柳锡淼

（广东大鹏液化天然气有限公司，广东深圳518034）

天然气长输管网SCADA系统的应用及其优化

柳锡淼

（广东大鹏液化天然气有限公司，广东深圳518034）

广东大鹏LNG项目是中国首个引进LNG的试点项目，包括接收站和管道项目。文章总结了广东大鹏LNG管道项目SCADA系统设计原则及功能配置，对其在调试投产及日产运营过程中出现的问题提出了多项优化措施，如加强计算机系统的安全保护、多处设置视频火焰探测器、可燃气体探测器及报警系统，加强防雷和接地措施，采用主信道和备用信道等，有力地保障了该LNG管道项目的安全可靠运营，也为其他类似工程项目提供了有益的参考。

LNG；长输管网；SCADA；无人值守；优化

1 项目概况

广东大鹏LNG项目是中国首个引进的LNG试点项目，包括接收站和管道项目。该项目接收站一期工程设计规模为年周转LNG 370万t，输气管道一期工程建成后的总长度超过400 km，由1条长193 km的主干线、3条长178.3 km的支干线及2条长14 km的支线组成。主干线起自深圳大鹏LNG终端，途径深圳坪山、东莞、广州，终于广州南沙岛。一期工程输气管道沿线共设15个输气站，24个阀室；管道直径323.9～914 mm，管道设计压力9.2 MPa。管道天然气用户覆盖深圳、惠州、东莞、广州和佛山等五个地区；此外香港的电厂用户和城市燃气用户分别自建长约40 km及46 km的海底管道接收大鹏终端输送的天然气。

本工程经过近三年的建设，于2006年5月26日接收了第一船LNG，2006年9月底项目进入商业运营。截至2010年5月31日，已经累计安全成功地接收上游216船LNG，共卸载LNG约1360万t，安全平稳地向用户供气约1 342万t，其中2009年达455万t，已经超出原设计规模。现在该工程继续为广东珠三角地区及香港提供安全、可靠、清洁的绿色能源。

2 管道项目SCADA系统的设计原则

广东大鹏LNG管道的基本设计原则是：所有场站按照有人值守操作设计，所有阀室按照无人值守操作设计；采用SCADA系统进行远程数据采集和监控，线路阀室都实行调度中心远控模式；工艺站场可实现调度中心远控、站控和就地手动控制三级控制模式。

作为整个天然气管道工程监控、调度、管理的核心，监督控制和数据采集（SCADA）系统的调度控制中心设置在秤头角接收站，执行对管道全线各个站场和线路阀室的监控、调度、管理等任务。沿线19座工艺站场均设站控系统（SCS）；25座远控线路阀室设远程终端单元（RTU），对天然气管道沿线的站场和阀室进行数据采集和监控。

考虑到整个系统的安全性和可靠性要求，SCADA系统中所有重要部位都为冗余设置，当发生故障时，能自动进行故障切换，自动对系统的数据进行备份。调度控制中心的服务器、局域网、通信接口、SCS控制设备的CPU及电源、SCS中的ESD系统均采用独立的、符合有关标准的控制单元。

3 管道项目SCADA系统的配置及其功能

3.1 系统配置

广东LNG管道项目输气干线工程SCADA系统采用HONEYWELL公司的PKS系统，站控SCS系统采用BB公司的Control Wave混合控制器，线路截断阀室RTU系统采用BB公司的Control Wave Micro混合控制器，其系统框图见图1。

图1 SCADA系统框图

整个仪表自控通讯系统包括5个部分。第一部分是SCADA系统调度中心控制室；第二部分是通讯系统，包括DDN、VSAT、GPRS等通讯系统；第三部分是站控/RTU系统；第四部分是SIS系统，包括FGS和ESD系统；第五部分是仪表，包括过程检测仪表、流量系统、气体组分分析仪表、加热炉系统、仪表风系统、燃料气系统、压力流量调节控制系统等。

