油气管道SCADA系统调控业务应用的GIS扩展

基于面向服务架构集成服务总线技术与面向对象管道模型技术,构建了开放、互联的油气管道SCADA系统软件,并从系统架构上设计了GIS与SCADA系统数据通信机制,利用GIS空间分析功能和油气管网SCADA调控业务计算结果,对整个油气储运生产运行过程的主要参数、管道信息、设备运行状态进行动态监测,利用地理信息系统全景展示油气管道运行状态,扩展油气管网调控业务应用,实现泄漏分析、应急处理等。     

IEC104协议在陕京—线SCADA系统中的应用

北京油气调控中心在整合陕京一线SCADA系统时,将其原有的Modbus协议串口通信升级为基于TCP/IP的IEC60870-5-104协议(简称IEC 104协议)网络通信.IEC 104协议的实现要点:主站和子站之间使用的IEC 104协议基于网络传输层可靠的TCP传输协议;主站(客户端)主动进行TCP连接,而子站(服务器端)被动响应TCP连接;双方都使用固定的TCP端口号2404;服务器端和客户端互知对方的IP地址,作为判断连接的依据;当客户端没有进行数据请求而服务器端有数据变化时,服务器会主动上传变化数据.通过对陕京一线SCADA系统应用Modbus协议和IEC104协议时业务数据流和数据响应时间进行比较和分析,总结并归纳了管道站场与调控中心之间应用基于IEC 104协议的网络通信的优势:实时性好、可靠性高、数据流量大、便于信息量扩充、支持逢变则报、支持网络传输、数据带时间标签等.     

IEC 104协议在陕京一线SCADA系统中的应用

北京油气调控中心在整合陕京一线SCADA系统时,将其原有的Modbus协议串口通信升级为基于TCP/IP的IEC60870-5-104协议(简称IEC104协议)网络通信。IEC 104协议的实现要点:主站和子站之间使用的IEC 104协议基于网络传输层可靠的TCP传输协议;主站(客户端)主动进行TCP连接,而子站(服务器端)被动响应TCP连接;双方都使用固定的TCP端口号2404;服务器端和客户端互知对方的IP地址,作为判断连接的依据;当客户端没有进行数据请求而服务器端有数据变化时,服务器会主动上传变化数据。通过对陕京一线SCADA系统应用Modbus协议和IEC 104协议时业务数据流和数据响应时间进行比较和分析,总结并归纳了管道站场与调控中心之间应用基于IEC 104协议的网络通信的优势:实时性好、可靠性高、数据流量大、便于信息量扩充、支持逢变则报、支持网络传输、数据带时间标签等。     

冗余方案在长输管道SCADA系统中的应用

介绍了油气长输管道SCADA系统的特点。通过建立SCADA冗余系统的可靠性数学模型，从理论上对冗余设计方案进行了分析。介绍了SCADA二模式并－串－并冗余系统在陕银输气管道中的应用。     

基于卫星通信Linux平台SCADA系统CIP协议通信故障处理

卫星通信具备回传带宽管理功能,对于为同一SCADA网络的不同远端站提供相同、可靠的数据传输具有重要作用。CIP协议为采用不同物理层和数据链路层的各层网络提供统一的应用层协议标准,使得各层网络在应用层实现无缝链接。采用统一、开放的标准数据通信接口进行实时数据传输,利用卫星通信技术组成以太网络,可以实现远端Linux平台下的通讯服务器与现场站控PLC采用CIP协议进行数据通讯。某管道中控MRCI与站控PLC能够建立会话和数据请求,CIP数据包封装正常,但是MRCI不能正常接收相应数据。对该故障原因进行分析,排除了卫星带宽速率因素的影响,确定了WindowScaling功能处于开启状态是导致故障的关键因素,指出若在8.6kbps卫星带宽速率下使SCADA系统数据正常传输,必须对中控MRCI的TCPWindowScaling功能进行关闭处理。     

