余霄鵬（中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建 福州350000）

隨著SCADA 系統(tǒng)在長輸天然氣管道行業(yè)應(yīng)用的深入，集中調(diào)度輸送天然氣水平得到提升。與此同時(shí)SCADA系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行也成為保障天然氣安全輸送的重要因素，由此有效組織系統(tǒng)調(diào)試工作、科學(xué)運(yùn)用調(diào)試方法、合理安排功能驗(yàn)證，將為長輸管道平穩(wěn)運(yùn)營奠定良好的基礎(chǔ)。

1 海西天然氣管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)簡介

海西天然氣管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)按控制級別分為調(diào)控中心控制級（包括主調(diào)中心和備調(diào)中心）、站控系統(tǒng)控制級和就地控制級三級操作模式。其操作方式：正常情況下，由主調(diào)中心對全線進(jìn)行監(jiān)控。主調(diào)中心獨(dú)立完成各站設(shè)施的自動(dòng)化監(jiān)控和安保，沿線各工藝站場控制無須人工干預(yù)，各站控系統(tǒng)和RTU 在主調(diào)中心統(tǒng)一指揮下完成各自監(jiān)控工作。當(dāng)主調(diào)中心主、備服務(wù)器發(fā)生故障或系統(tǒng)檢修時(shí)，切換到備調(diào)中心監(jiān)控。全系統(tǒng)控制權(quán)限由主調(diào)中心確定，經(jīng)主調(diào)中心授權(quán)，操作員方可通過站控系統(tǒng)或RTU對該站進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的操作。當(dāng)主、備通信系統(tǒng)均發(fā)生故障或系統(tǒng)檢修時(shí)，由站控系統(tǒng)對各站監(jiān)控。當(dāng)站場系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備檢修或緊急切斷時(shí)，采用就地控制方式。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

圖1 海西天然氣管網(wǎng)二期工程SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 長輸天然氣管道SCADA系統(tǒng)調(diào)試特點(diǎn)

2.1 站點(diǎn)偏散、交通不便

根據(jù)市場情況，一般分輸站、閥室分布在長輸天然氣管道沿線市縣區(qū)內(nèi)，相對比較分散。且因天然氣行業(yè)特殊性，各站場選址亦多處于城市周邊農(nóng)村等偏僻處。由此長輸天然氣管道SCADA系統(tǒng)調(diào)試直接面臨著交通不便的難點(diǎn)。

2.2 專業(yè)多、周期長

長輸管道SCADA系統(tǒng)監(jiān)控站點(diǎn)多，各站點(diǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量大且雜，且調(diào)試過程需多專業(yè)單位配合，如電力、通訊、施工單位、輸氣運(yùn)行部、設(shè)備廠家、調(diào)度部等各專業(yè)技術(shù)人員等。因此，使得調(diào)試周期較長。

2.3 邊調(diào)試、邊驗(yàn)收

對于整套SCADA系統(tǒng)驗(yàn)收而言，需在所有站控系統(tǒng)均調(diào)試完成后進(jìn)行。但鑒于長輸管道沿線站場的施工條件和環(huán)境影響，各站場施工進(jìn)度、站控系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)度并不能保證一致。因此邊調(diào)試邊驗(yàn)收，在完成單個(gè)站控系統(tǒng)調(diào)試的情況下，便組織對該站控系統(tǒng)的驗(yàn)收是長輸管道調(diào)試的又一特點(diǎn)。

3 長輸天然氣管道SCADA系統(tǒng)的調(diào)試方法

3.1 調(diào)試前準(zhǔn)備工作

3.1.1 調(diào)試方案的編制

通過制定合理的調(diào)試方案，可有效組織人、物力資源，以便能按計(jì)劃完成整體SCADA 系統(tǒng)調(diào)試任務(wù)。方案的制定需綜合考慮項(xiàng)目進(jìn)展、各工程的節(jié)點(diǎn)、以及各站場設(shè)備情況（如計(jì)量橇、調(diào)壓橇、自用氣橇、收發(fā)球裝置等廠家服務(wù)工期等）。

3.1.2 調(diào)試點(diǎn)表的制定

結(jié)合各站場儀表專業(yè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表、各成橇設(shè)備廠家（計(jì)量橇、調(diào)壓橇、自用氣橇等）所提供的設(shè)備資料和接線圖，逐個(gè)梳理各監(jiān)控點(diǎn)，查漏補(bǔ)缺，制定各站控系統(tǒng)調(diào)試點(diǎn)表。

3.2 調(diào)試流程

總流程為優(yōu)先對已具備條件的站控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并組織單站控系統(tǒng)驗(yàn)收。在完成各站控系統(tǒng)調(diào)試后，最后對主調(diào)中心和備調(diào)中心SCADA系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。因主、備調(diào)中心服務(wù)器是直接從站控系統(tǒng)PLC處理器和遠(yuǎn)控閥室RTU處理器讀取數(shù)據(jù)，因此對主、備調(diào)中心調(diào)試，僅需將各站控系統(tǒng)已調(diào)試好的組態(tài)畫面、邏輯程序等文件重新載入主、備調(diào)中心工程師站和操作員站內(nèi)，并對監(jiān)控優(yōu)先級予以設(shè)置即可。對長輸天然氣管道SCADA 系統(tǒng)調(diào)試而言，重點(diǎn)在各站控系統(tǒng)的調(diào)試。以下將對單個(gè)站控系統(tǒng)調(diào)試過程操作予以介紹：