调度中心配备有3个操作员工作站、2个冗余的SCADA服务器、1个工程师工作站/FIM（现场仪表管理）服务器、1个过程域控制器；设有用于报表日志的激光打印机、用于事件报警的点阵打印机和用于屏幕拷贝的彩色激光打印机。整个SCADA系统网络为双网配置，一用一备，主网通过DDN通讯与19个分输站、25个阀室（包括金山分输站）连接，备用网通过VSAT卫星通讯与19个分输站连接，通过GPRS通讯与25个阀室连接。中控室还设置了GPS时钟同步系统，实现所有站点的时钟同步。调度中心SCADA可以与接收站DCS通讯，以满足整个大鹏液化天然气项目的要求。

SCS系统主要由RTU、FSC（完成SIS功能）、2个冗余服务器/操作员工作站、数据通信接口、计算机网络构成。站控RTU、FSC和上位计算机三者之间通过网络进行数据通信；设有用于报表日志的激光打印机、用于事件报警的点阵打印机。分输站SCS与CCR SCADA系统通讯为一用一备，其中DDN为主通讯方式，VSAT为备用通讯方式；阀室RTU与CCR SCADA系统通讯也为一用一备，其中DDN为主通讯方式，GPRS为备用通讯方式。

3.2 系统功能

整个SCADA系统实现的主要功能如下：

（1） 实现三级控制模式：调度中心远控、站控和就地手动控制。

（2） 站场SCS对站场仪表及控制设备、流量计量橇、燃料气橇、加热炉橇、压力流量调节橇、仪表风橇、污水处理装置、阴极保护系统等进行监控并上传数据，包括通过Modbus数据通信传输空压机、低压配电盘、流量计算机、应急发电机、UPS、BV阀、污水处理系统等信号；接受并执行调度中心的指令；站场SIS在紧急情况下完成火灾检测报警以及对站场的紧急关断和放空，确保安全；站控系统操作员工作站实现对该站流程、参数、状况等的实时显示、记录、报表打印，历史趋势和记录、报警等功能，具备良好的人机界面。

（3） 阀室RTU对站场仪表及控制设备、火灾检测报警系统等进行监控并上传数据，包括通过Modbus数据通信传输太阳能系统、BV阀等信号；接受并执行调度中心的指令。阀室RTU在紧急情况下完成对管网的紧急关断，确保安全。

（4） 仪表风橇、污水处理系统、加热炉橇本身带有控制设备，独立完成本系统的控制和保护，并受站控PLC监控。

（5） 流量计橇检测气体和流量，并结合输入到流量计算机的气体分析仪检测计算结果，完成对输送气体量的计量。

（6） 可燃气/火灾检测报警系统，对泄漏引起的空气中可燃气体浓度和火灾引起的烟雾、高温和火焰进行检测和报警。

（7） 中控室操作员工作站实现对全线流程、参数、状况的实时显示、记录、报表打印以及历史趋势和记录、报警等功能，并可实现远程控制。

4 管道项目SCADA系统的优化

本系统自投产后至今又陆续经过多个可靠性项目续建及后续项目的扩建，在系统施工、设备调试及日常运营中都暴露了不少的缺陷，如备用通信系统可靠性差、SCADA系统防雷设备等级低、外电中断影响部分设备供电等。SCADA系统作为本工程的监控、调度、管理的核心控制系统，为了保障其安全，避免受自然灾害、设备的可靠性、工作人员的素质以及计算机犯罪等多方面因素的影响，业主多次召开相关厂家和承包商的协调会，对出现的问题进行积极整改，并陆续对SCADA系统做了如下的优化：

