1SCADA系统投标技术规格Word文档格式.docx
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系统可靠性高。
完全基于浏览器方式,管理维护方便;
1.1.1.2调度监控系统组成
燃气管网调度监控系统建设的目标就是实现燃气管网输配调度的高度智能化、科学化。
调度的依据就是对各种数据信息(实时、历史、空间、非空间、事件、消息等)科学分析的结果,而数据信息又是所有各种分析的基础。
因此,调度监控系统的基础就是数据信息,而核心就是实施调度的各种功能模块,其逻辑结构也可分为三层,如图1-1-1-2(a)所示。
图1-1-1-2(a)调度监控系统逻辑分层
调度监控系统从逻辑上被分为数据采集层、数据管理层和功能实现层。
其中数据采集层为软件系统的基础层,主要负责各种数据信息的采集,包括:
1)SCADA信息:
燃气管网各门站、储配站、调压站、阀室等处设备运行工况信息,管网各监测点的压力、温度、流量等数据信息;
2)GIS信息:
燃气管网的地理及空间分布信息、管网属性等;
3)CIS信息:
客户信息、报修信息等;
4)仿真信息:
管网模拟、仿真、预测的数据信息;
5)其它信息:
气候等自然环境信息、经济发展状况、城市发展规划及政府法规指令等信息。
数据管理层实际上是一个广义的数据库管理系统或叫数据仓库,主要负责将数据采集层提供的各种数据信息按规范进行分类、处理及中间量计算等,为功能实现层提供快捷、有效的数据源服务。
它包括:
历史数据库、实时数据库、GIS数据库、客户信息数据库、仿真数据库等。
功能实现层是调度监控系统的核心部分,主要实现燃气管网输配调度管理系统的各种功能,并提供各种辅助工具。
主要包括:
管网实时运行工况监测、燃气输配调度预案制定、管网仿真分析、设备维护管理、应急事故抢修、GPS车辆定位管理、客户管理、报表生成、信息查询与发布等。
同时,功能实现层还实现系统的人机界面。
通过逻辑分层的分析,我们可以导出调度监控系统的组成结构,整个系统由SCADA软件、GIS软件、管网仿真(APPS)软件和数据库管理软件及各种应用模块组成,如图1-1-1-2(b)所示:
图1-1-1-2(b)调度监控系统组成结构
1.1.1.3操作人员
系统运行所需全日工作的管理操作人员分为三类:
♦系统工程师,在MCC值班。
♦操作员和操作工程师,在SCS和MCC中全天24小时值班。
在MCC和配备本地显示和监控系统的本地站,全天24小时均有操作员值守、管理。
♦维修人员,在一个或多个地点值班,负责天然气输配管网调度监控系统的维修工作。
1.1.1.4系统的运行调度要求
SCADA系统通过远程信息检索系统,获取各个站点中固定不变的系统设置参数和随时更新的实时数据。
SCADA系统的数据传输使用VPN通信网络和ADSL通信网络,主系统使用VPN通信网络,备用系统使用ADSL通信网络。
输配管网上所有SCS均安装相应的通信接口设备,并处理以下信息:
流量,配气站进站的天然气流量和配气站出站的天然气流量,跟踪监测管网内压力、流量的平衡状态,绘制管网的压力、流量的平衡图表。
沿整个管网的压力(和温度)值,用于:
■监测天然气沿着管网的压力梯度;
■检查由于机械破坏、管道腐蚀或土壤沉降等原因而造成的气体泄漏。
阀井内的积水水位的检测,用于检查阀井内的积水状况。
阀井内的天然气泄漏的检测,用于检查阀井内阀门的漏气状况。
重要阀门(安装在许多站点中)的开关状态。
通过专用的仪器、仪表测量天然气的质量、成分、H2S的含量、含水量、其它杂质的含量和气体热值。
其他监测设备完整性、安全性的参数,比如:
是否有人打开机柜、阀井井盖,电源的供电情况、本地设备的工作情况等。
每一个本地监控站(SCS)、或远程终端装置(RTU/PLC)均具有用于发送和接收数据的本地接口设备,使得MCC和SCS实现上述远程监测和控制功能。
本地站内安装有本地显示和控制设备,使本地操作员有可能通过MCC授权的远程控制命令,来控制本地站的运行。
1.1.2输配调度管理系统功能
天然气输配系统实施监控的主要目的是监控天然气输配系统的高/中压配气站、储配站、调压阀室、阀井、管网等安全、可靠、稳定、经济地运行,以保证输配系统内各个天然气用户的供气需求和安全。
调度监控中心通过SCADA系统、依靠管网仿真和SCS的协助,预测输配管网中短期内的用气量,以保证天然气的供需平衡。
实现天然气的供需平衡,必须有可靠安全的调度管理措施,其具体内容如下:
✧从高/中压配气站获取天然气的供气量和气质数据。
✧使用最佳的方式,完成从高/中压配气站到各天然气储配站和高/中压管网的输配,达到管网的供需平衡及安全运行,使管网运行状态规律地变化。
