區域性油氣輸送管網SCADA系統建設與研究檢視原始碼討論檢視歷史

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區域性油氣輸送管網SCADA系統建設與研究為確保液化天然氣管網達到「站場無人操作、有人值守」和「閥室無人值守」的運營能力，採用了先進的監控和數據採集SCADA系統。本文完整分析了SCADA系統的結構和主備調控中心，輸氣站場設備，閥室的功能、配置、數據傳輸和控制原理，為構建區域油氣輸送管網提供參考。

關鍵詞：液化天然氣管網；監控和數據採集；自動化

案例背景介紹

當前我國油氣輸送管道主幹線的投資周期已經基本結束，而連接主幹線與企業用戶、城市燃氣管網的區域性輸送管道的投資建設仍有較大的需求。天然氣作為我國重要的清潔能源，隨着城鎮化進程的加快及企業用戶對天然氣需求量的增加，省級區域輸送網絡將成為滿足下游企業及城市燃氣用戶需求的重要途徑。本文以中海油福建省輸氣支幹線管網項目為例，闡述上述區域輸送網絡的自動化系統的構建及運營管理。該項目為中國第一個自主引進、建設、管理的大型液化天然氣項目，包括接收站、碼頭和輸氣支幹線管網三個單項工程，其中輸氣支幹線管網項目最終將建成覆蓋福建省的天然氣輸送網絡。液化天然氣輸氣支幹線管網作為該項目的一部分，採用了監控和數據採集SCADA（supervisorycontrol anddata acquisition）系統作為管道投產運營後的主要管理手段，其先進與否在很大程度上決定了管道的科技水平。

案例實施與應用情況

1 SCADA系統結構

SCADA系統是以計算機為基礎的自動化監控系統，應用於電力、冶金、石油化工等領域的數據採集與監視控制及過程控制等，通過主機和以微處理器為基礎的遠程終端設備RTU (remoteterminalunit) 、PLC及其他輸入/輸出設備的通信，實現整個工業網絡的監控，從而保證系統的安全運作及優化控制。SCADA系統非常適用於長距離、遠程設備對象，可實現數據採集、設備控制、測量、參數調節及各類信號報警等功能。

福建液化天然氣管網SCADA系統由主備調控中心、站場控制系統和閥室控制系統構成。根據實際特徵和需要，該系統控制和管理分為三級：控制中心監視、控制及調度管理；站場控制室控制；就地手動控制。在一般情況下，由調控中心遠程控制，站場可以實現無人值守或者僅有操作人員處於監視狀態，現場沒有控制權。在某些情況下，調控中心可以授權站場，使站場操作人員具有控制權，此時調控中心處於監視狀態。在某些特殊情況下，可以由現場人員直接操作控制。分層控制既劃清了調控中心和站場之間的職責和權力範圍，避免了控制衝突，同時又兼顧各種可能發生的情況及應該採取的措施，極大地豐富和提高了管道運行和管理的策略性和靈活性。

整個SCADA系統採用SCADA Vantage系列軟件產品，各站場的控制設備採用PLC控制系統，閥室採用RTU遠程終端設備。作為主要負責數據採集和控制的系統，該系統的數據流程如圖1所示。數據從現場的設備層被採集，送到各站場的控制設備和數據存儲設備層，再經過專用通信網絡傳至調控中心，實現數據的上傳。調控中心的命令經過專用通信網絡傳至各站場，再由各站場的控制設備下達至具體的設備層，實現命令的執行。通信網絡介質為光纖，冗餘配置。同時，在各站場的控制層也可實現對設備層數據的採集和命令的下達。

該SCADA系統採用多種通信協議，符合福建液化天然氣管網的實際特徵。從現場設備層往上直到調控中心層，擁有許多不同的設備，各設備的接口也不盡一致，這就導致從最底層的現場設備層到站場的服務器的通信協議有多種，如PROFIBUS、Modbus、串行口等。而從站場服務器到調控中心服務器，則採用冗餘的OPC通信。同時，站場的服務器和現場的PLC之間採用OPC通信。該配置既保證了各設備能正常通信，又有效地保證了一致性。