大沈线管道工程SCADA系统的设计与应用

袁风宾（中油辽河工程有限公司，辽宁 盘锦 124010 ）

1 SCADA系统设计

1. 1 总体结构

大沈线自动化系统纳入中石油主、备用调控中心东北天然气管网SCADA系统进行统一监控、调度和管理。SCADA系统主要由北京/廊坊的主/备用调控中心（DCC）、远方监视终端、站场站控系统（SCS）、阀室远程监控终端（RTU）、通信系统构成。

调控中心是全线调度、管理的核心及指挥枢纽，主要完成对各输气站场进行实时监控、调度和管理等任务。

在大连、沈阳输油气分公司设有SCADA系统的远方监视终端，用于分公司掌握管道的运行情况，方便地区管道的管理和维护。

各输气站场分别设置站控系统（SCS, StationControl System），监控阀室设置远程终端装置（RTU, Remote Terminal Unit），完成站场和阀室内工艺参数采集和监控任务，同时将工艺及设备运行状况和各种参数通过通信系统传送至调控中心，并接受调控中心下达的命令。

1. 2 控制模式

SCADA系统的控制和管理分三级：调控中心控制级、站控系统控制级、就地手动控制级。

在正常情况下，管道各站场在调控中心集中监视和控制模式下工作；在调控中心授权下或数据通信系统发生故障时，通过站控系统或阀室RTU实现各站的监控；当进行设备检修或事故状态时，可采用就地手动控制。

SCADA系统控制模式的切换通过调控中心和站控系统操作员站人机界面（MMI，Man-Machine Interface）上的“DCC/站控/站手动”软切换开关控制。两端的MMI均能显示站场的控制方式。调控中心与站控的控制权是互锁且唯一的，防止发生控制混乱。

调控中心可以主动获取控制权，也可以将控制权授予站控。站控系统只能向调控中心申请控制权，调控中心批准后方能切换到站控级。调控中心与站控系统之间实时进行通信通断检测，当通信终端超过60s时，站控系统自动获得控制权。

本研究结果数据显示，不同年龄段患儿呼吸道感染非典型病原体的组成不同，0～1岁患儿九种呼吸道感染病原体单项阳性率排前两位的是MP、RSV，而1岁及以上患儿是MP、INFB。非典型病原体阳性率与年龄有关，在0～10岁患儿中，非典型病原体阳性率随患儿年龄增加而升高，其中MP、INFB、PINF趋势明显。这可能跟因年龄不同免疫能力不同有关，还可能与不同年龄段儿童生活环境不同有关，学龄儿童以群居为主，增加了交叉感染的机会。

“DCC/站控/站手动”切换开关的切换是无扰切换，切换时不能改变切换前的设定值、控制输出值和阀门的开关状态等。无论SCADA处于何种控制模式，站控系统和调控中心发出的ESD命令总是有效的。

1. 3 通讯系统

各站控制系统与北京调控中心和廊坊备用调控中心设置一主一备两条通信信道。主用通道为随管道敷设的专用光缆，备用通道为租用公网，可以保证数据传输的安全性、可靠性。

监控阀室通过光信道的配置，分别将数据传送到相邻的上、下两座工艺站场的站控制系统的局域网中，再通过这两座站场的SCS将数据上传到北京、廊坊主备调控中心。

站控制系统与调控中心的通信速率为64kbps，监控阀室、清管站与调控中心的通信速率为19.2kbps。为保障传输的数据正确性，误码率要低于10-6。

对全线所有采集的数据小于10s，通信扫描时间间隔应满足负荷控制、泄漏检测和运行管理的需要。

站控制系统数据通信设备采用冗余的通信服务器RCI。它基于IEC60870-5-104协议，实现中心与站场之间的逢变则报通信方式。站场的通信服务器RCI向下直接与站场设备进行数据通信，向上与调控中心主通信服务器MRCI和实时数据库进行数据通信。各站与调控中心数据通信的结构简图如图1所示。

图1 站场数据通信结构简图

本工程监视阀室采用光口以太网交换机，通过光缆中一对光纤将数据上传至相邻上、下两座工艺站场的站控制系统，再通过站控系统将数据上传到主、备调控中心。

两座相邻站场之间如果包括多个监视阀室，各监视阀室之间的通信链路是串联的，监视阀室的数据经过下一个或多个监视阀室交换机中继才能上传至站控系统。上传至站控系统的链路上如果需要经过监控阀室，用于监视阀室通信的一对光纤在监控阀室处跳纤。

与以往工程监视阀室采用GPRS无线通信方式相比，该方式虽占用了主干光缆的一对备用芯，但通信安全可靠，节省投资和使用费用，方便用户后期的维护和管理。

2 系统功能

2.1 调控中心控制系统功能

SCADA系统处于站控级时调控中心只能监视站场数据和下发ESD ；在正常运行状态，SCADA系统处于调控中心控制级，调控中心具体完成的功能包括：SCADA系统控制权限的设定；监视全线各站的重要运行参数（温度、压力、流量、液位等），监控全线工艺设备（阀门、计量撬、调压撬等）的运行状态和参数，进行实时显示、报警、存储和打印；下发站场启输、停输（包括计划停输和事故停输）命令，制定分输计划；通信信道故障时主、备信道自动切换；控制全线各站电动阀、气液联动阀的开关；各站场出站压力和流量设定；发布ESD命令，包括远控线路紧急截断阀和所有支、干线输气站场；贸易结算。

2.2 站控系统功能

SCADA系统处于调控中心控制级时，站控系统执行和实现调控中心下发的指令，站控系统操作员只能监视站场数据和下发ESD命令。各输气站站控系统完成的功能主要包括：接受和执行控制中心的控制命令，进行控制和调整设定值，并能独立工作；过程变量的巡回检测和数据处理，向控制中心上传数据和报警信息；提供工艺站场的运行状态、工艺流程、动态数据的画面或图形显示，报警、存储、记录和打印；紧急切断（ESD）；压力或流量的控制；故障自诊断，并把信息传输至地区公司，即大连和沈阳输油气公司；主要工艺设备的顺序控制；监视工艺站场和站控制室火灾、可燃气体和安全状况；阴极保护、供电等辅助系统有关参数的检测及控制；站顺序启、顺序停和紧急停。

3 结语

长输管线中采用SCADA系统有着较高的自动化水平，在工程调试、投产、运营中，明显感受到SCADA系统的优势和便利：

（1）调控中心对全线进行集中监视和控制，有利于实时、全面掌握上、下游运行情况，合理制定分输计划，对突发事件做出及时反映；

（2）站控系统、调控中心、远方监视终端对工艺参数多级监视，分工明确，有利于对报警信号的及时发现和处理；

（3）采用专用光缆和租用公网互为备用的通信方式，保证了通信的高效和安全可靠。监视阀室的通信方式也证明是便捷、可靠、有效的；

（4）SCADA系统的成功应用，基本可以达到站场“有人值守、无人操作、远程控制”的水平，大幅度降低站场值班人员的劳动强度和需要的人员数量。

[1]田洪波，姜波，武建宏.SCADA系统在长输管道的应用和发展[J].石油化工自动化, 2008, 4.

[2]王存伟，廖德云.天然气SCADA系统的设计与实现[J].石油与天然气化工，2012.

[3]张有泉，梅斌，孙玉华.长输管线SCADA系统的应用设计[J].仪器仪表用户，2007,4.