✧通过正确适当的储气管理(管线和储配站)和其它技术及商业手段调节,达到长期的供需平衡。
1.1.2.1输配管网运行工况监控
1.1.2.1.1实时监测管网数据
该功能的实现主要借助SCADA系统将分布在主城区各SCS站所采集的管网设备的运行参数汇集到MCC监控界面上来。
并结合GIS系统提供的天然气管网地理信息,将管网各监测点的信息(压力、温度、流量等)实时地显示在MCC的大屏幕监视屏上。
同时该信息还通过WEB服务器发布,供联网的客户端浏览。
1.1.2.1.2显示各站的动态工艺流程图
利用GIS系统强大的绘图工具可以根据用户的要求,随心所欲地绘制三维动态工艺流程画面,将整个工艺流程直观地在计算机上显示出来。
可以看到相关开关量、设备的运行/停止、模拟量的实时变化等,图形目标的前景色、背景色及目标的动态移动方向均可任意指定,并可动态变化。
各SCS站操作运行过程中,工艺参数如压力、温度、流量、瞬时值、累积值、计划值等,可选用表格显示或条形图显示,还可进行组显示、特定显示等。
这些信息还可通过WEB服务器发布,供联网的客户端浏览。
1.1.2.1.3实时和历史数据趋势图、棒状图显示
历史趋势:
根据用户的需要我们可以将相关的监控点数据生成历史趋势图。
通过历史趋势,用户可以查看以前特定某段(点)时间的历史图形记录,可以查找故障发生的时间,变化趋势,从而找出系统的故障原因。
实时趋势:
同样可以生成实时趋势图,用于分析模拟量参数(如流量、温度、压力等)的变化趋势,以更好地让操作人员掌握系统参数的变化趋势,使系统保持最佳运行。
1.1.2.1.4下达调度和操作命令
系统操作员可以根据管网输配气的需要,下达调度指令给各SCS站或直接操作任何可以操作的阀门或其它执行器,同时监视指令运行状况。
1.1.2.1.5报警和事件管理
对于监控站的设备或系统部件故障报警、诊断报警等,管理软件能自动处理。
对工艺过程报警管理软件进行报警组态后自动处理。
系统对任一报警可以用监控站内置喇叭发出声报警,也可以用将重要参数报警组态为报警出现时输出到某个数字量输出点,以驱动外接音响。
对于每个报警可以组态为报警发生时系统自动切换至报警参数所在画面,同时在报警提示行以醒目的颜色显示报警信息。
每个报警可以组态是否需要打印及打印风格,工作站上显示的报警处均带有日期和时间,同时对报警参数恢复的日期和时间同样进行显示和记录。
对于每个报警类型组态的方法是在报警组态的对话框内完成的。
报警和打印的时间分辨率最高为1秒。
报警详细内容如下:
报警/事件具有优先显示权,除在流程上单点显示外,还报警或事件状况列表显示,表中至少包括标志符(位号)、数值、说明、时间(年、月、日、时、分、秒)、位置等。
报警具有容易引起警觉的声响输出,具有语音提示功能;
报警显示可由操作员抑制或消除;
对过程变量超限数值应给出警告、危险二级报警。
1.1.2.1.6各种报表生成和打印
报表格式可以根据生产的实际要求,通过监控软件与EXCEL电子表格的动态链接,任意定义各类表格及其格式,如班报表、日报表、月统计表,甚至年统计表等等。
并且可以统计每一个报表的最大、最小值,做出相应的棒图、趋势图、X-bar图等数据分析方案,使整个管网运行、设备优化和企业管理进入全面量化控制过程。
利用定时打印设置功能,可以设置定时自动打印各类报表,也可以根据需要人工干预,随时打印所需报表。
1.1.2.1.7网络监视和管理
管理软件同样也能对系统自身的运行进行自诊断并形成报告,监视整个系统的工作运行状态,以便对系统进行管理和维护。
系统具有以下管理功能。
✧系统的自诊断和故障分析功能
✧网络监视及管理功能
✧通信通道监视及管理功能
✧系统时间同步功能
✧设备管理功能
✧班组日常管理功能
1.1.2.2输配优化调度
通过仿真系统提供的分析功能,操作员可对今后的供气需求作出近期或远期的预测。
1、根据负荷预测分析提供的数据报表,合理安排每日/周/月的用气计划;
2、根据管网实时模型,可以通过对管道有关参数的计算,对管道的异常工作情况进行分析(地点、时间),模拟分析计算用气高峰期管线上的压力分布,分析高峰期每日运行的管道系统的输送和储气性能,对系统是否能够满足未来需求提供决策支持。
在此基础上,可实现储气调峰调度的优化,减少储配站压缩机开启的台数、时间和启停的次数,实现燃气输配的经济优化运行。
1.1.2.3设备查询和维护管理
通过GIS系统提供管道设备(阀井、阀门、调压器等)的基本信息(型号、管径、管材、壁厚、压力、接口等);
系统能对管网进行连通性分析、剖面分析;
对管网设备、设施进行缓冲分析;
对管线和地形图进行空间叠加分析等.
