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第1篇

通過井口監(jiān)控系統(tǒng)，操作人員在中控室中不但可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測井口的關(guān)鍵參數(shù)，而且能夠隨時(shí)調(diào)用上位機(jī)記錄監(jiān)測的參數(shù)，然后利用該參數(shù)自動(dòng)生成的曲線進(jìn)行分析，甚至可以進(jìn)行遠(yuǎn)程關(guān)井操作。井口監(jiān)控系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、視頻監(jiān)控、關(guān)井控制等功能，已成為高壓油氣井科學(xué)管理的重要工具。

系統(tǒng)配置

1關(guān)鍵數(shù)據(jù)監(jiān)測

對于高壓油氣井，關(guān)鍵參數(shù)通常包括氣井壓力、氣井溫度、套管壓力、管匯壓力、管匯溫度、地面安全閥壓力、井下安全閥壓力、水套爐溫度等[3]。加強(qiáng)關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，對油氣井的科學(xué)管理和合理開發(fā)具有重要意義。例如：觀察氣井壓力變化，有助于分析地層壓力變化情況，判斷油嘴是否刺大或出現(xiàn)沙堵現(xiàn)象；觀察管匯壓力的變化，有助于判斷集輸管道是否有堵塞或刺漏現(xiàn)象發(fā)生；觀察地面安全閥和氣井壓力，當(dāng)壓力降低時(shí)，有助于提醒工作人員井口可能發(fā)生異常關(guān)井。

2數(shù)據(jù)采集

設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)中，PLC和RTU是應(yīng)用最廣泛的兩種自動(dòng)化控制產(chǎn)品。PLC功能強(qiáng)大、編程方便，主要用于工廠車間流水線的控制。RTU則是對傳統(tǒng)PLC在遠(yuǎn)程和分布式應(yīng)用的產(chǎn)品補(bǔ)充，更適用于現(xiàn)代化新興行業(yè)的分散監(jiān)控需求。在應(yīng)用方面，PLC正常工作環(huán)境溫度0～50℃，而RTU－40～75℃，能夠在極端溫度環(huán)境中正常工作。在通訊配置方面，PLC通信接口及通信協(xié)議較單一，只適用于相對固定和統(tǒng)一的站內(nèi)控制系統(tǒng)，而RTU一般具備3～5個(gè)或更多的通信接口，可與其他不同種類設(shè)備相連，特別適用于SCADA系統(tǒng)。在存儲量方面，PLC提供的數(shù)據(jù)存儲空間只有幾十k字節(jié)，而RTU的存儲空間可達(dá)1～32M字節(jié)，遠(yuǎn)大于PLC的存儲量。此外，RTU采用內(nèi)嵌式流量計(jì)算程序，可代替流量計(jì)算機(jī)，直接用于計(jì)量及存儲歷史記錄等，因此RTU更適用于井口數(shù)據(jù)采集[4]RTU在塔里木、克拉瑪依、長慶等國內(nèi)各大油氣田已得到廣泛應(yīng)用。在油氣田管理上，RTU充分體現(xiàn)了油氣井自動(dòng)化和生產(chǎn)分析設(shè)計(jì)工作有機(jī)結(jié)合的思路。其在提高信號傳輸可靠性、減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)、減少信號電纜用量、節(jié)省安裝費(fèi)用及管道的敷設(shè)等方面得到了廣大用戶的肯定[5]。雅克拉凝析氣田目前采用的是ECHO公司的RTU產(chǎn)品，性能比較穩(wěn)定，能夠滿足井口安全生產(chǎn)需要[6]。

3通訊方式數(shù)傳電臺是較經(jīng)濟(jì)的無線通訊設(shè)備，但其通訊能力有限，最高傳輸速率19200bps，不能滿足大數(shù)據(jù)量傳輸需求[7]。無線網(wǎng)橋可達(dá)300M帶寬，可滿足常規(guī)數(shù)據(jù)傳輸量需求，但受外界因素影響較大，高山、磁場、沙塵天氣等均能對其造成影響，信號不夠穩(wěn)定。雅克拉凝析氣田開始使用的是數(shù)傳電臺，采用一主多從，輪詢方式與從站通訊，電臺型號為美國MDS2710，其最高傳輸速率19200bps，數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換時(shí)間7ms，接收靈敏度－111dBm。但隨著信息傳輸量的增大，特別是視頻信號的加入，數(shù)傳電臺已完全不能滿足數(shù)據(jù)傳輸需求，逐漸被淘汰。目前雅克拉凝析氣田各井口均已實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和光纖覆蓋，采用ADSS光纜和先進(jìn)的光端機(jī)，其帶寬可達(dá)千兆，能夠滿足各種信號的傳輸需求。

