李鸿鹏 石鹏 孙勇泉 许永臻 戴建炜 刘长鸿

国家管网集团西气东输厦门输气分公司

 

摘要：西气东输实行“集中监视”模式以来，随着自控系统升级改造及场站改扩建，场站上位机报警信息逐渐增多，增加了基层值班人员对现场报警信息的研判难度。提出对上位机报警信息实施分级管理，根据现场工艺及各专业设备报警信息的严重程度进行三级管控，减少了低风险报警对值班人员的干扰，提升了报警信息的直观性和现场的安全性。

关键词：SCADA系统；场站上位机；报警分级；分级管控

 

西气东输通过实施“集中监视”管理模式，将基层场站关键工艺和设备报警信息采集并上传至上海生产调度中心，由调度中心集中负责场站关键工艺设备的运行状态监视，场站腾出精力进行其他作业和异常情况处置[1]。一定程度上解放了基层场站人员值班压力，可以抽出更多的时间与精力投入到现场“运维检”一体化作业中。在场站站控系统上位机界面，由于各种原因，过多的低风险级别报警信息长期存在，关键报警夹杂在诸多低级别报警中，对值班人员正确研判现场报警信息造成了一定干扰[2]。

针对以上问题，根据场站上位机报警信息严重程度分级，制定相应的联锁提示措施，减少非紧急、低级别报警对值班人员的干扰，以充分发挥报警在保障现场安全生产中的作用。

1  报警信息概述

1.1  SCADA报警类别

（1）过程类报警。工艺运行参数超出了安全设定范围的报警，如压力、温度或者液位等参数超限。

（2）安全类报警。可燃气体泄漏检测系统报警、火焰报警、超声波/激光云台泄漏检测等。

（3）系统类报警。SCADA系统的软硬件故障报警，或者是第三方设备与SCADA系统间通讯状态报警等。

（4）提示类报警。及时提示操作人员进行操作调整，避免产生事故事件。如过滤分离器差压偏大、流量计声速偏差偏高、色谱分析仪未归一化值不在合理范围内等。

1.2  报警信息采集原则

（1）全面性。采集数据点应包含设备关键运行参数、故障报警信息和控制逻辑关键过程数据点信息，以使上位机能集中全面展示生产过程参数及异常报警信息。

（2）准确性。报警应准确显示异常变化信息，直观反映出报警的具体内容，避免产生无关报警信息或出现过多连带报警信息。

（3）安全性。应根据报警信息对于管道、站场安全和可靠运行的影响程度划分报警级别，不同级别报警应明确区分，突出重要报警信息，提示值班人员做出必要反应。

1.3  报警分级

当场站系统出现不正常指标或意外情况时，通过声音、视觉形式，以消息或其他标识符通知值班人员。为便于值班人员鉴别报警严重性，避免报警信息过多时无法及时判断和处理[3]。根据报警严重性和危害性，将报警分为三级进行管理。

（1）I级报警。为最高等级报警。运行过程中发生的异常变化已经或正在影响或威胁管道、站场的安全运行，报警产生后应立即采取应急处理措施，同时将报警信息上传至上海调度中心。

（2）II级报警。属重要事件报警。运行过程中发生的异常变化将要影响或威胁管道、站场的安全运行，报警产生后应快速采取应急处理措施，值班人员及时排查并处理故障。

（3）III级报警。属于低级别一般性事件报警。发生的异常变化可能会影响或威胁管道的安全运行，报警产生后需引起重点关注。值班人员需对报警信息进行核实和进一步处理，避免报警持续存在可能会对现场安全生产运行造成影响。

现场应根据管线和场站实际运行工况，结合设备与工艺综合考虑，进行合理的参数设定、报警分级和画面优化工作[4,5]，做到科学合理有效。

2  上位机报警分级管理

上位机系统作为SCADA系统人机界面最为直观的一环，其采集的数据应满足管道监控的需求，包含运行工艺、机械设备、仪表自动化系统、电气系统、计量系统、阴保系统、通信系统、压缩机组的过程参数及运行状态。

2.1  上位机画面通用原则

（1）上位机应做到界面风格统一、简洁实用，描述简单直观、通俗易懂，不同的画面中相同类型或级别的文字大小格式应统一。

（2）画面中涉及的计量单位均为国际单位。

（3）画面中变量小数点后的位数原则上按仪表精度显示，可根据数据使用需求对小数点后的位数进行调整。小数点使用的优先原则等级为：工艺需求、使用需求、仪表精度。如表 1所示。

表 1 变量小数保留位及单位对照表

2.2  报警分级内容

（1）工艺系统。工艺系统报警主要采集数据点包括压力、温度、差压和液位等。

I级报警：将会对干线转供或者下游用户分输造成较大影响，严重时会对管网整体运行工艺产生不利影响。包括干线转供压力偏低（低低报）或偏高报警（高高报），以及场站分输中断和转供中断报警。

