SCADA系统在石油天然气管道上的应用

陶金

（西安石油大学 计算机学院，陕西　西安　710065）

SCADA系统在石油天然气管道上的应用

陶金

（西安石油大学 计算机学院，陕西西安710065）

SCADA系统的应用实现了油气输送管道的实时远程全线监控，不仅为用户提供了在线运行参数的采集、设备运行状态以及数据趋势图的直观显示；而且为用户提供多种报警方式，并依据系统的报警，SCADA系统会启动管道运行的保护功能，如：管道输送的水击保护、首战启停泵控制、管道压降速率保护、ESD紧急停站保护等等，这些功能全面的提高了管道输送的安全可靠程度。SCADA系统的安全可靠运行不仅使管道的控制工艺得到改进，同时也提高了企业用户的管理水平，减少了企业安全事故的发生，为企业赢得了更多的经济效益。

SCADA系统；石油天然气管道；系统

随着中国经济以及计算机技术、网络通讯技术的迅速发展，我国对原油、天然气的需求量增加，我国油气输送管道建设的步伐也随之加快，但由于管道沿线站场偏远分散，交通、能源以及网络等基础设施较差、管网连接错综复杂，管道运行工况变化万千，管道在安全、稳定、高效运行方面存在隐患。为此文章结合XQ2管道模型，论述了为解决长输管道集中管理调度等问题而设计的SCADA系统。

1　SCADA系统的历史与发展

SCADA系统形成于上世纪60年代中期，一般采用专用设备。SCADA系统包括硬布线扫描器、固态逻辑线路、大型模拟显示盘及打印机等。此时的SCADA系统主要起监控作用，大部分的管理操作都需要在操作员的参与下完成，这些技术的不成熟以及系统的局限性使系统的故障率极高。

70年代，随着计算机应用以及计算机软件的开发技术的发展［4］，促使SCADA系统的软件、硬件水平的提高。但是由于当时计算机的价格较贵，计算机用量少，所以SCADA系统常采用集中控制，同时由于系统不具备开放性，系统的升级维护、设备改造、信息的交换都十分的困难。

20世纪80年代，远程终端控制系统以及可编程序控制器的出现，SCADA系统向着功能强大、容量更大的方向发展。

90年代，随着数据库技术、网络技术的发展，SCADA系统管理部分结合数据库技术、通信部分基于网络技术，系统开始采用单片机，多系统之间可以互联，数据实现共享。此时系统维护费用降低，易于升级改造，系统能够不间断长时间运行。

进入21世纪，科学技术的不断进步，SCADA系统向着标准化、开放性方向深入的发展。通过VPN（虚拟私人网络）或者Internet，操作员随时随地的对SCADA系统进行访问。同时SCADA系统可以灵活地与GIS（地理信息系统）、MIS（管理信息系统）进行开发与集成，促使SCADA系统的二次开发的技术的提高。

2　SCADA系统在石油天然气管道上的应用

1991年，铁岭—大连输油管道（简称铁大线）进行了自动化技术改造，从美国莱克斯诺公司引进了S/3系统，实现了站控一级的投产运行。

1997年建设投产的库尔勒—鄯善原油管道（简称库鄯输油管道）是一条全封闭、大落差、高压、全自动控制的长距离输送管道。库鄯输油管道采用的是加拿大Valmet公司OASYS5.2系统，OASYS5.2系统主要由实时数据模块（CMX）、历史数据模块（XIS）、软件开发平台（XOS）组成，CMX、XIS安装在鄯善末站和调度中心两台主机上，调度中心的CMX对3个远阀控制室的远程终端控制系统和减压站进行轮询，同时也对本地可编程序控制器、第三方智能数据设备进行轮询，CMX轮询数据之后会及时地更新数据库。而XIS将定期的访问数据库，对历史数据进行读取、储存。XOS实现人机接口功能，与CMX、XIS实行数据通信，将实时数据、历史趋势图显示在屏幕上，XOS也可接受操作员、工程师的指令。OASYS5.2系统通过双机冗余配置，CMX、XIS之间可以实现无扰动、热设备切换。库鄯原油管道在鄯善末站设置了两个远程计算机中心（Remote Computer Center，RCC）主要负责实时数据的静态管理。如果在控制中心增加一个数据点，RCC将自动生成同样的数据点。动态数据则以I/O接入点所在的数据库为源，不断地刷新远程数据库的动态数据。当鄯善末站与调度中心的通讯中断，末站的实时数据模块仍将正常工作，对本地的自动控制毫无影响，恢复通信后，RCC将实时数据模块的动态数据传至调度中心，实现系统的数据一致性。

1997年投产使用的陕西—北京输气管线（陕京线）、2002年投产的兰州—成都—重庆成品油管道、2004年投产的兰州—银川输气管线、2010年投产使用的川气东送天然气管道等等都应用了SCADA系统，SCADA系统几乎成为油气输送管道建设的标准配置。

自20世纪90年代，随着我国经济发展以及对石化能源的需求增长，我国加快油气输送管道建设的步伐。截止到2008年，我国共建成油气输送管道6.4×104km，其中原油输送管道1.9×104km，约占30%，成品油输送管道1.3×104km，约占20%，天然气输送管道比例最大约占50%，共计3.2×104km。2006年中石油成立了北京油气调控中心，对其所辖的油气管道的SCADA系统进行升级改造，将原有的每条管道用一套SCADA系统进行调控变成油气调控中心集中进行监控管理。油气调控中心与各个站场之间采用光缆通信为主、卫星通信为辅、公网电路为补充的SCADA系统通讯模式，实现了对现场的实时监控与数据采集。

［1］王振明.SCADA软件系统的设计与开发［M］.北京:机械工业出版社，2008：38-42

［2］徐淑芳.监控系统在维护工作中的作用［J］.科技资讯，2006，（2）：27

［3］赵敏.动力监控系统在维护工作中的作用［J］.甘肃科技，2004，（5）：8-10

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1003-5168（2015）11-114-01