摘要：本文主要介绍SCADA系统在的秦沈天然气管道工程中的应用。论述SCADA系统的结构、控制模式和功能，通过在本工程中的实际应用有效地提高了长输管道的安全性、可靠性和自动化水平。
　　关键词： SCADA；长输管道；调控中心
　　
　　
　　1 引言
　　秦皇岛—沈阳天然气管道工程是华北天然气管网与东北天然气管网的联络线，该管道与大连—沈阳天然气管道和规划中引进俄罗斯天然气的哈尔滨—沈阳天然气管道，形成了东北地区的输气干线，对实现气源多元化，管道网络化以及未来城市管网的建设都具有十分重要的意义。
　　秦沈线全线包括7座站场、20座阀室，其中监控阀室5座，监视阀室15座，线路全长478公里。为保证管线的平稳、安全、自动化运行，采用SCADA系统对全线各站场和阀室进行监控、调度和管理。
　　2 SCADA系统设计
　　2. 1总体结构
　　秦沈线SCADA系统是由北京/廊坊的主/备用调控中心（DCC）、地区监视终端、站控系统（SCS）、阀室远程监控终端（RTU）、数据采集系统和通信系统构成。
　　调控中心是全线调度、管理的核心及指挥枢纽，主要完成对各输气站场和阀室进行实时监控、调度和管理等任务。
　　在锦州、沈阳输油气分公司分别设置SCADA系统的远方监视终端，用于分公司掌握管道的运行情况，为地区管道的管理和维护提供方便。
　　各输气站场分别设置站控系统（SCS—Station Control System），监控阀室设置远程终端装置（RTU—Remote Terminal Unit），监视阀室设置数据采集系统完成站场和阀室内工艺参数采集和监控任务，同时将工艺及设备运行状况和各种参数通过通信系统传送至调控中心，并接受调控中心下达的命令。
　　2. 2控制模式
　　SCADA系统的控制和管理分三级：调控中心控制级、站控系统控制级，就地手动控制级。
　　在正常情况下，管道各站场在调控中心集中监视和控制模式下工作；在调控中心授权下或数据通信系统发生故障时，通过站控系统或阀室RTU实现各站的监控；当进行设备检修或事故状态时，可采用就地手动控制。
　　SCADA系统控制模式的切换通过调控中心和站控系统操作员站人机界面（MMI，Man-Machine Interface）上的“DCC/站控/站手动”软切换开关控制。两端的MMI均能显示站场的控制方式。调控中心与站控的控制权是互锁且唯一的，防止发生控制混乱。
　　调控中心可以主动获取控制权，也可以将控制权授予站控。站控系统只能向调控中心申请控制权，调控中心批准后方能切换到站控级。调控中心与站控系统之间实时进行通信通断检测，当通信终端超过60s时，站控系统自动获得控制权。
　　“DCC/站控/站手动”切换开关的切换是无扰切换，切换时不能改变切换前的设定值、控制输出值和阀门的开关状态等。无论SCADA处于何种控制模式，站控系统和调控中心发出的ESD命令总是有效的。
　　2. 3 通讯系统
　　各站控制系统与北京调控中心和廊坊备用调控中心设置一主一备两条通信信道。主信道为随管道敷设的专用光缆，备用信道为租用公网，可以保证数据传输的安全性、可靠性。
　　监控阀室通过光信道的配置，分别将数据传送到相邻的上、下两座工艺站场的站控制系统的局域网中，再通过这两座站场的SCS将数据上传到北京、廊坊主备调控中心。
　　站控制系统与调控中心的通信速率为64kbps，监控阀室、清管站与调控中心的通信速率为19.2kbps。为保障传输的数据正确性，误码率要低于10-6。
　　对全线所有采集的数据小于10s，通信扫描时间间隔应满足负荷控制、泄漏检测和运行管理的需要。
　　站控制系统数据通信设备采用冗余的通信服务器RCI。它基于IEC60870-5-104协议，实现中心与站场之间的逢变则报通信方式。站场的通信服务器RCI向下直接与站场设备进行数据通信，向上与调控中心主通信服务器MRCI和实时数据库进行数据通信。各站与调控中心数据通信的结构简图见图2-1：
　　
　　图2.1 站场数据通信结构简图
　　本工程监视阀室通过数据采集系统，采用GPRS的无线通信方式，将数据传输至沈阳分输站，再通过沈阳分输站的站控系统上传至主/备调控中心。
　　3系统功能
　　（1）调控中心控制系统功能
　　SCADA系统处于站控级时调控中心只能监视站场数据和下发ESD ；在正常运行状态，SCADA系统处于调控中心控制级，调控中心具体完成的功能如下：
　　① SCADA系统控制权限的设定；
　　②监视全线各站的重要运行参数（温度、压力、流量、液位等），监控全线工艺设备（阀门、计量撬、调压撬等）的运行状态和参数，进行实时显示、报警、存储和打印；
　　③下发站场启输、停输（包括计划停输和事故停输）命令，制定分输计划；
　　④通信信道故障时主、备信道自动切换；
　　⑤控制全线各站电动阀、气液联动阀的开关；
　　⑥各站场出站压力和流量设定；
　　⑦发布ESD命令，包括远控线路紧急截断阀和所有支、干线输气站场；
　　⑧贸易结算。
　　（2）站控系统功能
　　SCADA系统处于调控中心控制级时，站控系统执行和实现调控中心下发的指令，站控系统操作员只能监视站场数据和下发ESD命令。各输气站站控系统完成的功能主要包括：
　　①接受和执行控制中心的控制命令，进行控制和调整设定值，并能独立工作；
　　②过程变量的巡回检测和数据处理，向控制中心上传数据和报警信息；
　　③提供工艺站场的运行状态、工艺流程、动态数据的画面或图形显示，报警、存储、记录和打印；
　　④紧急切断（ESD）；
　　⑤压力或流量的控制；
　　⑥故障自诊断，并把信息传输至地区公司，即大连和沈阳输油气公司；
　　⑦主要工艺设备的顺序控制；
　　⑧监视工艺站场和站控制室火灾、可燃气体和安全状况；
　　⑨阴极保护、供电等辅助系统有关参数的检测及控制；
　　⑩站顺序启、顺序停和紧急停。
　　4 结语
　　长输管线中采用SCADA系统有着较高的自动化水平，在工程调试、投产、运营中，明显能体会到SCADA系统的优势和便利，并且对于长输管道的安全运行提供了有力保障。
　　秦沈线天然气管道工程于2011年6月份全面投产，运行至今整个SCADA系统运行稳定可靠，基本达到站场“有人值守、无人操作”的控制水平，大幅度提高了整个管道的自动化水平和站场值班人员的劳动效率。
　　参考文献
　　[1] 田洪波，姜波，武建宏.SCADA系統在长输管道的应用和发展.石油化工自动化, 2008年04期.
　　[2]王存伟，廖德云.天然气SCADA系统的设计与实现.石油与天然气化工，2012年.
　　[3] 张有泉，梅斌，孙玉华.长输管线SCADA系统的应用设计.仪器仪表用户，2007年04期.
　　作者简介
　　于清澄，男，硕士研究生，中油辽河工程有限公司自控仪表所，出生日期：1982.02，主要从事石油天然气工程仪表及自控系统的设计及研究工作。