中油(新疆)石油工程有限公司設(shè)計分公司 新疆 克拉瑪依 834000

1 引言

西部管道負(fù)責(zé)建設(shè)并運營西部能源戰(zhàn)略通道，目前運營管轄各類輸油氣站場82座。沿線站場主要用于石油、天然氣介質(zhì)的輸送，不間斷電源是為一級或特別重要的負(fù)荷供電，其穩(wěn)定、可靠運行是保證整個站場安全、穩(wěn)定的必要條件。因此必須對站場不間斷電源進(jìn)行智能化設(shè)計，完成在線監(jiān)測和信號上傳，實現(xiàn)一體化監(jiān)控和智能診斷，提高系統(tǒng)可靠性。

2 智能化需求分析

本次現(xiàn)狀分析取四堡輸油站為典型站場，針對站場內(nèi)不間斷電源系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化分析，最終確定智能化改造方式。

2.1 一體化電源現(xiàn)狀 四堡輸油站已建110k V變電站二次設(shè)備室內(nèi)設(shè)站用電柜1面，直流柜3面，站內(nèi)無站用變，站用交流電源由輸油站0.4k V配電室低壓母線引接，在站用電柜內(nèi)設(shè)雙電源互投開關(guān)。站內(nèi)直流柜容量為100Ah，單電池組設(shè)計。輸油站已建綜合值班室內(nèi)設(shè)站控UPS間及電池室，UPS的容量為2×30k VA，雙冗余配置。

變電站直流柜和值班室內(nèi)UPS室電池上均已建有電池巡檢儀，站控SCADA系統(tǒng)同綜合值班室內(nèi)UPS主機和變電站直流屏已建立通訊，可以在站控系統(tǒng)上顯示和查詢部分相關(guān)運行狀態(tài)。

2.2 存在問題 通過典型站場現(xiàn)狀可知，四堡輸油站站控系統(tǒng)檢測到的信息不完整，目前還無法實現(xiàn)智能化監(jiān)控和故障預(yù)診斷相關(guān)功能，其他相關(guān)站場存在的主要問題如下。

(1)部分站場、壓縮機組的UPS和變電站直流柜，通過各自的串口接入對應(yīng)的站控或變電站綜自系統(tǒng)，實現(xiàn)遙測、遙信，但存在遙測信息不全，尤其是單個蓄電池沒有配置電池巡檢儀，單個電池的狀態(tài)沒有檢測的問題較為突出。部分場站甚至UPS就沒有與自動化系統(tǒng)通信。

(2)部分站場電池未設(shè)置巡檢儀，無法實現(xiàn)單電池的電壓、內(nèi)阻檢測和容量估算，無法了解每個蓄電池的健康狀態(tài)。只有蓄電池表觀鼓脹或損壞時，才能發(fā)現(xiàn)問題，增加了維護(hù)費用。

2.3 站場不間斷電源智能化需求分析 站場不間斷電源在長時間運行或維護(hù)不到位的情況下，會出現(xiàn)電池欠壓、內(nèi)部短路、逆變器故障、裝置過載等問題，影響系統(tǒng)的可靠運行。最終在故障出現(xiàn)的情況下，運行維護(hù)人員只能被動的對這些問題進(jìn)行處理。智能化改造可以實現(xiàn)運行設(shè)備的實時監(jiān)測，能夠準(zhǔn)確掌握不間斷電源系統(tǒng)的運行狀態(tài)，最終實現(xiàn)系統(tǒng)故障的預(yù)診斷，保障供電的可靠性。

3 智能化改造方案

本次改造以四堡輸油站作為典型站場，本次提出以下兩種改造方式。

3.1 智能化改造方案一 將四堡輸油站變電站內(nèi)的直流電源和站控UPS間的電源進(jìn)行統(tǒng)一的整合，更換已建UPS間的主機柜、交流回路配出柜，已建電池柜根據(jù)站場的后備時間要求和目前最大的運行負(fù)荷情況綜合考慮是否進(jìn)行更換(本站考慮更換)。同時取消變電站內(nèi)的1面蓄電池屏，原整流饋電屏和不間斷電源屏繼續(xù)保留，原充電單元拆除。改造完成后，變電站內(nèi)的不間斷電源系統(tǒng)由站控UPS配出2回AC380V電源接至交流輸入單元，兩條電纜采用分溝敷設(shè)的方式敷設(shè)。該種改造方式對于現(xiàn)場的實施工程量比較大。

