长输管道SCADA系统报警管理改进研究.pdf

.144-2023年第2 6 卷节能安全石油和化工设备长输管道SCADA系统报警管理改进研究王慧力（国家管网集团东部原油储运有限公司襄阳输油处，湖北襄阳4410 0 0）摘要】随着我国管道建设快速发展和管网集群发展趋势，对管道运行控制技术提出更高要求，体重体现在提高SCADA系统的稳定性、安全性和可靠性。报警是SCADA系统基本功能，我国管道行业存在SCADA系统报警重复、报警不足、虚假报警和报警设置不合理等情形。基于国内外公认的管道SCADA系统报警功能基本要求，分析了管道误报警类型、原因和解决措施。提出了符合我国管道实际情况的SCADA系统报警性能评估程度和报警变更管理程序，对于提高我国管道运行管理技术水平具有重要意义。关键词 管道SCADA系统报警管理评估1前言“十四五”是我国长输管道建设新的发展时期，已形成覆盖全国、连通海外、复杂庞大的油气管网，建立集中调控的管理模式 1。随着油气管网互通互联、量级扩大，对管道运行控制技术和设备提出更高要求 2 ，体现在提高SCADA系统的稳定性、安全性和可靠性，为管道集中调控提供安全稳定的运行环境。数据采集与监视控制系统（Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA）是管道运行管理的核心技术，以计算机与网络为基础，实现管道自动化控制和集中调度控制，在降低人员劳动强度和企业运营成本方面发挥重要作用。近年来国内外管道行业逐渐重视SCADA系统报警优化设计和管理，例如美国石油学会标准APIRP1167-2010管道报警管理指出SCADA系统误报警根本原因在于缺乏持续有效的管理程序。中石油制定企业标准规定报警设计原则、分级及显示，提高了报警设计规范性和合理性。结合我国长输管道设计运行实践，报警管理重点在设计阶段，管道运行阶段的报警优化、评估和变更管理存在不足，缺少相应的管理程序。基于国内外公认的管道SCADA系统报警功能基本要求，分析了管道误报警类型、原因和解决措施。提出了符合我国管道实际情况的SCADA系统报警性能评估程度和报警变更管理程序，对于提高我国管道运行管理技术水平具有重要意义。2SCADA系统报警功能基本要求报警是SCADA系统基本功能，管道及设备运行状态、参数达到报警条件，通过声光形式提醒调度员响应处置。报警功能代表了管道系统整体调控水平，也是管道系统运行状况的综合反映，涉及管道输送工艺、仪表和设备状态等因素。SCADA系统报警功能基本要求是：（1）报警信息应准确、有效，报警信息应在流程图上单点显示，包括名称标签（位号）、地理位置、数值、时间、事件描述。（2）报警等级分组、层次清楚，能够识别通信中断、工况转换等复杂情形，并考虑特殊声光报警。（3）报警频次适度，降低调度员劳动强度。SCADA系统应实现报警过滤，避免“报警风暴”，但实际存在虚假报警、报警短缺、报警泛滥等情形，对管道正常运行造成安全隐患。报警短缺导致不能及时发现管道异常工况，不能识别和控制潜在危险；报警泛滥增加调度员工作负荷，造成调度员对报警信号麻痹和不敏感；虚假报警导致真正异常事件被大量重复报警掩盖。3SCADA系统误报警原因及解决措施研究表明，SCADA系统报警过多、报警不足、虚假报警和报警设置不合理，属于SCADA系统报警设计不满足有效性原则，可采取如下管理和技术措施。作者简介：王慧力（197 6-），男，汉族，湖北省襄阳市人，毕业于长江大学油气储运专业，中级工程师，现主要从事管道完整性管理、工程项目管理等工作。-145-王慧力长输管道SCADA系统报警管理改进研究第8 期3.1报警过多由于仪表设备故障导致重复报警，硬件故障应维修或更换，执行报警变更管理程序，更换和维修期间暂时屏蔽该报警点。由于信号跳变产生瞬闪报警或重复报警，应重新优化，设置报警延迟或死区。操作员自设提醒导致报警过多，可改变目标静态阈值，采用动态阈值。异常事件导致报警过多，异常事件进行关联分析，设置报警分组，确定关联抑制规则。3.2报警不足报警点数量不足，输送工艺改变或者调控需求需要增加报警点，导致特定报警点不能有效反映运行状态，按照有效性原则增加报警点。3.3虚假报警监测点实际不存在或者未设置明确响应要求，审查评估是否删除、取消或者屏蔽该报警点。报警阈值或者报警死区设置不合理，考虑重新设置阈值和死区。管道计划或正常工况调整导致报警，设置关联规则提高报警准确性。3.4报警设置不合理报警优先级比例不合理，一级和二级报警过多，重新审核评估报警优先级。报警描述信息错误或者不明确，修改报警信息符合实际情况。报警阈值设置不合理导致报警响应时间过长，重新设置阈值符合实际情况。4SCADA系统报警性能评估在管道运行阶段，通过实施报警管理程序保持报警有效性，主要内容包括误报警原因分析、报警性能评估、优化、调整和变更等。基于有效性原则的报警性能评估是核心内容。国外管道行业推荐做法是针对一定时间内的报警信息进行统计分析，包括报警时间比例、报警总数、平均数和峰值数，报警平均数和峰值数集中反映了调度员监控工作强度和管道系统调控复杂程度，推荐采用下列关键指标科学、合理的控制值：（1）调度员每天接收的报警数控制在150 个以内，最多不超过3 0 0 个。（2）调度员每小时接收的报警数控制在6 个以内，最多不超过12 个。