控制回路采用柱状图显示，供方应满足但不限于以下所列的功能，满足换热站无人值守的要求：二次供水温度控制：可以在监控中心修改二次网供水温度的设定值、修改室外温度补偿的二次网供水温度设定曲线、修改设定曲线平移值、修改室外温度修正值、修改时间7 控制程序、修改各调节阀的实际开度，修改一次侧热量最大热量限制值等所有需要操作。应具有控制回路直观的操作画面，包括室外温度测量值、二次供水温度测量值、二次供水温度设定值、平移值，通过柱状图进行显示。应有室外温度补偿的二次供水温度设定曲线画面，应比较形象直观并方便修改设定值。可方便的进行参数修改等工作。温度控制应具有手自动切换功能。二次网供回水压差控制：可以在监控中心修改二次网供回水压差的设定值，修改循环泵变频器的实际频率、PID 参数。应具有控制回路直观的操作画面，包括二次侧供回水压差（的测量值与设定值通过柱状图进行显示。可方便的进行参数修改等工作。应有手自动切换功能。二次网回水定压控制：可以在监控中心修改二次网回水定压的设定值，修改补水泵变频器的实际频率、睡眠频率、低限偏差设定值、PID 参数。应具有控制回路直观的操作画面，包括二次侧回水压力的测量值与设定值通过柱状图进行显示。可方便的进行参数修改等工作。启停控制：在紧急情况下，可以在监控中心进行循环泵、补水泵、泄压电磁阀的启停控制。在条件具备的情况下，可以进行整个机组的启停控制。3.2.2 操作员界面显示：系统应提供用于操作数据和非正常情况下有效通讯的操作员界面。重要的区域，如报警图标应一直显示。该界面应提供一系列的标准显示画面，用于组态和浏览 SCADA 系统。这些标准画面独立于用户和过程画面之外。操作员界面应在 Windows 操作环境中运行。在不同的运行环境中，该界面保持一致的外观。该界面是交互的，全图形化的和基于图标的。图形支持至少 256 种颜色和12801024 的分辨率。8 为减少操作人员的培训，该界面应基于视窗形式。为使常用的操作简单易行，标准显示画面和用户定义画面上应具有标准的工具条图标和下拉式菜单。同样，不需要组态也可以使用标准的功能键实现常用的功能。系统应提供 HELP 文件来帮助指导操作人员。操作员界面应能以局域网形式与系统服务器相连。操作员应能监视到以下画面：（1）热网系统供热区域各站点分布画面显示：应能利用供热区域的地图，标示出一次网主要管线走向，以及采用不同的图标区别显示热源和各换热站站点的位置，每站点应具有基本的运行参数(压力、温度、热量)显示，通过点击各站点图标即可进入换热站流程图画面。（2）各换热站流程图画面显示：具有换热站基本流程图画面显示，换热站所有相关的运行参数显示及相应的控制操作功能，每个控制回路都应有调节显示的画面，支持远程下载，控制功能应具有自动/手动操作模式，功能实现应直观、方便、简单。正常数字、异常数字及超限数字显示应具有颜色变化功能。（3）监测通讯通道画面：显示监控中心计算机之间，监控中心与远程终端站之间的通讯状态，若发生故障能显示故障状态。（4）注释功能：每个站点都有专门的信息窗口，能够显示本站点的供热性质、供热区域、设计/实际供热面积、建筑类型、供热形式。所有的过程对象都配有注释功能，与该过程对象有关的信息都收集在注释表里，同时也能存放过程对象新出现的信息。该信息具有权限的操作员可以进行修改。操作员留言板：当班的操作员留言后，下一个值班的操作员可迅速的获得留言信息。（5）水压图显示：该系统应绘制供热外网自热源到各热力站的一次网动态水压图。水压图用于显示沿管长的供、回水压力，通过此图，可得出管线的压力损失，确保系统9 部件的保护处于最佳状态。（6）实时和历史报警画面为了让操作人员迅速而精确的得到过程中异常情况的信息，该系统应支持完善的报警检测和管理功能，应具有专门的实时和历史报警画面。