耿恒業(yè)　鹿棟梁　邢運(yùn)亮

摘? 要：隨著現(xiàn)代海洋油氣田開采技術(shù)的不斷進(jìn)步，海洋石油平臺電站系統(tǒng)有著越來越大型化、復(fù)雜化、智能化、節(jié)能化的趨勢，這就對海洋石油平臺PMS的穩(wěn)定性、可靠性、科學(xué)性提出了更高的要求。本文基于對海洋石油平臺PMS（能量管理系統(tǒng)）系統(tǒng)構(gòu)成、控制模式、主要功能的分析和闡述，對PMS在海洋石油平臺上的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行了一些探討。

關(guān)鍵詞：海洋石油? PMS? 能量管理 電站

中圖分類號：TE54 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）02（a）-0045-02

Abstract： With the continuous progress of modern marine oil and gas field exploitation technology， the power station system of offshore oil platform is becoming more and more large， complicated， intelligent and energy-saving， which puts forward higher requirements on the stability， reliability and scientificity of PMS. Based on analysis and elaboration of system composition， control mode and main functions of the PMS （Power Management System）， this paper discusses some relevant applications of PMS on the offshore oil platform.

Key Words： Offshore oil; PMS; Power management; Power station

海上石油平臺電站聯(lián)網(wǎng)總?cè)萘啃?，?fù)載波動對電網(wǎng)沖擊較大，這對海洋石油平臺電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和連續(xù)性提出了很高的要求，也使得用于綜合電力管理和電力組網(wǎng)的PMS成為一項(xiàng)不可缺少的技術(shù)。

1? PMS構(gòu)成及控制模式

PMS是海洋石油平臺的關(guān)鍵控制系統(tǒng)之一，通常由控制器、控制軟件、通訊網(wǎng)絡(luò)、HMI人機(jī)交互界面、第三方接口設(shè)備組成。其中，控制器主要由電源模塊、通訊模塊、CPU模塊、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、DI模塊、DO模塊、中間繼電器、光電轉(zhuǎn)換模塊等組成，通訊網(wǎng)絡(luò)常采用光纖、以太網(wǎng)、硬線等通訊方式，第三方接口設(shè)備主要包括各機(jī)組的控制器、斷路器、綜保裝置、多功能表、主變溫控器等?？刂破髟O(shè)在各發(fā)電平臺，其中一個(gè)為主機(jī)，其余為輔機(jī)。在電站運(yùn)行、平臺間通訊都正常時(shí)，PMS執(zhí)行全局控制模式，由主控制器完成整個(gè)平臺群電站運(yùn)行的控制;當(dāng)電站運(yùn)行故障或者平臺間通訊斷開時(shí)，PMS執(zhí)行孤立控制模式，各平臺控制器獨(dú)立運(yùn)行，執(zhí)行本平臺電站運(yùn)行的控制功能。在PMS故障的情況下，平臺電站的運(yùn)行脫離PMS的控制并由各機(jī)組自身的控制器來完成。

2? PMS主要功能

根據(jù)海上石油平臺電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，海洋石油平臺PMS系統(tǒng)主要包括以下功能。

2.1 發(fā)電機(jī)組的增減機(jī)控制

為確保平臺供電經(jīng)濟(jì)性和可靠性，PMS需進(jìn)行增減機(jī)控制，設(shè)定Pe為單臺機(jī)組的額定功率，Pi為第i臺機(jī)組的實(shí)時(shí)功率，則常用原則如下。

2.1.1 恒定平均功率增減機(jī)原則

指根據(jù)各機(jī)組實(shí)時(shí)平均功率是否超出某個(gè)限值來增加或減少運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組臺數(shù)。一般在網(wǎng)機(jī)組的平均功率大于85%Pe時(shí)，PMS系統(tǒng)將啟動下一臺發(fā)電機(jī)組，按預(yù)設(shè)次序選定的機(jī)組將立刻啟機(jī)、并網(wǎng);當(dāng)在網(wǎng)機(jī)組的平均功率小于30%Pe時(shí)，PMS系統(tǒng)將停止一臺機(jī)組，則一般最早運(yùn)行的一臺發(fā)電機(jī)組將卸載、分閘、停止運(yùn)行。