结合安全评估分析提供的数据,优化配置,提供经济、合理的管网相关管线及设备的维护更新计划。
1.1.2.4应急事故抢险处理
建立事故报警应急处理机制;
1、事故报警来源:
1)、SCADA系统实时的报警信息;
2)、泄漏分析系统计算分析出的预警信息
2、生成事故处理预案
接到事故信息,马上能在系统地图上进行定位,确定事故地点,提示周围管道和相关设施信息,生成处理预案,显示需关闭的阀门和调压器,使应急处置人员可以立即关闭相关阀门,切断气源,隔离漏点,防止事故范围扩延;
能提供事故影响范围,查询和显示所影响到的用户,对重要的用户能闪烁显示,并打印停气/断气通知单给所有受影响的用户;
根据需要,可叠加显示事故周边地区的危险源、重要单位、消防系统、医院等的信息,为事故抢修提供参考信息。
1.1.3SCADA/DMS系统设计方案
本次招标所包含的SCADA系统是调度监控系统的核心子系统,在这个系统的基础上把CIS系统、GIS系统、负荷预测、安全评估、检修调度和急抢修调度等系统的内容扩充或集成进来,然后加强上层的数据应用开发,即是一个完整的调度管理系统即DMS系统,将对燃气公司的调度监控业务流程提供强大的辅助支持。
以下设计是我方利用LOGICACMG公司系列产品,为深圳市天然气输配工程的管理系统工程构成的DMS设计方案。
1.1.3.1工程简介
根据深圳市天然气输配工程的管理和运行要求和地理分布特点,从系统扩展和新的调度中心(在不影响系统正常运行情况下)的建立,采用的LogicaCMG公司的大规模MOSAICSCADA平台为实时监控系统和DMS综合调度管理系统,正是具有了这种“多中心”互为备份集群技术和真正分布式的系统架构,从而保证了整个SCADA/DMS系统的高可靠性和高的扩展能力,从而为深圳市燃气集团有限公司的管理决策人员,工程技术人员、调度操作人员等不同职能的部门提供一个技术先进,高可靠性和扩展性SCADA系统。
1.1.3.2系统结构
深圳市燃气集团公司的SCADA系统是采用以计算机网络为核心的监控和数据采集系统。
采用的LogicaCMGMOSAIC系统不仅在位于留仙洞的高压管网调度控制中心(MCC-MasterControlCentre),完成对高压天然气输配管网,门站,高中压调压站和阀室等进行监控、调度、管理的自动化水平。
同时通过广域网通信系统(VPN和CDMA/GPRS),实现与位于集团总部(喜年中心)的“容灾调度中心”(BCC-BackupControlCentre)的原有SCADA系统的集成,形成“远程互为备份”集群系统架构,为整个集团公司在实时生产运行管理提供分布式管理和数据共享大规模系统平台。
LogicaCMGMOSAIC系统的远程实时数据同步和数据库全分布技术正是满足了深圳燃气集团公司的分布式管理,控制和数据共享的需求。
在SCADA系统投产后,操作人员在授权前提下,在调度控制中心(MCC)或容灾调度中心(BCC),通过MOSAIC系统可完成对整个管网的监控和运行管理。
MOSAIC系统先进的“Cluster”技术允许大型系统中多控制中心的实现,每一个“Cluster”的运行都是独立的,同时数据可在所有“Cluster”中透明共享。
MOSAIC系统提供实时数据在广域网中快速分布,允许授权的用户通过系统监视数据和进行操作,一个“Cluster”当通信线路故障恢复或“Cluster”启动恢复,MOSAIC系统提供自动数据库同步。
在本项目中,调度控制中心(MCC)和容灾调度中心(BCC),是二个“Cluster”形成的“互为远程互为热备份”的灾难恢复系统结构,同时MOSAIC系统的灵活性能容易地允许系统扩展。
同时MOSAICSCADA监控系统是针对国际工业上流行的开放式系统趋势下进行开发和设计。