4液壓控制

柜液壓控制柜的設(shè)計(jì)需要與現(xiàn)場工況相符，雅克拉凝析氣田地處戈壁荒漠，冬寒夏熱，晝夜溫差大，因此對控制柜的各種性能和元器件的質(zhì)量提出了較為苛刻的要求。（1）高/低壓自動(dòng)關(guān)井。當(dāng)管道發(fā)生刺漏、爆裂、憋壓等情況時(shí)，管匯壓力超常變化，高/低壓關(guān)井功能可以自動(dòng)切斷井口氣源，防止事態(tài)擴(kuò)大。高/低壓自動(dòng)關(guān)井功能一般由高低壓先導(dǎo)閥來實(shí)現(xiàn)[8-9]，通常安裝于井口匯管或液壓控制柜內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用情況，采用高/低壓先導(dǎo)閥完成自動(dòng)關(guān)井存在3方面問題：①先導(dǎo)閥引壓管通常采用6.35mm或9.53mmtube管沿地溝敷設(shè)，管內(nèi)來自井口的氣液介質(zhì)在冬季凍堵后容易造成意外關(guān)井，需要對其進(jìn)行伴熱保溫，然而在井口無交流電的情況下，伴熱較難實(shí)現(xiàn)。②先導(dǎo)閥是機(jī)械原理式結(jié)構(gòu)，若長期不動(dòng)作，其內(nèi)部油干澀后容易卡死，當(dāng)壓力異常時(shí)，可能造成關(guān)井失敗。③先導(dǎo)閥高、低壓力值不易修改，只有返廠才能準(zhǔn)確設(shè)定，不方便使用。為此，雅克拉高壓油氣井已普遍采用報(bào)警設(shè)定器代替高/低壓先導(dǎo)閥來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)井功能。K1、K2是報(bào)警設(shè)定器的兩個(gè)內(nèi)部繼電器，將兩個(gè)常閉點(diǎn)串聯(lián)接入回路，分別設(shè)置為管匯壓力高和低的關(guān)井值，當(dāng)K1、K2任何一點(diǎn)斷開時(shí)，電磁閥均會失電關(guān)井。（2）自動(dòng)補(bǔ)壓。液壓控制柜系統(tǒng)壓力降低時(shí)，必須及時(shí)為系統(tǒng)補(bǔ)充壓力，才能確保井口正常生產(chǎn)，否則會造成意外關(guān)井。系統(tǒng)補(bǔ)壓可由氣動(dòng)泵或電動(dòng)泵完成。雅克拉氣田井口開始采用的是氣動(dòng)泵，氣源是影響裝置正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。現(xiàn)場存在以下兩方面問題：①采用氣瓶為氣動(dòng)泵供氣，耗氣量較高，更換氣瓶頻率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。②利用小型分離器對井口天然氣進(jìn)行處理后為氣動(dòng)泵供氣，但氣液分離不徹底，氣體含沙，控制柜內(nèi)元器件密封磨損嚴(yán)重，同時(shí)調(diào)壓閥節(jié)流后積液，冬季容易凍堵，使用效果不理想。為此，在各控制柜各氣動(dòng)泵附近增加空壓機(jī)為氣動(dòng)泵提供氣源，該方法安全可靠、易實(shí)現(xiàn)、投資少。小型空壓機(jī)功耗低、體積小、維護(hù)量少，能直接將空氣壓縮至3MPa。為減少控制柜的二次改動(dòng)，雅克拉凝析氣田新增的液壓控制柜統(tǒng)一采用了電動(dòng)泵作為系統(tǒng)動(dòng)力源，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。（3）遠(yuǎn)程關(guān)井。這是高壓油氣井井控安全的一項(xiàng)必要措施[2，10]，由于井口距離遙遠(yuǎn)，當(dāng)下游天然氣處理廠出現(xiàn)事故或者集輸管道爆裂需要緊急切斷井口氣源時(shí)，采用遠(yuǎn)程關(guān)井能在最短時(shí)間內(nèi)關(guān)閉井口。（4）火災(zāi)關(guān)井。將液壓控制柜邏輯控制信號管道延伸到采氣樹上方，在末端安裝易熔塞。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，易熔塞受高溫熔化快速泄壓，從而自動(dòng)關(guān)井[9]。（5）就地關(guān)斷和現(xiàn)場復(fù)位。液壓控制柜必須具備就地關(guān)斷和現(xiàn)場復(fù)位功能，當(dāng)執(zhí)行遠(yuǎn)程關(guān)井后，操作人員必須到現(xiàn)場進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，方能開井，否則不利于安全生產(chǎn)，容易引發(fā)二次事故。（6）蓄能和溢流。雅克拉氣田地處南疆戈壁，晝夜溫差大，液控柜系統(tǒng)壓力隨氣溫升降變化明顯，在系統(tǒng)管路上安裝蓄能器和溢流閥能減弱氣溫對系統(tǒng)壓力造成的影響，同時(shí)能降低泵的啟動(dòng)頻次，延長使用壽命。

