陳　熙　　俞國平　　

　　提要　簡要介紹福州自來水公司SCADA系統的建立以及發展過程，在此基礎上闡述了“三遙”系統和優化調度的關系，并總結了優化調度工作中的經驗和體會。
　　關鍵詞　供水系統　優化調度　SCADA系統　調度模型

　　前言

　　福州市自來水總公司現有6個水廠，目前設計能力為83.5萬m³/d，至1998年底將達98.5萬m³/d。1998年最高日供水量為89.74萬萬m³?；旧蠌墓┎粦蟮膰乐厝彼置孓D到適度超前狀態。供水工作的重點也從多方集資建設水廠、水廠超負荷運行挖潛改造應付市區供水，轉到按照《2000年供水行業技術進步規劃》，保質保量、安全優質供水上來?！斑M步規劃”中“兩提高，三降低”工作之一的合理降低能耗工作，是供水企業生產運行中影響制水成本的重要項目。以福州市1998年二季度成本為例，供水總成本中：動力費用占40.4%；制造成本費用占48.5%，工資費用占5.55%；材料費用占5.55%（其中氯耗為1.1%，藥耗為2.3%）。因此，隨著供水工作重點的轉移，原有經驗性的調度工作水平急需在科學理論的指導下得到提高。1995年本公司和上海同濟大學共同制定了福州公司優化調度項目工作大綱。規劃在2000前分階段完成優化調度的課題研究工作，建立宏觀調度模型，在供水生產調度上直接應用。在此基礎上，規劃在2005年前，逐步建立管網數學模型，根據管網測壓點返回的數據調整管網模型節點流量，模型校正正確后用該模型進行優化調度計算，求出各水廠的供水量和供水揚程。

　　1　SCADA系統現狀

　　福州公司的“三遙”系統始建于1986年，當時由電子部第七研究所提供全部國產化的端機、電臺和Z-80計算機，定時巡測管網壓力和水廠生產數據，進行簡單的數據采集、存貯和管網測壓報表打印。由于受國產設備當時的技術水平的限制，系統可靠性、穩定性均較差，特別是配套儀表的性能、品質較差，始終未達到預期目的。1992年公司利用國外政府貸款建設新水廠的資金，對管網測壓系統進行了改造更新，基本能滿足管網測壓巡測、巡檢和數據采集、存貯的要求，但因進口設備基本上是80年代末產品，配件供應困難，運行程序完全封閉，使用功能少，無法進行數據統計、報表打印、壓力合格率計算等工作。隨著電子元器件的逐年老化損壞，系統故障率升高，部分設備退出運行，測壓系統難以適應生產需要。公司于1996年委托電子部七所對“三遙”系統進行全面改造；重新建立8個水廠端站（配1035端機）和10個管網測壓端站（配1039端機），系統在Windows95操作平臺上工作，各項生產報表、數據統計、存貯等功能由福州水公司設計，七所提供技術保障，初步形成了一級調度的SCADA系統。

