遠程監控系統在塔輪輸氣線上的應用

雷超 中國石化河南石油工程設計有限公司

遠程監控系統在塔輪輸氣線上的應用

雷超 中國石化河南石油工程設計有限公司

塔輪輸氣管道復線遠程監控系統（SCADA）分為兩大部分，包括塔中四聯合站和輪南儲運站3區的站控系統，以及8個閥室的RTU系統。該系統主要由過程控制單元、操作員工作站、數據通信接口、現場儀表等構成。對于每個相對獨立的工藝系統、電氣系統、計量及標定系統等各采用一個控制子系統，這樣使過程控制單元分成若干個子系統，以網絡的形式將這些子系統連接起來。每個系統都能單獨完成其控制任務，使功能分開，危險分散，并通過網絡與站主PLC交換信息。系統具備機械及電子防護能力，具備雷擊和浪涌保護措施，以及抗電磁干擾的能力。

遠程監控系統（SCADA）；塔輪輸氣管道復線；功能；設計；保護措施

近年河南石油工程設計有限公司完成了塔輪輸氣管道復線遠程監控系統（SCADA）的設計與安裝項目。依托塔輪輸氣管道復線調度控制中心，沿已建塔輪輸氣管道站場及中間截斷閥室，建立輸氣長輸管道運行過程數據采集及遠程監控系統（SCADA），對塔輪輸氣管道線路起始點站場及中間截斷閥室實施遠距離數據采集、監控、安全保護和統一調度管理。探討該方案中的儀表選型及自控系統的設計方法，具有重要的作用與意義。

1 SCADA系統的構成及特點

本SCADA系統分為兩大部分，包括塔中四聯合站和輪南儲運站3區的站控系統，以及8個閥室的RTU系統。

塔輪輸氣管道復線調度控制系統組成及框圖如圖1所示，圖中塔輪輸氣管道中間點RTU為8套。站控系統主要由操作員工作站、雙機熱備的GE PLC、數據通信接口、現場儀表等構成。其職責是接受調度中心下達的指令和向調度中心傳送信息，在高可靠、高質量的前提下完成現場數據的采集、上傳以及設備的控制；RTU系統主要由BRISTOL BABCOCK的ControlWaveMICRO系列RTU產品、數據通信接口、現場儀表等構成。其職責是完成對無人值守的管道線路截斷閥室的數據采集及控制。

圖1 塔輪輸氣管道復線調度控制系統組成

2 各分系統及功能

監控系統主要由過程控制單元、操作員工作站、數據通信接口、現場儀表等構成。對于每個相對獨立的工藝系統、電氣系統、計量及標定系統等各采用一個控制子系統，這樣使過程控制單元分成若干個子系統，以網絡的形式將這些子系統連接起來。每個系統都能單獨完成其控制任務，使功能分開，危險分散，并通過網絡與站主PLC交換信息。站控計算機監控系統的工作站采用與調控中心相同的操作員站，監控軟件采用美國通用電氣的Cimplicity軟件，輪南輸氣首站采用美國通用電氣的90/30系列雙機熱備PLC，塔中四聯合站的站控系統采用美國通用電氣的PAC8000系列雙機熱備PLC，各閥室RTU采用BRISTOLBABCOCK的ControlWaveMICRO系列。各分系統及功能如下：

（1）站控系統。該站控系統主要具備的功能：輸氣管道起始點及終點站場油氣輸送過程的數據采集、處理、實時監控、歷史數據查詢、數據圖形顯示、過程控制、報表打印、超限報警；向調度控制中心傳送工藝過程運行參數；接受并執行調度控制中心的指令，對運行參數進行設定和修改，對運行設備進行遠程控制。塔中四聯合站站控系統管轄的塔輪輸氣管道，起點位于塔中四聯合站，主要過程檢測、控制參數為：起輸溫度、壓力及流量；輸氣管道發球裝置主線電動閥的開/關控制、閥位狀態顯示；1#陰保間陰極保護電壓、保護電流、管道電位、電源等。根據現場環境條件及測控內容，設置小型站控系統，對塔輪輸氣管道起點參數實施監控及數據上傳。站控系統管轄的輪南儲運站3區為塔里木油田天然氣外輸的樞紐中心，塔輪輸氣管道終點已設置溫度、壓力檢測儀表，檢測信號已經進入站內現有PLC控制系統。收球裝置控制閥也由原來的手動閥更換為電動閥，配電齊全，開/關控制為手動就地操作。通過本工程的實施，完善接線，接入已建PLC控制系統，以實現遠程操作控制。塔輪輸氣管道終點站控系統利用輪南儲運站3區現有PLC控制系統，增加相應I/O卡件、通信卡件及系統組態，實現站場內輸氣管道終點的運行參數檢測、監控。數據傳輸通信納入現有通信系統。

（2）截斷閥室RTU站控系統。在塔輪輸氣管道沿線8座截斷閥室（其中4座含有陰保間）分別設置RTU站控系統。對于站內陰保間及獨立陰保間中陰極保護數據暫不考慮采集與監控。主要完成對現場的工藝過程進行數據采集、存儲與處理；運行狀態的監控與故障報警；緊急情況下的現場截斷閥切斷；與調度控制中心進行通訊，為調度控制中心提供管道運行相關數據，接受并執行調度控制中心下達的控制指令。主要檢測、控制參數為：截斷閥室進口壓力、截斷閥室截斷閥控制、閥位狀態顯示；截斷閥室可燃氣體檢測、太陽能發電系統運行狀態等。

（3）調度控制中心。SCADA系統監控中心依托2010年建成投產的塔輪輸氣管道復線調度控制中心，該中心設在輪南儲運站2區。調度控制中心監控系統主要由SCADA實時服務器、SCADA歷史服務器、Web服務器、操作員工作站、工程師工作站及光傳輸通信設備等組成。本工程只負責把塔中四聯合站、輪南儲運站3區（新增I/O點及數據）和8個RTU站控系統的數據提供給調度控制中心，調度控制中心的編程、組態不在本工程范圍內。

3 系統保護措施

（1）具備機械及電子防護能力。站場控制系統現場電源開關、浪涌保護設備、PLC系統均安裝在特定的PLC控制機柜中，具有相當高的機械及電子防護能力。閥室里面的儀表設備和視頻設備均有匹配的浪涌保護器，且RTU安裝在特定的PLC控制機柜中，防護體均有接地點，并達到設計標準。

（2）具備雷擊和浪涌保護措施。本系統設有完善的防雷和防浪涌保護措施。SCADA中心、站控系統和RTU均在有可能將由于雷擊直擊雷、感應雷等產生的高壓導入計算機系統的接口位置設置完善的防雷擊和浪涌保護措施。對以下內容進行了防雷擊和浪涌保護：與通信系統的連接處；供電系統的連接處；與其他系統的通信接口。站場內除電動執行機構外的模擬量及開關式儀表的所有輸入/輸出接口選用德國維德米勒公司的防雷擊和防浪涌的產品。

（3）具備抗電磁干擾能力。本方案中選擇的PLC產品都具有抗電磁干擾的能力，80MHz～1GHz的移動通信設備(手機、對講機等)以及其他具有電磁干擾的設備在距PLC0.5m內工作使用，PLC仍能正常工作。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.025