远程监控系统在塔轮输气线上的应用

雷超 中国石化河南石油工程设计有限公司

远程监控系统在塔轮输气线上的应用

雷超 中国石化河南石油工程设计有限公司

塔轮输气管道复线远程监控系统（SCADA）分为两大部分，包括塔中四联合站和轮南储运站3区的站控系统，以及8个阀室的RTU系统。该系统主要由过程控制单元、操作员工作站、数据通信接口、现场仪表等构成。对于每个相对独立的工艺系统、电气系统、计量及标定系统等各采用一个控制子系统，这样使过程控制单元分成若干个子系统，以网络的形式将这些子系统连接起来。每个系统都能单独完成其控制任务，使功能分开，危险分散，并通过网络与站主PLC交换信息。系统具备机械及电子防护能力，具备雷击和浪涌保护措施，以及抗电磁干扰的能力。

远程监控系统（SCADA）；塔轮输气管道复线；功能；设计；保护措施

近年河南石油工程设计有限公司完成了塔轮输气管道复线远程监控系统（SCADA）的设计与安装项目。依托塔轮输气管道复线调度控制中心，沿已建塔轮输气管道站场及中间截断阀室，建立输气长输管道运行过程数据采集及远程监控系统（SCADA），对塔轮输气管道线路起始点站场及中间截断阀室实施远距离数据采集、监控、安全保护和统一调度管理。探讨该方案中的仪表选型及自控系统的设计方法，具有重要的作用与意义。

1 SCADA系统的构成及特点

本SCADA系统分为两大部分，包括塔中四联合站和轮南储运站3区的站控系统，以及8个阀室的RTU系统。

塔轮输气管道复线调度控制系统组成及框图如图1所示，图中塔轮输气管道中间点RTU为8套。站控系统主要由操作员工作站、双机热备的GE PLC、数据通信接口、现场仪表等构成。其职责是接受调度中心下达的指令和向调度中心传送信息，在高可靠、高质量的前提下完成现场数据的采集、上传以及设备的控制；RTU系统主要由BRISTOL BABCOCK的ControlWaveMICRO系列RTU产品、数据通信接口、现场仪表等构成。其职责是完成对无人值守的管道线路截断阀室的数据采集及控制。

图1 塔轮输气管道复线调度控制系统组成

2 各分系统及功能

监控系统主要由过程控制单元、操作员工作站、数据通信接口、现场仪表等构成。对于每个相对独立的工艺系统、电气系统、计量及标定系统等各采用一个控制子系统，这样使过程控制单元分成若干个子系统，以网络的形式将这些子系统连接起来。每个系统都能单独完成其控制任务，使功能分开，危险分散，并通过网络与站主PLC交换信息。站控计算机监控系统的工作站采用与调控中心相同的操作员站，监控软件采用美国通用电气的Cimplicity软件，轮南输气首站采用美国通用电气的90/30系列双机热备PLC，塔中四联合站的站控系统采用美国通用电气的PAC8000系列双机热备PLC，各阀室RTU采用BRISTOLBABCOCK的ControlWaveMICRO系列。各分系统及功能如下：

（1）站控系统。该站控系统主要具备的功能：输气管道起始点及终点站场油气输送过程的数据采集、处理、实时监控、历史数据查询、数据图形显示、过程控制、报表打印、超限报警；向调度控制中心传送工艺过程运行参数；接受并执行调度控制中心的指令，对运行参数进行设定和修改，对运行设备进行远程控制。塔中四联合站站控系统管辖的塔轮输气管道，起点位于塔中四联合站，主要过程检测、控制参数为：起输温度、压力及流量；输气管道发球装置主线电动阀的开/关控制、阀位状态显示；1#阴保间阴极保护电压、保护电流、管道电位、电源等。根据现场环境条件及测控内容，设置小型站控系统，对塔轮输气管道起点参数实施监控及数据上传。站控系统管辖的轮南储运站3区为塔里木油田天然气外输的枢纽中心，塔轮输气管道终点已设置温度、压力检测仪表，检测信号已经进入站内现有PLC控制系统。收球装置控制阀也由原来的手动阀更换为电动阀，配电齐全，开/关控制为手动就地操作。通过本工程的实施，完善接线，接入已建PLC控制系统，以实现远程操作控制。塔轮输气管道终点站控系统利用轮南储运站3区现有PLC控制系统，增加相应I/O卡件、通信卡件及系统组态，实现站场内输气管道终点的运行参数检测、监控。数据传输通信纳入现有通信系统。

（2）截断阀室RTU站控系统。在塔轮输气管道沿线8座截断阀室（其中4座含有阴保间）分别设置RTU站控系统。对于站内阴保间及独立阴保间中阴极保护数据暂不考虑采集与监控。主要完成对现场的工艺过程进行数据采集、存储与处理；运行状态的监控与故障报警；紧急情况下的现场截断阀切断；与调度控制中心进行通讯，为调度控制中心提供管道运行相关数据，接受并执行调度控制中心下达的控制指令。主要检测、控制参数为：截断阀室进口压力、截断阀室截断阀控制、阀位状态显示；截断阀室可燃气体检测、太阳能发电系统运行状态等。

（3）调度控制中心。SCADA系统监控中心依托2010年建成投产的塔轮输气管道复线调度控制中心，该中心设在轮南储运站2区。调度控制中心监控系统主要由SCADA实时服务器、SCADA历史服务器、Web服务器、操作员工作站、工程师工作站及光传输通信设备等组成。本工程只负责把塔中四联合站、轮南储运站3区（新增I/O点及数据）和8个RTU站控系统的数据提供给调度控制中心，调度控制中心的编程、组态不在本工程范围内。

3 系统保护措施

（1）具备机械及电子防护能力。站场控制系统现场电源开关、浪涌保护设备、PLC系统均安装在特定的PLC控制机柜中，具有相当高的机械及电子防护能力。阀室里面的仪表设备和视频设备均有匹配的浪涌保护器，且RTU安装在特定的PLC控制机柜中，防护体均有接地点，并达到设计标准。

（2）具备雷击和浪涌保护措施。本系统设有完善的防雷和防浪涌保护措施。SCADA中心、站控系统和RTU均在有可能将由于雷击直击雷、感应雷等产生的高压导入计算机系统的接口位置设置完善的防雷击和浪涌保护措施。对以下内容进行了防雷击和浪涌保护：与通信系统的连接处；供电系统的连接处；与其他系统的通信接口。站场内除电动执行机构外的模拟量及开关式仪表的所有输入/输出接口选用德国维德米勒公司的防雷击和防浪涌的产品。

（3）具备抗电磁干扰能力。本方案中选择的PLC产品都具有抗电磁干扰的能力，80MHz～1GHz的移动通信设备(手机、对讲机等)以及其他具有电磁干扰的设备在距PLC0.5m内工作使用，PLC仍能正常工作。

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.025