燃气管网与远程终端RTU研究

丁辉

【摘 要】燃气管网远程终端（RTU）是城市燃气系统的基础控制单元，对实现城市燃气自动化起着十分重要的作用。本文在分析远程监控相关概念及其应用的基础上，就燃气终端管网RTU进行分析。

【关键词】远程终端设备;城市燃气运行;RTU

一、远程监控相关概念及其应用

在生产过程自动化装置中，PLC、DCS是两类应用最广泛的控制系统，20世纪80年代之前，这些控制系统的I/O卡件均集中在远离现场的控制室内，与现场装置的连接线都是一对一直接接线。在80年代后期，PLC、DCS两类控制系统先后推出远离控制室安装的远程I/O卡件，它安装在现场，可就近与现场装置连线，而这些远程I/O 卡件与PLC、DCS系统安装在控制室的控制器是通过单根电缆的通讯实现信息交换。而在这之前，即在80年代初期，一些相对生产规模小一些的厂家利用它们在数据采集转换及通讯方面的优势，就已经推出远程测控终端RTU，并采用RTU 构成计算机SCADA系统，有时我们又将它称为四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）系统， 那么什么是RTU呢？RTU是Remote Terminal Unit（远程测控终端）的缩写，是SCADA系统的基本组成单元。一个RTU可以有几个，几十个或几百个I/O点，可以放置在测量点附近的现场。RTU应该至少具备以下两种功能：数据采集及处理、数据传输（网络通信），当然，许多RTU还具备PID控制功能或逻辑控制功能、流量累计功能等等。 远程测控终端RTU作为体现“测控分散、管理集中”思路的产品从20世纪80年代起介绍到中国并迅速得到广泛的应用。它在提高信号传输可靠性、减轻主机负担、减少信号电缆用量、节省安装费用等方面的优点也得到用户的肯定。

管网远程终端技术是一种以远程通信技术为主、经过功能组合形成的标准化、模块化、网络化的计算机监控系统，其代替了常规的测量和监视仪表，解决了常规的继电保护装置不能与外界通信的问题。流量计远程技术系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可以方便地监视设备的运行和操作，它具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化的显著特点。通过利用先进的综合自动化技术，提高了供气质量、提高了电压合格率、提高了城市燃气运行的安全可靠性和系统的运行管理水平，减少了维护工作量、减少了值班员劳动强度。

除了在传统的工业生产过程中大量应用之外，在测控点特别分散的场合，如在以下行业中远程测控终端RTU得到广泛的应用：城市供水自动化控制系统;城市废水处理系统;城市煤气管网综合调度系统;天然气、石油行业自动化系统;电力远程数据集控系统;热网管道自动化控制;大气/水质等环保监测;水情水文测报系统;灯塔信标、江河航运、港口、矿山调度系统。合肥中石油昆仑燃气有限公司远程监控系统由控制中心和分散在辖区燃气管网上数十个监控点的远程测控终端组成，远程测控终端采用的是带GSM/GPRS模块的微型PLC。远程测控终端将监控点的数据（包括管线压力、瞬时流量等数据），通过无线通信实时将以上数据传送到控制中心，进行实时累计。在每天晚上的固定时间将当日累计数据上报数据中心。此外，控制中心监控人员可随时察看管网终端参数，了解各监控点实际运行情况。

燃气终端管网参数实现远程监控的目标可以归结为：提高运行安全、稳定，降低运行成本，确保向用户不间断优质供气;提高城乡燃气网整体供气能力。对于燃气企业实现燃气终端管网参数实现远程监控实施的具体意义在于：可以大幅度提高供气安全，可靠性，同时具有减员增效，降低经营成本的作用;远期的意义即针对在良好一次网络的基础上的自动化系统可优化运行，保持能量平衡，减少尖峰负荷，进而具有推迟新建项目的潜在经济效益。

二、燃气终端管网RTU

1.发展概况

燃气终端管网RTU是SCADA系统的基本组成单元，它负责采集管网终端燃气运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，实现调度中心对管网的遥测、遥信、遥控、遥调“四遥”功能。RTU的发展历程是与“三遥”工程技术相联系。“三遥”工程技术是指遥测、遥控、遥调技术，是研究远处人们不易到达的地点，对物理变化过程、生产过程进行检测（遥测）、调节（遥调）、控制（遥控）的一门学科。服务于变电站自动化的RTU还具有了配电故障信息采集与处理、电能质量测量、断路器在线监测等功能，以达到调度自动化对用户可靠优质供气的最终目标。

随着计算机技术、通信技术和电子技术的迅猛发展，燃气系统自动化程度日益提高，电气测量仪表无论在原理、结构和准确度上都产生了巨大变革，计算机技术的引入使仪表的原理、结构和功能大为改观。能够实现对交流燃气参数精确测量和分析并具有多种功能的新型RTU成为自动化领域的主攻方向和热门课题。

2.功能分析

在管网监控系统中，远程终端的功能是指终端对管网的监视和控制能力，也包括终端的自检自调和自恢复的能力。由于管网监控系统面对一个庞大而错综复杂的对象，远程终端的任务不仅数量多，而且复杂。通常的远程终端功能可划分为远程功能和当地功能。远程终端是安装在管网终端流量计上的一种远程终端，它与调度中心相距遥远，与调度中心计算机同多信道相连接。远程终端与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能称为远程终端的远程功能。

远程测量将采集到的被监控管线主要参数按规约传送给调度中心。这些测量参数是门站或减压站输送能力，管网压力承受能力的实时数据，对比运行动态供调度人员进行事故分析。遥信即远程信号，它将采集到的被监控管网设备状态信号，按规约传动给调度中心。这些设备状态可能是断路器，隔离开关位置状态，继电保护和自动装置的动作状态，远程设备的运行状态等。通常，一台RTU可能处理多个遥信量。

3.技术指标

根据《中华人民共和国国家标准地区管网数据采集与监控系统通用技术条件》，该标准适用于地区管网及各类供气网的数据采集与监控系统，系统的技术指标如下：在电源参数上，交流额定电压为AC220V/1A，额定频率为50Hz，直流额定电压为DC24V/10A;在容量配置上，模拟量输入为15路，数字量输入为8路，数字量输出为8路;在测量精度上，三相电压、电流为0.5级，有功功率、无功功率、视在功率、功率因数为l级，谐波检测精度为l级，频率测量误差为0.01Hz;在控制输出上，触电容量为AC220V/1A。

三、结语

远程终端设备是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。与常用的可编程控制器PLC相比，RTU通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量，适用于更恶劣的温度和湿度环境，提供更多的计算功能。远程终端设备可以用各种不同的硬件和软件来实现。这取决于被控现场的性质、系统的复杂性、对数据通信的要求、实时报警报告、模拟信号测量精度、状态监控、设备的调节控制和开关控制。  正是由于RTU完善的功能，使得RTU产品在SCADA系统中得到大量应用。

参考文献：

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[2]高爱斌，宋彩朝. 地下燃气管线的探测定位方法的探讨[J].中国新技术新产品，2009（21）