SCADA系統(tǒng)預警報警功能在安塞油田的優(yōu)化及應(yīng)用

王波　侯宴春　張浩

摘要：利用好SCADA系統(tǒng)的站間管網(wǎng)模塊、井組管網(wǎng)、預警報警模塊，可以有效避免安全事故的發(fā)生并為應(yīng)急處置提供寶貴時間。本文從報警參數(shù)的優(yōu)化、運行參數(shù)的確定、報警參數(shù)的確定等方面簡要介紹了SCADA系統(tǒng)預預警報警功能在安塞油田的應(yīng)用，以期為兄弟油田安全環(huán)保管理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：SCADA系統(tǒng)；預警報警；油田；應(yīng)用

安塞油田地處黃土高原，這里山大溝深、溝壑縱橫、自然環(huán)境脆弱敏感。特別是筆者工作的侯市作業(yè)區(qū)地處王窯水庫上游，環(huán)保壓力巨大。為此，如何深度應(yīng)用SCADA系統(tǒng)的預警報警功能，構(gòu)建數(shù)字化條件下的應(yīng)急響應(yīng)機制顯得尤為重要。怎樣在降低報警頻次的前提下提高SCADA系統(tǒng)報警準確率，同時減少漏報、誤報就成為重中之重。

1 SCADA系統(tǒng)預警報警功能的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前安塞油田管線泄露監(jiān)控的主要手段為：通過SCADA系統(tǒng)中井組管網(wǎng)壓力監(jiān)控+站間管網(wǎng)輸差壓差監(jiān)控+預警報警的方式得意實現(xiàn)。站間管網(wǎng)是通過上、下游站點的輸差、壓差曲線來判斷是否出線集油管線是否出現(xiàn)泄露的。特別是輸差監(jiān)控，是目前管線泄露預警報警最為有效的手段。

2 SCADA系統(tǒng)預警報警功能的優(yōu)化

2.1 合理規(guī)劃變量報警組別、報警優(yōu)先級

劃分報警組別的作用是為了將不相關(guān)的報警信息顯示在不同的報警窗口中，將相關(guān)的報警信息顯示在同一報警窗口中，便于用戶查詢。為此，將報警信息劃分為：集輸流程、注水流程、油井監(jiān)控、注水閥組、站間管網(wǎng)、井組管網(wǎng)、可燃氣體七個組別，這樣報警界面既直觀整潔又便于查詢。

將這七個報警組別又按后果嚴重成都分為3個報警優(yōu)先級。其中站間管網(wǎng)、井組管網(wǎng)為第1優(yōu)先級；集輸流程、油井監(jiān)控、可燃氣體為第2優(yōu)先級；注水流程、注水閥組為第3優(yōu)先級，這樣發(fā)生多個報警時，優(yōu)先級高的報警信息優(yōu)先提示。

2.2 增加變量死區(qū)、延時，減少報警滋擾

以筆者所在侯市作業(yè)區(qū)為例，2015年SCADA系統(tǒng)建立之初，全區(qū)622個報警變量每天報警數(shù)量可多達3萬余條，導致監(jiān)控人員無法準確地判斷現(xiàn)場是否存在異常情況，大大降低了數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)在生產(chǎn)運行中的管控效果。通過更改死區(qū)和延時后報警數(shù)量減少到2千余條。

為了減少變量在報警區(qū)附近頻繁觸發(fā)的報警滋擾，將報警死區(qū)設(shè)置為0.3。以原油外輸瞬時流量高報為例：當瞬時流量大于5.8m?/h時觸發(fā)報警，如果瞬時流量在5.8m?/h上下波動，則反復觸發(fā)報警；將報警死區(qū)設(shè)置為0.3后，瞬時流量恢復導5.5以下時，報警方可消除，這樣就避免了重復報警。

另外，將報警延時設(shè)置為60s。這樣SCADA系統(tǒng)當前產(chǎn)生的報警信息并不顯示和記錄，而是進行延時60s，60s后如果報警不存在了，表明該報警是誤報警，系統(tǒng)可自行清除。如果60s后，報警依然存在，表明該報警是真是報警，系統(tǒng)進行顯示和記錄。

2.3 變量報警與輸油泵啟停聯(lián)動

如何減少啟停泵所觸發(fā)的無效報警事件？首先為各站建立一個內(nèi)存離散型變量，如H3ZH_BJPD（候三轉(zhuǎn)報警判斷變量），其次給當前站點的集輸流程變量（如外輸壓力、外輸排量）低限值設(shè)置報警約束，即當H3ZH_BJPD為False時，集輸流程變量不報警。不僅當前站點，下游接收站點的進站集輸流程變量也可設(shè)置報警約束。

給報警判斷變量賦值是通過以下方法實現(xiàn)的：在SCADA系統(tǒng)工程設(shè)計器定時器腳本中新建一個腳本，通過腳本判斷當前站點外輸泵的運行狀態(tài)，給新建的報警判斷變量賦值0或者1，部分腳本如下：

if（＼＼KS1＼H3ZH$SYB1_ZT==false && ＼＼KS1＼H3ZH$SYB2_ZT==false && ＼＼KS1＼H3ZH$WSF_ZT==false）

{＼＼KS1＼H3ZH_BJPD=false；}else {＼＼KS1＼H3ZH_BJPD=true；}

3 確定運行參數(shù)的方法

運行參數(shù)的確定是報警參數(shù)設(shè)置的前提，這就要求輸油盡量平穩(wěn)，盡量減少啟停泵和輸油頻率的波動。因此，合理確定輸油泵啟停液位和輸油泵PID運行參數(shù)尤為關(guān)鍵。

結(jié)合安塞油田緩沖罐現(xiàn)場使用經(jīng)驗，確定緩沖時間為25～30min，正常液面控制在罐體直徑的2/3處[1]，見下圖?？紤]到0.85的安全系數(shù)：緩沖罐啟動液位為液位計量程的1/2；PID設(shè)定值為液位計量程的1/2+5cm；緩沖罐停止液位根據(jù)泵運行實際制定，一般為20cm；泵運行頻率下限設(shè)為站點全天液量23.5h輸完對應(yīng)頻率；泵運行頻率上限設(shè)為降庫排量應(yīng)急頻率。

以候九轉(zhuǎn)增壓橇為例，緩沖罐液位計量程為1m，全天外輸液量55m?，23.5h對應(yīng)排量為2.34m?/h，外輸泵型號為CQB6-2.4J，額度排量6m?/h，實際排量5m?/h，對應(yīng)輸油泵頻率為23.4HZ。按以上原則設(shè)定：啟泵液位50cm，停泵液位25cm，液位設(shè)定值55cm，下限頻率24HZ，上限頻率33HZ。實際運行效果平穩(wěn)、有序。

4 結(jié)論

1）利用SCADA系統(tǒng)站間管網(wǎng)輸差監(jiān)控、井組管網(wǎng)壓力監(jiān)控、預警報警可以有效判斷管線是否發(fā)生泄露。

2）可以通過合理規(guī)劃變量的報警組別、報警等級，增加變量死區(qū)、延時，變量報警與輸油泵啟停聯(lián)動等方法對報警變量進行優(yōu)化，以減少無效報警。

3）合理確定運行參數(shù)是確定報警參數(shù)的基礎(chǔ)，運行參數(shù)的確定應(yīng)使啟停泵次數(shù)盡量減少，輸油盡量平穩(wěn)。

參考文獻：

[1]苗承武，江士昂，程祖亮，等.油氣田集輸設(shè)計手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社.1995.34-36