II级报警：包括场站分输出站压力偏低或偏高报警，分输出站偏低，可能会对下游用户输配气工艺或者设备造成不良影响；分输出站压力偏高，除对下游用户输配气工艺或设备造成影响外，还有可能造成场站调压系统超压切断或者分输控制效果不稳定等问题。

（2）机械设备。机械设备报警主要采集数据点包括气液联动阀、电动阀、安全截断阀、监控调压阀、工作调压阀、加热炉以及机组辅助设备运行状态及过程参数。

I级报警：直接影响现场工艺或者单体设备的安全平稳运行。包括关键阀门的非正常状态报警，如正常处于常开状态的阀门设置非全开状态和全关状态；安全联锁设备参数超限报警，如排污管液位超高或者压力超限，压缩空气系统压力低低报警等。

II级报警：系统运行开始初步偏离正常状态。包括辅助设备的参数超限（高报、低报等），如过滤分离器差压偏高、冷却水压力或者流量偏低等。

（3）仪表自动化。仪表自动化系统报警主要采集数据点包括PLC系统、ESD系统、第三方通信、电控单元、消防仪表系统、清管指示器、阀室门禁等。

I级报警：包括会直接导致SCADA系统失效的关键硬件故障（如CPU板卡故障或者机架故障）、会致使干线截断的电控单元大事件报警（高压、低压或者压降速率大事件报警）和威胁场站安全的消防仪表系统报警等。

II级报警：包括会导致SCADA系统局部失效的硬件或回路故障、电控单元小事件报警和消防仪表系统本体设备故障等，影响系统无法正常工作或存在故障严重程度继续扩大的潜在风险。

（4）电气系统。电气系统报警主要采集数据点包括压气站变电所系统、分输站高压系统、发电机组、UPS系统、低压配电系统、电加热器系统、阀室太阳能供电系统、阀室/站场高频开关电源供电系统、风机、泵类转动设备、SVG等。

I级报警：包括导致发电、供电、配电和用电四大系统功能失效的报警点。

II级报警：包括四大系统局部故障或者参数波动信息。

（5）计量系统。计量系统报警主要采集数据点包括流量计、色谱分析仪、水露点分析仪、硫化氢分析仪等设备以及能量计量相关参数。

I级报警：会影响贸易计量流量计本体关键部件故障或者通讯故障。

II级报警：流量计本体的B类报警故障，以及相关辅助设备的责任报警、通讯故障等。

（6）阴保系统和通讯系统。阴保系统报警主要采集数据点包括恒电位仪运行参数和设备运行状态。西气东输将周界报警系统纳入通信专业进行管理。

由于阴保系统面临的环境各异，参数波动影响因素较多，无法进行一概而论的评判，故将阴保系统的硬件设备故障作为II级报警，其余报警作为III级报警进行处理。

（7）压缩机组。电驱压缩机组报警主要采集数据点包括压缩机、本体变频驱动系统、干气密封系统、润滑油系统、工艺系统、去离子水系统；燃驱压缩机组包括压缩机本体、燃机、干气密封系统、润滑油系统、工艺系统、燃料气系统、火气系统、系统通风系统等。

I级报警：压缩机意外停机或者触发ESD属于压缩机系统的情形。

SCADA系统前期已采集到的压缩机各子系统报警均不再设置报警等级，且留存事件记录；产生的相关报警信息，具体可到压缩机本体上位机中查看和分析处置。

3  结论

（1）经场站上位机报警分级优化，精简了上位机报警数量。以标准分输站为例，原有报警信息2000余条，精简后降为700余条，报警信息显示更加直观，有利于现场值班值守人员快速对信息进行研读判断和处置。

（2）目前场站改扩建项目较多，施工时应按照上位机既定分级管理要求开展改扩建部分的上位机信息编辑工作，确保工作标准统一。

（3）随着管网工艺日趋复杂以及无人值守场站的推广，可考虑将SCADA系统与第三方辅助诊断系统整合，由第三方辅助诊断系统对管网工艺、设备状态和现场报警进行综合研判和辅助决策，进一步提升管网智能化管控水平。

 

参考文献：

[1]曹永乐，姚红亮.基于西气东输中卫压气站集中监视模式的实现与分析[J].石油规划设计，2017，4(28)：38-40.

[2]练浩云.报警管理在原油储运SCADA中的应用[J].化工管理，2017(6)：106-108.

[3]邵海瑞.火电机组运行报警分级研究及DCS应用[J].电站系统工程，2016，(32)4：51-53.

[4]蔡云.乙烯生产过程中的DCS系统报警分级管理[J].炼油与化工，2020，(31)6：47-50.

[5]陈芳.DCS报警分级控制技术研究与应用[J].仪器仪表用户，2018(5)：41-45.

作者简介：李鸿鹏，毕业于西南石油大学油气储运专业，获硕士学位，西气东输厦门输气分公司维抢修队副队长，主要从事天然气长输管道工艺运行管理工作。联系方式：17350846383，lhp2007@163.com。