長輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動化應(yīng)用研究

劉延東

（陜西延長石油（集團）管道運輸輸氣第一分公司，陜西 延安 716000）

1 引言

我國的長輸管道起步較晚，現(xiàn)階段初步形成了基于控制中心的一種自動化水平。在整體上來說，我國的油氣管道還是存在一些不足。提升自動化水平，研究長輸管道電氣系統(tǒng)對于我國長輸管道的建設(shè)與發(fā)展來說有著積極的價值與作用。

2 長輸管道電氣系統(tǒng)構(gòu)成

長輸管道電氣系統(tǒng)主要利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)以及通信技術(shù)、信息處理技術(shù)等實現(xiàn)對變電站的二次設(shè)備的繼電保護與管理，同時進行系統(tǒng)控制、測量以及信號、故障錄波、自動裝置等功能，對其進行重新組合、優(yōu)化，可以實現(xiàn)對整個運行狀況的監(jiān)督與測量，是綜合協(xié)調(diào)的一種具有綜合性的自動化系統(tǒng)[1]。在電氣系統(tǒng)中可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中各種設(shè)備的信息交互，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享，進而實現(xiàn)對管道運行的系統(tǒng)監(jiān)督與管理，其原理如圖1所示。

圖1 電氣系統(tǒng)原理

3 輸油站自動化系統(tǒng)的構(gòu)成

自動化管道控制系統(tǒng)通過各個系統(tǒng)共同構(gòu)建形成，其具體的構(gòu)成與內(nèi)容如下：

3.1 模擬仿真自動化系統(tǒng)

模擬仿真自動化系統(tǒng)就是基于計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用數(shù)學方式進行處理，通過對系統(tǒng)中的溫度變量、壓力變量、流量變量、時間變量等方式作為主要變量，并且構(gòu)建形成狀態(tài)方程，其主要的作用就是描述油氣管道輸送情況。而在這個模擬仿真系統(tǒng)中可以實現(xiàn)離線仿真系統(tǒng)、在線仿真系統(tǒng)以及模擬培訓功能，在實踐中具有一定的功能特征。

①離線仿真功能。在系統(tǒng)中基于輸量數(shù)值、時間因素以及目的地等信息，通過離線仿真系統(tǒng)編制批量計劃內(nèi)容為主，確定管道以及設(shè)備的具體運行模式之后，進行處理，進而實現(xiàn)在最快的速度以及應(yīng)用最小能量的效果之下將其輸送到目的地。②在線仿真功能。在線仿真功能就是通過SCADA系統(tǒng)中的實時性信息數(shù)據(jù)，如溫度信息、壓力信息以及流量信息、能耗信息等為基礎(chǔ)，利用跟蹤批量計劃的方式進行預(yù)測，了解今后發(fā)展的主要趨勢。③模擬培訓。對此現(xiàn)場采集的信息數(shù)據(jù)進行分析，利用模擬仿真的方式進行處理，通過在線模擬的方式了解管道在實踐中運行的具體狀況，通過培訓調(diào)度以及操作等方式提升專業(yè)能力，提升工作質(zhì)量[2]。

3.2 SCADA系統(tǒng)自動化

油氣管道輸送系統(tǒng)中的自動化技術(shù)就是基于SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)的，其主要就是通過調(diào)度中心的計算機系統(tǒng)、站控系統(tǒng)等構(gòu)成。在調(diào)度控制中心中，操作人員可以分析工作站中運行管道的泵、壓縮機以及閥等相關(guān)數(shù)據(jù)，了解到現(xiàn)場設(shè)備的具體運行狀態(tài)，在設(shè)備以及管道之間出現(xiàn)故障的時候可以對其進行安全保護，在緊急的狀態(tài)之下可以停止運輸，保障管道的安全性。

現(xiàn)階段，在石油管道行業(yè)中應(yīng)用的SCADA系統(tǒng)主要有OASYS系統(tǒng)、CITECT系統(tǒng)、RSView32系統(tǒng)、Epipeview系統(tǒng)、ViewstarICS系統(tǒng)、PKS系統(tǒng)以及Honeywell HS系統(tǒng)等不同的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)技術(shù)水平相對較高，但是一些系統(tǒng)的遠程啟停、狀態(tài)反饋信號等功能還未完善。為了完善這些系統(tǒng)的功能，就要通過調(diào)控中心控制與操控這些設(shè)備，了解設(shè)備的運行狀態(tài)，進而實現(xiàn)自動化的監(jiān)督與控制。

3.3 數(shù)據(jù)管理自動化系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理就是一種基于SCADA系統(tǒng)為主的技術(shù)手段，在實踐中的主要職能就是了解設(shè)備以及管道的運行狀態(tài)，可以為各項活動提供有效的信息參考與支持，真正地實現(xiàn)信息化的管理。而基于石油管道板塊中的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中就是通過管道生產(chǎn)管理系統(tǒng)、企業(yè)資金計劃以及地理信息系統(tǒng)，強化監(jiān)督管理，保障管道的完整性，可以在根本上實現(xiàn)數(shù)字化、信息化以及科學化的管理。

