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        海洋石油電氣系統(tǒng)的配電自動(dòng)化分析

        2020-10-26 06:56:59史月梅禤東水小華
        卷宗 2020年21期
        關(guān)鍵詞:配電自動(dòng)化海洋

        史月梅 禤東 水小華

        摘 要:在海洋的石油工程當(dāng)中,油氣的開采存在比較惡劣的環(huán)境,并且海洋氣候變化比較大,進(jìn)而給配電網(wǎng)可靠性帶來比較大的挑戰(zhàn)。本文根據(jù)海洋石油電氣系統(tǒng)特殊性,研究了實(shí)施的配電自動(dòng)化重要性,分析海洋石油的電氣系統(tǒng)配電自動(dòng)化發(fā)展的現(xiàn)狀,對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入探討,另外研究了智能電網(wǎng)環(huán)境當(dāng)中發(fā)展前景。

        關(guān)鍵詞:海洋;石油電氣系統(tǒng);配電自動(dòng)化

        最近幾年時(shí)間里,伴隨著我國海洋石油工業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展,油氣生產(chǎn)的規(guī)模越來越大,海洋的石油電氣系統(tǒng)也逐漸繁瑣。隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)展,進(jìn)而增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗風(fēng)險(xiǎn)的能力要求,配電的自動(dòng)化系統(tǒng)起到了重要意義。本文對(duì)海洋的石油電氣系統(tǒng)實(shí)行配電自動(dòng)化重要性進(jìn)行分析,研究了海洋石油電氣系統(tǒng)配電自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀,并且提出了海洋石油電氣系統(tǒng)配電自動(dòng)化前景展望等,力求進(jìn)一步促進(jìn)海洋石油工程持續(xù)健康的發(fā)展。

        1 海洋石油電氣系統(tǒng)實(shí)施配電自動(dòng)化重要性

        海洋石油電氣系統(tǒng)有著電氣系統(tǒng)一般的特點(diǎn),然而其環(huán)境也較為惡劣。海洋石油電氣系統(tǒng)配電網(wǎng)設(shè)備比較多,并且系統(tǒng)規(guī)模比較大,應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)可以更好的提升配電網(wǎng)控制效率。

        1.1 有助于海洋油氣安全生產(chǎn)

        海洋石油工程有效實(shí)施需要和當(dāng)前惡劣環(huán)境以及氣候進(jìn)行適應(yīng)。海洋的大風(fēng)比較多,并且較為潮濕。配電網(wǎng)的電氣設(shè)備實(shí)時(shí)面對(duì)著霉菌、鹽霧等方面的侵蝕。在電力供應(yīng)方面,對(duì)海洋的油氣生產(chǎn)發(fā)揮著重要意義。如果由于氣候以及環(huán)境問題而造成停電的情況,將會(huì)利用配電自動(dòng)化第一時(shí)間來恢復(fù)供電,進(jìn)而保證石油的平臺(tái)安全生產(chǎn),預(yù)防由于停電而造成比較大的經(jīng)濟(jì)損失。

        1.2 有利于提升工作效率

        計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展給配電網(wǎng)控制帶來了革新性的變化。作為關(guān)系國計(jì)民生的重要行業(yè),石油工業(yè)的發(fā)展程度與國民經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)。配電自動(dòng)化通過工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測配電網(wǎng)的狀態(tài),采集各項(xiàng)參數(shù),而且能夠?qū)崿F(xiàn)電力設(shè)備的“四遙”(遙控、遙測、遙調(diào)、遙信)功能,通過遠(yuǎn)方控制來操作電力設(shè)備,不再需要人力進(jìn)行就地操作,從而大大節(jié)省了人力成本,提升了工作效率。