3.2.1 站控系統(tǒng)連接檢查

在站控系統(tǒng)所涉及到的各節(jié)點(diǎn)（包括PCS 機(jī)柜、ESD 機(jī)柜、火災(zāi)盤、操作員站、工程師站、調(diào)壓機(jī)柜、計(jì)量機(jī)柜、以及現(xiàn)場電動(dòng)閥、撬裝設(shè)備等）安裝完成后，開始對系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布線連接，主要可分為以下四個(gè)部分：

A 電源

根據(jù)電氣專業(yè)設(shè)計(jì)要求，完成各配電柜至各節(jié)點(diǎn)之間的電氣線路安裝。該部分應(yīng)留意勿錯(cuò)接、勿混淆電氣線路的主回路和副回路。

B 信號

Section 7: Line-cut analysis for nano-dots in Fig. 3

根據(jù)儀表專業(yè)設(shè)計(jì)要求，完成現(xiàn)場、站控室內(nèi)全部信號電纜的布線和安裝。在保障接線正確的情況下，同時(shí)應(yīng)注意信號線路與電氣線路走向和間距（＞50mm），避免產(chǎn)生干擾。

C 接地

保護(hù)接地和工作接地應(yīng)避免混接，屏蔽接地需連接到工作接地上，形成單端接地，保護(hù)接地勿采用串聯(lián)接地方式。

D 通訊

根據(jù)通訊專業(yè)設(shè)計(jì)圖完成通訊電纜的敷設(shè)，應(yīng)注意盡量與其他電纜分開單獨(dú)敷設(shè)，避免信號干擾。

3.2.2 上電檢查

為避免不必要的設(shè)備損壞，上電前應(yīng)對相關(guān)設(shè)備線纜連接、模塊卡件等進(jìn)行檢查，確認(rèn)所有設(shè)備電源開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)。確認(rèn)無誤后方可逐級逐個(gè)對各節(jié)點(diǎn)設(shè)備上電，上電過程應(yīng)注意觀察設(shè)備狀態(tài)，直到確認(rèn)各節(jié)點(diǎn)設(shè)備均穩(wěn)定運(yùn)行。

在站控系統(tǒng)工程師站和操作員站上分別安裝系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境、系統(tǒng)軟件、用戶軟件、數(shù)據(jù)庫軟件等。該部分工作一般由SCADA系統(tǒng)廠家在工作站出廠FAT前完成，并提前做好各站控系統(tǒng)的預(yù)組態(tài)。

3.2.4 系統(tǒng)調(diào)試

由SCADA系統(tǒng)廠家根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和生產(chǎn)需要，按調(diào)試點(diǎn)表逐個(gè)對站控系統(tǒng)下全部I/O點(diǎn)和通訊點(diǎn)位進(jìn)行讀取、控制、設(shè)置聯(lián)鎖、編寫邏輯、并對全部監(jiān)控點(diǎn)予以組態(tài)和繪制組態(tài)畫面等工作。

3.3 SCADA系統(tǒng)調(diào)試驗(yàn)收

為確保已調(diào)試完成的站控系統(tǒng)功能能適應(yīng)運(yùn)營實(shí)際需求，需組織各專業(yè)人員對系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)：

A HMI界面驗(yàn)收

通過觀察和測試HMI界面，對界面美感、工藝流程準(zhǔn)確度、參數(shù)完整性、動(dòng)態(tài)顯示是否符合實(shí)際的需要等作出判斷。

B 冗余功能驗(yàn)收

主要包括對站控系統(tǒng)硬件冗余的測試，通過斷電、斷通訊、熱拔插等方式測試站控系統(tǒng)中控制器、I/O卡件、通訊等模塊的熱備冗余性能。當(dāng)發(fā)生“故障”時(shí)，以上設(shè)備能否自動(dòng)進(jìn)行故障切換，自動(dòng)對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，為運(yùn)行管理提供可靠的保障。

C 監(jiān)控信號驗(yàn)收

對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)表中全部點(diǎn)位進(jìn)行逐個(gè)測試，確定現(xiàn)場信號能夠準(zhǔn)確被站控系統(tǒng)采集到。通過站控系統(tǒng)給出信號的方式，確定現(xiàn)場受控設(shè)備（如電動(dòng)閥門等）能夠準(zhǔn)確接收并正確動(dòng)作。

D 聯(lián)鎖驗(yàn)收

模擬觸發(fā)設(shè)備動(dòng)作的聯(lián)鎖條件，觀察設(shè)備能否按設(shè)計(jì)要求動(dòng)作。如：出站壓力超高3 選2；斷電引發(fā)火災(zāi)報(bào)警器報(bào)警聯(lián)鎖等。

E 邏輯驗(yàn)收

經(jīng)過對站控系統(tǒng)與各設(shè)備間的聯(lián)調(diào)，站內(nèi)設(shè)備應(yīng)能滿足天然氣站場實(shí)際運(yùn)營的邏輯需求，驗(yàn)收項(xiàng)包括：正常自動(dòng)啟輸、正常自動(dòng)停輸、緊急停輸（一級關(guān)斷、二級關(guān)斷）、過濾分離器設(shè)備切換、流程的自動(dòng)切換、自動(dòng)收、發(fā)清管器等邏輯動(dòng)作，當(dāng)系統(tǒng)接收到以上邏輯觸發(fā)指令后，將能按設(shè)定的邏輯順序?qū)φ緝?nèi)電動(dòng)閥門等設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作，以達(dá)到邏輯目的。

4 結(jié)語

隨著天然氣管道輸送運(yùn)營智能化的飛速發(fā)展，長輸天然氣管道SCADA 系統(tǒng)的功能和規(guī)模亦將日益強(qiáng)大，由此對SCADA系統(tǒng)調(diào)試施工提出了更高的要求。對此需不斷完善長輸天然氣管道SCADA系統(tǒng)的調(diào)試方法和驗(yàn)收體系，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。