SCADA系統(tǒng)在石油天然氣長輸管道中的應用

左彥升（遼河油田分公司燃氣集團公司 遼寧 盤錦 124010）

我國油氣自然資源的分布主要在東北、華北、和西北地區(qū)，近些年來也從中亞、東南亞等地區(qū)大量進口天然氣，氣源地與國內(nèi)集中使用地區(qū)有較大的地理距離，這就需要建設(shè)長輸管道進行油氣的遠距離輸送。以西氣東輸工程為例，西氣東輸橫跨區(qū)域地理復雜、氣候環(huán)境多變、地理位置跨度大、加壓站分散嚴重，運輸設(shè)備的控制儀器規(guī)格不統(tǒng)一，很難實現(xiàn)長輸管道系統(tǒng)的運作數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制信息數(shù)據(jù)的自動化，使相關(guān)部門不能及時獲得天然氣實時傳輸情況的調(diào)度信息，無法精確掌握長輸管道系統(tǒng)的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。隨著信息化的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)廣泛應用于油氣長輸管道的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制，使油氣長輸管道實現(xiàn)調(diào)度自動化和生產(chǎn)控制數(shù)字化，并且利用通訊、網(wǎng)絡(luò)等快速傳輸信息，使管理者實時掌握長輸管道系統(tǒng)的監(jiān)控，能夠保證油氣輸送的安全、高效、節(jié)能。

一、SCADA系統(tǒng)概述

1.SCADA系統(tǒng)概念

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是以計算機、自動化信息采集等配套設(shè)備為硬件基礎(chǔ)、控制系統(tǒng)為軟件基礎(chǔ)的D CS電力自動化生產(chǎn)調(diào)度信息監(jiān)視系統(tǒng)，包括遠程終端單元（RT U）、數(shù)據(jù)處理中心和網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，能夠?qū)Υ笮瓦\輸系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)設(shè)備參數(shù)、數(shù)據(jù)采集、信號預警等功能，廣泛應用于各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

2.SCADA系統(tǒng)特點

SCADA系統(tǒng)應用范圍廣泛，能夠?qū)?shù)千公里的油氣長輸管道進行信息采集，并且對每個油氣泵站站點的數(shù)據(jù)采集量較小，能夠滿足一般的實用效率。系統(tǒng)的終端單元（RT U）運行靈活、價格低廉，能夠適用于極端天氣和惡劣的地理條件，比如高海拔地區(qū)的低溫、缺氧，西部地區(qū)的較大晝夜溫差等。SCADA的傳輸系統(tǒng)利用閉路線、電話線、光纜或無線網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸媒介，傳輸速度快，具有較高的實時性。此外，SCADA還能實現(xiàn)自動化運行，實現(xiàn)野外無人看護運轉(zhuǎn)等。

3.SCADA系統(tǒng)功能

SCADA系統(tǒng)功能包括：①完善各站庫的監(jiān)控系統(tǒng)；②數(shù)據(jù)上傳調(diào)度中心；③實現(xiàn)系統(tǒng)可擴展性功能；④報警功能；⑤報警功能；⑥報表功能；⑦遠程系統(tǒng)維護功能；⑧Web發(fā)布功能等。SCADA通過O PT O自控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)長輸管道的油氣泵站、電動閥的遠程控制和本地操作，通過系統(tǒng)預設(shè)程序建立數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)，建立水擊保護、可燃氣體報警、GPS定位泄漏等系統(tǒng)保護程序。預設(shè)軟件程序通過對油氣長輸管道工作數(shù)據(jù)的分析，為操作人員提供管道運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過對設(shè)定范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的實施掃描，及時發(fā)現(xiàn)管道運作的故障或火情警報，掃描數(shù)據(jù)一旦超過預設(shè)警戒線，系統(tǒng)就會發(fā)出尖銳的聲光報警，警示油氣站管理人員進行硬件維護或采取相對應措施。系統(tǒng)通過VB A技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總和報表，決策者通過數(shù)據(jù)的日報表或周報表可以制定相應的調(diào)度方案，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程維護控制。管理人員還可以利用個人權(quán)限登錄SCADA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺，掌握和管理一線生產(chǎn)情況的直觀數(shù)據(jù)。