5視頻監(jiān)視

采用視頻監(jiān)控技術(shù)能直觀地觀察到井口生產(chǎn)狀況，監(jiān)控井場進(jìn)出的人員和車輛，利于保護(hù)油田物資，更重要的是能及時(shí)發(fā)現(xiàn)井口出現(xiàn)的刺漏、爆炸等事故。

6輔助設(shè)施

液壓控制柜和RTU設(shè)備露天放置，液壓控制柜內(nèi)各類精密控制閥密封件受氣溫影響，冬冷夏熱，極易損壞。系統(tǒng)壓力隨早晚溫差升降幅度大，一旦自動(dòng)補(bǔ)壓系統(tǒng)失效，容易造成意外關(guān)井。RTU裝置受沙塵和雨雪侵襲，壽命嚴(yán)重縮短。考慮到惡劣氣候?qū)ΡO(jiān)控系統(tǒng)造成的諸多影響，雅克拉氣田各井口為監(jiān)控裝置增建了儀表間，并配備電暖氣和空調(diào)，達(dá)到了密閉和恒溫效果。不但提高了裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，也延長了設(shè)備的使用壽命，極大降低了監(jiān)控裝置的維修維護(hù)工作量。

第2篇

【關(guān)鍵詞】電力信息安全；監(jiān)控；安全隱患；電網(wǎng)

數(shù)字化時(shí)代的到來，對電力信息系統(tǒng)服務(wù)服務(wù)功能的不斷完善產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，一定程度上擴(kuò)大了電力企業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。與此同時(shí)，隨著電力信息系統(tǒng)運(yùn)行中所承載信息量的不斷加大，電力信息安全能否得到有效的保障，影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，需要采取科學(xué)的監(jiān)控方法，實(shí)現(xiàn)電力信息系統(tǒng)長期運(yùn)行中的實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保所有電力信息安全性。

1電力信息安全基本組成架構(gòu)分析

電力信息安全所關(guān)注的是所有電力信息的安全有效性，并嚴(yán)格遵循信息保密性、可用性、完整性及可控性原則，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)這樣的發(fā)展目標(biāo)，需要明確電力信息安全基本組成架構(gòu)，最大限度地滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的多樣化需求。當(dāng)前電力信息安全基本組成架構(gòu)包括：①電力信息流結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的存在是為了確保各項(xiàng)電力業(yè)務(wù)的順利開展，確保了電力信息的安全傳遞；②性能可靠的電力信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過專用網(wǎng)絡(luò)與公用網(wǎng)絡(luò)配合使用電力信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置，可以保障電力信息安全，確保了電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)的有效結(jié)合；③完善的電力信息安全預(yù)防與保護(hù)體系結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的設(shè)置與不斷完善，實(shí)現(xiàn)了電力信息系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的科學(xué)劃分，為電力信息安全策略的制定提供了重要的參考依據(jù)，也為電力信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建要點(diǎn)分析

電力信息安全監(jiān)控水平的提升，依賴于安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)電力信息系統(tǒng)運(yùn)行及電力信息傳遞的實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)，隨著電力企業(yè)業(yè)務(wù)量的不斷加大，對電力信息安全管理提出了更高的要求，需要注重電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建，明確系統(tǒng)的主要功能及相關(guān)的支撐技術(shù)。