储油库工程SCADA系统的构成与特点

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程自动控制与监控自动化系统,具备对生产运行参数的采集和处理、各类信号报警、设备运行操作控制、保护控制及参数调节等功能。大型储油库工程SCADA系统总体结构由管理层、控制层和现场层组成。详细介绍了各层构成、功能,以及现场总线设备、油罐液位自动计量系统、工业电视监控系统与SCADA系统及安防、消防系统联动等的设计特点。结合大型储油库工程SCADA系统的运行维护管理,提出了对输油泵出口阀、油库消防电动阀等需要及时提供反馈信号的电动阀,采取点对点的控制方式,以及在实现现场设备一键操作方面进行SCADA系统的进一步完善等建议。     

油气管道站场完整性管理数据模型

站场完整性数据管理所需的数据种类不断发展,数据模型作为数据管理的基础,采用针对每种具体对象建模的传统建模方式,数据要素之间关联性弱,且频繁变化的数据项造成模型不稳定,导致管理中各业务之间无法形成有效的闭环。以油气长输管道数据模型为基础,结合我国站场管道完整性管理的业务需求,提出了一种满足站场完整性管理业务需求的空间数据模型。该模型以几何网络为基础,建立管网和站场设备设施的空间拓扑关系,同时考虑定制和扩展性能,以满足对新技术、新方法的支持。结合该模型在某大型油气管道站场的应用,论述了其应用效果,具有较强的实际指导意义。     

长输管道采用SCADA系统的冗余结构

文中阐述了长输管道采用SCADA系统冗余结构的设计要求,既要保证系统的安全可靠,又要达到经济合理,使设备冗余恰当。同时介绍了一般冗余结构的五种类型及其优缺点。作者对东黄复线SCADA系统冗余结构的设置情况,作了较详细的说明,认为其设计是好的。冗余结构的设计是一项综合性的技术问题,应引起领导和工程技术人员的高度重视。     

北京油气调控中心运营水平测评体系

北京油气调控中心基于管道行业绩效考核现状和自身业务发展需要,建立了运营水平测评体系,分为5个指标体系:关键对比指标体系包括调控中心总体情况和操控水平两部分;全面衡量测评指标体系包括总体情况、通信系统、SCADA系统、技术管理、安全与应急管理、气体调度运行管理和液体调度运行管理7部分;管道对比指标体系包括通信系统、SCADA系统、技术管理和生产调度运行绩效4部分;调度人员对比指标体系包括基础认识、能源消耗和调控绩效3部分;复杂度包括管道系统固有特征和管道调控运行影响因素两部分,并引入"管道复杂因子"描述管道调控运行影响因素的复杂度。测评指标采用定量和定性指标相结合的机制,并使定量化指标更加精准,定性化指标更加先进。该测评体系不仅可以用于与竞争对手进行横向比较,量化自身在行业中的先进性,而且可以对自身情况进行纵向分析,量化发展的速度和成果。     

国内外长输管道SCADA系统标准现状

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与远程调度相结合的监控与数据采集自动化系统,与之相关的国外标准主要出自国际电工委员会IEC、美国电气与电子工程师学会IEEE、美国石油学会API。IEC标准规范了SCADA系统的通信接口标准及过程控制功能与安全标准,IEEE标准全面规范了SCADA系统的架构、设计、接口及某些特殊的需求,API标准涉及系统安全、人机界面和监控、监控中心设计等方面;国内相关标准主要规定了现场仪表的设计、安装和验收要求。这些标准多为通用性标准,集中于SCADA系统框架结构的设计原则。国内标准滞后于管道SCADA系统软硬件的发展水平,无法满足SCADA系统的设计、运行和维护需求,有必要对长输管道SCADA系统的标准体系进行规划。     