二、SCADA系統(tǒng)在石油天然氣長輸管道中的應用

1.應用條件

油氣長輸管道主要負責石油和天然氣的傳輸，易燃易爆的高壓高速傳輸危險性較高，這就需要有安全保障的預警機制進行全天候監(jiān)視控制。管道所運輸?shù)氖秃吞烊粴庖话愣际浅善?，在運輸過程中不會發(fā)生化學反應，不需要再進行二次加工，因而運輸物品的單一性和性質(zhì)穩(wěn)定性有利于采用SCADA系統(tǒng)。長輸管道鋪設(shè)距離較大，往往橫跨多個省市和多種地質(zhì)地形，穿越大面積的偏遠山區(qū)和西部無人區(qū)，并且油氣傳輸工作是連續(xù)不斷的，偏遠山區(qū)人煙稀少，可服務于管道監(jiān)控的基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，這就客觀上增加了長輸管道數(shù)據(jù)監(jiān)控和遠程操作采用SCADA系統(tǒng)的必要性。

2.應用特點

SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個通過遠程通訊形成的廣域網(wǎng)，由數(shù)據(jù)處理中心和若干站點控制系統(tǒng)組成。在硬件上的操作終端包括PLC數(shù)據(jù)通訊終端、操作員站和打印機等。SCADA系統(tǒng)對操作員有操作權(quán)限，不同級別和身份的操作員通過權(quán)限能夠獲得不同級別的操作，操作員登錄SCADA系統(tǒng)進行在線管理和數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)同時也記錄了操作行為。SCADA系統(tǒng)不同的控制站點能夠?qū)嵤┎煌目刂乒δ堋２僮魅藛T可以通過人機界面切換系統(tǒng)的不同控制界面，但操作權(quán)限由個人登錄帳號而定。

3.SCADA系統(tǒng)在油氣長輸管道中的應用

我國傳統(tǒng)的油氣長輸管道監(jiān)控管理操作通過長途電話人工要數(shù)據(jù)進行運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并調(diào)整運行參數(shù)和工藝流程，然后通過電話遙控站點操作員進行遠程操作管理。這種落后的人工監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸模式工作效率地下，需要大量的人力物力，并且反饋效果差，數(shù)據(jù)監(jiān)控具有周期性而不適用長輸管道的連續(xù)性。計算機一體化的SCADA系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)長輸管道的全線全天候自動化數(shù)據(jù)監(jiān)控操作，方便操作員的遠程遙控，強大的數(shù)據(jù)采集和計算能力、較快的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力和豐富的應用軟件大大提高了對油氣運輸中的參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測和狀態(tài)監(jiān)控效率，確保整個系統(tǒng)廣域網(wǎng)的平穩(wěn)安全運行。

結(jié)語

近期我國和俄羅斯簽訂了長達30年供氣協(xié)議，在未來數(shù)年內(nèi)將開工建設(shè)多條國內(nèi)、國際油氣管線，隨著油氣需求量越來越大、管道技術(shù)的發(fā)展，油氣長輸管線距離將會更長、口徑更大、穿越地質(zhì)環(huán)境更加惡劣，這就需要不斷創(chuàng)新SCADA系統(tǒng)，不斷提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集能力和分析計算能力，加強系統(tǒng)的預警功能開發(fā)，確保數(shù)千公里管線的平穩(wěn)、安全、高效運轉(zhuǎn)，推動我國油氣長輸管線技術(shù)達到世界先進水平。

[1]王華忠.監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)及其應用[M].電子工業(yè)出版社,2010.

[2]劉洪彬.長輸油氣管道SCADA系統(tǒng)應用與研究[D].廈門大學,2013.

[3]燕林斌.SCADA系統(tǒng)在天然氣輸氣系統(tǒng)中的應用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2013（36）.