SCADA系統預警報警功能在安塞油田的優化及應用

王波　侯宴春　張浩

摘要：利用好SCADA系統的站間管網模塊、井組管網、預警報警模塊，可以有效避免安全事故的發生并為應急處置提供寶貴時間。本文從報警參數的優化、運行參數的確定、報警參數的確定等方面簡要介紹了SCADA系統預預警報警功能在安塞油田的應用，以期為兄弟油田安全環保管理提供借鑒。

關鍵詞：SCADA系統；預警報警；油田；應用

安塞油田地處黃土高原，這里山大溝深、溝壑縱橫、自然環境脆弱敏感。特別是筆者工作的侯市作業區地處王窯水庫上游，環保壓力巨大。為此，如何深度應用SCADA系統的預警報警功能，構建數字化條件下的應急響應機制顯得尤為重要。怎樣在降低報警頻次的前提下提高SCADA系統報警準確率，同時減少漏報、誤報就成為重中之重。

1 SCADA系統預警報警功能的應用現狀

目前安塞油田管線泄露監控的主要手段為：通過SCADA系統中井組管網壓力監控+站間管網輸差壓差監控+預警報警的方式得意實現。站間管網是通過上、下游站點的輸差、壓差曲線來判斷是否出線集油管線是否出現泄露的。特別是輸差監控，是目前管線泄露預警報警最為有效的手段。

2 SCADA系統預警報警功能的優化

2.1 合理規劃變量報警組別、報警優先級

劃分報警組別的作用是為了將不相關的報警信息顯示在不同的報警窗口中，將相關的報警信息顯示在同一報警窗口中，便于用戶查詢。為此，將報警信息劃分為：集輸流程、注水流程、油井監控、注水閥組、站間管網、井組管網、可燃氣體七個組別，這樣報警界面既直觀整潔又便于查詢。

將這七個報警組別又按后果嚴重成都分為3個報警優先級。其中站間管網、井組管網為第1優先級；集輸流程、油井監控、可燃氣體為第2優先級；注水流程、注水閥組為第3優先級，這樣發生多個報警時，優先級高的報警信息優先提示。

2.2 增加變量死區、延時，減少報警滋擾

以筆者所在侯市作業區為例，2015年SCADA系統建立之初，全區622個報警變量每天報警數量可多達3萬余條，導致監控人員無法準確地判斷現場是否存在異常情況，大大降低了數字化監控系統在生產運行中的管控效果。通過更改死區和延時后報警數量減少到2千余條。

為了減少變量在報警區附近頻繁觸發的報警滋擾，將報警死區設置為0.3。以原油外輸瞬時流量高報為例：當瞬時流量大于5.8m?/h時觸發報警，如果瞬時流量在5.8m?/h上下波動，則反復觸發報警；將報警死區設置為0.3后，瞬時流量恢復導5.5以下時，報警方可消除，這樣就避免了重復報警。

另外，將報警延時設置為60s。這樣SCADA系統當前產生的報警信息并不顯示和記錄，而是進行延時60s，60s后如果報警不存在了，表明該報警是誤報警，系統可自行清除。如果60s后，報警依然存在，表明該報警是真是報警，系統進行顯示和記錄。

2.3 變量報警與輸油泵啟停聯動

如何減少啟停泵所觸發的無效報警事件？首先為各站建立一個內存離散型變量，如H3ZH_BJPD（候三轉報警判斷變量），其次給當前站點的集輸流程變量（如外輸壓力、外輸排量）低限值設置報警約束，即當H3ZH_BJPD為False時，集輸流程變量不報警。不僅當前站點，下游接收站點的進站集輸流程變量也可設置報警約束。

給報警判斷變量賦值是通過以下方法實現的：在SCADA系統工程設計器定時器腳本中新建一個腳本，通過腳本判斷當前站點外輸泵的運行狀態，給新建的報警判斷變量賦值0或者1，部分腳本如下：

if（＼＼KS1＼H3ZH$SYB1_ZT==false && ＼＼KS1＼H3ZH$SYB2_ZT==false && ＼＼KS1＼H3ZH$WSF_ZT==false）

{＼＼KS1＼H3ZH_BJPD=false；}else {＼＼KS1＼H3ZH_BJPD=true；}

3 確定運行參數的方法

運行參數的確定是報警參數設置的前提，這就要求輸油盡量平穩，盡量減少啟停泵和輸油頻率的波動。因此，合理確定輸油泵啟停液位和輸油泵PID運行參數尤為關鍵。

結合安塞油田緩沖罐現場使用經驗，確定緩沖時間為25～30min，正常液面控制在罐體直徑的2/3處[1]，見下圖。考慮到0.85的安全系數：緩沖罐啟動液位為液位計量程的1/2；PID設定值為液位計量程的1/2+5cm；緩沖罐停止液位根據泵運行實際制定，一般為20cm；泵運行頻率下限設為站點全天液量23.5h輸完對應頻率；泵運行頻率上限設為降庫排量應急頻率。

以候九轉增壓橇為例，緩沖罐液位計量程為1m，全天外輸液量55m?，23.5h對應排量為2.34m?/h，外輸泵型號為CQB6-2.4J，額度排量6m?/h，實際排量5m?/h，對應輸油泵頻率為23.4HZ。按以上原則設定：啟泵液位50cm，停泵液位25cm，液位設定值55cm，下限頻率24HZ，上限頻率33HZ。實際運行效果平穩、有序。

4 結論

1）利用SCADA系統站間管網輸差監控、井組管網壓力監控、預警報警可以有效判斷管線是否發生泄露。

2）可以通過合理規劃變量的報警組別、報警等級，增加變量死區、延時，變量報警與輸油泵啟停聯動等方法對報警變量進行優化，以減少無效報警。

3）合理確定運行參數是確定報警參數的基礎，運行參數的確定應使啟停泵次數盡量減少，輸油盡量平穩。

參考文獻：

[1]苗承武，江士昂，程祖亮，等.油氣田集輸設計手冊[M].北京：石油工業出版社.1995.34-36