　　2　優化調度和SCADA的關系

　　福州水公司在一級調度SCADA系統的建設過程中，在電子部七所提供的原程序上，增加了管網最低壓力點紅色報警、水廠二泵機組效率、二泵壓力合格率計算、1000m³水電單耗計算、單位配水電耗計算、水泵工況點顯示記錄、二泵動辦電耗、雜項電耗、總電耗計算和顯示、報表打印等多項功能。由于運行程序及自由組態的完全開放，生產運行人員可以在使用過程中通過自由組合來完成各項數據顯示，自行進行報表設計，顯示圖幅設計，生產數據對比計算，在部分儀表未安裝時采用調度日報表的數據自動填充，為生產調度系統應用計算機技術進行現代化的科學管理，提供了良好的軟件和硬件條件，并為優化調度奠定了良好的信息源基礎。
　　總結國內水廠計算機監測技術的發展和應用，經過近年的技術引進和生產實踐，供水企業的計算機監測和控制以建立集散型(DCS)計算機監控系統為宜。該系統基本以計算機網絡，工業PC+PLC(RTU)為主體，把實時監控管理擴展成聯網控制及信息管理，成為分散型綜合信息自控管理系統。具有功能完善、分散自治、靈活可靠、操作容易、維護簡便等優點。特點是軟件工程的發展，使軟件的維護和變更工作已無需軟件工程師來做，而由水廠工藝運行工程師自已就能完成，可滿足現代化水廠過程控制、優化調度、管理的需要。
　　遙測、遙信、遙控系統作為水廠監控系統的延伸，將各水廠的實時生產運行參數通過有線或無線的形式送到總公司的生產調度中心，有較好的實時性，數據采集更為集中，通過調度中心分析比較，在經驗調度階段通過人工判斷，作出整個供水系統的最佳調度方案安排供水生產；在宏觀調度階段，則可通過計算機采集“三遙”系統傳送來的管網壓力數據和水廠生產運行參數，以及通過實測鄧得的管網工況，給出最高時、平均時、最小時供水分界線，實際供水分界線范圍。選取若干管網分界線上的點和管網末稍作為控制點，由管網宏觀調度程序給出最佳調度方案組織供水生產。當然宏觀簡單調度受多方面因素的影響，特別是通知經驗所得到的管網工況參數與管網實際運行狀態之間的差距，在很大程度上影響到宏觀高度所提出的調度方案的準確性和精度。因此，提出簡單宏觀調度是希望通過測壓點和各水廠二泵流量Ｑ和揚程Ｈ以及運行費用建立起來的函數關系，在總供不量一定及滿足管網服務壓力的情況下，力求運行費用最小。此時由“三遙”系統已建立聯系的各廠二泵Ｈ、Ｑ與測壓點壓力的函數關系，就可以求出各廠的Ｈ、Ｑ的調度值。受各廠實際情況的影響，必要時各廠的Ｈ、Ｑ調度值需作適當調整。這一類簡單宏觀調度模型能隨用水條件的變化，自動地不斷生成。優化調節器度的最終目標是建立微觀調度模型，微觀調度模型必須在“三遙”系統及建立管網正確有數學模型的基礎上，通過管網測壓點送回的壓力參數，調整模型節點流量，使理論計算和實際測壓點接近。模型校正正確后用該模型進行優化調度計算，求各廠的供水量Ｑ和供水揚程Ｈ。

　　3　工作目標及努力方向

　　綜上所述，供水生產調度的目標是：在保證管網所需壓力以及在各供水廠現有設備的前提下，通過采集生產運行參數，應用計算機技術使得運行費用最小。由于供水生產成本中電耗占有舉足輕重的份量，供水生產調節器度的經濟與否潛藏著巨大的潛力和經濟效益，而“三遙”系統的建立和穩定工作，又是優化調度必不可少的重要條件之一。所以，建立“三遙”系統使其真實反映水廠生產運行情況和管網壓力，在供水生產和保障工農業生產的安全經濟運行中有著重要的社會經濟效益和經濟效益。
　　福州水公司至1998年8月已完成了一級調度的SCADA系統，至1998年底全面建立二級調度的SCADA系統。將6個相對獨立的水廠數據采集予站劃歸水廠管理，水廠調度可監控本廠的生產運行情況，及時發現生產問題，加強一次儀表的生產運行、維護。實時性更強，有助于供水生產管理，調動水廠的工作積極性。
　　通過一級調度SCADA系統一年多的試運行，我們體會到：一次儀表的日常維護及一次儀表的選型是SCADA系統能否正常運行的關鍵。在一級調度運行階級，由于水廠本身未顯示運行參數，調度中心需負責各廠的一次儀表維護工作，工作量大面廣，特別是電參量的變送器的維修工作必須由水廠電工配合才能完成，增加了工作環節。因此，SCADA系統的運行，必需得到各水廠的全力支持，否則將很難做到長時間穩定運行。在生產考核指標上，也應做相應調整。我們采取的措施是：將原有考核重點從水量考核改為出廠壓力考核，逐步加大電單耗和配水單位電耗的考核，重新修訂供水調度管理條例，并將優化調度的有關要求分解到調度管理條例中去，從生產管理上首先明確目標和工作重點，從水廠調度員、水廠廠長到公司調度中心的調度員在日常工作中，都能從優化調度的角度出發，安排供水生產。
　　總結前階段的工作，我們認為優化調度是長遠的戰略目標，是努力方向。無論是一級調度還是二級調度的SCADA系統的建立，僅僅是提供了數據采集、存貯和報表制作的工具。為能適應本企業實際應用的調度系統，還必須依靠自己的力量，依托科研單位、大專院校，結合本企業情況，制作適應本企業的生產運行報表，充分利用計算機技術，進行數據統計分析，最終取得最佳的生產運行方案。