基于SCADA系统的泄漏检测与定位.pdf

检测与控制装置 化Co工nt宝，篙琶。仪表。?。,。2州00。4,ch31(篇1)；纛三：y 基于SCADA系统的泄漏检测与定位 彭柯1，王立坤1，李健1，靳世久1，汪冈伟2，郑月好2 (1．天津大学精密测试技术’j仪器困家重点实验窜，天津300072；2．秦京输油(气)处，河北秦钽岛066000) 摘要： 目前SCADA系统和管道泄漏监测系统已经在我国原油管道输送中越来越多的投入实际运行，但这 两个系统各自独立、自成体系。本文对如何实现两个系统的融合以达到资源共享进行了探讨，研制了一套基于 SCADA系统的管道泄漏检测与定位系统。实际运行表明，效果良好、， 关键词：泄漏；SCADA；虚拟仪器；Labview；DDE 中图分类号：TE973．6 文献标识码：B 文章编号：1000—3932(2004)(01)-0050-02 1 引 言 自上世纪80年代末至今，我国的油气长输管道 已基本配置了SCADA系统。由于输油管道的打孔 盗油等泄漏事故频繁发生，而SCADA系统不具备判 断泄漏的功能，只得另外研制“泄漏监测系统”。 2泄漏检测与定位对SCADA系统的要求 我国油气长输管道的SCADA系统一般由数据 采集、数据处理、数据通信、数据存储及访问、人机界 面等几部分组成。其采集的是重要输油工艺参数， 如进出站压力、进出泵压力、进出站油温、泵的启停 状态等。数据的采集速率为l～2 Hz左右，这样的 采集速率对泄漏监测系统是远远不够的。为此，简 单介绍一下原油泄漏检测与定位的原理¨。。 对于突发性泄漏事故，负压波检测方法得到了 广泛应用【2J。当管道发生泄漏时，由于管道内外的 压差，泄漏点的流体迅速流失，压力下降，泄漏点两 边的液体由于压差而向泄漏点处补充。这一过程依 次向E下游传递，相当于泄漏点处产生了以一定速 度传播的负压力波。根据泄漏产生的负压波传播到 卜下游的时间差和管内压力波的传播速度就可以计 算出泄漏点的位置。定位的原理如图】所示。 o∽．， c：@ 网1泄漏定佗原理 注：L——镑道跃度；_x——泄漏点；tl，￡2——负压波传播到上下 游站的时间 z：拿磐 式中：a——管输介质中压力波的传播速度； △￡——上、下游传感器接收压力波的时间差。 负压波在输油管道中的传播速度为1 000～ 1 200 m／s，采集的负压波信号序列带有时间标签的 作用，时间上偏差l S会给泄漏点的定位带来1 000 m左右的误差。SCADA系统目前l～2 Hz的采样频 率显然是无法满足泄漏检测与定位要求的，必须在 硬件和软件上加以改造。 实际采集到的负压波序列混有大量的噪声。为 了在噪声环境下捕捉信号的微小变化，准确地分离 出信号的特征拐点，要求数据采样频率稳定，以利于 进行数字信号处理。 综合考虑各因素对定位精度的影响，经过大量 的现场实验，认为SCADA系统提供给泄漏检测用压 力数据的采集速率不应低于10 Hz。 3 基于SCADA的泄漏检测与定位系统组成 秦京输油管线首站一迁安段基于SCADA的管 道泄漏检测与定位系统的组成如图2所示。 秦京输油管线首站一迁安段全长113．2 km，共 有3座输油泵站，泵站间距60 km左右。秦京线(首 站一迁安段)SCADA系统由秦皇岛调度中心控制系 统，首站、昌黎站、迁安站站控系统以及通信系统组 成。系统分为：就地控制、站控、调度中心控制，以站 控为主，调度中心对全线进行监视、调度管理。 系统通信方式有三种，各站控通过PLC-5可编 程控制器的DH+网实现有线通信；泵站站控通过 1785一KE卡、Modem和微波专用信道实现和调度中 心的无线通讯，数据传输速率为2 400 bps；各站控 根据式(1)就可以计算出泄漏点的位置。 收稿日期：2003—10—16(修改稿) 万方数据 第1期 彭柯等．基于SCADA系统的泄漏检测与定位 。51· hc实rfI心渊度窜内终端、r作站与PLC等通过局 域网实现f￡联，共享网内资源和设备。 传感器 Modem—■蕾墨 Modem 输油管道l匿艮 输油管道 馨 昌黎站 琏 阿2系统组成示意H H+ 时的采集反映本站过程的参数，如压力、温度、 液位及泵、炉、调节阀等主要设备状态的电量信号， 各站数据传送至秦皇岛中心调度室。在中心调度室 的上位机上运行美国的Rslinx通讯软件，通过局域 网实现A．B可编程控制器PLC-5与上位机之间的通 讯。泄漏检测程序采用DDE与Rslinx连接。Rslinx 软件作为DDE的服务器端，泄漏检测程序则为客户 端。由客户端向服务器端发出对话请求、，得到回应 后可建立永久性数据链路，而后相应的数据从SCA． I)A系统的内部数据库传送到泄漏检测程序中进行 处理。 泄漏检测系统实时接收数据，对采集到的工况 数据进行分析判断，如判断有泄漏