2.1安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括：確保所有信息化設(shè)備的完好性；實(shí)時(shí)監(jiān)控信息化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，了解其安全狀況。通過在線監(jiān)視的方式，有利于提升電力信息化設(shè)備的安全管理水平，促使信息化系統(tǒng)長期處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化資源配置的同時(shí)保持系統(tǒng)良好的安全性。具體表現(xiàn)在：①對所有電力信息化設(shè)備進(jìn)行安全管理。在這種管理方式的作用下，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視信息設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，合理配置各種信息設(shè)備，并對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與升級；②對系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)安全管理。通過對信息系統(tǒng)運(yùn)行狀況了解，可以有效的應(yīng)對各類突發(fā)事件，促使系統(tǒng)中存在的問題能夠得到及時(shí)處理。在這種安全管理模式中，系統(tǒng)運(yùn)行信息采集中是以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為單位，能夠?qū)Ω黝惏踩录M(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，可以顯示出系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；③離線狀態(tài)下進(jìn)行安全性分析，促使其中的安全數(shù)據(jù)能夠得到分析與處理，逐漸形成完善的安全機(jī)制，并獲得安全評估報(bào)告；④對用戶、系統(tǒng)日志、安全制度等進(jìn)行日常管理，并通過安全監(jiān)控中心對下級電力信息安全進(jìn)行檢查與評估。

2.2安全監(jiān)控系統(tǒng)的主要支撐技術(shù)

電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)功能的不斷完善及服務(wù)范圍的擴(kuò)大，對各類技術(shù)有著較強(qiáng)的依賴性。因此，需要了解該監(jiān)控系統(tǒng)的主要支撐技術(shù)。這些技術(shù)包括：①面向?qū)ο蟮母咝Ч芾斫M織技術(shù)。通過對電力信息系統(tǒng)中各對象特征的深入分析，可以進(jìn)行高效管理；②適用范圍廣的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理技術(shù)。在該技術(shù)在支持下，可以提高電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行效率；③電力信息化設(shè)備管理技術(shù)。將設(shè)備內(nèi)部或者外部與計(jì)算機(jī)相連，能夠在標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支持下確保各設(shè)備的安全使用；④確保各廠商產(chǎn)品信息共享的安全管理適配器技術(shù)。

3電力信息安全分析

為了提高對電力信息安全的正確認(rèn)識，需要構(gòu)建相關(guān)的模型對電力系統(tǒng)安全事件可能造成的影響進(jìn)行分析，從而為電力信息安全控制提供保障。構(gòu)建模型進(jìn)行電力信息安全分析時(shí)，需要從這些方面入手：①確定所有信息安全事件可能影響電力系統(tǒng)安全的集合；②對電力信息安全隱患相關(guān)性進(jìn)行分析，大致確定各類安全事件可能發(fā)生的概率；③通過信息安全事件結(jié)合及安全隱患相關(guān)性分析，確定信息安全事件權(quán)重。

4結(jié)束語

綜上所述，合理設(shè)置電力信息安全基本架構(gòu)，構(gòu)建可靠的電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)，可以確保電力信息安全，增強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，未來電力信息系統(tǒng)構(gòu)建中應(yīng)充分地考慮電力系統(tǒng)正常工作的具體要求，注重電力信息安全分析，靈活運(yùn)用信息技術(shù)及專業(yè)技術(shù)手段保持電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行良好性，促使其中存在的問題能夠得到高效處理。

作者:林康 單位:首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院

參考文獻(xiàn)

[1]余勇，林為民.基于等級保護(hù)的電力信息安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2012（13）.

第3篇

1.1頻率干擾與信號失真

變頻器產(chǎn)生的高次諧波會對電源及鄰近用電設(shè)備產(chǎn)生諧波污染，且與其他無線電電磁干擾一樣，諧波污染的方式包括傳導(dǎo)、電磁輻射及感應(yīng)耦合等。其中傳導(dǎo)會對并聯(lián)的電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾，而感應(yīng)耦合則會與變頻器輸出線平行敷設(shè)的導(dǎo)線產(chǎn)生電磁耦合而形成感應(yīng)干擾，電磁輻射則會干擾鄰近的礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備。

