唐艷 馬奇友

[摘? ? 要]在當(dāng)今社會，石油早已成為現(xiàn)代社會發(fā)展必不可少的重要能源之一，世界對石油的需求量也在日益增加，但是當(dāng)前陸地石油的開采已經(jīng)不能滿足需求。為了滿足世界對石油的需求，海洋石油工業(yè)應(yīng)運而生，并且取得了快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)不斷更新優(yōu)化，開采規(guī)模逐漸擴大。由于海洋石油工業(yè)儀器設(shè)備多且復(fù)雜，電力需求很大，對穩(wěn)定性、安全性的要求也很高，再加上海洋惡劣的氣候和環(huán)境，導(dǎo)致海洋石油工業(yè)生產(chǎn)難度系數(shù)大，也給電氣系統(tǒng)帶來了不小的挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段我國海洋石油電氣系統(tǒng)在運行中仍遇到不少因素干擾，也還存在尚未解決的技術(shù)問題，威脅著設(shè)備的使用安全，降低海洋石油生產(chǎn)效率，造成巨大損失。所以，保障電氣系統(tǒng)的安全運行對海洋石油工業(yè)生產(chǎn)的順利進行至關(guān)重要。由于智能電網(wǎng)改造和建設(shè)，我國的配電自動化程度不斷提高，相關(guān)技術(shù)也越來越成熟，這些應(yīng)用研究和實踐經(jīng)驗為海洋石油平臺的配電自動化的實現(xiàn)提供了重要的參考，有利于提高海洋石油平臺的配電穩(wěn)定性、安全性，實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)運行的實時監(jiān)控和設(shè)備預(yù)警。本文分析了影響海洋石油電氣系統(tǒng)安全運行中的因素，簡要介紹了配電自動化原則以及其重要性，探究了自動化配電系統(tǒng)在海洋石油工業(yè)中的應(yīng)用，并對其發(fā)展前景進行了探討。

[關(guān)鍵詞]海洋石油;配電自動化;應(yīng)用

[中圖分類號]TP391 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）03–00–03

[Abstract]In today's society， oil has long become one of the important energy sources that are indispensable for the development of modern society. The world's demand for oil is also increasing， but the current land oil exploitation can no longer meet the demand. In order to meet the world's demand for oil， the offshore oil industry came into being and has achieved rapid development. Related technologies have been continuously updated and optimized， and the scale of exploitation has gradually expanded. However， due to the many and complex instruments and equipment in the offshore oil industry， the demand for power is very large， and the requirements for stability and safety are also high. Coupled with the harsh climate and environment of the ocean， the production difficulty of the offshore oil industry is high， and it also gives The electrical system poses no small challenges. At this stage， my country's offshore oil electrical system still encounters many factors in its operation， and there are still unresolved technical problems， which threaten the safety of equipment， reduce the efficiency of offshore oil production， and cause huge losses. Therefore， ensuring the safe operation of the electrical system is essential to the smooth production of the offshore oil industry. Due to the transformation and construction of smart grids， the degree of distribution automation in China has been continuously improved， and related technologies have become more and more mature. These application research and practical experience provide an important reference for the realization of the distribution automation of offshore oil platforms and are conducive to improving the ocean The stability and safety of power distribution of the oil platform can realize real-time monitoring and early warning of the electrical system operation. This paper analyzes the factors that affect the safe operation of offshore oil electrical systems， briefly introduces the principles of distribution automation and its importance， explores the application of automated distribution systems in the offshore oil industry， and discusses its development prospects.

[Keywords]Offshore Oil; Distribution Automation; Application

近些年來，我國石油工業(yè)迅速發(fā)展，工程規(guī)模不斷擴張。海洋石油平臺因為地理位置特殊以及地理特征獨特，導(dǎo)致石油開采難度大，電氣配電系統(tǒng)容易受到周圍環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致供配電不穩(wěn)定等問題。因此，提高配電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性迫在眉睫，可以通過實現(xiàn)配電系統(tǒng)自動化來提高配電網(wǎng)性能，提高整個電氣系統(tǒng)的運行水平。配電自動化作為一項重點技術(shù)，能夠減小環(huán)境、人為等因素對電氣系統(tǒng)的影響，提升電氣系統(tǒng)的抗風(fēng)險能力，在電氣系統(tǒng)中得以廣泛應(yīng)用。

