趙蕊

摘要：在當(dāng)前油田電力系統(tǒng)中，包含了眾多子系統(tǒng)，加強(qiáng)油田電網(wǎng)精細(xì)化管理水平、提升電網(wǎng)節(jié)能運(yùn)行效率、保障油田降本增效，需要強(qiáng)化自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，本文就是結(jié)合這一問題進(jìn)行的分析。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動(dòng)控制；工作原理

在當(dāng)前油田電力系統(tǒng)中，包含了交配電交流控制系統(tǒng)、輸電線路傳輸系統(tǒng)、正交電流更換系統(tǒng)等眾多子系統(tǒng)，因?yàn)橛吞镒鳂I(yè)地域分布廣闊、點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，僅靠傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行和控制技術(shù)，難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理和降本增效的目的。因此，有必要對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用探究。

1電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的基本情況

1.1電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)要求和基本原理

油田電力系統(tǒng)按照不同分類包含較多子系統(tǒng)，其中按照功能區(qū)可以劃分為電網(wǎng)控制系統(tǒng)、線路傳輸系統(tǒng)、連接系統(tǒng)和交配電系統(tǒng)等。電力傳輸連接系統(tǒng)主要是電力線路交接功能區(qū)，確保網(wǎng)絡(luò)可形成一個(gè)完整體系，并且能根據(jù)油田運(yùn)行所需不同電位變化情況，對(duì)電流電相幅度值等進(jìn)行控制。網(wǎng)絡(luò)控制單元主要是對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行全程監(jiān)控控制，并對(duì)線路和系統(tǒng)中的故障點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試和維修。

在電力系統(tǒng)進(jìn)行整體自動(dòng)控制后，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路運(yùn)行和設(shè)備使用狀況，在最短時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)包含要素的測(cè)試、檢修和動(dòng)態(tài)運(yùn)行等情況，通過控制單元的控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解除故障；根據(jù)電力系統(tǒng)整體運(yùn)行情況，合理設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，并為精細(xì)化管理提供必要依據(jù)；實(shí)現(xiàn)電力傳輸線路最優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約投資成本、降低線路損耗、提升供電系統(tǒng)穩(wěn)定性；自動(dòng)化控制后可減少人工檢修和維護(hù)成本，提升設(shè)備檢修和維護(hù)精度，適應(yīng)油田用電終端用戶點(diǎn)多面廣的實(shí)際狀況。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的工作原理，主要是以生產(chǎn)電能全程自動(dòng)化控制應(yīng)用到油田終端用戶，其目的是確保電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，降低電流損耗，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行效益和管理水平。主要的自動(dòng)化控制單元是對(duì)電力系統(tǒng)的全程各環(huán)節(jié)監(jiān)控、配變電站點(diǎn)自動(dòng)控制以及電流負(fù)荷效應(yīng)的控制。

1.2電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的主要技術(shù)手段

一是模糊電力線邏輯傳輸控制技術(shù)。該技術(shù)是通過建立電路模型，對(duì)各電路測(cè)試點(diǎn)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，可在電路發(fā)生故障后第一時(shí)間進(jìn)行線路故障點(diǎn)的準(zhǔn)確判斷。具體是建立電橋電路進(jìn)行故障分析，其基本圖譜如圖1所示，其中，Rx=（R1/R2）×R，主要是根據(jù)油田電網(wǎng)運(yùn)行中的R1與R2相互關(guān)系進(jìn)行待變量1Lx的求取?？梢栽谀Ｐ蜆?gòu)建中假設(shè)用電線路發(fā)生故障后存在中斷問題，便可對(duì)其兩端線路電阻值進(jìn)行求取，自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序啟動(dòng)電阻值測(cè)定程序，對(duì)中斷位置故障情況進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量和評(píng)定。比如，在正常供電線路中，假設(shè)B和c兩點(diǎn)之間存在800D～的電阻值，如果出現(xiàn)不明原因故障造成中間線路中斷，A和B兩點(diǎn)之間因?yàn)闆]有出現(xiàn)故障，所以電阻值不存在明顯變化，為了降低人工查找和排除故障的時(shí)間，需要對(duì)B和c之間的中斷距離進(jìn)行計(jì)算和鎖定，這樣就可以利用前述公式進(jìn)行計(jì)算。加上A與B之間存在200n的電阻值，則A與D點(diǎn)之間的電阻值應(yīng)該為100Ω、C與D之間的電阻值應(yīng)該為200Ω，最后可以求出B與C之間的正常電阻值應(yīng)該是400Ω，這僅是原線路電阻值的50%，因此，可以對(duì)中斷線路故障點(diǎn)位進(jìn)行較為精確的判斷。

