秦大鵬 彭章保 劉宇閑 李海濤 晉琨

[摘 要]油田SCADA報警系統(tǒng)，即油田數(shù)據(jù)采集與油田監(jiān)視控制報警系統(tǒng)，是以計算機為基礎(chǔ)的油田生產(chǎn)過程控制與油田調(diào)度自動化報警系統(tǒng)，包括通信、儀器和計算機軟件報警系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)獨有的油田專業(yè)化報警設(shè)計和油田體系結(jié)構(gòu)保證了油氣田開發(fā)、生產(chǎn)整個生命周期的高效、經(jīng)濟運行?；诖耍疚闹饕芯坑吞颯CADA系統(tǒng)報警優(yōu)化的方法，以減少油田SCADA系統(tǒng)無效報警數(shù)量，提升油田報警識別率和處置率。

[關(guān)鍵詞]油田SCADA系統(tǒng);報警優(yōu)化;參數(shù)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.14.051

[中圖分類號]F270.7;TE938[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）14-0-04

1? ? ? 優(yōu)化SCADA系統(tǒng)報警功能

1.1? ?開發(fā)SCADA系統(tǒng)報警界面，優(yōu)化參數(shù)設(shè)置

在SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）系統(tǒng)開發(fā)報警參數(shù)設(shè)置界面（圖1），通過單個數(shù)據(jù)點位“長周期、大數(shù)據(jù)”展現(xiàn)和“極限最大、最小值”自動查找界面，結(jié)合“儀表測量合理系數(shù)”設(shè)置算法，幫助員工更快速、更合理地確定偏差報警上、下限數(shù)值。

1.2? ?完善SCADA數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，支撐管理考核

在SCADA系統(tǒng)新增報警數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，界面如圖2所示，實現(xiàn)報警總條數(shù)、確認條數(shù)、確認率自動篩查和自動計算，為SCADA系統(tǒng)報警功能指標化管理、考核提供支撐。

1.3? ?規(guī)范報警功能管理，健全事件管理記錄

為確保自控系統(tǒng)安全、可靠運行，中國石油長慶油田分公司第六采油廠以2019年發(fā)布的《第六采油廠SCADA系統(tǒng)報警參數(shù)設(shè)置指導(dǎo)意見》相關(guān)要求為基礎(chǔ)，將SCADA系統(tǒng)報警參數(shù)設(shè)置權(quán)限“回收”至作業(yè)區(qū)調(diào)控中心，由調(diào)控中心賬號統(tǒng)一設(shè)置報警參數(shù)，并在SCADA系統(tǒng)“事件管理模塊”中新增報警參數(shù)設(shè)置記錄功能，界面如圖3所示，確保SCADA操作“有規(guī)可依，有跡可查”。

2? ? ?開發(fā)外輸聯(lián)動報警，減少無效報警條數(shù)

針對間輸站點啟停輸過程中，外輸瞬時流量、外輸壓力落零產(chǎn)生無效報警條數(shù)較多的情況，優(yōu)化報警邏輯，開發(fā)聯(lián)動報警功能，實現(xiàn)停輸后外輸瞬時流量、外輸壓力低限報警開關(guān)自動關(guān)閉的功能，進一步減少無效報警條數(shù)。

3? ? ?油田SCADA系統(tǒng)報警存在的問題和解決途徑

3.1? ?典型問題：報警判斷邏輯問題，無法消除無效報警

在解決間輸站點輸油泵啟停產(chǎn)生無效報警的過程中，原定根據(jù)輸油泵狀態(tài)關(guān)聯(lián)外輸瞬時流量與外輸壓力兩個報警點位，實現(xiàn)啟泵后輸油瞬時流量、外輸壓力低限報警開關(guān)自動打開，停泵后輸油瞬時流量、外輸壓力低限報警開關(guān)自動關(guān)閉功能，避免產(chǎn)生無效報警信息，其中，圖4是輸油管線運行特征曲線。此控制邏輯在全廠推廣應(yīng)用，但此過程中，部分站點依然在啟停泵過程中，產(chǎn)生無效報警。即：①啟泵過程中，管線介質(zhì)充滿慢、上壓慢的站點，SCADA系統(tǒng)頻繁觸發(fā)外輸瞬時流量、外輸壓力低限報警;②停泵過程中，管線介質(zhì)排空快、壓力下降快的站點，SCADA系統(tǒng)頻繁觸發(fā)外輸瞬時流量、外輸壓力低限報警。

