（第二屆“安控杯”SCADA/RTU技術與應用征文比賽二等獎作品）

陳  晗

1  管線系統(tǒng)概況

    大慶-鐵嶺輸油管道（以下簡稱慶鐵線）是70年代初建成投產(chǎn)的兩條并聯(lián)的輸油干線，直徑為720mm，長度分別為516km和524km，由于投產(chǎn)的先后不同，習慣上稱為老線和新線。它是一個較為復雜的水利系統(tǒng)。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：兩條主干線，四條分支交匯管線；9座輸油站，每站分新老兩個系統(tǒng)，并在每站的進出站端通過閥門互相聯(lián)通，8座增壓站，7座線路閥室；慶鐵線是雙線并聯(lián)，每站的新老系統(tǒng)都有聯(lián)通，好像一個巨大的梯子縱貫南北。其中每一個“點”或“段”的局部變化勢必影響整個系統(tǒng)的變化。“局部”的調(diào)控與保護必然會對其他部分產(chǎn)生干擾。這樣一個復雜管網(wǎng)的調(diào)控，目前在國內(nèi)外尚無先例。

    慶鐵線投產(chǎn)20多年來，每年輸油量都在四千萬噸以上，給國家創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益，是全國第一的輸油大動脈。由于年久失修設備老化，1994年以來對慶鐵線的泵站進行了大規(guī)模的改造。為實現(xiàn)密閉輸油以達到高效、低耗、節(jié)能和提高現(xiàn)代化管理水平的目的，決定采用先進的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)來設計實現(xiàn)全線密閉輸油工藝運行與控制。使全線系統(tǒng)達到較高的自動控制水平，確保管線安全平穩(wěn)地運行。

2  系統(tǒng)結構和特點

    慶鐵線所采用的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）是一套全新的系統(tǒng)，它綜合吸收了當今國際控制系統(tǒng)的最新技術和特點，有機地把繼電器保護、測量系統(tǒng)、計算機及RTU（Remote Terminal Unit）融于一體，并用RTU本身具有的可編程邏輯語言功能成功地解決了站內(nèi)自動化控制的技術難題，如水擊超前保護、泵機組自動切換、自動轉(zhuǎn)發(fā)清管器等。使得輸油生產(chǎn)過程變得更為簡捷、方便、靈活、安全可靠。

    改造后的慶鐵線自動控制系統(tǒng)采用了集散控制體系，即調(diào)度中心的集中控制和各泵站的分散控制。站控端（泵站控制）共有三級控制方式：

        (1)  調(diào)度中心遙控  接收調(diào)度中心調(diào)度人員遠程控制管線系統(tǒng)運行工況和設備命令，自動完成有關控制操作。

        (2)  站控  各輸油站操作人員可以在控制臺上監(jiān)視和控制本站的系統(tǒng)運行工況和輸油設備，自動或半自動完成有關控制操作。

        (3)  就地操作  根據(jù)就地安裝的顯示儀表，在現(xiàn)場操作按鈕，可以控制泵站的有關設備，并禁止調(diào)度中心遙控和站控功能。

        系統(tǒng)拓撲結構是點對點方式，調(diào)度中心對8個站控端站。各站控端間沒有通訊要求，由調(diào)度中心程序判斷進行調(diào)度指揮。點對點方式在采集數(shù)據(jù)量大、實時響應速度快、就地控制功能強的情況下，顯得實用、經(jīng)濟、可靠。為了保證全線安全協(xié)調(diào)運行，調(diào)度中心采用雙機熱備冗余技術來提高系統(tǒng)整體的可靠性，一旦主機發(fā)生故障，在短短十幾秒內(nèi)系統(tǒng)完全切換到備用機上運行。

        調(diào)度中心配置：基于網(wǎng)絡的雙機熱備系統(tǒng)，兩臺DEC Alpha系列工作站作為主機和備用機，5臺DEC奔騰系列微機作為操作工作站。采用基于DECOpenVMS/Hanzi操作系統(tǒng)的XCEL/DYNAC SCADA軟件。

        通信信道使用用戶提供的專用微波通信線路。通信速率為2 400波特率，主備雙信道。

        站控端配置：采用加拿大HARRIS公司提供的先進GR90 RTU及MICONS-32調(diào)節(jié)器作為泵站的主要控制設備。GR90 RTU提供的 PLC軟件作為主要控制程序編制語言。采用VAX 4000/60工作站作為當?shù)毓δ苤鳈C，VMS5.X版的DYNAC作為站控端的監(jiān)控軟件。GR90 RTU完成所有如電機運行狀態(tài)、進出站壓力及油溫等DI、AI類型數(shù)據(jù)的實時采集，并將其通過微波信道及相關通迅協(xié)議上傳到調(diào)度中心及當?shù)毓δ苓M行數(shù)據(jù)處理，如顯示、計算、打印和報警等。同時也可接收來自調(diào)度中心及當?shù)毓δ艿牟僮髦噶睿瓿扇玳_關電動閥門、起停電機及管線自動保護等操作。MICONS-32作為泵站重要被控設備調(diào)節(jié)閥的控制器，其設定值等參數(shù)由調(diào)度中心或當?shù)毓δ芙o出，通過RTU送給MICONS-32，由它按照給定值，結合現(xiàn)場的工藝工況，自動進行壓力調(diào)節(jié)、水擊波控制和啟泵保護。整個系統(tǒng)根據(jù)不同的設備，通過不同的通訊協(xié)議完成所有數(shù)據(jù)的雙向傳送。

3  系統(tǒng)主要功能

    慶鐵線SCADA方案經(jīng)過有關單位多次討論通過后，由項目組成員在短時間根據(jù)操作原則及相關文件，完成了慶鐵線自動控制邏輯框圖及程序流程圖的詳細設計工作，包括檢測參數(shù)的類型、數(shù)量、報表格式、屏幕顯示圖量、參數(shù)顏色定義、調(diào)節(jié)保護控制方案等。在此基礎上編制完成了大量的應用控制程序，經(jīng)投產(chǎn)運行表明，整個慶鐵線SCADA系統(tǒng)設備運行安全可靠，系統(tǒng)及應用軟件合理、實用、可靠，完全滿足了現(xiàn)場工藝要求。

    慶鐵線SCADA系統(tǒng)完成的主要功能有：

    調(diào)度中心： ① 8個輸油泵站的數(shù)據(jù)采集和下發(fā)對時令、操作控制令；②  進行電耗、油耗和爐效等數(shù)據(jù)處理和計算，并可進行統(tǒng)計對比；③  顯示上百幅工藝流程圖、變電所接線圖、參數(shù)趨勢圖等，形象反映實時流程和設備運行狀態(tài)；④  實時對有關事件進行閃爍變色報警，提醒操作人員注意；⑤  進行正常和事件報表打印。

    當?shù)毓δ埽?/STRONG> ① 每個輸油泵站的數(shù)據(jù)采集和下發(fā)操作控制令；②  進行電耗、油耗和爐效等數(shù)據(jù)處理和計算，并可進行統(tǒng)計對比；③  顯示十幾幅工藝流程圖、變電所接線圖、參數(shù)趨勢圖等，形象反映實時流程和設備運行狀態(tài)；④  實時對有關事件進行閃爍變色報警，提醒操作人員注意；⑤  進行正常和事件報表打印。