一种天然气分输站场的智能控制方法技术

本发明专利技术公开了一种天然气分输站场的智能控制方法，其涉及天然气分输场智能控制领域，旨在解决整体不能在故障发生前提前辨识出部分可能发生的故障的问题，其技术方案要点是功能区分类：按照天然气站场功能区域可将天然气站场功能区域划分为进站区、过滤区、计量区、调压区、出站区；确认设备状态，获取天然气分输站工艺流程中涉及进站区、过滤区、计量区、调压区内各阀门的设备状态，分析各个区域的状态，定期功能切换，根据各个站场运行情况对各个站场的功能进行切换，切换时间诊断功能。达到了智能控制和保障输送环境的效果。能控制和保障输送环境的效果。能控制和保障输送环境的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气分输站场的智能控制方法


[0001]本专利技术涉及天然气分输场智能控制
，尤其是涉及一种天然气分输站场的智能控制方法。

技术介绍

[0002]SCADA系统作为目前长输天然气管道沿线站场的核心控制系统，能够有效保证长距离输气管道的安全平稳运行，随着我国天然气长输管道建设的不断增长，智能化运行显得越来越重要，现阶段SCADA系统已将天然气管道工艺数据，例如阀门数据、管线压力温度数据、流量数据等的采集到PLC控制器，并通过PLC控制器对现场设备进行控制。
[0003]长输天然气管道沿线站场工艺流程按照其具体作用进行区分，可以分为进站区域、过滤区域、计量区域、调压区域、出站区域，各区域之间通过管线汇管进行连接，通过在PLC控制器内编程已经实现了诸如自动启站、自动停站、自动过滤切换、自动计量切换、自动调压切换、单用户启停输等控制功能。
[0004]上述中的现有技术方案存在以下缺陷：过滤切换、计量切换功能均是在站场设备出现故障或值班人员手动下发命令后才会执行的自动控制逻辑，在设备均正常的情况下也无法实现天然气分输站场无人值守自动运行的功能，同时，在进行流程切换时也未对切换过程的具体状态进行监控分析，导致整体不能在故障发生前提前辨识出部分可能发生的故障。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种对站场已有SCADA控制系统发出指令的形式，对站场的分输工艺流程进行智能控制的新型数字电位器的压力检测系统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种天然气分输站场的智能控制方法，其步骤如下：S1：功能区分类：按照天然气站场功能区域可将天然气站场功能区域划分为进站区、过滤区、计量区、调压区、出站区，对每个单独的功能区域进行分析，得出每个区域的不同运行状态，再根据这些不同状态的组合关系智能化的对天然气站场的分输运行进行控制；S2：确认设备状态，获取天然气分输站工艺流程中涉及进站区、过滤区、计量区、调压区内各阀门的设备状态，并获取各区域管道内的天然气压力数据，分析判断进站区的运行模式，进站区的正常分输模式只关注进站区的各设备状态，即使下游区域（过滤区、计量区、调压区、出站区）出现了分输中断，依然不影响该区域的运行状态；S3：分析各个区域的状态，分析判断过滤区的运行模式，分析判断计量区的运行模式，分析判断调压区的运行模式，分析判断出站区的运行模式，从而得出整体处于正常模式还是异常模式，并结合站场目前运行状态对站场的控制逻辑进行控制；S4，定期功能切换，根据各个站场运行情况对各个站场的功能进行切换：
A1：过滤区定期切换功能当过滤区处于正常分输模式，且其他区域处于正常分输模式或异常分输模式时，持续一段预设时间（t1）后，将通过过滤分离器自动切换逻辑切换在用路和备用路，预设时间（t1）达到后，执行过滤区定期切换的具体步骤如下：a、定期切换前记录此时过滤区的工艺状态信息，包括过滤分离区域内全部阀门全开到位状态、阀门全关到位状态；b、下发自动切换逻辑的命令，调用计时器（t2）开始计时，此时过滤区被转换为执行逻辑模式；c、若t2超过另外一预设时间（t3）后，恢复为过滤区正常分输模式，则重新开始定时切换（t1）的计时，定时切换功能执行完成；d、若t2超过另外一预设时间（t3）后，未恢复为过滤区正常分输模式，则自动按照定期切换前的工艺状态信息进行工艺流程恢复，并将过滤区强制置为过滤区执行逻辑模式，恢复工艺的原则遵循，先打开原在用路阀门，再关闭原备用路阀门的顺序进行流程恢复；e、另外一段预设时间（t4）后，即t2>= t3+ t4时，取消过滤区执行逻辑模式的状态，系统按照上述方法自动判断过滤区目前所处的模式，发出定时切换失败报警；A2：计量区定期切换功能，当计量区处于正常分输模式，且其他区域处于正常分输模式或异常分输模式时，持续一段预设时间（t5）后，将通过计量撬自动切换逻辑切换在用路和备用路，预设时间（t5）达到后，执行计量区定期切换的具体步骤如下：a、定期切换前记录此时过滤区的工艺状态信息，包括计量撬区域内全部阀门全开到位状态、阀门全关到位状态；b、下发自动切换逻辑的命令，调用计时器（t6）开始计时，此时计量区被转换为执行逻辑模式；c、若t6超过另外一预设时间（t7）后，恢复为计量区正常分输模式，则重新开始定时切换（t5）的计时，定时切换功能执行完成，计量撬切换完成后，将计算当日早晨8时至切换成功时原在用路流量计的分输量；d、若t6超过另外一预设时间（t7）后，未恢复为计量区正常分输模式，则自动按照定期切换前的工艺状态信息进行工艺流程恢复，并将计量区强制置为计量区执行逻辑模式，恢复工艺的原则遵循，先打开原在用路阀门，当阀门全开到位后，再关闭原备用路阀门的顺序进行流程恢复；e、另外一段预设时间（t8）后，即t6>= t7+ t8时，取消计量区执行逻辑模式的状态，系统自动判断过滤区目前所处的模式，发出定时切换失败报警；A3：调压区定期切换功能，当调压区处于正常分输模式，且其他区域处于正常分输模式或异常分输模式时，持续一段预设时间（t9）后，将通过调压撬自动切换逻辑切换在用路和备用路，预设时间（t9）达到后，执行调压区定期切换的具体步骤如下：a、定期切换前记录此时过滤区的工艺状态信息，包括调压撬区域内全部阀门全开到位状态、阀门全关到位状态；b、若t10超过另外一预设时间（t11）后，恢复为调压区正常分输模式，则重新开始定时切换（t9）的计时，定时切换功能执行完成；
c、若t10超过另外一预设时间（t11）后，恢复为调压区正常分输模式，则重新开始定时切换（t9）的计时，定时切换功能执行完成；d、若t10超过另外一预设时间（t11）后，未恢复为调压区正常分输模式，则自动按照定期切换前的工艺状态信息进行工艺流程恢复，并将调压区强制置为调压区执行逻辑模式，恢复工艺的原则遵循，先打开原在用路阀门，当阀门全开到位后，再关闭原备用路阀门的顺序进行流程恢复；e、另外一段预设时间（t12）后，即t10>= t11+ t12时，取消调压区执行逻辑模式的状态，系统自动判断调压区目前所处的模式，发出定时切换失败报警；S5:切换时间诊断功能,当过定期切换功能成功时，记录切换执行时间（上述t2、t7、t
11
），记录各不同的切换功能的近5次的成功切换时间，过滤区切换成功时间单独被记录五次，计量区切换成功的时间单独被记录5次，调压区切换成功的时间单独被记录5次。以下用过滤区举例说明，多次执行成功时的t2被依次存入t
filter_1
、t
filter_2
、t
filter_3
、t
filter_4
、t
filter_5
，计算这5次成功时间的平均值和标准差；；如果过滤区定期切换再次成功时，此时的切换成功时间被记为t
filter_6
，则若以下条件条件完全满足，则发出切换过程逐渐劣化报警；
①
满足以下公式：，其中n为大于1的实数，一般经验值被设置为2；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气分输站场的智能控制方法，其特征在于：其步骤如下：S1：功能区分类：按照天然气站场功能区域可将天然气站场功能区域划分为进站区、过滤区、计量区、调压区、出站区，对每个单独的功能区域进行分析，得出每个区域的不同运行状态，再根据这些不同状态的组合关系智能化的对天然气站场的分输运行进行控制；S2：确认设备状态，获取天然气分输站工艺流程中涉及进站区、过滤区、计量区、调压区内各阀门的设备状态，并获取各区域管道内的天然气压力数据，分析判断进站区的运行模式，进站区的正常分输模式只关注进站区的各设备状态，即使下游区域(过滤区、计量区、调压区、出站区)出现了分输中断，依然不影响该区域的运行状态；S3：分析各个区域的状态，分析判断过滤区的运行模式，分析判断计量区的运行模式，分析判断调压区的运行模式，分析判断出站区的运行模式，从而得出整体处于正常模式还是异常模式，并结合站