（3）调度员每10 min接受的报警数2 个以内。（4）每小时超过3 0 个报警的时间占统计区间小于1%。（5）每10 min超过5个报警的时间占统计区间小于1%。（6）10 mi n 内报警峰值不超过10 个。（7）10 mi n 内1级和2 级报警总数不超过4个。（8）不存在间歇报警和瞬闪报警。（9）包括因设备故障导致的陈旧报警（指1级报警或2 级报警持续时间超过3 0 min；3 级报警持续2 4h），一天内不超过5个，且应制定解决措施。（10）1级、2 级和3 级报警优先级比例为5%：15%和8 0%。（11）报警应有足够响应时间。基于特定时间段报警信息统计建议每周进行一次，随机提取连续2 4h报警数据统计。统计陈旧报警或较长时间间隔的重复报警等无效报警情形，如评估值高于控制值，应从设备、仪表、自动化逻辑、报警属性设置多方面分析原因，选择适当优化方法，必要时采取变更管理程序。5报警变更管理程序报警变更管理是指规范报警优化调整实施过程，误报警、无效报警或者报警混乱情形应在规定时间内完成整改，否则不利于管道安全运行。报警变更管理分为长期变更、短期变更和临时变更，报警变更应记录变更原因、类型、内容、影响范围、实施完成时间等。5.1长期变更因管道系统改造、输送工艺和设备变化导致报警增加、删除和修改；报警设定值、延迟时间和死区值等报警规则修改；报警点增加、删除等。长期变更应结合管道工程技术方案和竣工验收期间完成。5.2短期变更因设备、仪表故障或维修，为防止产生重复、无效报警，报警点进行短期屏蔽。因输送工艺流程切换（正反输流程）或者管道启停输操作，为避免产生与当前运行状态逻辑无关的报警，对报警点进行短期屏蔽。管道输送工艺调整完成运行状态稳定即完成变更，一般大于一个值班班次，但应有明确的截至时间。5.3临时变更(下转12 8 页）(上接145 页）128-2023年第2 6 卷维修改造石油和化工设备分在同一分段内，避免降低了平直分段的焊接效率。5）分段接缝处的结构形式可以采用阶梯型或平断面型，不能采用插入型或斜面型。阶梯型接缝更加利于组对和控制变形，平断面型接缝更有利于连续焊接和简化安装工艺，保证焊接质量。6）合拢缝应尽量避开空间狭窄区域，减少合拢难度。分段划分应考虑主要设备的安装工艺。4.4材料利用率1）分段应尽可能根据原材料钢板的规格划分，以减少对接缝，提高钢材利用率。同时要考虑预制场地或预制车间对外板的加工能力。2）对同类型的结构尽量采用统一的划分方法和预制方式，利用结构上的相似特性，尽可能使用统一的胎架，减少或简化制造分段所需的胎架和加强材。4.5生产计划和劳动量1）在充分考虑场地的硬性条件基础上，保证分段结构强度的前提下，分段划分时尽可能的增大分段的重量和尺寸，以减少焊接工作量、减少吊装次数、降低涂装的破坏及提高预装率。2）分段划分的分段数量应考虑工厂的劳动组织及场地面积，最大程度的增加施工面。因特殊情形、避免干扰，调度员临时对报警进行短时间静音，因配合现场施工或者避免连锁保护触发ESD系统实施的临时屏蔽，临时修改自设提示报警值。一般小于一个值班班次，如未完成，按照短期变更处理。6结论和建议我国管道SCADA系统在设备国产化、光纤通信系统、仿真优化技术等处于国际先进水平，为管道安全运行和节能增效发挥重要作用。随着中俄东线等大型天然气管道工程建设，应高度重视SCADA系统误报警的改进和管理，在管道设计、运行、维护等全生命周期贯彻“报警有效性原则”。通过持续研究分析管道运行规律，特别以上原则如相互矛盾，应周全考虑，选择最优方案。本文综合考虑半潜式生产平台建造阶段影响分段划分的各个因素，从而形成的分段划分原则，可以适用于类似船型的半潜平台船体的建造，同时可为其他各类船体的分段划分提供参考。参考文献1朱海山，李达，魏澈，等.南海陵水17-2 深水气田开发工程方案研究 J.中国海上油气，2 0 18，30（4）：17 0-177.2尤学刚，陈邦敏，刘孔忠，等.陵水17-2 气田半潜式生产储油平台和龙方案研究 J.中国海上油气，2 0 2 0，32(6):141-149.3钟宏才，向东，谭家华.船体分段划分方法研究概述 .造船技术，2 0 0 2，（0 2）:1-4.4滕晓艳.船体分段模块划分方法的研究 D.哈尔滨；哈尔滨工程大学，2 0 0 6.5日本造船学会钢船建造法研究委员会.钢船建造法（第2卷）M.北京：国防工业出版社198 5.6唐慧宗，姜福茂.适应于壳瓣涂一体化的分段划分方案.造船技术，1997，（0 3）:10-14.7周喆，姚杰，隋江华.15 万吨原油轮分段划分方案评估J.船舶工程，2 0 2 1，（0 4）:48-5 4收稿日期：2 0 2 3-0 3-2 1修回日期：2 0 2 3-0 7-14是积累统计历史报警数据信息，优化调整报警规则，提高识别误报警的辨别能力。开发报警专家设计系统，实现报警信息自动统计、评估、审查和记录，重点分析报警性能评估值超标的时间段内报警特征，提高报警智能化决策分析能力水平。参考文献1邓霄，白天阳，崔宇翔。含腐蚀缺陷管道剩余寿命预测方法评述.油气与新能源，2 0 2 1，33（4）：2 8-322马伟平，张帆，房伟.高钢级管道切割技术现状综述.油气与新能源，2 0 2 2，34（6）：7 7-8 1收稿日期：2 0 2 3-0 3-10 修回日期：2 0 2 3-0 7-13