浅谈SCADA系统在城市燃气管网输配调度的应用

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摘 要：本文简述了scada系统的结构和功能特点，以及如何利用SCADA系统完成燃气管网运行工况监控、数据采集等功能，保证燃气输配系统在安全、可靠和高效的状态下运行。

关键词：SCADA系统；燃气管网；调度中心

中图分类号：TU996 文献标识码：A

1引言

随着国内天然气开发、应用的快速发展，城市燃气用户数量逐年大幅增加，供气设备和地下管网也越来越复杂，越来越分散，这都给燃气企业的管理带来了新的问题：一方面要保证原有的供气系统正常运行，保证用户用气和管网输配气的安全；另一方面要科学分析、预测已有用户的用气负荷和潜在用户的数量与用气负荷，合理规划设计管网系统。对管网的管理及控制，提高燃气输配管网的安全性、可靠性，采用技术成熟、售后完善的SCADA系统（Supervisory Cotrol And Data Acquisition 以下简称SCADA）作为燃气管网监控、调度自动化的解决方案是一个不可或缺的要求。

2正文

2.1系统架构

为了保证城市燃气管网输配系统安全稳定运行，实现合理有效地管理调度，提高管理水平，降低企业运营成本，需建设一个燃气管网数据采集与监控系统来帮助管理人员进行管网的调度管理。

SCADA系统主要由MCC(调度监控中心)、网络通讯系统、SCC或SCS即本地监控站及现场检测仪表、传感器、变送器、执行机构等部分组成，实现天然气管网的实时中央监控和统一调度管理的功能。因此按大的功能划分，系统在逻辑上可分为三层：

第一层：中心调度层

中心调度层主要由调度中心系统、数据库系统、SCADA系统构成。

调度中心系统：是建立在SCADA基础上,实现整个天然气管网监控和调度的管理系统；

SCADA系统：通过广域网与各本地监控站点建立通信，获取燃气管网运行的实时数据，

实现整个管网系统的遥测、遥信、遥控、遥调功能，完成对全管网数据集中采集和监控。

第二层：网络通信层

系统的网络通信包括局域网通信、广域网通信两部分。

局域网通信：在中心调度层的各系统，采用1000Mbit/s全交换式以太网作为骨干网络，通过高档次1000Mbit/s交换机，实现网络连接，子系统交换机实现1000Mbit/s以太网和100Mbit/s以太网的平滑过渡，采用100Mbit/s全交换式以太网作为各子系统的骨干网络，并实现100Mbit/s到桌面。在SCADA系统与广域网路由器之间，采用100Mbit/s全交换式交换机，建立单独的快速以太网连接通路，对实现通信网络与非实时通信网采用隔离措施。通信协议采用TCP/IP.

广域网通信：对于SCADA系统的广域网通信，从中心调度层到个SCC之间的广域网连接，通过广域网路由器和租用专业通信公司的信道，以VPN或3G方式，实现远程数据的传递和交换。通信协议采用MODBUS.

第三层：本地监控层

本地监控层由RTU/PLC、智能仪表、传感器变送器、执行机构等组成，独立完成各本地监控点的数据采集和闭环控制功能。通过网络通信，为调度中心提供可靠的现场实时数据，同时也能接受调度中心发来的控制盒参数设定指令。

2.2系统功能

（1）数据采集功能

根据公司业务部门需求, 系统能通过通信网络实时监控各高高/中中调压站、，门站等的有关参数: 如压力、流量、温度、总累计量、瞬时流量等。

（2）数据传输功能

将现场采集到的数据,通过有线或无线的方式, 实时地传输到调度中心主系统。

（3）数据显示及分析功能

调度中心主系统将获得的各类信息及数据经过分析、加工, 使其直观地、动画地显示出来,让调度指挥人员随时查阅并及时掌握不同时间段不同用户用气情况，实现对管网和工艺设备的运行情况进行自动、连续的监视管理和数据统计，为管网平衡、安全运行提供必要的辅助决策信息。

（4）报警功能

系统可对各场站设备和管道压力、差压、市电运行异常及燃气泄漏等情况及时报警，并迅速以短信方式发送给相关人员。

（5）历史数据的存储、检索、查询及分析功能

系统可实现历史数据的存储、检索、查询及分析功能，管理者可以随时随地通过WEB访问查询不同时段、不同场站的工况运行情况。

（6）报表显示及打印功能

系统可自动生成各种生产运行情况的日周月年报表, 并可随时打印或传送有关人员。

（7）遥控功能

系统操作人员可在调度中心实现对有关设备开停遥控、球阀的遥控控制。

（8）网络功能

将现场采集到的数据送到网络服务器上, 供其他系统使用或有关人员查询。

（9）视频监控功能

利用安装在监视目标区域的摄像机对生产设备和环境进行监控和录像, 将被监视目标的动态图像传输到调度控制中心。

（10）其他拓展功能

地理信息GIS、管网模拟、设备管理、事故判断和抢修预案、移动办公功能等.

2.3 SCADA系统应用效益

（1）保证管网安全可靠运行

SCADA系统所选的测点一般具有代表性, 基本能反应燃气输配系统的全局状况, 能够满足输配调度管理需要, 通过对各测点实时、准确、直观地监测, 调度人员可以详细掌握管网运行工况, 系统的报警功能使调度人员能及时发现管网运行中的异常, 如设备管道压力超限、调压系统失灵, 燃气泄漏等不正常等情况, 防止和减少了事故的发生和蔓延, 有效的提高了供气安全性。

（2）优化调度和超前调度

SCADA系统使调度人员随时、准确地了解燃气的瞬时流量、累计流量和最大最小量, 还可以直观地将几项比较, 并能通过作图方式观察变化趋势, 调度人员可以此为依据进行预测, 做出合理的调度指令, 采取恰当的措施, 做到合理、优化的调度。另外, 调度人员通过电脑对历史数据整理、比较、分析, 总结其规律性, 并应用于以后编制合理的供气方案, 做到了超前调度。

（3）降低劳动强度

SCADA系统强大而完善的功能,给燃气系统的调度带来便利快捷, 准确而可靠，实现工作人员更加高效、快乐地工作。

（4）协助管网施工和抢修燃气

SCADA系统中的GIS 功能、设备管理、事故判断和抢修预案、移动办公功能等, 为管网施工和抢修提供了极大方便。在管网施工和抢修中, 系统的遥测、遥控功能也可发挥较大作用, 与现场施工紧密配合。

3 SCADA意义

要实现城市燃气管网输配调度管理现代化，, 利用SCADA系统是一个必然趋势，采用SCADA系统能对燃气管网和关键场站进行监视控制, 实时掌握管网运行数据, 为指导生产和管理提供准确及时的决策依据, 可以大大提高燃气输配的科学性和供气安全性, 具有良好的社会效益和经济效益, 因此也具有广阔的应用前景，它不仅仅在燃气行业，还可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集、监视控制以及过程控制等。随着建设经验的不断积累、设备的不断改进、通讯手段不断完善、建设资金逐步到位,我相信未来的燃气SCADA系统定会更加完善, 更好的服务于燃气输配与调度。

参考文献：

1、杨坤海；城市燃气管网SCADA系统的设计与应用；石油化工自动化；P11~P12

2、田洪波 姜波 武建宏；SCADA系统在长输管道的应用和发展；石油化工自动化；P11~P12