场目前运行状态对站场的控制逻辑进行控制；S4，定期功能切换，根据各个站场运行情况对各个站场的功能进行切换：A1：过滤区定期切换功能当过滤区处于正常分输模式，且其他区域处于正常分输模式或异常分输模式时，持续一段预设时间(t1)后，将通过过滤分离器自动切换逻辑切换在用路和备用路，预设时间(t1)达到后，执行过滤区定期切换的具体步骤如下：a、定期切换前记录此时过滤区的工艺状态信息，包括过滤分离区域内全部阀门全开到位状态、阀门全关到位状态；b、下发自动切换逻辑的命令，调用计时器(t2)开始计时，此时过滤区被转换为执行逻辑模式；c、若t2超过另外一预设时间(t3)后，恢复为过滤区正常分输模式，则重新开始定时切换(t1)的计时，定时切换功能执行完成；d、若t2超过另外一预设时间(t3)后，未恢复为过滤区正常分输模式，则自动按照定期切换前的工艺状态信息进行工艺流程恢复，并将过滤区强制置为过滤区执行逻辑模式，恢复工艺的原则遵循，先打开原在用路阀门，再关闭原备用路阀门的顺序进行流程恢复；e、另外一段预设时间(t4)后，即t2>＝t3+t4时，取消过滤区执行逻辑模式的状态，系统按照上述方法自动判断过滤区目前所处的模式，发出定时切换失败报警；A2：计量区定期切换功能，当计量区处于正常分输模式，且其他区域处于正常分输模式或异常分输模式时，持续一段预设时间(t5)后，将通过计量撬自动切换逻辑切换在用路和备用路，预设时间(t5)达到后，执行计量区定期切换的具体步骤如下：a、定期切换前记录此时过滤区的工艺状态信息，包括计量撬区域内全部阀门全开到位状态、阀门全关到位状态；b、下发自动切换逻辑的命令，调用计时器(t6)开始计时，此时计量区被转换为执行逻辑模式；c、若t6超过另外一预设时间(t7)后，恢复为计量区正常分输模式，则重新开始定时切换(t5)的计时，定时切换功能执行完成，计量撬切换完成后，将计算当日早晨8时至切换成功时原在用路流量计的分输量；d、若t6超过另外一预设时间(t7)后，未恢复为计量区正常分输模式，则自动按照定期切换前的工艺状态信息进行工艺流程恢复，并将计量区强制置为计量区执行逻辑模式。恢
复工艺的原则遵循，先打开原在用路阀门，当阀门全开到位后，再关闭原备用路阀门的顺序进行流程恢复；e、另外一段预设时间(t8)后，即t6>＝t7+t8时，取消计量区执行逻辑模式的状态，系统自动判断过滤区目前所处的模式，发出定时切换失败报警；A3：调压区定期切换功能，当调压区处于正常分输模式，且其他区域处于正常分输模式或异常分输模式时，持续一段预设时间(t9)后，将通过调压撬自动切换逻辑切换在用路和备用路，预设时间(t9)达到后，执行调压区定期切换的具体步骤如下：a、定期切换前记录此时过滤区的工艺状态信息，包括调压撬区域内全部阀门全开到位状态、阀门全关到位状态；b、若t10超过另外一预设时间(t11)后，恢复为调压区正常分输模式，则重新开始定时切换(t9)的计时，定时切换功能执行完成；c、若t10超过另外一预设时间(t11)后，恢复为调压区正常分输模式，则重新开始定时切换(t9)的计时，定时切换功能执行完成；d、若t10超过另外一预设时间(t11)后，未恢复为调压区正常分输模式，则自动按照定期切换前的工艺状态信息进行工艺流程恢复，并将调压区强制置为调压区执行逻辑模式，恢复工艺的原则遵循，先打开原在用路阀门，当阀门全开到位后，再关闭原备用路阀门的顺序进行流程恢复；e、另外一段预设时间(t12)后，即t10>＝t11+t12时，取消调压区执行逻辑模式的状态，系统自动判断调压区目前所处的模式，发出定时切换失败报警；S5:切换时间诊断功能,当过定期切换功能成功时，记录切换执行时间(上述t2、t7、t
11
)，记录各不同的切换功能的近5次的成功切换时间，过滤区切换成功时间单独被记录五次，计量区切换成功的时间单独被记录5次，调压区切换成功的时间单独被记录5次。以下用过滤区举例说明，多次执行成功时的t2被依次存入t
filter_1
、t
filter_2
、t
filter_3
、t
filter_4
、t
filter_5
，计算这5次成功时间的平均值和标准差σ；算这5次成功时间的平均值和标准差σ；如果过滤区定期切换再次成功时，此时的切换成功时间被记为t
filter_6
，则若以下条件条件完全满足，则发出切换过程逐渐劣化报警；
①
满足以下公式：t
filter_6
＞t