1)报警信息种类系统将支持下列报警类别：过程值高限过程值低限过程值超高限过程值超低限偏差值高限偏差值低限变化率系统报警传感器故障（明显偏离正常值报警）在以点为基础的点组态过程中，应能将上述类别中的任意四种报警附加到任意一个模拟点或累积点。2)报警优先级系统应支持至少四种报警优先级：紧急、高、低、日常每一个点所设定的每一种报警都应为上述优先级中的一种。紧急、高、低优先级的报警应显示在系统报警摘要中。日常优先级的报警只记录在系统的打印记录和事件数据库中。上述任意优先级的报警都应能激发声光警报。操作员站应能应用多媒体技术，如 wav 文件和声效卡来提供反映实际情况的报警。一旦操作员在报警警报激活后预先设置的时间内没有动作，系统应能激发相应的动作。3)报警处理一个指定了某一类报警的点，一旦报警发生，将发生下列情况：系统将根据最近的时间（秒）把报警信号及点的名称、报警类型、优先级、10 点的描述、新值和工程单位记录在事件数据库中。任何包含该报警点的标准画面和用户定义画面中，该报警点的过程值将变为红色并闪烁。低、高和紧急优先级的报警将被输入到系统中。如果设定，将发生相应的声音警报。声音报警指示灯将闪烁。另外，操作员界面的报警区域应显示最近发生的或所选择的过去发生的报警、最高优先级的报警和未被认知的报警。4)报警认知系统应提供下列有效的报警认知方式：从用户画面中选择报警点的任意点参数，按专用的认知键在系统报警摘要中选该报警，按专用认知键从系统报警摘要中选择一页报警的认知一旦操作员认知报警，闪烁的指示灯应停止闪烁，任何画面中的该过程值仍然保持为红色。该认知信息和认知的操作员、操作站将被记录在事件数据库中。如果报警点在认知前已恢复正常，直到操作员认知前屏幕上应有专门的方式来显示。5)报警警报操作员应能以下列方式获得警报：操作员界面专用报警线上显示的报警信息系统报警摘要中的报警信息使用计算机扬声器或声卡的报警警报打印机记录的报警信息6)专用报警线在所有的显示画面上都应显示专用的报警信息条，用以显示最近发生的报警、组态选择旧的报警、最高优先级的报警或未认知的报警。如果需要，操作员可直接进入相应的过程显示画面。一旦报警发生，画面上的报警专用线将显示报警点的名称、类型、描述。如果发生多个报警或报警状态改变，后发生的而且级别较高的报警信号将显示，11 以前的报警信息则留在等待认知的报警信息清单上。7)报警记录报警信息除在打印机上打印记录外，还应记录在事件文件中用于形成报警报告或存档于拆卸式存储设备上。8)报警恢复功能键及工具条图标系统应具有下列标准的专用功能键和相应的工具条图标：报警认知键：用于操作员对该报警信号的确认报警摘要键：显示当前的报警摘要信息报警相关画面键：调出与此报警相关的画面9)报警过滤系统的报警摘要应能过滤一些报警信息，过滤的条件至少为以下几种：某一个优先级某些优先级认知情况某些区域10)附加的报警信息该 SCADA 系统应支持报警附加信息功能。该功能将给操作员提供附加的关于该报警的信息而不会影响报警摘要，即每个报警都有一条报警文本，说明报警原因,并提供操作建议。11）弹出报警窗口为引起用户警觉，优先级足够高的报警显示为前台弹出窗口，即使用户正在进行其他程序工作。用户可以在窗口中确认或者根据问题的性质直接跳到工厂的图形中以获得详细信息。（7）实时和历史趋势画面对采集的所有参数及通过计算得出的参数都可以方便的建立实时趋势画面显示，该画面可以放大、缩小，并具有时间和数字一一对应显示。对于做了历史纪录的参数应具有历史趋势曲线显示。1）趋势显示的功能趋势显示应包括以下功能：12 实时趋势画面历史趋势画面趋势卷动趋势缩放工程单位或百分比显示趋势数据的光标读取多重趋势曲线中对某些曲线的显示和取消显示多重趋势曲线中各点，用鼠标或键盘选择该点即显示参数值将当前趋势曲线的数据通过剪贴板拷贝到电子制表文件或文字处理文件中所有的趋势组态应能够在线进行，而且不会干扰系统运行。