MOSAIC系统是高度模块化、可组态的、分布式的应用软件系统,具有实时、面向对象的、分布式关系型数据库管理系统。
同时采用了“容错”技术和“N级”备份技术,保证系统高可靠性。
相对于传统的“主/从”备份型式,它采用多CPU,分布SCADA处理的任务。
这种技术不仅保证了系统的高可靠性,同时系统可实现从双服务器到多服务器的规模化的特点,有利于系统今后的扩展。
MOSAIC提供了一种网络功能机制,用于在监控中心实时数据的快速的分布。
这样允许被授权的用户,通过整个系统来监视数据和进行控制操作。
当一个控制点发生故障时,不会影响其他控制点的运行和操作。
MOSAIC系统具有自动数据库同步技术,用来恢复通信链路故障引起的数据丢失。
同时MOSAIC系统支持调度控制中心(MCC)和位于集团的容灾调度中心(BCC)对整个系统的的现场RTU/PLC站进行“全扫描”,即通过VPN(主通道)和CDMA/GPRS(备用)网络,二个控制中心的MOSAIC系统能够直接“扫描”RTU/PLC,而不受现场站控系统的影响。
在场站,通过站控系统,使现场人员能够看到RTU/PLC所采集的工艺参数,从而使现场人员可以在调度控制中心和容灾调度中心授权情况下,对现场站点进行控制。
在操作系统方面,MOSAIC系统具有全开放,跨平台和分布式系统结构,可同时支持UNIX,LINUX和WINDOWS2000操作系统。
根据目前国际和国内石油天然气领域,对SCADA系统要求和设计上,在满足“实时,关键性”系统的高可靠性和安全性要求下,在SCADA服务器采用UNIX操作系统,同时满足操作人员,工程师和管理人员的方便性和易操作的需求,在工作站上,采用WINDOW操作系统。
本项目中,在调度控制中心(MCC)采用二台“互为热备份”的SCADA服务器,在容灾调度中心采用一台SCADA服务器,通过MOSAIC系统的“Cluster”集群技术,形成三台服务器的MOSAIC系统数据库和应用的实时同步和远程复制,同时MOSAIC数据库具有“远程同步压缩技术”,保证了二个中心数据大量传输的实时性和连续性。
(1)计算机网络通信结构
遥测通信协议可采用国际工业标准的DNP3.0和MODBUS二种通信协议。
该协议被世界上大多数主要SCADA集成商和遥测设备供应商采用。
MOSAIC系统可以支持有线,无线,微波,卫星,DDN,GSM/GPRS/CDMA等多种方式与现场设备,或其他的系统进行通信。
这些标准协议的采用保证了用户不被局限在某个硬件和软件生产厂商的产品上,便于系统今后的发展和维护。
(2)主要计算机硬件系统
根据SCADA系统的技术要求,调度控制中心(MCC),容灾调度中心(BCC),门站,高压/次高压站,调峰站,LNG气话站,阀室(RTU/PLC)等将配置计算机系统及相关设备,包括服务器、工作站、磁盘阵列及其他设备,在后续相关章节有详细描述。
1.1.3.3软件系统
1.1.3.3.1MOSAIC软件结构
在深圳燃气集团的SCADA系统中,采用LogicaCMG公司成熟,可靠和大规模的MOSAIC系统作为平台。
其中MOSAIC是全开放式的,模块化的软件系统结构,主要由实时分布式关系型数据库,SCADA应用,图形用户界面GUI和高级通信管理(ServiceBroker)等子系统组成。
同时提供短期用气量预测功能,生产调度、紧急抢修调度、设备检修和管理功能以及日常生产管理功能模块。
MOSAIC系统具有完整的数据库管理系统,其占据了MOSAIC的核心位置。
它除了作为知识库,还提供了一个在不同子系统之间的通用接口,它是建立实时SCADA应用软件的基础。
在本项目中,在每台SCADA服务器上,提供了三个独立而又统一的数据库子系统:
实时数据库,事件数据库和历史数据库。
在MOSAIC中,对于所有数据库主机每个数据请求和数据更改都是分布式的,并且将作为数据库事件发送给每个注册的SCADA应用程序。