1 影響海洋石油電氣系統(tǒng)運行的因素

1.1 油霧因素

對海洋石油電氣系統(tǒng)的安全運行影響最大的因素是油霧因素，海洋石油開采的工作內(nèi)容決定了海洋石油平臺周圍空氣油霧含量。當(dāng)這種具有可燃性的油霧濃度超過一定限度時，極易發(fā)生燃燒甚至爆炸事件。所以，當(dāng)電氣系統(tǒng)在運行中稍有不慎產(chǎn)生明火或者出現(xiàn)高熱源，極有可能點燃油霧導(dǎo)致火災(zāi)或者爆炸。盡管各個設(shè)備都裝有良好的接地裝置以及警報系統(tǒng)，但這種易燃易爆的工作環(huán)境仍然具有危險性和不確定性，嚴重影響電氣系統(tǒng)的正常運行。

1.2 鹽霧因素

另一個影響電氣系統(tǒng)運行的客觀因素是鹽霧因素。同油霧類似，鹽霧是由于海洋還有較高含量的鹽分，導(dǎo)致海洋石油平臺周圍環(huán)境的鹽霧成分較高。鹽霧能夠腐蝕設(shè)備的絕緣保護層，對設(shè)備造成直接損耗，還可能導(dǎo)致漏電，進而引起火災(zāi)等事故。

1.3 人為因素

除環(huán)境等客觀因素外，人也是電氣系統(tǒng)能否正常運行的重要因素。海洋石油平臺的設(shè)備控制和運轉(zhuǎn)等都離不開人的直接參與，所以人為因素也是海洋石油平臺預(yù)防安全問題的關(guān)鍵之一。工作人員的專業(yè)水平和職業(yè)素養(yǎng)都會影響設(shè)備的實際使用，例如設(shè)備操作是否符合規(guī)范，設(shè)備維護是否認真仔細。工作人員的專業(yè)能力不足，對設(shè)備不熟悉，或者工作責(zé)任心缺失，都會導(dǎo)致工作內(nèi)容落實不到位，或者出現(xiàn)工作失誤，形成安全隱患。

2 電氣系統(tǒng)配電自動化

電氣系統(tǒng)配電自動化技術(shù)是指將配電技術(shù)、自動化技術(shù)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜合應(yīng)用的技術(shù)方式。在計算機和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幫助下，配電自動化技術(shù)可以對配電設(shè)備進行遠程控制，及時發(fā)現(xiàn)并反饋設(shè)備運行故障，在一定程度上節(jié)約了人力，并且能保證設(shè)備的正常運行和及時維護。配電自動化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控電能質(zhì)量，還具有結(jié)構(gòu)靈活性和穩(wěn)定性等特征。配電系統(tǒng)在實際設(shè)計和應(yīng)用時，要遵守兩個原則：

（1）效率控制原則。在設(shè)計和優(yōu)化配電系統(tǒng)時，應(yīng)該遵循先進科學(xué)理論，科學(xué)合理地計劃配電調(diào)度，從而有效地提高配電系統(tǒng)、設(shè)備以及相關(guān)裝置的生產(chǎn)效率，在保證生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上進一步節(jié)約成本，更好地滿足生產(chǎn)需求。

（2）安全控制原則。在應(yīng)用配電自動化技術(shù)時，安全控制是技術(shù)工作的前提，應(yīng)該對配電系統(tǒng)的關(guān)鍵位置和相關(guān)設(shè)備進行定期的檢測和維護，及時進行故障診斷和處理，保證配電系統(tǒng)和設(shè)備的安全運行。

3 配電自動化意義

海洋石油電氣系統(tǒng)運行復(fù)雜，涉及的配電設(shè)備及裝置也很多，因此，對運行穩(wěn)定性有著更高的需求。配電自動化技術(shù)的應(yīng)用能很好地實現(xiàn)這一目標(biāo)，對保障石油化工的生產(chǎn)具有重要意義。

（1）提升生產(chǎn)效率。計算機信息技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展和變革，為配電自動化的實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)，為實現(xiàn)配電網(wǎng)遠程控制創(chuàng)造了極佳的發(fā)展機會。石油作為重要的能源形式，影響著很多工業(yè)的發(fā)展，與國計民生息息相關(guān)，石油工業(yè)的發(fā)展好壞也在一定程度上影響國民經(jīng)濟的發(fā)展。配電自動化技術(shù)在實際應(yīng)用中，通過工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對配電網(wǎng)運行參數(shù)的有效采集，能夠?qū)崿F(xiàn)對配電網(wǎng)運行狀況實時監(jiān)測，與配電網(wǎng)設(shè)備間進行及時的通訊和調(diào)整，實現(xiàn)“四遙”功能，即遙控、遙測、遙調(diào)和遙信功能，減少了人力操作工作量，提高了效率，同時也減少了工作失誤的可能性。

