無人值守站場數據上傳新能源探析——利用太陽能技術為數據上傳

楊素景 楊欣 趙興君

（大港油田公司 天津300280）

0 引言

天然氣公司調配計量中心擔負著大港油田天然氣管道安全輸送任務，管轄著南到滄州市，北到天津及油田居民和周邊的大大小小用戶二百多個。用戶分布相對分散，不便于管理，為了提高管理水平，自2005 年開始對所管轄的100 多個計量（閥組）間的計量數據和可燃氣體報警數據利用數字化遠傳系統進行數據遠程傳輸，近幾年陸續對系統進行了升級，該系統利用太陽能技術為系統供電，然后借助油田現有網絡資源自動加載數據庫，為各級管理和技術部門應用提供開放的時時數據進行統計、分析，從而為計量數據準確，進行輸差分析和提高管道安全運行提供了數據平臺,使技術和管理人員及時掌握生產動態，實現了計量數據遠程傳輸。

1 現狀綜述

目前，天然氣公司所管轄的計量（閥組）間100 多座，主要承擔著油田及周邊居民的生活用氣及長輸管道搶修切斷任務，其分布范圍廣而散，長期無人值守，生產數據無法及時掌握，天然氣泄漏情況無法實時監測到，2005 年以前主要有采取人工每天抄錄數據，計量數據相對滯后，滿足不了生產的要求。且天然氣屬于易燃易爆氣體，天然氣泄漏情況無法實時監測，存在嚴重管理隱患。自2005 年開始投用計量遠程傳輸系統，近幾年陸續又進行了升級改造，消除了安全隱患，提升了管理水平。

2 系統實現的功能

計量遠程傳輸系統遵循“實用性、可靠性、先進性、易維修”地基本原則，以方便操作、可靠運行為實施根本，即立足于實際，便于實施，又著眼未來，為發展留余地。

目前該系統具備以下幾大功能：電子地圖、分站信息、各站總攬、生產報表、報警記錄、用氣單位、分輸站、參數設置、使用手冊。

電子地圖部分列出了各站點的地理位置并顯示相應站點信息；

分站信息給出了對應分站中各流量計的信息，如概括、實時曲線流程圖、最新數據、歷史數據，以圖形或文本的形式展示出來；

各站總攬以列表的形式展示各計量間、閥組間的相關信息，可通過選擇展示類型來分類展示，當該展示類型被選中，各站信息首先按著參數設置中所設定的默認排序方式展示各站信息，用戶也可以根據需要更改各站數據的排序展示方式；

生產報表分為按實間長短分為如下三種，即日生產報表、月生產報表、年生產表，可分別打印各時間段內報表；

報警記錄里記錄有各站點的異常報警信息，如：天然氣濃度高報警等，報警被處理后，相應權限的登陸用戶可以編輯或修改報警處理人員、處理結果等內容；

用氣單位用氣量分析功能可以依據數據庫中的歷史數據，將用戶用氣變化趨勢以形象的方式展示給用戶，為天然氣公司分析氣體用量提供依據；

分輸站部分以單線圖的形式展示了該站點的工藝流程，并在圖中顯示壓力、流量、溫度等工藝參數，為操作人員提供直觀形象的顯示；

參數設置部分可以對客戶端軟件的顯示方式、登陸帳戶的權限等信息進行設置。

3 系統運行分析

系統運行以來，可實時獲取生產數據，了解計量間運行情況，大大減少了勞動強度，提高了計量數據的分析能力和管理水平，具有較強的實時性和實效性。

3.1 隨時提供實時數據，建立起計量數據動態管理的平臺

每天實時提供數據，及時了解管網輸差，結束了人工抄錄，提高了管理水平。

運行以來，系統對100 多座計量（閥組）間近200 個用戶的計量數據進行上傳，每個用戶數據每隔5 分鐘上傳一次，然后，對上傳數據進行數據處理、整合，實時了解管網輸出、運行狀況。

從圖中可以看出，這是一個用戶幾天的用氣量，如果我們發現該用戶用氣量突然減少或增加，我們首先對計量儀表進行了檢查，在確認計量儀表沒有問題的前提下，我們走訪用戶，調查用戶用氣量增減的原因，從而，保證了供需雙方的利益不受侵害。

3.2 準確診斷，降低管網輸差

有效的控制輸差，及時、準確判斷出用戶用氣情況，每天上午8 點可以準時計算管網輸差，改變了過去的被動局面。通過輸差變化情況，合理安排人員，減少輸差損失。

另外，我們每天對用戶的用氣量、壓力、溫度等參數進行分析，發現有誤，及時調整，減少計量糾紛。

3.3 減少泄漏，提高安全、平穩供氣

及時發現泄漏，是系統的又一個主要功能，我們把計量遠程傳輸網設在大港油田分輸站，有崗位人員24 小時實時監控，發現有報警顯示，及時通知維修人員處理，有效地避免了突發事件的發生，從而保證了油田和周邊居民平安。

這是2009 年2 月22 日港滄ф529 輸氣管道的3～4 公里處發生螺紋管應力開裂，數據遠傳系統報警顯示的頁面。

由于我們值班人員及時發現壓力迅速下降的情況，初步判斷管道出現大量泄漏，立即做了報告，派人趕赴現場。查明管道由于應力拉傷造成泄漏。見下圖：

經過搶修恢復了正常供氣，從管道發生泄漏到恢復供氣，僅用了10 個小時，減少了損失。

3.4 歷史趨勢曲線，隨時提供用氣信息

從用戶的用氣曲線，我們掌握了個別用戶的生產規律，當曲線發生變化時，我們及時查找原因，減少氣量損失。如圖：

這是一個用戶幾天的用氣信息，當我們發現用戶幾天沒有用氣，我們首先了解用戶生產情況，掌握用戶動態信息，從而做到心中有數。

4 系統耗能分析

4.1 計量遠傳系統的供電系統的組成：

計量遠傳系統的供電系統是由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池組成的。

4.1.1 太陽能電池板

太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽能轉化為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。

4.1.2 太陽能控制器

太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。該系統采用了專為充電控制器設計的集成電路，使其具備多種功能，它采用脈沖調制技術，不僅能有效的保護蓄電池，防止過充電現象的發生。它還能快速、平穩的為蓄電池充電，其內置溫度補償裝置，充電過程完全符合IU 曲線。

4.1.3 蓄電池該系統采用24V 蓄電池，其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

4.2 能耗計算

一座計量（閥組）間每天耗電1 kW.h ，一年耗電365 kW.h

4.2.1 計算太陽能電池板

按每日有效日照時間為6 小時計算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應為500/6h/70%=210W。其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。

4.2.2 整個系統能耗計算

整個系統一年耗電近40*100 kW.h ，每度電以1.0 元計算，該系統每年電費約40 萬元。

4.3 外接電與太陽能耗能比較

因為大部分計量（閥組）間處在遠離居民區或荒郊野外，如果采取利用外接電源，需要從較遠的地方引入電源線，再配置設備（設施），成本較高且無法估算。

而采用太陽能技術僅需要在建設初期一次性購買太陽能板、控制器等，投入大約每座計量間0.5 萬元左右，但后期的維護成本很低。

因此，因地制宜的采用太陽板技術即節約電能成本支出，又為安全生產提供了保證。

5 結論

通過對計量遠傳系統實現的功能論述，以及其太陽能電池板的耗能分析，得出利用太陽能電池板作為數字化遠傳系統的能源，既安全又節約成本。