大多数内部进程都通过数据库进行通讯,因此实时数据库就像是SCADA系统中的通讯中心。
这就允许SCADA被建造成稳定的,模块化的和事件驱动的形式。
由于SCADA应用程序的接口就是数据库本身,所以每个程序可以认为被松散的连接。
SCADA程序组在计算环境或系统故障忽略策略中不需要彼此之间预先知道。
每个应用程序只需要完成分配给它的工作,接收作为数据库事件的命令、执行对数据库的更新。
这在下面的例子中以图解的方式加以说明:
{1}从RTU获得数据,并且状态变化信息被送到主站。
{2}此信息通过终端服务器被遥测程序接收。
遥测程序解译此消息,并向RDBMS发送数据更新请求。
{3}数据被送入数据处理器后,数据处理器会对需要的数据执行转换和分析。
{4}任何新的状态和新的报警都被送如到RDBMS中。
这些改变将送到有关的客户端,如{5}GUI和{6}历史数据库。
当历史数据库中记录下了变化值(以及它的时间戳)时,GUI将用新信息刷新显示标记和列表。
操作者可以从GUI发送控制请求到RTU。
此操作的数据传输路径正好与前面所述的相反。
1.1.3.3.2MOSAICSCADA系统介绍
MOSAIC系统顾名思义是全开放控制和管理系统结构,建立实时和关键性系统的平台。
它尤其适用于操作,控制和决策管理系统,这些系统可以由MOSAIC标准模块,应用模块和高级应用模块来满足用户的需要。
首先,MOSAIC系统适用于企业管理和决策的需要,能够与企业内其他管理系统进行集成。
MOSAIC提供了多种方法和工具用于MOSAIC监控系统与这些系统进行集成如:
☆应用开放环境(API,内嵌SQL界面)
☆数据库连接(ORACLE,SYBASE,SQLSERVER,ACCESS)
通过MOSAIC系统,每个人员均能得到响应的数据和信息,管理人员通过网络和管理计算机查看到系统运行数据和报告。
操作人员在控制中心通过工作站、计算机、终端工作站监视系统实时运行状态。
计划人员通过计算机和数据交换进行模拟和分析数据。
MOSAIC系统满足了上述需要。
并且提供了真正的跨平台关系型分布式数据库,这样允许用户通过LAN、WAN、ISDN、电话线、GPRS和无线等方式进行访问。
☆MOSAIC实时,分布式关系型数据库
MOSAIC系统是基于面向对象式,实时关系型数据库管理系统(OODB)。
该数据库具有监控系统所需的实时特性和可操作性。
MOSAIC数据库不是只开放了部分实时功能的管理型数据库,而是真正的关系型数据库,不仅具有实时特性、数据组态,而且具有非常高的分布式的性能。
MOSAIC数据库系统具有实时数据库、历史数据库、事件和报警数据库三部分。
MOSAIC提供了所有关系型数据库的典型特点,包括:
SQL-92支持数据定义语言和数据处理语言;
ODBC用于计算机之间数据“无缝”交换;
内嵌SQL接口;
具有API应用开发工具;
VB,C/C++高级语言;
MOSAIC数据库支持快速实时网络数据更新和数据库同步技术,整个数据库通过组态方便建立。
MOSAIC历史数据库是MOSAIC数据库管理系统中的有机部分。
所有的数据均可通过SQL、GUI、ODBC、API和其他方式进行访问。
MOSAIC数据库具备的根据节的数据库压缩技术,允许用户对所有数据进行快速和直接和访问。
历史数据可以转移到其他主机上,保证当主机发生故障时,数据的完整性和操作员工作的连续性。
历史数据能够以标准的数据库的存取方式,便于其他应用数据库访问,如SQL访问格式等。
☆历史数据
一般情况下,至少两个服务器计算机将作为历史数据服务器并且将安装附加硬盘贮存空间,同时也可以通过磁带
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