SCADA系統(tǒng)在石油天然氣管道上的應用

陶金

（西安石油大學 計算機學院，陜西　西安　710065）

SCADA系統(tǒng)在石油天然氣管道上的應用

陶金

（西安石油大學 計算機學院，陜西西安710065）

SCADA系統(tǒng)的應用實現(xiàn)了油氣輸送管道的實時遠程全線監(jiān)控，不僅為用戶提供了在線運行參數(shù)的采集、設備運行狀態(tài)以及數(shù)據(jù)趨勢圖的直觀顯示；而且為用戶提供多種報警方式，并依據(jù)系統(tǒng)的報警，SCADA系統(tǒng)會啟動管道運行的保護功能，如：管道輸送的水擊保護、首戰(zhàn)啟停泵控制、管道壓降速率保護、ESD緊急停站保護等等，這些功能全面的提高了管道輸送的安全可靠程度。SCADA系統(tǒng)的安全可靠運行不僅使管道的控制工藝得到改進，同時也提高了企業(yè)用戶的管理水平，減少了企業(yè)安全事故的發(fā)生，為企業(yè)贏得了更多的經(jīng)濟效益。

SCADA系統(tǒng)；石油天然氣管道；系統(tǒng)

隨著中國經(jīng)濟以及計算機技術、網(wǎng)絡通訊技術的迅速發(fā)展，我國對原油、天然氣的需求量增加，我國油氣輸送管道建設的步伐也隨之加快，但由于管道沿線站場偏遠分散，交通、能源以及網(wǎng)絡等基礎設施較差、管網(wǎng)連接錯綜復雜，管道運行工況變化萬千，管道在安全、穩(wěn)定、高效運行方面存在隱患。為此文章結(jié)合XQ2管道模型，論述了為解決長輸管道集中管理調(diào)度等問題而設計的SCADA系統(tǒng)。

1　SCADA系統(tǒng)的歷史與發(fā)展

SCADA系統(tǒng)形成于上世紀60年代中期，一般采用專用設備。SCADA系統(tǒng)包括硬布線掃描器、固態(tài)邏輯線路、大型模擬顯示盤及打印機等。此時的SCADA系統(tǒng)主要起監(jiān)控作用，大部分的管理操作都需要在操作員的參與下完成，這些技術的不成熟以及系統(tǒng)的局限性使系統(tǒng)的故障率極高。

70年代，隨著計算機應用以及計算機軟件的開發(fā)技術的發(fā)展［4］，促使SCADA系統(tǒng)的軟件、硬件水平的提高。但是由于當時計算機的價格較貴，計算機用量少，所以SCADA系統(tǒng)常采用集中控制，同時由于系統(tǒng)不具備開放性，系統(tǒng)的升級維護、設備改造、信息的交換都十分的困難。

20世紀80年代，遠程終端控制系統(tǒng)以及可編程序控制器的出現(xiàn)，SCADA系統(tǒng)向著功能強大、容量更大的方向發(fā)展。

90年代，隨著數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)管理部分結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術、通信部分基于網(wǎng)絡技術，系統(tǒng)開始采用單片機，多系統(tǒng)之間可以互聯(lián)，數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享。此時系統(tǒng)維護費用降低，易于升級改造，系統(tǒng)能夠不間斷長時間運行。

進入21世紀，科學技術的不斷進步，SCADA系統(tǒng)向著標準化、開放性方向深入的發(fā)展。通過VPN（虛擬私人網(wǎng)絡）或者Internet，操作員隨時隨地的對SCADA系統(tǒng)進行訪問。同時SCADA系統(tǒng)可以靈活地與GIS（地理信息系統(tǒng)）、MIS（管理信息系統(tǒng)）進行開發(fā)與集成，促使SCADA系統(tǒng)的二次開發(fā)的技術的提高。

2　SCADA系統(tǒng)在石油天然氣管道上的應用

1991年，鐵嶺—大連輸油管道（簡稱鐵大線）進行了自動化技術改造，從美國萊克斯諾公司引進了S/3系統(tǒng)，實現(xiàn)了站控一級的投產(chǎn)運行。