1.2漏電流干擾

礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的工作環(huán)境體現(xiàn)出潮濕、煤塵大、空氣中含有腐蝕性氣體的特點(diǎn)，接線盒中或傳感器電子線路內(nèi)部包含大量的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內(nèi)部介質(zhì)等，任何一處發(fā)生絕緣不良，即會導(dǎo)致漏電，尤其是傳感器的應(yīng)用環(huán)境濕度較大，絕緣體絕緣電阻下降，漏電電流增加則會引起干擾。傳感器的主要作用是把被測物理量轉(zhuǎn)換成電信號輸出，其包括敏感元件、轉(zhuǎn)換電路、測量電路、輔助電源等部分，而傳感器在進(jìn)行非電量向電量的轉(zhuǎn)換過程中，測量電路本身會成為一個(gè)放大器，實(shí)際檢測時(shí)，漏電流會對檢測精度產(chǎn)生影響，特別是漏電流進(jìn)入測量電路的輸入級時(shí)，影響會更加嚴(yán)重。

2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)干擾防治策略

2.1提高選型的合理性

在進(jìn)行煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)建的設(shè)過程中，由于相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中未明確抗干擾性能檢測的相關(guān)要求，也未取消快速斷電性能要求，所以一些廠家會把傳感器數(shù)據(jù)采集方法改成脈寬計(jì)時(shí)方法，以實(shí)現(xiàn)2s快速斷電，而改用脈寬計(jì)數(shù)法僅捕捉傳感器輸出信號的一個(gè)脈寬可能會帶來嚴(yán)重后果。為避免這一問題，一些監(jiān)控系統(tǒng)分站采用雙CUP設(shè)計(jì)，或者傳感器采用數(shù)字式串行碼傳輸方式，將實(shí)際應(yīng)用過程中將頻率傳輸所致的各種不穩(wěn)定因素降至最低，因此在安全監(jiān)控系統(tǒng)選型過程中，抗干擾能力是一項(xiàng)重要考慮因素，以保證安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。

2.2嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)施工

線路間干擾可以通過屏蔽電纜的方法來消除或抑制，施工過程中嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。井筒與巷道內(nèi)的通信、信號電纜要與電力電纜分開，分別掛在井巷兩側(cè)；如果井筒內(nèi)條件不允許，則通信與信號電纜必須與電力電纜保持0.3m以上距離；如敷設(shè)于巷道內(nèi)，則要與電力電纜保持至少0.1m以上距離，且敷設(shè)于上方。如果高低壓電力電纜必須敷設(shè)于巷道同一側(cè)，則電纜之間的距離至少保持0.1m；且高壓電纜與低壓電纜之間至少保持50mm以上的距離。吊掛纜線或者加大平行吊掛的纜線間距可有效降低干擾。此外，還可以合理運(yùn)用信號屏蔽電纜，以消除線路間的干擾，全面改造主傳輸電纜，防止長距離信號在傳輸過程中受到干擾；如果巷道中使用變頻調(diào)速設(shè)備或者電磁干擾比較嚴(yán)重，也可以使用屏蔽電纜，不過需要注意屏蔽層的有效聯(lián)接與接地。

2.3合理設(shè)置分站位置

供電距離越長，供電能力就更弱，線纜間分布電容及分布電感也會隨之增加，從而對信號的傳輸產(chǎn)生直接影響。因此，傳感器與執(zhí)行器至分站之間的傳輸距離盡量控制在2km以內(nèi)；分站至傳輸接口、分站至分站之間的最大傳輸距離也要控制在10km以內(nèi)，但在實(shí)際系統(tǒng)建設(shè)中，往往存在傳感器至分站間距離大于采煤工作面順槽或掘進(jìn)巷道長度的現(xiàn)實(shí)，無法滿足2km的規(guī)定值，并且分站之間、分站與接口之間的距離大于10km的情況也比較常見；此外，根據(jù)目前國內(nèi)安全監(jiān)控系統(tǒng)所用的移頻鍵控模式的主信號傳輸模式的特點(diǎn)，多數(shù)廠家在進(jìn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，其中分站間或分站到傳輸接口間的距離均在20km以上。針對上述情況，在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)過程中，要盡量縮短傳感器到分站的距離，以有效對抗干擾；并保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)供電電壓的穩(wěn)定性，纜線截面積要與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符，以提高信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

3結(jié)束語