长输管道远程监测与维护系统的设计与应用

随着SCADA系统在油气长输管道的应用和发展,智能设备得到广泛使用,油气长输管道远程监测与维护系统（RemoteMonitor＆MaintenanceSystem,RMMS）应运而生。RMMS技术的应用可以缩短维修时间,降低维护成本,提高SCADA系统的利用率,同时解决管道运行单位维护人员匮乏的问题。介绍了油气长输管道RMMS全分布式系统的总体结构及主要设备的功能,分析了RMMS在结构、功能、安全等方面的设计原则与要点,并给出了油气长输管道RMMS典型配置的主要参数。忠武管道的实际应用结果表明：管道场站RMMS的“状态检测、远程维护、安全保障”三位一体的系统建设构想和解决方案,有效保证了油气管道的安全运营。（表1,图5,参6）     

基于SCADA和GIS的油气调控运行系统

基于SCADA和GIS技术的油气管道调控运行系统,可以有效提高油气管道调控运行水平,加快管道数字化建设步伐.根据SCADA和GIS技术在管道调控运行中互补应用的可行性,建立了系统的基本框架:在同一平台上完成SCADA和GIS数据的处理,同时支持静态和实时数据处理且保证效率,用户最终通过同一接口访问空间和实时数据,执行油气管道的生产调度和决策指挥工作.系统的基本功能包括泄漏检测定位可视化,清管器跟踪定位与显示,批次跟踪定位与显示,应急救援指挥与决策,信息查询、分析和统计,管道与附属设施多媒体,参数报警与高亮显示,状态参数在线显示,图表处理与打印等.系统要实现动态数据和静态数据的统一管理,在接口处理和数据存储等方面尚存在诸多技术难题,有待探索和完善.     

油气管道SCADA系统分区分域安全防护方法

中国石油油气管道SCADA系统存在安全防护及管理相关标准缺失,安全防护技术措施不足等问题,严重威胁国家的能源安全。为此,在充分调研油气调控业务流程、油气管道SCADA系统建设现状的基础上,借鉴国内电力行业电力二次防护方案及美国石油协会(API)的相关安全标准,依据国家信息安全等级保护的相关标准要求,进一步细化了系统安全区域的划分,明确了各安全区域的防护方法,加强了重点安全区内的安全防护能力,形成了多层防护手段。提出了油气调控领域“分区分域,物理隔离,多层防护,纵向加密”的安全防护方针,从而强化了油气管道SCADA系统的边界安全,提升了系统内部的安全防护能力,确保了核心数据、控制指令、机密信息不被攻击者窃取或破坏。     

输气管道SCADA系统网络安全策略探索与实现——以中俄东线天然气管道工程为例

为了保证输气管道站场SCADA系统网络的本质安全及可靠运行,落实《中华人民共和国网络安全法》等法律法规要求,在输气管道SCADA控制系统建设过程中,设计并实施了网络安全防护方案,从边界隔离、站场网络审计、防火墙阻断、网闸控制、态势感知平台综合分析等方面进行安全管控。利用相关设备的网络流量审计、隔离、分析功能,结合失陷分析、威胁情报分析、异常行为分析、未知威胁分析、网络异常分析、域名异常分析、攻击威胁特征分析、隐蔽通道分析以及丰富的整体安全分析报告功能,可有效检测外部攻击、外连威胁、内部非法连接、网络会话模式异常等安全威胁,是对传统安全防御系统的完善与提升。该策略为从站场到控制中心一体化的网络安全监控方案,系统采用独立网络传输,满足了不同系统之间数据通信的防护和监测要求,实现了跨国控制系统之间的访问控制,同时满足国家等保测评、网络安全法及行业安全规范的管理规定。(图3,参30)     

江西省天然气管道项目SCADA系统的应用

介绍了江西省天然气管道项目SCADA系统的配置、功能和特点。调度控制中心的SCADA计算机系统支持分布式多服务器结构,服务器和局域网采用热备冗余配置,并设置GPS时钟提供时间基准;站场系统承担所处站场的监控任务,负责向调度控制中心传送数据,并接受和执行其下达的命令;RTU系统负责向调度控制中心或附近站场传送数据,接受和执行调度控制中心下达的命令。通过合理设计数据流向,保证系统数据的准确性和安全性。通过提供扩展接口和进行功能扩展,保证原始数据的准确性和唯一性以及数据传输的及时性和有效性。通讯光纤将部分站控系统和RTU系统连成环状,同时为每个站控系统配置与调度控制中心点对点的2M SDH数据线路,提高了SCADA系统的安全性和稳定性。     