3.2 能化改造方案二 四堡輸油站站控SCADA系統(tǒng)同UPS主機已建立通訊；變電站內(nèi)直流通過串口通訊，經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換后接入綜自系統(tǒng)，也已經(jīng)同站控SCADA系統(tǒng)建立通訊，分散的不間斷電源系統(tǒng)的運行狀態(tài)和單只電池的運行狀態(tài)均可以進(jìn)行有效的監(jiān)控。針對類似四堡輸油站站場單只電池的運行狀態(tài)無法進(jìn)行監(jiān)控的其他場站，可以考慮加裝電池巡檢儀、電源系統(tǒng)總監(jiān)控裝置(用于匯集電池巡檢儀、UPS主機等運行數(shù)據(jù))和蓄電池監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對分散的電池組進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控管理，實時在線監(jiān)測電池運行數(shù)據(jù)，運行溫度、充放電、運行動態(tài)數(shù)據(jù)在線監(jiān)測控制并管理，經(jīng)電池巡檢儀進(jìn)行前端數(shù)據(jù)采集、通過通信數(shù)據(jù)傳輸、后端監(jiān)控平臺，建立數(shù)據(jù)庫、信息網(wǎng)及其管理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)在中控室顯示屏上，可通過web查詢訪問。

3.3 改造方案分析 站場主要不間斷電源為中控、變電站設(shè)備用UPS和變電站直流電源。站場的供電方式主要分為兩類模式，一種變電站內(nèi)設(shè)置單獨的電池柜和不間斷電源系統(tǒng)；另外一種為變電站內(nèi)沒有設(shè)置單獨的電池柜，不間斷電源由站控UPS室引接兩路電源至變電站不間斷電源柜內(nèi)充電單元配置的雙電源切換裝置。

方案二采用對局部沒有監(jiān)控單元和巡檢儀的區(qū)域進(jìn)行增加，同時在站控增加總監(jiān)控單元的模式，該種方式現(xiàn)場實施方便，改造工程量小，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實施監(jiān)控及系統(tǒng)的故障報警和預(yù)診斷，供電可靠性也可以滿足要求。改造方案一將變電站內(nèi)設(shè)置的電池柜整體拆除，將其整合至站控UPS的電池室內(nèi)，由于變電站不間斷電源負(fù)荷的增加，該種方式需要將站控UPS主機進(jìn)行更換，交流回路配出柜需要改造，同時也需要對變電站內(nèi)的電池柜進(jìn)行拆除，重新進(jìn)行并柜，改造工程量非常大，不便于現(xiàn)場的實施。

兩種方案實施改造完成后，同時能夠監(jiān)控各個模塊的相關(guān)信息量主要信息如下：

a)交流輸入電壓、電流；

b)交流輸出電壓、電流和頻率；

c)直流系統(tǒng)母線電壓、電流；

d)蓄電池組電壓、電流；

e)充電裝置輸出電壓、電流；

f)DC/DC輸出電壓、電流；

g)直流系統(tǒng)接地電阻、對地電壓及其接地支路編號；

h)充電浮充電裝置運行狀態(tài)；

i)UPS、INV運行狀態(tài)；

j)DC/DC運行狀態(tài)。

4 結(jié)束語

針對不間斷電源配置方式不同的站場，需要根據(jù)站場的規(guī)劃和投資等相關(guān)情況來確定最終的改造方式，改造方案不僅僅局限于上述兩種方式，但不管采用哪種方式，需要解決不間斷電源在長時間運行或運行維護(hù)不到位的情況下，出現(xiàn)的電池欠壓、內(nèi)部短路、逆變器故障、裝置過載等嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的可靠運行問題。改造方案最終均需要完成每個廠站的一體化監(jiān)控信息能夠同智能監(jiān)控后臺的數(shù)據(jù)的實時共享，用數(shù)字化、信息化改造提升建設(shè)“監(jiān)、測、管、控一體化”的綜合管理，最終完成智能告警和故障預(yù)診斷，實現(xiàn)智能運維。