（2）提高生產(chǎn)安全性。生產(chǎn)的安全性是海洋石油工程順利開展的前提。海上環(huán)境惡劣，多大風(fēng)，氣候潮濕多霧，容易形成油霧、鹽霧等，對配電系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)造成極大影響。配電自動化系統(tǒng)則能夠較好地適應(yīng)海洋氣候和環(huán)境，能夠在供電系統(tǒng)因環(huán)境因素出現(xiàn)故障時，及時恢復(fù)供電，保證海洋石油生產(chǎn)活動的安全進行，減少損失。

（3）滿足供電需求。同陸地電力系統(tǒng)相比，海洋石油電氣系統(tǒng)更加復(fù)雜，它還需滿足跨海供電的需求。鉆井平臺在深海里進行長時間工作，一個可靠的供電來源對其工作順利展開至關(guān)重要。目前在的大型電力系統(tǒng)中，跨海供電都是通過海底電纜實現(xiàn)電力從陸地到海洋的運輸，再通過海底電纜輸向鉆井中心平臺，最后從中心平臺向輻射井組供電。這種供電輸送模式需要較多的發(fā)電機，用來作為平臺的主電源和備用電源，而這海上配電控制更加復(fù)雜，大大增加了人工操作的難度。而自動化系統(tǒng)的應(yīng)用則通過網(wǎng)絡(luò)和配電設(shè)備間進行通信調(diào)度，較好地滿足了供電需求，同時也便于配電網(wǎng)的維護。

4 配電自動化的應(yīng)用

配電系統(tǒng)自動化工程技術(shù)發(fā)展能夠有效率地提升石油配電網(wǎng)系統(tǒng)的工作效率以及運行穩(wěn)定性，保障穩(wěn)定的供電運輸能力，有利于促進海洋石油工業(yè)的快速發(fā)展。現(xiàn)今位于我國各大海洋石油平臺上的電力系統(tǒng)中，通常通過三級系統(tǒng)并網(wǎng)方式直接進行配電并網(wǎng)。其中，一級電力系統(tǒng)在我國陸地上進行設(shè)置，是具體指揮電力運輸調(diào)度系統(tǒng)工作正常開展的指揮中心，對海洋電氣系統(tǒng)主要負責(zé)進行總體的電力調(diào)度。二級管理系統(tǒng)在監(jiān)控中心電力鉆井平臺上遠程設(shè)置，是電力遠程監(jiān)控管理中心，通過電力站以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的遠程設(shè)置對不同進線配電網(wǎng)以及不同衛(wèi)星平臺上的進線供電進行遠程管理以及監(jiān)控。三級控制系統(tǒng)在遙控衛(wèi)星平臺上進行設(shè)置，其中包括具有不同類型綜合測控單元模塊，在實際遙控工作過程中，其通過RTU的實時應(yīng)用即可獲得各個測控單元遙信數(shù)據(jù)，對各個單元遙信的測量以及遙控的測量數(shù)據(jù)進行實時采集，對各個相關(guān)的遙控命令信號進行實時發(fā)出。

具體來說，其主要應(yīng)用方式為：

（1）配電電網(wǎng)工程數(shù)據(jù)計算。在系統(tǒng)程序工作中，主機在對電氣設(shè)備上的遙信、遙測數(shù)據(jù)信息進行收集處理完成后，主機會對應(yīng)用程序進行自動判斷，通過遙測數(shù)據(jù)的收集、處理、計算與數(shù)據(jù)分析，獲得系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，包括設(shè)備有無功功率、電量控制信息、繼電保護器的動作執(zhí)行次數(shù)等，以此信息為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)可以判斷相關(guān)電氣設(shè)備運行狀態(tài)。

（2）系統(tǒng)管理自動報警。在具體實際工作中，主站自動控制報警系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r管理公司全站的報警信息，包括所有報警顯示、輸出告警信息、事故情況分析以及相關(guān)事件運行順序自動記錄等，系統(tǒng)還能夠聯(lián)系用戶實際工作需求自動顯示事件圖形、調(diào)用事件畫面以及自動記錄事件文檔。在具體系統(tǒng)運行中，系統(tǒng)人員能夠根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)運行情況對系統(tǒng)閉鎖進行自動操作，在避免誤鎖或閉鎖操作可能發(fā)生的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)電氣設(shè)備目前情況進行故障判斷，同時也能夠通過遠方維護工作站以及就地維護方式對系統(tǒng)設(shè)備進行實時管理、維護以及故障診斷。