3.3.1 線路管理自動化系統(tǒng)

管道線路系統(tǒng)主要的責任就是保障整個系統(tǒng)運輸系統(tǒng)的完整性，其主要作用就是信息數(shù)據(jù)的收集、風險管理、完整性評價分析、效能評價等，是最基礎(chǔ)的內(nèi)容。線路管理的主要作用就是基于地理信息系統(tǒng)為主要內(nèi)容，可以實現(xiàn)對各種信息的管理。而管道線路設(shè)計則主要基于地理信息系統(tǒng)之上開始的。而因為線路施工現(xiàn)場征地以及其他條件因素的影響，在管道線路設(shè)計過程中會與實際的狀況出現(xiàn)一定的偏差問題。在實踐中要綜合施工狀況對其進行合適的修訂處理，進而保障信息數(shù)據(jù)的真實性。在實踐中，要綜合管道管理的具體狀況進行分析處理，重視數(shù)據(jù)信息的收集管理，在開始處理的過程中，就要將各項信息內(nèi)容錄入信息平臺中，之后再進行數(shù)據(jù)校核處理，為竣工驗收提供數(shù)據(jù)支持。

3.3.2 資產(chǎn)管理自動化

資產(chǎn)管理的責任就是對設(shè)備以及備件、材料進行系統(tǒng)化的管理。其中，資產(chǎn)管理需要各種材料等信息技術(shù)手段的支持，提供設(shè)備的在線監(jiān)測功能，可以實現(xiàn)信息的診斷信息內(nèi)容。站場設(shè)備與材料技術(shù)是自動化管理的核心。在實踐中主要的信息來源于設(shè)備與材料的信息技術(shù)、設(shè)備的維護、維修以及設(shè)備監(jiān)測與診斷信息內(nèi)容?，F(xiàn)階段，調(diào)度控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)操作的調(diào)度與控制，但是必須要通過專業(yè)人員進行看護。而今后為了實現(xiàn)無人值守則就要完善聯(lián)鎖保護、火災(zāi)監(jiān)視、設(shè)備故障診斷、網(wǎng)絡(luò)故障診斷與管理，進而實現(xiàn)自動化管理的安全性與高效性。

3.3.3 運營管理自動化

輸量與能耗是管道效益衡量的核心指標，其主要就是對管道的進口計量信息、能耗信息、各種狀況以及信息進行分析，進而實現(xiàn)管理，在實踐中主要就是通過對管道的油氣輸量、分輸量等相關(guān)內(nèi)容的精準計算，了解具體的信息數(shù)值，進而提升運營管理的質(zhì)量與效果。

3.3.4 應(yīng)急管理自動化

應(yīng)急管理主要就是制定完善的管道維修應(yīng)急管理方案，對于在管道中容易出現(xiàn)的火災(zāi)、爆炸等安全隱患制定完善的應(yīng)急措施與手段，利用SCADA系統(tǒng)強化管理，綜合各項信息狀況，分析解決突發(fā)性的問題，可以對事故問題進行精準的處理，可以快速處理，及時搶修。

4 輸油氣管道自動化技術(shù)發(fā)展方向

基于國外油氣管道自動化技術(shù)的發(fā)展來說，現(xiàn)階段長輸管道的主要目的就是實現(xiàn)無人化的管理，為了實現(xiàn)無人化管理就要合理應(yīng)用各種技術(shù)手段，為其提供完善的技術(shù)指導(dǎo)與支持。對此，在實踐中要提升對以下幾點的重視。

4.1 提升自動化能力，構(gòu)建完善的技術(shù)與管理模式

提升自動化的能力與水平，基于管理目的與要求，基于實際狀況構(gòu)建完善的技術(shù)管理系統(tǒng)，為自動化發(fā)展提供充足的技術(shù)支持以及管理模式。

4.2 形成大數(shù)據(jù)，構(gòu)建完善的管道信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

應(yīng)用智能化的設(shè)備與技術(shù)手段，進行網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)化建設(shè)，可以對整個系統(tǒng)進行信息化建設(shè)，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的整合分析，通過網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)手段方式更新信息數(shù)據(jù)，構(gòu)建系統(tǒng)的、完善的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4.3 加強數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

油氣管道逐漸構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，管道輸量技術(shù)要求越來越嚴格，在這個模擬過程中要分析輸量的變化，保障其可以在規(guī)定時限中，應(yīng)用最少的資源達到基地的效果，具有模擬仿真以及能耗分析的數(shù)據(jù)應(yīng)用功能是今后發(fā)展的重點內(nèi)容與主要方向。

5 結(jié)語

研究長輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動化技術(shù)手段，分析今后自動化應(yīng)用的主要趨勢以及技術(shù)要求，對于長輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動化發(fā)展來說有著積極的價值與作用。隨著長輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動化技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，配套的設(shè)備也逐漸完善，在今后的發(fā)展中，長輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動化技術(shù)勢必會不斷的成熟。