海洋石油電氣系統(tǒng)的配電自動化分析

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)施的配電自動化重要性，分析海洋石油的電氣系統(tǒng)配電自動化發(fā)展的現(xiàn)狀，對系統(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);配電自動化

最近幾年時間里，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)險的能力要求，配電的自動化系統(tǒng)起到了重要意義。本文對海洋的石油電氣系統(tǒng)實(shí)行配電自動化重要性進(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)時面對著霉菌、鹽霧等方面的侵蝕。在電力供應(yīng)方面，對海洋的油氣生產(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，將會利用配電自動化第一時間來恢復(fù)供電，進(jìn)而保證石油的平臺安全生產(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)。配電自動化通過工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠?qū)崟r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，對長期工作在洋面的鉆井平臺來說，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供電，再從中心平臺向井組平臺輻射供電。此外，很多平臺還配備發(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)工作對自動化程度的要求更高。

2 海洋石油電氣系統(tǒng)配電自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

配電自動化系統(tǒng)指的是應(yīng)用自動化技術(shù)，讓電網(wǎng)企業(yè)可以遠(yuǎn)程進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)時的對配電設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行操作以及協(xié)調(diào)。配電自動化在發(fā)展過程當(dāng)中經(jīng)歷了三個階段，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)的自動化發(fā)展的重要一個跨越。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)時對配電網(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化。它集合了饋線自動化、地理信息系統(tǒng)以及設(shè)備系統(tǒng)等于一體。

和陸地的配電自動化系統(tǒng)相比較，海洋的石油電氣系統(tǒng)因?yàn)槊鎸夹g(shù)難題比較多，配電自動化發(fā)展比較晚。第一，這需要對跨海供電問題進(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)配電自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由上文可知，配電網(wǎng)自動化的實(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)自動化發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)，配網(wǎng)自動化的推廣還具有一定的難度，因此，積極研究配網(wǎng)自動化技術(shù)對推動我國油氣生產(chǎn)工作的進(jìn)步具有重要意義。目前，我國海洋平臺電力系統(tǒng)的配網(wǎng)自動化網(wǎng)絡(luò)多采用三級系統(tǒng)。一級系統(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。二級系統(tǒng)設(shè)置于中心鉆井平臺，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)行各個衛(wèi)星平臺進(jìn)線和配電網(wǎng)一次設(shè)備的監(jiān)控和管理。三級系統(tǒng)設(shè)置于衛(wèi)星平臺，包括各個綜合保護(hù)測控模塊，通過RTU來進(jìn)行各個測控單元的數(shù)據(jù)匯總，采集各個遙測、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)的采集和信號處理

與陸地配電自動化系統(tǒng)類似，各個終端單元RTU就地采集各類信息，包括各個設(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)傳輸電臺上送系統(tǒng)主機(jī)，中心鉆井平臺的主機(jī)系統(tǒng)之間也可以相互通訊，交換信息。各個保護(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，對實(shí)時數(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)命令到各個間隔單元，從而完成對各個間隔單元電氣設(shè)備的控制。

3.3 系統(tǒng)管理和輸出報警

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)對電網(wǎng)的發(fā)、輸、供、變、配、用等各個環(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)上兩級控制、層次上三層網(wǎng)絡(luò)方式的配電自動化系統(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)的自動化和可靠性，仍然是配電自動化發(fā)展的主流趨勢。

參考文獻(xiàn)

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