SCADA系統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，近些年來也從中亞、東南亞等地區大量進口天然氣，氣源地與國內集中使用地區有較大的地理距離，這就需要建設長輸管道進行油氣的遠距離輸送。以西氣東輸工程為例，西氣東輸橫跨區域地理復雜、氣候環境多變、地理位置跨度大、加壓站分散嚴重，運輸設備的控制儀器規格不統一，很難實現長輸管道系統的運作數據采集和監視控制信息數據的自動化，使相關部門不能及時獲得天然氣實時傳輸情況的調度信息，無法精確掌握長輸管道系統的統籌協調。隨著信息化的發展，SCADA系統廣泛應用于油氣長輸管道的數據采集和監視控制，使油氣長輸管道實現調度自動化和生產控制數字化，并且利用通訊、網絡等快速傳輸信息，使管理者實時掌握長輸管道系統的監控，能夠保證油氣輸送的安全、高效、節能。

一、SCADA系統概述

1.SCADA系統概念

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統即數據采集與監視控制系統，是以計算機、自動化信息采集等配套設備為硬件基礎、控制系統為軟件基礎的D CS電力自動化生產調度信息監視系統，包括遠程終端單元（RT U）、數據處理中心和網絡傳輸系統，能夠對大型運輸系統和生產設備實現設備參數、數據采集、信號預警等功能，廣泛應用于各種工業生產領域。

2.SCADA系統特點

SCADA系統應用范圍廣泛，能夠對數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據采集量較小，能夠滿足一般的實用效率。系統的終端單元（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，比如高海拔地區的低溫、缺氧，西部地區的較大晝夜溫差等。SCADA的傳輸系統利用閉路線、電話線、光纜或無線網絡作為信息傳輸媒介，傳輸速度快，具有較高的實時性。此外，SCADA還能實現自動化運行，實現野外無人看護運轉等。

3.SCADA系統功能

SCADA系統功能包括：①完善各站庫的監控系統；②數據上傳調度中心；③實現系統可擴展性功能；④報警功能；⑤報警功能；⑥報表功能；⑦遠程系統維護功能；⑧Web發布功能等。SCADA通過O PT O自控系統能夠實現長輸管道的油氣泵站、電動閥的遠程控制和本地操作，通過系統預設程序建立數據交互系統，建立水擊保護、可燃氣體報警、GPS定位泄漏等系統保護程序。預設軟件程序通過對油氣長輸管道工作數據的分析，為操作人員提供管道運轉數據。系統通過對設定范圍內數據的實施掃描，及時發現管道運作的故障或火情警報，掃描數據一旦超過預設警戒線，系統就會發出尖銳的聲光報警，警示油氣站管理人員進行硬件維護或采取相對應措施。系統通過VB A技術實現數據的匯總和報表，決策者通過數據的日報表或周報表可以制定相應的調度方案，實現系統的遠程維護控制。管理人員還可以利用個人權限登錄SCADA系統的網絡平臺，掌握和管理一線生產情況的直觀數據。

二、SCADA系統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視控制。管道所運輸的石油和天然氣一般都是成品，在運輸過程中不會發生化學反應，不需要再進行二次加工，因而運輸物品的單一性和性質穩定性有利于采用SCADA系統。長輸管道鋪設距離較大，往往橫跨多個省市和多種地質地形，穿越大面積的偏遠山區和西部無人區，并且油氣傳輸工作是連續不斷的，偏遠山區人煙稀少，可服務于管道監控的基礎設施薄弱，這就客觀上增加了長輸管道數據監控和遠程操作采用SCADA系統的必要性。

2.應用特點

SCADA系統結構是一個通過遠程通訊形成的廣域網，由數據處理中心和若干站點控制系統組成。在硬件上的操作終端包括PLC數據通訊終端、操作員站和打印機等。SCADA系統對操作員有操作權限，不同級別和身份的操作員通過權限能夠獲得不同級別的操作，操作員登錄SCADA系統進行在線管理和數據處理，系統同時也記錄了操作行為。SCADA系統不同的控制站點能夠實施不同的控制功能。操作人員可以通過人機界面切換系統的不同控制界面，但操作權限由個人登錄帳號而定。

3.SCADA系統在油氣長輸管道中的應用

我國傳統的油氣長輸管道監控管理操作通過長途電話人工要數據進行運行數據統計分析，并調整運行參數和工藝流程，然后通過電話遙控站點操作員進行遠程操作管理。這種落后的人工監控和數據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，數據監控具有周期性而不適用長輸管道的連續性。計算機一體化的SCADA系統能夠實現長輸管道的全線全天候自動化數據監控操作，方便操作員的遠程遙控，強大的數據采集和計算能力、較快的網絡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的連續監測和狀態監控效率，確保整個系統廣域網的平穩安全運行。

結語

近期我國和俄羅斯簽訂了長達30年供氣協議，在未來數年內將開工建設多條國內、國際油氣管線，隨著油氣需求量越來越大、管道技術的發展，油氣長輸管線距離將會更長、口徑更大、穿越地質環境更加惡劣，這就需要不斷創新SCADA系統，不斷提高系統數據采集能力和分析計算能力，加強系統的預警功能開發，確保數千公里管線的平穩、安全、高效運轉，推動我國油氣長輸管線技術達到世界先進水平。

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