filter_avg
+nσ，其中n为大于1的实数，一般经验值被设置为2；
②
满足以下公式：t
filter_6
＞t
filter_5
、t
filter_6
＞t
filter_4
、t
filter_6
＞t
filter_3
、t
filter_6
＞t
filter_2
、t
filter_6
＞t
filter_1
。计量区、调压区的切换过程逐渐劣化报警算法一致，从而对整体故障情况进行报警。2.根据权利要求1所述的一种天然气分输站场的智能控制方法，其特征在于：所述S1中进站区、过滤区、计量区、调压区内各阀门的设备状态，包括：a、阀门全开到位和阀门非全开到位，即当阀门被完全打开时的状态和阀门未被完全打
开时的状态；b、阀门全关到位和阀门非全关到位，即当阀门被完全关闭时的状态和阀门未被完全关闭时的状态；c、阀门故障状态和阀门非故障状态，即当阀门出现如动力电丢失、阀门控制板故障等故障状态和阀门完全正常的状态；d、阀门自动控制状态和阀门手动控制状态，即阀门可以由控制器的程序逻辑控制和阀门由值班人员通过给控制器下发命令的方式控制阀门；e、阀门远程控制状态和阀门就地控制状态，即阀门可以通过控制器远程控制和控制器不能通过控制器远程控制，而只能通过阀门就地控制。3.根据权利要求1所述的一种天然气分输站场的智能控制方法，其特征在于：所述S2中可识别出的进站区的运行模式及分析方法包括：a、完全满足以下条件时，站场进站区被判断为正常分输模式，进站区正常分输模式表示现目前进站区设备一切正常，并且是正常分输的状态。
①
进站区所有主管线的阀门均处于全开到位状态；
②
进站区所有放空管线的阀门处于全关到位状态；
③
进站区主管线压力数据在特定的范围内；
④
进站区无阀门故障状态；
⑤
进站区阀门均处于远程控制状态、自动控制状态；
⑥
未正在执行正常启站、正常停站逻辑；
⑦
未正在执行站场ESD紧急停站逻辑；b、完全满足以下条件时，站场进站区被判断为异常分输模式，进站区异常分输模式表示现目前进站区设备存在异常，但该异常不影响分输。
①
进站区所有主管线的阀门均处于全开到位状态；
②
进站区所有放空管线的阀门处于全关到位状态；
③
进站区主管线压力数据在特定的范围内；
④
进站区任意阀门存在故障状态或进站区任意阀门处于就地控制状态或进站区任意阀门处于手动控制状态；
⑥
未正在执行正常启站、正常停站逻辑；
⑦
未正在执行站场ESD紧急停站逻辑；c、当正在执行正常启站、正常停站逻辑时，站场进站区被判断为执行逻辑模式，进站区执行逻辑模式的持续时间一般较短，不会长期存在；d、当正在执行站场ESD紧急停站逻辑时，站场进站区被判断为紧急停站模式，进站区紧急停站模式与其他区域的紧急停站模式同时出现，表示现目前站场出现紧急事故；e、不满足以上四个条件时，站场进站区被判断为异常模式，异常模式的实际状态有很多种，例如放空管线的阀门处于非全关到位状态、主管线压力数据超限等。进站区异常模式出现时，需要人为立刻介入消除异常原因。4.根据权利要求1所述的一种天然气分输站场的智能控制方法，其特征在于：所述S2中分析判断过滤区的运行模式，可识别出的过滤区的运行模式及分析方法包括：B1、完全满足以下条件时，站场过滤区被判断为正常分输模式，过滤区正常分输模式表
示现目前过滤区设备一切正常，并且是正常分输的状态；
①
过滤区所有在用路管线的阀门均处于全开到位状态；
②
过滤区所有备用路管线的阀门均处于全关到位状态；
③
过滤区前后差压在限定范围内；
③
过滤区压力数据在允许范围内；
④
过滤区无阀门故障状态；
⑤
过滤区阀门均处于远程控制状态、自动控制状态；
⑥
未正在执行过滤分离器切换、过滤分离器增开减关逻辑；
⑦
未正在执行站场ESD紧急停站逻辑；B2、完全满足以下条件之一时，站场过滤区被判断为异常分输模式，过滤区异常分输模式表示现目前过滤区设备存在异常，虽然正在分输，目前该异常不影响分输；
①
完全满足以下条件时：a、过滤区所有在用路管线的阀门均处于全开到位状态；b、过滤区任意管线的阀门存在故障状态或手动控制状态或就地控制状态；c、过滤区前后差压在限定范围内；d、过滤区压...

【专利技术属性】
技术研发人员：严密，周书仲，梁怿，葛淩志，张平，管文涌，曹永乐，王小虎，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：