1997年建設投產(chǎn)的庫爾勒—鄯善原油管道（簡稱庫鄯輸油管道）是一條全封閉、大落差、高壓、全自動控制的長距離輸送管道。庫鄯輸油管道采用的是加拿大Valmet公司OASYS5.2系統(tǒng)，OASYS5.2系統(tǒng)主要由實時數(shù)據(jù)模塊（CMX）、歷史數(shù)據(jù)模塊（XIS）、軟件開發(fā)平臺（XOS）組成，CMX、XIS安裝在鄯善末站和調(diào)度中心兩臺主機上，調(diào)度中心的CMX對3個遠閥控制室的遠程終端控制系統(tǒng)和減壓站進行輪詢，同時也對本地可編程序控制器、第三方智能數(shù)據(jù)設備進行輪詢，CMX輪詢數(shù)據(jù)之后會及時地更新數(shù)據(jù)庫。而XIS將定期的訪問數(shù)據(jù)庫，對歷史數(shù)據(jù)進行讀取、儲存。XOS實現(xiàn)人機接口功能，與CMX、XIS實行數(shù)據(jù)通信，將實時數(shù)據(jù)、歷史趨勢圖顯示在屏幕上，XOS也可接受操作員、工程師的指令。OASYS5.2系統(tǒng)通過雙機冗余配置，CMX、XIS之間可以實現(xiàn)無擾動、熱設備切換。庫鄯原油管道在鄯善末站設置了兩個遠程計算機中心（Remote Computer Center，RCC）主要負責實時數(shù)據(jù)的靜態(tài)管理。如果在控制中心增加一個數(shù)據(jù)點，RCC將自動生成同樣的數(shù)據(jù)點。動態(tài)數(shù)據(jù)則以I/O接入點所在的數(shù)據(jù)庫為源，不斷地刷新遠程數(shù)據(jù)庫的動態(tài)數(shù)據(jù)。當鄯善末站與調(diào)度中心的通訊中斷，末站的實時數(shù)據(jù)模塊仍將正常工作，對本地的自動控制毫無影響，恢復通信后，RCC將實時數(shù)據(jù)模塊的動態(tài)數(shù)據(jù)傳至調(diào)度中心，實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性。

1997年投產(chǎn)使用的陜西—北京輸氣管線（陜京線）、2002年投產(chǎn)的蘭州—成都—重慶成品油管道、2004年投產(chǎn)的蘭州—銀川輸氣管線、2010年投產(chǎn)使用的川氣東送天然氣管道等等都應用了SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)幾乎成為油氣輸送管道建設的標準配置。

自20世紀90年代，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展以及對石化能源的需求增長，我國加快油氣輸送管道建設的步伐。截止到2008年，我國共建成油氣輸送管道6.4×104km，其中原油輸送管道1.9×104km，約占30%，成品油輸送管道1.3×104km，約占20%，天然氣輸送管道比例最大約占50%，共計3.2×104km。2006年中石油成立了北京油氣調(diào)控中心，對其所轄的油氣管道的SCADA系統(tǒng)進行升級改造，將原有的每條管道用一套SCADA系統(tǒng)進行調(diào)控變成油氣調(diào)控中心集中進行監(jiān)控管理。油氣調(diào)控中心與各個站場之間采用光纜通信為主、衛(wèi)星通信為輔、公網(wǎng)電路為補充的SCADA系統(tǒng)通訊模式，實現(xiàn)了對現(xiàn)場的實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集。

［1］王振明.SCADA軟件系統(tǒng)的設計與開發(fā)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2008：38-42

［2］徐淑芳.監(jiān)控系統(tǒng)在維護工作中的作用［J］.科技資訊，2006，（2）：27

［3］趙敏.動力監(jiān)控系統(tǒng)在維護工作中的作用［J］.甘肅科技，2004，（5）：8-10

TE978

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1003-5168（2015）11-114-01