淺析長輸天然氣管道SCADA系統調試特點及方法

余霄鵬（中海福建天然氣有限責任公司，福建 福州350000）

隨著SCADA 系統在長輸天然氣管道行業應用的深入，集中調度輸送天然氣水平得到提升。與此同時SCADA系統的安全穩定運行也成為保障天然氣安全輸送的重要因素，由此有效組織系統調試工作、科學運用調試方法、合理安排功能驗證，將為長輸管道平穩運營奠定良好的基礎。

1 海西天然氣管網SCADA系統簡介

海西天然氣管網SCADA系統按控制級別分為調控中心控制級（包括主調中心和備調中心）、站控系統控制級和就地控制級三級操作模式。其操作方式：正常情況下，由主調中心對全線進行監控。主調中心獨立完成各站設施的自動化監控和安保，沿線各工藝站場控制無須人工干預，各站控系統和RTU 在主調中心統一指揮下完成各自監控工作。當主調中心主、備服務器發生故障或系統檢修時，切換到備調中心監控。全系統控制權限由主調中心確定，經主調中心授權，操作員方可通過站控系統或RTU對該站進行授權范圍內的操作。當主、備通信系統均發生故障或系統檢修時，由站控系統對各站監控。當站場系統進行設備檢修或緊急切斷時，采用就地控制方式。其系統結構如下：

圖1 海西天然氣管網二期工程SCADA系統結構

2 長輸天然氣管道SCADA系統調試特點

2.1 站點偏散、交通不便

根據市場情況，一般分輸站、閥室分布在長輸天然氣管道沿線市縣區內，相對比較分散。且因天然氣行業特殊性，各站場選址亦多處于城市周邊農村等偏僻處。由此長輸天然氣管道SCADA系統調試直接面臨著交通不便的難點。

2.2 專業多、周期長

長輸管道SCADA系統監控站點多，各站點監控數據量大且雜，且調試過程需多專業單位配合，如電力、通訊、施工單位、輸氣運行部、設備廠家、調度部等各專業技術人員等。因此，使得調試周期較長。

2.3 邊調試、邊驗收

對于整套SCADA系統驗收而言，需在所有站控系統均調試完成后進行。但鑒于長輸管道沿線站場的施工條件和環境影響，各站場施工進度、站控系統調試進度并不能保證一致。因此邊調試邊驗收，在完成單個站控系統調試的情況下，便組織對該站控系統的驗收是長輸管道調試的又一特點。

3 長輸天然氣管道SCADA系統的調試方法

3.1 調試前準備工作

3.1.1 調試方案的編制

通過制定合理的調試方案，可有效組織人、物力資源，以便能按計劃完成整體SCADA 系統調試任務。方案的制定需綜合考慮項目進展、各工程的節點、以及各站場設備情況（如計量橇、調壓橇、自用氣橇、收發球裝置等廠家服務工期等）。

3.1.2 調試點表的制定

結合各站場儀表專業監控數據表、各成橇設備廠家（計量橇、調壓橇、自用氣橇等）所提供的設備資料和接線圖，逐個梳理各監控點，查漏補缺，制定各站控系統調試點表。

3.2 調試流程

總流程為優先對已具備條件的站控系統進行調試，并組織單站控系統驗收。在完成各站控系統調試后，最后對主調中心和備調中心SCADA系統進行調試。因主、備調中心服務器是直接從站控系統PLC處理器和遠控閥室RTU處理器讀取數據，因此對主、備調中心調試，僅需將各站控系統已調試好的組態畫面、邏輯程序等文件重新載入主、備調中心工程師站和操作員站內，并對監控優先級予以設置即可。對長輸天然氣管道SCADA 系統調試而言，重點在各站控系統的調試。以下將對單個站控系統調試過程操作予以介紹：

3.2.1 站控系統連接檢查

在站控系統所涉及到的各節點（包括PCS 機柜、ESD 機柜、火災盤、操作員站、工程師站、調壓機柜、計量機柜、以及現場電動閥、撬裝設備等）安裝完成后，開始對系統內各個節點進行布線連接，主要可分為以下四個部分：

A 電源

根據電氣專業設計要求，完成各配電柜至各節點之間的電氣線路安裝。該部分應留意勿錯接、勿混淆電氣線路的主回路和副回路。

B 信號

Section 7: Line-cut analysis for nano-dots in Fig. 3

根據儀表專業設計要求，完成現場、站控室內全部信號電纜的布線和安裝。在保障接線正確的情況下，同時應注意信號線路與電氣線路走向和間距（＞50mm），避免產生干擾。

C 接地

保護接地和工作接地應避免混接，屏蔽接地需連接到工作接地上，形成單端接地，保護接地勿采用串聯接地方式。

D 通訊

根據通訊專業設計圖完成通訊電纜的敷設，應注意盡量與其他電纜分開單獨敷設，避免信號干擾。

3.2.2 上電檢查

為避免不必要的設備損壞，上電前應對相關設備線纜連接、模塊卡件等進行檢查，確認所有設備電源開關處于關斷狀態。確認無誤后方可逐級逐個對各節點設備上電，上電過程應注意觀察設備狀態，直到確認各節點設備均穩定運行。

在站控系統工程師站和操作員站上分別安裝系統運行環境、系統軟件、用戶軟件、數據庫軟件等。該部分工作一般由SCADA系統廠家在工作站出廠FAT前完成，并提前做好各站控系統的預組態。

3.2.4 系統調試

由SCADA系統廠家根據設計圖紙和生產需要，按調試點表逐個對站控系統下全部I/O點和通訊點位進行讀取、控制、設置聯鎖、編寫邏輯、并對全部監控點予以組態和繪制組態畫面等工作。

3.3 SCADA系統調試驗收

為確保已調試完成的站控系統功能能適應運營實際需求，需組織各專業人員對系統進行驗收，驗收內容主要包括以下幾點：

A HMI界面驗收

通過觀察和測試HMI界面，對界面美感、工藝流程準確度、參數完整性、動態顯示是否符合實際的需要等作出判斷。

B 冗余功能驗收

主要包括對站控系統硬件冗余的測試，通過斷電、斷通訊、熱拔插等方式測試站控系統中控制器、I/O卡件、通訊等模塊的熱備冗余性能。當發生“故障”時，以上設備能否自動進行故障切換，自動對系統的數據進行備份，為運行管理提供可靠的保障。

C 監控信號驗收

對監控數據點表中全部點位進行逐個測試，確定現場信號能夠準確被站控系統采集到。通過站控系統給出信號的方式，確定現場受控設備（如電動閥門等）能夠準確接收并正確動作。

D 聯鎖驗收

模擬觸發設備動作的聯鎖條件，觀察設備能否按設計要求動作。如：出站壓力超高3 選2；斷電引發火災報警器報警聯鎖等。

E 邏輯驗收

經過對站控系統與各設備間的聯調，站內設備應能滿足天然氣站場實際運營的邏輯需求，驗收項包括：正常自動啟輸、正常自動停輸、緊急停輸（一級關斷、二級關斷）、過濾分離器設備切換、流程的自動切換、自動收、發清管器等邏輯動作，當系統接收到以上邏輯觸發指令后，將能按設定的邏輯順序對站內電動閥門等設備進行動作，以達到邏輯目的。

4 結語

隨著天然氣管道輸送運營智能化的飛速發展，長輸天然氣管道SCADA 系統的功能和規模亦將日益強大，由此對SCADA系統調試施工提出了更高的要求。對此需不斷完善長輸天然氣管道SCADA系統的調試方法和驗收體系，從而實現系統性能的最優化。