区域性油气输送管网SCADA系统建设与研究查看源代码讨论查看历史

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区域性油气输送管网SCADA系统建设与研究为确保液化天然气管网达到“站场无人操作、有人值守”和“阀室无人值守”的运营能力，采用了先进的监控和数据采集SCADA系统。本文完整分析了SCADA系统的结构和主备调控中心，输气站场设备，阀室的功能、配置、数据传输和控制原理，为构建区域油气输送管网提供参考。

关键词：液化天然气管网；监控和数据采集；自动化

案例背景介绍

当前我国油气输送管道主干线的投资周期已经基本结束，而连接主干线与企业用户、城市燃气管网的区域性输送管道的投资建设仍有较大的需求。天然气作为我国重要的清洁能源，随着城镇化进程的加快及企业用户对天然气需求量的增加，省级区域输送网络将成为满足下游企业及城市燃气用户需求的重要途径。本文以中海油福建省输气支干线管网项目为例，阐述上述区域输送网络的自动化系统的构建及运营管理。该项目为中国第一个自主引进、建设、管理的大型液化天然气项目，包括接收站、码头和输气支干线管网三个单项工程，其中输气支干线管网项目最终将建成覆盖福建省的天然气输送网络。液化天然气输气支干线管网作为该项目的一部分，采用了监控和数据采集SCADA（supervisorycontrol anddata acquisition）系统作为管道投产运营后的主要管理手段，其先进与否在很大程度上决定了管道的科技水平。

案例实施与应用情况

1 SCADA系统结构

SCADA系统是以计算机为基础的自动化监控系统，应用于电力、冶金、石油化工等领域的数据采集与监视控制及过程控制等，通过主机和以微处理器为基础的远程终端设备RTU (remoteterminalunit) 、PLC及其他输入/输出设备的通信，实现整个工业网络的监控，从而保证系统的安全运作及优化控制。SCADA系统非常适用于长距离、远程设备对象，可实现数据采集、设备控制、测量、参数调节及各类信号报警等功能。

福建液化天然气管网SCADA系统由主备调控中心、站场控制系统和阀室控制系统构成。根据实际特征和需要，该系统控制和管理分为三级：控制中心监视、控制及调度管理；站场控制室控制；就地手动控制。在一般情况下，由调控中心远程控制，站场可以实现无人值守或者仅有操作人员处于监视状态，现场没有控制权。在某些情况下，调控中心可以授权站场，使站场操作人员具有控制权，此时调控中心处于监视状态。在某些特殊情况下，可以由现场人员直接操作控制。分层控制既划清了调控中心和站场之间的职责和权力范围，避免了控制冲突，同时又兼顾各种可能发生的情况及应该采取的措施，极大地丰富和提高了管道运行和管理的策略性和灵活性。

整个SCADA系统采用SCADA Vantage系列软件产品，各站场的控制设备采用PLC控制系统，阀室采用RTU远程终端设备。作为主要负责数据采集和控制的系统，该系统的数据流程如图1所示。数据从现场的设备层被采集，送到各站场的控制设备和数据存储设备层，再经过专用通信网络传至调控中心，实现数据的上传。调控中心的命令经过专用通信网络传至各站场，再由各站场的控制设备下达至具体的设备层，实现命令的执行。通信网络介质为光纤，冗余配置。同时，在各站场的控制层也可实现对设备层数据的采集和命令的下达。

该SCADA系统采用多种通信协议，符合福建液化天然气管网的实际特征。从现场设备层往上直到调控中心层，拥有许多不同的设备，各设备的接口也不尽一致，这就导致从最底层的现场设备层到站场的服务器的通信协议有多种，如PROFIBUS、Modbus、串行口等。而从站场服务器到调控中心服务器，则采用冗余的OPC通信。同时，站场的服务器和现场的PLC之间采用OPC通信。该配置既保证了各设备能正常通信，又有效地保证了一致性。