长距离油气管道生产自动化数据模型

为了实现长距离油气管道生产自动化数据的统一接入、处理、存储及访问,使数据达到有效利用,参考国际管道开放数据标准(Pipeline Open Data Standard,PODS)和Arc GIS管道数据模型(Arc GIS Pipeline Data Model,APDM),结合电力行业系列国际标准IEC 61970和IEC 61850,建立了面向对象的油气管道生产自动化数据模型(Pipeline Automatic Data Model,PADM)。该模型由标准管道生产自动化数据模型数据结构(PADM Data Structure,PDS)和管道生产自动化数据模型组件接口规范(PADM Interface Specification,PIS)两部分组成,系统介绍了该模型的建模方法、建模原则以及各组成部分的模型架构等。利用该模型设计创建了物理数据库,并导入中国石油西部管道公司鄯兰原油管道、乌兰成品油管道、阿独原油管道所有站场的生产自动化数据,进行模型正确性和完备性验证。结果表明:该模型能够正确且完整地存储接入管道站场的所有生产自动化数据,并针对其他同类型的管道站场具有扩展性。该数据模型能够满足长距离油气管道生产自动化各业务领域应用之间的互操作性,提高了信息传递的效率。     

油气管道生产监控系统时钟同步方案

鉴于中国石油长输油气管道站场的生产监控系统时钟不同步问题,在分析和总结现有两类8种时钟同步技术及结合生产监控系统在役设备和系统架构基础上,利用NTP、GPS、北斗、modbus通信和CIP通信等技术,提出了SCADA系统、泄漏监测系统、视频监控系统、语音电话系统及第三方设备等生产监控系统需要授时设备的时钟同步方法及PLC数据时间标签插入方法。制定了调控中心、分控中心、输油气站场和阀室的授时方案,并利用该方案在漠河-大庆原油管道多个站场进行了示范应用,实现了中俄原油管道漠河-大庆段的生产监控系统时钟全线同步,并对PLC上传的数据插入时间标签,可重现真实的事件发生时序,为生产及事件分析提供保障。     

成品油管网生产数据管理系统研发

成品油管道企业的SCADA系统产生大量的生产数据,如何对这些数据进行分析处理,并服务于企业,是亟待解决的一大难题。利用ASP.NET软件(基于C#)及SCADA系统自带模板软件对华东管网的生产数据(日报表、月报表、批次统计表、设备运行时间统计表、混油情况表和输油量同比表等)进行有效管理,在设定时间内,从SCADA系统自动获取生产数据并进行统计和分析,进而呈现在Web网页上,以便进行生产优化,并方便各部门人员浏览和下载。实践证明:成品油管网生产数据管理系统可以自动从SCADA系统中提取用户所需的数据,为管道企业的管理人员提供所需的数据,并为生产运行方案的优化提供有力的数据支持。     

基于无线通信的城轨车-地双向通信网络研究分析

运用无线通信实现车-地数据传输的ATC才是真正意义上的移动闭塞。在城轨无线通信移动闭塞CBTC信号系统中,车载MR与轨旁AP之间的双向无线传输链路传输的数据直接关系到行车安全。本文结合西安地铁2号线,对车地双向通信网络采用的IEEE 802.11标准、无线设备及安装、无线网络冗余及越区切换、无线网络安全措施进行分析。     

成品油管道实时应用软件

目前,SCADA系统已成为现代油气管道系统不可缺少的一个重要组成部分,为了更好地管理成品油管道系统,结合现场需要,对SCADA系统所采集的数据进行二次开发和利用.介绍了成品油管道实时应用软件系统的组成,给出了各个软件的程序框图和应用功能.