（1） 在调度控制中心的计算机系统里，运用加密机系统、防火墙系统、防病毒系统、备份/恢复和容灾系统、网络隔离系统等技术，有效地保障调度控制中心计算机系统的安全。

（2） 在各分输站、末站的工艺装置区内均设置视频火焰探测器，可以随时检测到来自现场的火灾信号；在容易发生气体泄漏的装置旁，以及朝向工艺装置区且距离小于30 m的人员出入口处均设置可燃气体探测器；另外，在站控制室、UPS间、配电间等重要房间的室内，还设置了建筑物火灾报警系统。以上的报警信号将传送到站控制室的火气系统，通过人机界面、视频显示及声光报警装置进行报警，并将报警信号传送到控制中心，值班人员或操作人员将通过报警类型和报警级别分别进行相关的处理。

（3） 在无人值守站场的视频火焰探测器将探测到的视频信号传至控制中心进行监视，所有线路截断阀室的室内也设置了可燃气体探测器，报警信号也将直接通过RTU传送到控制中心进行报警。

（4） 在有人值守的工艺站场的站控制室设置火气系统、视频显示、存储及声光报警装置等，所有的视频火焰探测器、可燃气体探测器、建筑物火灾报警等信号均进入火气系统，进行声光报警显示和报警视频画面的存储，在操作员工作站可以进行相关报警显示和火灾画面视频显示。

（5） 为保证设备安全和系统可靠，根据有关防雷设计规范，除设置防雷接地系统外，在主要的检测仪表信号传输接口、ESD系统的所有I/O点、远传截断阀室的所有I/O点、数据通信接口、供电接口等有可能将雷电感应所引起的过电流与过电压引入系统的关键部位处，安装电涌保护器，以避免雷电感应的高压窜入，造成设备损坏。主要的现场检测仪表也应具有防雷电保护功能。

（6） 本工程接地系统分为保护地和信号地。保护地一般与电气保护地网相连，其接地电阻应不大于1 Ω；信号地单独设置，接地电阻根据系统要求而定，但不应大于4 Ω。当计算机系统允许时，亦可采用联合接地。信号地设在站控制室端，且一点接地。

（7） 为保证自动化系统数据传输的可靠，确保管道系统运行的安全，各分输站、末站采用公网DDN作为主信道、卫星通信作为备用信道的方式；阀室的通信方式采用公网DDN主信道，GPRS备用。

5 结束语

广东LNG管道是目前国内运行压力最高的天然气长输管网之一，从2006年6月20日管网第一次通气至今，未着一次火，未伤一个人，未出现一起天然气大量泄漏事件。实践证明，整个天然气长输管网的SCADA控制系统无论是从设计、施工、系统调试、日常运营及后期的整改优化都达到了预期的目标及效果，为广东LNG管道的安全可靠运行提供了最有力的保障。

[1] 张志伟.SCADA系统在输配管理中的应用[J].上海煤气，2006，（2）：26-28.

[2] 龚银银，陈万忠.基于以太网的SCADA系统在油田中的应用[J].应用科技，2007，（7）：22-25.

Abstract：Guangdong Dapeng LNG Project is the first import LNG experimental project in China,which includes the receiving station project and pipeline project.In this paper,the SCADA system design philosophy and functional configurations for the pipeline project are described,and some optimized measures for solving the problems arising in the system commissioning,pre-operation and routine operation are brought forward,such as enhancing computer system safety protection;setting up video flame detectors,flammable gas detectors and alarm systems;enhancing lightning grounding measure and adopting main channel and standby channel.Those optimized measures are useful references for other similar projects.

Key words:LNG;long-distance pipeline network;SCADA;unmanned;optimization

（31）SCADA System Application and Optimization for Long-distance Natural Gas Pipeline

LIU Xi-miao（Guangdong Dapeng LNG Company,Ltd.，Shenzhen 518034,China）

TE973

B

1001－2206（2011）01－0031－03

柳锡淼（1976-），男，江西苹乡人，工程师，2002年毕业于武汉大学电气工程及其自动化专业，现从事能源工程建设管理工作。

2010-06-11