改变趋势组态不应影响历史数据。2)趋势显示的形式系统应能以不同的格式显示实时的、历史的或存档的趋势，这些格式为：棒图显示实时趋势曲线多重曲线趋势：显示最大到 8 点的历史值多范围趋势：显示范围可设置最大到 8 点的历史值设定值程序趋势对于每一幅趋势图，操作员应能对点的数量、时间范围进行在线组态，以及在线缩放趋势曲线。系统应提供卷动条用来使趋势曲线在历史记录中向前或向后移动。趋势曲线应能自动读取存档的历史数据而无需操作员的组态。（8）实时和历史报表画面1）实时报表：对所有的参数都应具有实时报表功能，所有的站点的参数都应在一张报表上进行显示，并且具有实时的时间显示。操作员不需要编程，就可选择所需要的参数进行实时报表画面显示。可以进行编辑打印等工作。2）历史报表通过读取历史数据库的数据，应形成相应的历史报表，历史报表应支持供热日报表、周报表、月报表、季报表。操作员只需选择一次报表的开始时间和结束时间，时间可以自由选择，点击“报表生成按钮”即可生成附表所示的报表13 形式，并显示报表的时间间隔（以天计） ，并可以进行编辑、打印等工作。应有可靠的措施防止累积数据清零所造成的影响，避免形成错误的报表。日报表：对所需要的参数在每日整点时进行记录，对模拟量参数应具有日平均值的统计记录、累积参数应有日累积记录等，都应进入日报表。周报表：对所需要的参数在每周结束时进行记录，对模拟量参数应具有周平均值的统计记录、累积参数应有周累积记录等，都应进入周报表。月报表：对所需要的参数在每月结束时进行记录，对模拟量参数应具有月平均值的统计记录、累积参数应有月累积记录等，都应进入月报表。供热季报表：对所需要的参数在每月结束时进行记录，对模拟量参数应具有供热季最小值、供热季最大值、供热季平均值的统计记录、累积参数应有供热季累积记录等，都应进入供热季报表。自由格式报表：提供自由的报表平台，用户通过选择所需要的参数和时间间隔形成所需要的报表。3）标准报告系统应提供以下预先定义格式的标准报告：报警及事件报告：系统应能提供某一时期某一类型所有事件的摘要操作员踪迹报告：系统应能提供某一时期某一操作员的所有操作摘要点踪迹摘要：系统应能提供某一点的某一时期某一类型的所有事件的摘要报警持续时间报告点属性报告：系统应能提供有关故障、报警禁止、异常输入级别或手动模式的点的报告数据库参照条目报告自由格式报告：系统应允许用户在任意时刻在线组态用户报告，这些报告应能读取数据库中所有的数据并能执行相应的数学运算。系统中仅需要输入报告的目录信息，以及其他参数如点的名称或通配符、过滤信息、搜寻时间间隔和目标打印机就能完整地对报告组态。系统中不应采用任何编程或编写来形成报告。4)报告激活14 系统的报告功能应由下列方式之一激活：用户定义的时间间隔操作员要求时间激活应用程序激活报告可预定义并自动打印输出，或根据操作员的要求打印输出。投标方的日（周、月、季）报的报表基本格式参见下表，应具备报表中所提出的功能所有。（四） 硬件配置SCADA 系统的硬件至少包括以下内容：1 台数据库服务器1 台 WEB 服务器1 个操作员站1 个工程师站1 台彩色打印机1 套网络设备，包括为建立完整的 SCC 监控系统所需的全部设备1 个 UPS液晶大屏幕远程数据访问设备操作台及配套部件路由器交换机4.1 数据库服务器/WEB 服务器DELL T5500 英特尔(R) 酷睿(TM)4 双核处理器 E5506 (2.66GHz/1333 前端总线/ 36MB)4G 内存500G 硬盘DVD 光驱15 键盘/鼠标显示器： 三星 26 寸 T2604.2 局域网络高稳定性、高速率、标准化、对网络而言,用户最关心的就是网络系统的稳定性、数据的完整性及执行速率。要求数据的传输速率达到全双工的 1000Mb/s