（3）數(shù)據(jù)采集前后處理。在我國配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，不同配網(wǎng)單元間的RTU將以就地方式對配網(wǎng)相關(guān)控制信息進行實時自動采集。在系統(tǒng)經(jīng)過濾波、刻度實時計算以及數(shù)模轉(zhuǎn)換三種方式應(yīng)用后，將通過數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時上傳、交換以及通訊。保護測控控制單元的獨立性保障了對設(shè)備目前的系統(tǒng)運行狀況的自動控制和實時顯示，一個單元的故障不會影響系統(tǒng)的正常運行。

5 配電自動化未來發(fā)展前景

現(xiàn)代電氣系統(tǒng)的配電自動化技術(shù)的特點是實現(xiàn)所有電網(wǎng)運營人員能夠在遠方進行控制，對所有配電電網(wǎng)設(shè)備運行系統(tǒng)進行實時的遠程監(jiān)視與監(jiān)控操作。該技術(shù)在我國發(fā)展經(jīng)歷了多個階段。第一發(fā)展階段以各類智能開關(guān)設(shè)備應(yīng)用為技術(shù)基礎(chǔ)，通過控制斷路器與各類開關(guān)設(shè)備間的相互配合以及應(yīng)用，實現(xiàn)對電路故障的實時排除。第二發(fā)展階段以遠程控制與自動通信電子設(shè)備應(yīng)用為技術(shù)基礎(chǔ)，是我國電網(wǎng)自動化發(fā)展的較大重要進步。能夠在傳統(tǒng)遙控自動通知配電網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)上，通過遙控通訊配電網(wǎng)絡(luò)對配電網(wǎng)的狀態(tài)參數(shù)信息進行實時上傳。第三發(fā)展階段是真正實現(xiàn)對于整個配電網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)控，也是真正達到輸配電系統(tǒng)自動化管理的目標(biāo)。在該應(yīng)用情況下，自動化系統(tǒng)能夠同時集合實現(xiàn)故障原因分析、運行過程管理等多項功能。

與陸地電力技術(shù)相比，海洋石油工業(yè)的電力系統(tǒng)具有更為復(fù)雜的技術(shù)特點、更大的技術(shù)難度。首先需要解決我國跨海電氣供電運輸中存在的技術(shù)難題。在我國海底，具有較多的大型電纜管線分支，以及較短的電纜線路，在電纜繼電保護、電纜故障分析診斷以及電纜上下級故障配合處理方面，都存在一定的技術(shù)難度。同時，海洋配電具有較小的空間，壓力變壓器、發(fā)電機、電潛泵和高壓水泵等配電動力系統(tǒng)、機電設(shè)備、變頻配電設(shè)備，給海洋配電網(wǎng)參數(shù)的采集以及配電管理工作的正常開展等都帶來了較大的困難。如何能夠真正有效解決現(xiàn)有配電系統(tǒng)自動化數(shù)據(jù)通訊技術(shù)問題，建立穩(wěn)定、安全的配電通訊以及配電參數(shù)數(shù)據(jù)采集管理網(wǎng)絡(luò)體系，成為未來配電自動化發(fā)展的重中之重。

隨著我國智能電網(wǎng)的深入推進，其成果顯著。電力智能遠程控制、遙感智能遙測、電力系統(tǒng)工程自動化以及特種光纖無線通信等技術(shù)快速發(fā)展使得當(dāng)下很多新型技術(shù)和材料在海洋電氣系統(tǒng)以及配電自動化中得到了廣泛應(yīng)用，以此實現(xiàn)對電力配電、輸電等過程的技術(shù)問題的解決，使電氣系統(tǒng)向著更加綠色、安全、穩(wěn)定的發(fā)展快速發(fā)展，提升了海洋石油電梯系統(tǒng)的智能化以及配電自動化的應(yīng)用程度。

6 結(jié)語

電氣配電自動化技術(shù)在海洋石油工業(yè)的應(yīng)用促進了海洋石油鉆井作業(yè)的發(fā)展，提高石油生產(chǎn)效率。我國海洋石油工業(yè)的進一步發(fā)展也為配電自動化提供了廣闊的應(yīng)用前景。日新月異的科學(xué)技術(shù)，配電自動化發(fā)展的主流趨勢仍然是隨著科技的發(fā)展，實現(xiàn)電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用化，實現(xiàn)總線監(jiān)控，形成統(tǒng)一系統(tǒng)平臺管理，在未來的海洋石油工業(yè)的應(yīng)用必將更加廣泛。

參考文獻

[1] 許瑞生.海洋石油電氣系統(tǒng)的配電自動化[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39（6）：92-93.