二是網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制技術(shù)。該技術(shù)是將電力傳輸信息單元進(jìn)行劃分，將最小的傳輸單元電流數(shù)值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，通過最大電流計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)橛吞锕╇娤到y(tǒng)中存在較多傳輸單元，而不同傳輸單元間的電壓值和電流值都存在一定差異，所以通過最大電流計(jì)算，可以確定最優(yōu)化的供電線路設(shè)計(jì)，減少線路布置中的投資成本和運(yùn)行中的電力損耗。

三是線路故障檢修控制技術(shù)。主要是以電力系統(tǒng)中的傳輸電流和電壓波形圖進(jìn)行故障判定。電流波形圖的圖形變化幅值函數(shù)為A=sin（wt+δ），電流單元一般呈現(xiàn)規(guī)律性的正負(fù)交替正弦函數(shù)圖像。電壓波形圖的圖形變化幅值函數(shù)為U=tan（wt+δ），該圖形中在零點(diǎn)位置存在中斷，電流圖形幅度值會(huì)隨著電壓圖形幅度值的變化而變化。在電壓函數(shù)達(dá)到波峰的情況下，電流函數(shù)會(huì)達(dá)到波谷，兩個(gè)函數(shù)存在反相關(guān)關(guān)系。所以，在圖形中電壓達(dá)到波峰、電流達(dá)到波谷的情況下，就說明該位置出現(xiàn)故障，需要進(jìn)行必要的檢查維修，使電流與電壓和正常的波峰、波谷值一致。

四是專家系統(tǒng)控制技術(shù)。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為常見，主要是對(duì)電力系統(tǒng)處于應(yīng)急狀態(tài)時(shí)進(jìn)行必要的識(shí)別、分析和控制，有針對(duì)性的采取措施進(jìn)行規(guī)劃和故障隔離，通過人工對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的操作，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的全方位安全性能分析。

五是綜合智能控制技術(shù)。該技術(shù)是將智能控制與現(xiàn)代控制技術(shù)相結(jié)合，通過模糊控制技術(shù)和專家控制技術(shù)結(jié)合、模糊控制與網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制相結(jié)合等方式，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的綜合性自動(dòng)化智能控制。

2電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)在油田開發(fā)中的應(yīng)用

經(jīng)過探索創(chuàng)新，油田自動(dòng)控制采取調(diào)度中心RTU遠(yuǎn)程站三層結(jié)構(gòu)模式的集中控制方式。一是在調(diào)度中心，由SCADA進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)和顯示，利用DTS模擬油田電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，使自動(dòng)化控制系統(tǒng)操作人員可以及時(shí)處置各類突出事故，提升自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用水平。在調(diào)度中心可設(shè)置大屏幕電子屏，實(shí)時(shí)顯示關(guān)鍵數(shù)據(jù)，更好地進(jìn)行自動(dòng)化控制操作。為確保系統(tǒng)正常的運(yùn)行，利用分布式的方式進(jìn)行局域網(wǎng)處理，區(qū)別于原來集中式的分布結(jié)構(gòu)，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性；通過雙網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行系統(tǒng)，提升電力系統(tǒng)安全可靠性；重要節(jié)點(diǎn)位置實(shí)行雙機(jī)熱備份，確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和使用安全；利用高速傳輸通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提升自動(dòng)控制的應(yīng)急反應(yīng)速度。二是在集控站，利用SCADA收集包括RTU在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將全部數(shù)據(jù)全部上傳后發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方站的遙控調(diào)度。要在主站與集控站之間布置光纖環(huán)網(wǎng)，確保數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和速度。三是在遠(yuǎn)程站，以RTU作為主控制站，以高速光纖作為連接上層集控站的線路，確保上下系統(tǒng)高質(zhì)量連通；對(duì)站點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和上傳，并接受上層控制站的遙控命令，對(duì)站點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)化控制。

3結(jié)論

綜上所述，油田電力系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用需求日益迫切，通過將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到油田網(wǎng)絡(luò)中，將明顯提升電網(wǎng)運(yùn)行效率、降低運(yùn)行損耗，更好地保障油田生產(chǎn)。