城市燃气SCADA系统的分析和设计

郑彬彬

摘 要

SCADA系统通过对燃气输配过程中各项运行参数进行实时监控，及时发现泄漏等事故并处理，按照末端用户的实际需求进行燃气调度和计量，提高燃气供应、输配的合理性和稳定性。

【关键词】SCADA调度中心 通信系统 远程终端站

随着经济的发展和生活水平的提高，天然气已经走进千家万户。管道供气作为城市燃气的重要来源和保障，与生产和生活密切相关。燃气管网作为城市重要的基础设施，越来越庞大和复杂，对燃气输配的安全性、可靠性和稳定性要求也越来越高。一旦管网或设备出现问题，如不能及时发现和处理，将会严重影响用户的生产和生活。因此加强对燃气管网输配调度的优化以及信息化建设就显得尤为重要。

1 SCADA系统的介绍

数据采集与监控系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition）简称SCADA，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它通过对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及报警等功能，完成对燃气管道工况连续稳定的实时监控，保障燃气输配安全、稳定的进行。

2 SCADA系统的主要作用

SCADA系统主要实现安全供气、合理调度、计量和其它系统联网的功能。通过对燃气输配过程中各项运行参数进行实时监控，及时发现泄漏等事故并处理，按照末端用户的实际需求进行燃气调度和计量，提高燃气供应、输配的合理性和稳定性。

2.1 SCADA系统对安全供气的保障作用

建立SCADA系统，最主要的目的是安全。因为天然气是无色无味的易燃易爆危险气体，所以在从城市门站到中低压用户的输送过程中不能有泄漏，而对管线上的这种泄漏检测只能通过压力在管线上的下降、流量和压力的变化关系得到，这就要求在关键的门站、调压站等站点设置压力检测传感器，实时检测压力变化并传输到调度中心。另外在重要站点安装燃气浓度报警器，实时检测传输浓度信号对监测站点的泄漏情况也特别实用。以上这些监测的数据都实时的传输到调度中心，值班人员可以实时的了解到管网输配中的问题和故障，采取相应的措施进行处理。

2.2 SCADA系统对调度管理的保障作用

通过对各个天然气分输站点流量、压力的实时监测传输，调度中心值班的调度员可以实时的了解到整个燃气管网的输配情况，根据不同用户不同时间段用气需求的不同，可以调度燃气供应，达到合理供气的目的。同时通过数据的统计进行局部预测和总体负荷预测，从而合理制定气源采购计划，合理调配调度天然气在城市中的分配使用。

2.3 SCADA系统的计量作用

通过在适当的地方安装流量计，计量整个城市的用气量和各个大用户、区域的用气量，进行成本和费用和核算；同时对因用户发展和其它因素引起的将来用气量的变化进行预测。

2.4 SCADA系统与其它系统接口功能

SCADA系统提供基础的采集数据，以开放式的数据接口（如ODBC）提供给地理信息系统、抢险维修系统、管网仿真系统、泄漏检测系统及负荷预测系统，实现SCADA系统数据的再利用。

3 SCADA系统设计的原则

3.1 先进性原则

在系统设计上充分考虑系统（包括硬件、软件、系统集成等）的先进性及成熟性。

3.2 开放性和可扩展性原则

系统的生命周期在于可扩展性，包括硬件的易于更换、扩展和升级；业务拓展后网络的可拓展性；软件的成熟、通用、可移植、可再开发性等方面。

3.3 可靠性和安全性原则

系统设计应充分考虑到可靠性和安全性，系统的技术体系及软硬件是否成熟可靠，直接影响到安全生产。

3.4 经济实用原则

在保证技术性能的前提下，以最高的性价比实现系统功能，降低总成本。

4 SCADA系统的配置

SCADA系统整体上包括调度中心、通信系统和远程终端三大部分。

调度中心是一个网络计算机系统，完成数据的人机交互、数据库存储处理等功能。调度中心配置SCADA服务器、数据库服务器及工作站等设备，通过通信系统取得终端站的监控功能数据和现场视频监控图像，以实现SCADA系统功能的人机交互操作。

通信系统完成调度中心与远程终端站的通信，实现命令和数据的双向传输。通信系统上以专用线路和CDMA相结合的模式实现，对于重要有人值守站点，调度中心通过以专线为主、CDMA为辅的方式与门站和储配站相连；对于无人值守站点，则以CDMA通信方式连接终端站和调度中心。

远程终端站由分布在各个门站、加气站、调压站以RTU为主体的测控柜组成，完成物理量的采集和自动控制。

SCADA系统建成后，供气管网综合控制和管理系统信息反馈实时性将极大提高，调度人员可根据系统提供的信息全面、实时掌握系统运行参数和管网运行工况，及时处理可能存在的隐患。通过综合分析、优化调度，使整个供气管网在最经济、最合理的情况下运行，节约了人力、物力，工作效率大大提高，经济效益也显著提高。

从吉林燃气自动化系统的功能实现、系统结构、通讯方式、网络安全、系统可靠性 等方面进行总体设计和实现。包括需求分析、设备选型、实施方案和计划、测试方案和 计划、设计审核等工作；并且可以负责调控中心上位软件的编制、调试、测试，通信系 统的网络规划、配置、调试、测试。

本期自动化系统，不仅要采用具有先进工业水平的SCADA系统和产品，更要设计、 建立完善、开放的系统，为GIS ， GPS等系统提供源数据，建立处于国内先进水平的系统。