通過對輸油泵運行頻率、輸油排量、輸油壓力進行時域化分析，發(fā)現(xiàn)存在以下問題。①啟泵過程中，變頻器存在加速時間，各站介質(zhì)黏度（溫度）不同、機泵工況不同、加速時間不同、排量上升到正常輸油所需時間不同。變頻器加速初期，排量無法瞬間高于外輸流量低限報警界限值，SCADA系統(tǒng)低限報警的現(xiàn)象頻繁，聯(lián)動報警未能發(fā)揮預(yù)期效果。②停泵過程中，一是變頻器存在減速時間，排量具有逐漸下降特征（防止電機慣性回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生發(fā)電發(fā)熱現(xiàn)象，繼而燒毀變頻器），減速過程中，泵排量小于外輸瞬時流量低限報警設(shè)定值時，SCADA系統(tǒng)頻繁觸發(fā)瞬時流量低限報警;二是自變頻器停止命令發(fā)出后，直至變頻器減速完成，輸油泵狀態(tài)由運行轉(zhuǎn)為停止，減速期間排量小，甚至到低限報警界限，SCADA系統(tǒng)頻繁觸發(fā)報警，聯(lián)動報警未能發(fā)揮預(yù)期效果。其中，運行數(shù)據(jù)對應(yīng)報警觸發(fā)關(guān)系如圖5所示。③受SCADA系統(tǒng)性能影響，部分數(shù)據(jù)采集頻率不一，無法對快速變化的數(shù)據(jù)進行高頻次、高密度采集和記錄歸檔，不能滿足基于數(shù)據(jù)快速變化的聯(lián)動報警。綜上所述，使用變頻器的情況下，僅靠輸油泵狀態(tài)聯(lián)動外輸瞬時流量、外輸瞬時壓力的方法不嚴謹，且局限性大。

3.2? ?解決方法：多設(shè)備多參數(shù)聯(lián)動，徹底過濾無效報警

結(jié)合作業(yè)區(qū)集油管線運行特點及數(shù)字化管理應(yīng)用水平，選取胡43增、胡48增、胡49增為實驗站點，找到實驗站點地形及輸油關(guān)系（圖6），開展報警深度優(yōu)化。其中，選取的3種不同的輸油管線運行特征曲線如圖7所示。具體解決思路是：①將管線分為“停泵后，外輸瞬時流量歸零，外輸壓力不歸零”和“停輸后，外輸瞬時流量、外輸壓力全部歸零”兩種模型，分別進行處理;②間輸站點輸油泵運行頻率一致，需要結(jié)合作業(yè)區(qū)集油管線運行特點，提高數(shù)字化管理應(yīng)用水平。

針對多設(shè)備多參數(shù)聯(lián)動，利用相關(guān)系統(tǒng)（圖8）徹底過濾無效報警中出現(xiàn)的一些狀態(tài)，避免油田SCADA系統(tǒng)報警產(chǎn)生以下情況。①如果油田SCADA系統(tǒng)報警出現(xiàn)自動關(guān)閉的情況，需要分析站點緩沖罐液位≤關(guān)低限報警液位設(shè)定值（該值為停輸油泵液位設(shè)定值1～3cm）狀態(tài)，分析與處理外輸瞬時流量低限報警的開關(guān)自動關(guān)閉情況。低限偏差報警關(guān)閉期間，需要緩解輸油泵出口壓力，減少外輸瞬時流量，避免產(chǎn)生低限報警信息。②如果油田SCADA系統(tǒng)報警出現(xiàn)自動開啟的情況，需要確認外輸瞬時流量低限值，因為當站點任意一臺輸油泵運行頻率≥正常輸油頻率（需根據(jù)運行現(xiàn)狀設(shè)置界限值）時，外輸瞬時流量低限報警開關(guān)自動開啟。低限偏差報警開啟期間，該站輸油泵出口壓力、外輸瞬時流量將根據(jù)實時運行數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)據(jù)、產(chǎn)生低限偏差報警信息等。

3.3? ?解決效果

經(jīng)胡43增、胡48增、胡49增實驗驗證，避免了啟停輸觸發(fā)的無效報警，胡49增24小時內(nèi)僅產(chǎn)生了1條報警信息。圖9詳細分析了實驗站點胡49增報警優(yōu)化結(jié)果。

4? ? ?結(jié) 語

本文按照《第六采油廠2020年報警優(yōu)化技術(shù)說明文檔》相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合中國石油長慶油田分公司第六采油廠的運維現(xiàn)狀，前期開展SCADA系統(tǒng)相關(guān)報警優(yōu)化工作，后期根據(jù)應(yīng)用需求，適時開展設(shè)計PLC部分的聯(lián)動報警優(yōu)化工作。

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