        1.3 適應(yīng)海洋石油供電的特殊性

        與陸地電力系統(tǒng)不同,海洋石油電氣系統(tǒng)涉及跨海供電,對(duì)長期工作在洋面的鉆井平臺(tái)來說,可靠的電源供電至關(guān)重要。目前,很多大型的油田電力系統(tǒng)都從陸地變電所通過海底電纜向鉆井平臺(tái)供電,再從中心平臺(tái)向井組平臺(tái)輻射供電。此外,很多平臺(tái)還配備發(fā)電機(jī)作為主電源和應(yīng)急電源,這種發(fā)電與岸電相結(jié)合的供電方式,使得海上中低壓配電系統(tǒng)的控制更加復(fù)雜,電網(wǎng)的運(yùn)行和維護(hù)工作對(duì)自動(dòng)化程度的要求更高。

        2 海洋石油電氣系統(tǒng)配電自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀

        配電自動(dòng)化系統(tǒng)指的是應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù),讓電網(wǎng)企業(yè)可以遠(yuǎn)程進(jìn)行控制,進(jìn)而實(shí)時(shí)的對(duì)配電設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行操作以及協(xié)調(diào)。配電自動(dòng)化在發(fā)展過程當(dāng)中經(jīng)歷了三個(gè)階段,分別為:第一階段是基于各種開關(guān)設(shè)備,利用開關(guān)設(shè)備和斷路器保護(hù)相互配合,通過開關(guān)來對(duì)故障進(jìn)行切除。第二階段為在通信設(shè)備以及控制設(shè)備的基礎(chǔ)上,其為電網(wǎng)的自動(dòng)化發(fā)展的重要一個(gè)跨越。它不但完成了遙控控制配電網(wǎng),還可以利用通訊網(wǎng)絡(luò)來實(shí)時(shí)對(duì)配電網(wǎng)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行送電。第三階段完成了全網(wǎng)多功能的監(jiān)控,其是真正的配電自動(dòng)化。它集合了饋線自動(dòng)化、地理信息系統(tǒng)以及設(shè)備系統(tǒng)等于一體。

        和陸地的配電自動(dòng)化系統(tǒng)相比較,海洋的石油電氣系統(tǒng)因?yàn)槊鎸?duì)技術(shù)難題比較多,配電自動(dòng)化發(fā)展比較晚。第一,這需要對(duì)跨海供電問題進(jìn)行克服,敷設(shè)海底的電纜,進(jìn)而完成電氣的連接。海底的電纜分支比較多,并且線路比較短。配電網(wǎng)在機(jī)電保護(hù)當(dāng)中的上下級(jí)配合以及故障診斷上還存在比較大的困難。第二,海洋當(dāng)中存在比較狹小的空間,海洋的油氣生產(chǎn)系統(tǒng)存在比較多的電氣設(shè)備,其種類繁瑣,其含有發(fā)電機(jī)以及變壓器等設(shè)備,并且各個(gè)設(shè)備間存在較短距離,進(jìn)而給配電網(wǎng)管理以及參數(shù)采集造成比較大的工作量。

        3 海洋石油電氣系統(tǒng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        由上文可知,配電網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)可以極大地提升電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性,提高工作效率,但海洋石油電氣系統(tǒng)的特殊性也給配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展帶來了挑戰(zhàn),配網(wǎng)自動(dòng)化的推廣還具有一定的難度,因此,積極研究配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)推動(dòng)我國油氣生產(chǎn)工作的進(jìn)步具有重要意義。目前,我國海洋平臺(tái)電力系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)多采用三級(jí)系統(tǒng)。一級(jí)系統(tǒng)設(shè)置于陸地,為電力調(diào)度中心,進(jìn)行總的海洋石油電氣系統(tǒng)的調(diào)度。二級(jí)系統(tǒng)設(shè)置于中心鉆井平臺(tái),為電力監(jiān)控中心,也即主站系統(tǒng),設(shè)置服務(wù)器和操作站,進(jìn)行各個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)進(jìn)線和配電網(wǎng)一次設(shè)備的監(jiān)控和管理。三級(jí)系統(tǒng)設(shè)置于衛(wèi)星平臺(tái),包括各個(gè)綜合保護(hù)測控模塊,通過RTU來進(jìn)行各個(gè)測控單元的數(shù)據(jù)匯總,采集各個(gè)遙測、遙信量,并發(fā)出遙控和遙調(diào)命令。