2.1.2 恒儲備功率增機(jī)、n-1恒平均功率減機(jī)原則

恒儲備功率增機(jī)原則是指設(shè)定所有在網(wǎng)機(jī)組總儲備功率必須滿足下述公式（1），否則即增加運(yùn)行一臺發(fā)電機(jī)組。經(jīng)過換算，任一時(shí)刻在網(wǎng)機(jī)組平均功率值如果大于下表1中的平均功率值，即增加運(yùn)行一臺發(fā)電機(jī)組。n為增機(jī)前在網(wǎng)機(jī)組的總臺數(shù)。

n-1恒平均功率減機(jī)原則是指n臺機(jī)組在網(wǎng)時(shí)，其中n-1臺機(jī)組的平均功率如滿足下述公式（2），則減機(jī)、停止運(yùn)行一臺發(fā)電機(jī)組。經(jīng)過換算，任一時(shí)刻在網(wǎng)機(jī)組平均功率值如果小于表2中的平均功率值，即減少運(yùn)行一臺發(fā)電機(jī)組。n為減機(jī)前在網(wǎng)機(jī)組總臺數(shù)。

2.2 發(fā)電機(jī)組的有功功率分配

有功功率分配有兩種分配方式：一為等比率方式，即在網(wǎng)發(fā)電機(jī)采用等比率出力的平均分配方式。某單臺發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)出力與該發(fā)電機(jī)最大出力之比即為其實(shí)時(shí)出力比率δGn，所有在網(wǎng)發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)出力比率的平均值為δAVG，如δGnδAVG死區(qū)，PMS即減少該機(jī)的有功出力。如δGnδAVG-死區(qū)，PMS即增加該機(jī)的有功出力。二為調(diào)度方式，即在PMS中指定任何一臺或者多臺在線發(fā)電機(jī)的出力，其他在線發(fā)電機(jī)仍然按等比率方式自動平衡。

2.3 發(fā)電機(jī)組的無功功率分配

無功功率分配有兩種調(diào)節(jié)方式：一為依據(jù)某單臺在網(wǎng)機(jī)組的功率因數(shù)是否超出所有在網(wǎng)機(jī)組功率因數(shù)平均值的死區(qū)范圍進(jìn)行調(diào)節(jié);二為依據(jù)某單臺在網(wǎng)機(jī)組的無功出力是否超出所有在網(wǎng)機(jī)組無功出力平均值的死區(qū)范圍來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.4 電力系統(tǒng)電壓控制

PMS電壓調(diào)節(jié)原理：如母線電壓>設(shè)定值+死區(qū)，PMS將對在網(wǎng)發(fā)電機(jī)同時(shí)降電壓;如母線電壓設(shè)定值-死區(qū)，PMS將對在網(wǎng)發(fā)電機(jī)同時(shí)升電壓。當(dāng)電壓在設(shè)定值死區(qū)范圍內(nèi)之后，降或升電壓指令將停止。

2.5 電力系統(tǒng)頻率控制

PMS頻率調(diào)節(jié)原理：如電站頻率>設(shè)定值+死區(qū)，PMS將對在網(wǎng)發(fā)電機(jī)同時(shí)降低轉(zhuǎn)速;如電站頻率設(shè)定值-死區(qū)，PMS將對在網(wǎng)發(fā)電機(jī)同時(shí)增加轉(zhuǎn)速。當(dāng)頻率在設(shè)定值死區(qū)范圍內(nèi)之后，降或升頻率指令將停止。

2.6 負(fù)載優(yōu)先脫扣

海上平臺各負(fù)載脫扣的優(yōu)先級，需事先結(jié)合油田工藝流程和各種可能發(fā)生的事故類型來確定。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，PMS系統(tǒng)將根據(jù)關(guān)停工況的不同，將故障前瞬間、經(jīng)過計(jì)算之后并存儲的相應(yīng)優(yōu)先級的負(fù)載全部高速切除，維護(hù)平臺電力供應(yīng)不中斷。

2.7 其他功能

主要包括電力系統(tǒng)單線圖、重載啟動詢問、控制方式選擇、報(bào)警設(shè)定值記錄、故障報(bào)警和故障恢復(fù)的記錄、電力計(jì)量、歷史曲線的記錄與打印、用戶分級密碼管理等功能。

3? 結(jié)語

海洋石油平臺PMS系統(tǒng)的應(yīng)用為平臺電站提供了比較完備的控制和管理計(jì)劃，不僅使得操作更加方便，而且減少了人為操作的失誤，最大限度的確保了海洋石油平臺電站運(yùn)行過程的安全性、穩(wěn)定性和科學(xué)性。隨著科學(xué)技術(shù)水平的飛速進(jìn)步，海洋石油平臺PMS技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展和完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 程勇.PMS系統(tǒng)在海上油田電站的應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014（2）：225-226.

[2] 龔喜文，鄭元璋，石林龍.船舶PMS控制器設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報(bào)，2010，33（2）：83-87，97.

[3] 徐永法，韓旗，杜軍，等.船舶能量管理系統(tǒng)PMS研究[J].中國航海，2005（3）：78-80，86.