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油田SCADA系统报警优化研究

范文

秦大鹏彭章保刘宇闲李海涛晋琨

[摘要]油田SCADA报警系统，即油田数据采集与油田监视控制报警系统，是以计算机为基础的油田生产过程控制与油田调度自动化报警系统，包括通信、仪器和计算机软件报警系统。SCADA系统独有的油田专业化报警设计和油田体系结构保证了油气田开发、生产整个生命周期的高效、经济运行。基于此，本文主要研究油田SCADA系统报警优化的方法，以减少油田SCADA系统无效报警数量，提升油田报警识别率和处置率。

[关键词]油田SCADA系統;报警优化;参数

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.14.051

[中图分类号]F270.7;TE938[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2020）14-0-04

1? ? ? 优化SCADA系统报警功能

1.1? ?开发SCADA系统报警界面，优化参数设置

在SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制）系统开发报警参数设置界面（图1），通过单个数据点位“长周期、大数据”展现和“极限最大、最小值”自动查找界面，结合“仪表测量合理系数”设置算法，帮助员工更快速、更合理地确定偏差报警上、下限数值。

1.2? ?完善SCADA数据统计功能，支撑管理考核

在SCADA系统新增报警数据统计功能，界面如图2所示，实现报警总条数、确认条数、确认率自动筛查和自动计算，为SCADA系统报警功能指标化管理、考核提供支撑。

1.3? ?规范报警功能管理，健全事件管理记录

为确保自控系统安全、可靠运行，中国石油长庆油田分公司第六采油厂以2019年发布的《第六采油厂SCADA系统报警参数设置指导意见》相关要求为基础，将SCADA系统报警参数设置权限“回收”至作业区调控中心，由调控中心账号统一设置报警参数，并在SCADA系统“事件管理模块”中新增报警参数设置记录功能，界面如图3所示，确保SCADA操作“有规可依，有迹可查”。

2? ? ?开发外输联动报警，减少无效报警条数

针对间输站点启停输过程中，外输瞬时流量、外输压力落零产生无效报警条数较多的情况，优化报警逻辑，开发联动报警功能，实现停输后外输瞬时流量、外输压力低限报警开关自动关闭的功能，进一步减少无效报警条数。

3? ? ?油田SCADA系统报警存在的问题和解决途径

3.1? ?典型问题：报警判断逻辑问题，无法消除无效报警

在解决间输站点输油泵启停产生无效报警的过程中，原定根据输油泵状态关联外输瞬时流量与外输压力两个报警点位，实现启泵后输油瞬时流量、外输压力低限报警开关自动打开，停泵后输油瞬时流量、外输压力低限报警开关自动关闭功能，避免产生无效报警信息，其中，图4是输油管线运行特征曲线。此控制逻辑在全厂推广应用，但此过程中，部分站点依然在启停泵过程中，产生无效报警。即：①启泵过程中，管线介质充满慢、上压慢的站点，SCADA系统频繁触发外输瞬时流量、外输压力低限报警;②停泵过程中，管线介质排空快、压力下降快的站点，SCADA系统频繁触发外输瞬时流量、外输压力低限报警。

通过对输油泵运行频率、输油排量、输油压力进行时域化分析，发现存在以下问题。①启泵过程中，变频器存在加速时间，各站介质黏度（温度）不同、机泵工况不同、加速时间不同、排量上升到正常输油所需时间不同。变频器加速初期，排量无法瞬间高于外输流量低限报警界限值，SCADA系统低限报警的现象频繁，联动报警未能发挥预期效果。②停泵过程中，一是变频器存在减速时间，排量具有逐渐下降特征（防止电机惯性回转，产生发电发热现象，继而烧毁变频器），减速过程中，泵排量小于外输瞬时流量低限报警设定值时，SCADA系统频繁触发瞬时流量低限报警;二是自变频器停止命令发出后，直至变频器减速完成，输油泵状态由运行转为停止，减速期间排量小，甚至到低限报警界限，SCADA系统频繁触发报警，联动报警未能发挥预期效果。其中，运行数据对应报警触发关系如图5所示。③受SCADA系统性能影响，部分数据采集频率不一，无法对快速变化的数据进行高频次、高密度采集和记录归档，不能满足基于数据快速变化的联动报警。综上所述，使用变频器的情况下，仅靠输油泵状态联动外输瞬时流量、外输瞬时压力的方法不严谨，且局限性大。

3.2? ?解决方法：多设备多参数联动，彻底过滤无效报警

结合作业区集油管线运行特点及数字化管理应用水平，选取胡43增、胡48增、胡49增为实验站点，找到实验站点地形及输油关系（图6），开展报警深度优化。其中，选取的3种不同的输油管线运行特征曲线如图7所示。具体解决思路是：①将管线分为“停泵后，外输瞬时流量归零，外输压力不归零”和“停输后，外输瞬时流量、外输压力全部归零”两种模型，分别进行处理;②间输站点输油泵运行频率一致，需要结合作业区集油管线运行特点，提高数字化管理应用水平。

针对多设备多参数联动，利用相关系统（图8）彻底过滤无效报警中出现的一些状态，避免油田SCADA系统报警产生以下情况。①如果油田SCADA系统报警出现自动关闭的情况，需要分析站点缓冲罐液位≤关低限报警液位设定值（该值为停输油泵液位设定值1～3cm）状态，分析与处理外输瞬时流量低限报警的开关自动关闭情况。低限偏差报警关闭期间，需要缓解输油泵出口压力，减少外输瞬时流量，避免产生低限报警信息。②如果油田SCADA系统报警出现自动开启的情况，需要确认外输瞬时流量低限值，因为当站点任意一台输油泵运行频率≥正常输油频率（需根据运行现状设置界限值）时，外输瞬时流量低限报警开关自动开启。低限偏差报警开启期间，该站输油泵出口压力、外输瞬时流量将根据实时运行数据产生数据、产生低限偏差报警信息等。

3.3? ?解决效果

经胡43增、胡48增、胡49增实验验证，避免了启停输触发的无效报警，胡49增24小时内仅产生了1条报警信息。图9详细分析了实验站点胡49增报警優化结果。

4? ? ?结语

本文按照《第六采油厂2020年报警优化技术说明文档》相关内容，结合中国石油长庆油田分公司第六采油厂的运维现状，前期开展SCADA系统相关报警优化工作，后期根据应用需求，适时开展设计PLC部分的联动报警优化工作。

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