        3.1 配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集和信號(hào)處理

        與陸地配電自動(dòng)化系統(tǒng)類似,各個(gè)終端單元RTU就地采集各類信息,包括各個(gè)設(shè)備的電壓、電流等模擬量的遙測信息,以及開關(guān)、刀閘等的狀態(tài)量的遙信信息,再經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換、濾波、防抖、刻度計(jì)算等環(huán)節(jié),由數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)上送系統(tǒng)主機(jī),中心鉆井平臺(tái)的主機(jī)系統(tǒng)之間也可以相互通訊,交換信息。各個(gè)保護(hù)測控單元之間相互獨(dú)立,負(fù)責(zé)一次設(shè)備運(yùn)行工況的顯示和控制,任意一個(gè)保護(hù)測控單元停用,不影響整體系統(tǒng)的運(yùn)行。

        3.2 配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算

        系統(tǒng)主機(jī)收到設(shè)備的遙測和遙信信息后進(jìn)行程序判斷,對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和計(jì)算,得出系統(tǒng)所需的信息,如有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電量信息、繼電保護(hù)動(dòng)作次數(shù)等,從而進(jìn)行電氣設(shè)備狀態(tài)的判斷,再通過光纖通信下發(fā)遙控和遙調(diào)命令到各個(gè)間隔單元,從而完成對(duì)各個(gè)間隔單元電氣設(shè)備的控制。

        3.3 系統(tǒng)管理和輸出報(bào)警

        主站控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行全站信息的管理,包括信息的顯示、事件的順序記錄、輸出告警信息、故障錄波、事故分析,還能夠根據(jù)需要進(jìn)行畫面調(diào)用、圖形顯示、文檔的記錄和打印。對(duì)于電氣設(shè)備來說,系統(tǒng)還能夠根據(jù)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)備操作閉鎖和防誤閉鎖,判斷電氣設(shè)備的安全狀態(tài),并具備系統(tǒng)維護(hù)功能,能夠通過就地或遠(yuǎn)方工作站進(jìn)行系統(tǒng)診斷、管理和維護(hù)。

        4 海洋石油電氣系統(tǒng)配電自動(dòng)化前景展望

        伴隨著我國建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)進(jìn)程的不斷深入,電力系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生了一場深刻的技術(shù)革命,智能變電站不斷興建,計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、光技術(shù)、智能技術(shù)對(duì)電網(wǎng)的發(fā)、輸、供、變、配、用等各個(gè)環(huán)節(jié)都帶來了巨大的變化,電網(wǎng)正在朝著智能、自愈、綠色的方向不斷發(fā)展。對(duì)海洋石油電氣系統(tǒng)來說,隨著特種光纖通信技術(shù)、智能控制技術(shù)、遙感和遙測技術(shù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展,更多的新材料和新技術(shù)將應(yīng)用于海洋石油電氣系統(tǒng)的配電自動(dòng)化,解決目前面臨的跨海供電、電氣設(shè)備眾多、設(shè)備通訊穩(wěn)定性差等問題,海洋石油電氣系統(tǒng)將更加安全、穩(wěn)定、綠色,配電網(wǎng)的自動(dòng)化和智能化程度將不斷提高。

        5 結(jié)束語

        隨著我國海洋石油工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,配電自動(dòng)化技術(shù)也呈現(xiàn)廣闊的發(fā)展前景??茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異,目前結(jié)構(gòu)上兩級(jí)控制、層次上三層網(wǎng)絡(luò)方式的配電自動(dòng)化系統(tǒng)還存在很大的發(fā)展空間,有效實(shí)現(xiàn)海洋石油電氣系統(tǒng)“三防”(防潮、防鹽霧、防霉菌),減少配電網(wǎng)維修和維護(hù)的工作量,提升電網(wǎng)的自動(dòng)化和可靠性,仍然是配電自動(dòng)化發(fā)展的主流趨勢。

        參考文獻(xiàn)

        [1]戴海峰,何小玉,季錦濤.海洋平臺(tái)電力系統(tǒng)配電自動(dòng)化及保護(hù)配置優(yōu)化[J].電氣技術(shù),2013,(15):73-75.

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