油田电力系统自动化控制装置.pdf

第 3 3 卷第 1 1 期 ( 2 0 1 4 ． 1 1 )( 仪表 电气) 油田电力系统 自动化控制装置 褚 晓锐 西昌学院工程技术学院 摘要：油田电力 系统 包括发 电、变电、输电等多个环节 ，电力 网络作为油田电力系统 中连 接输电线路的纽带，在电力输送的配电环节有着极其重要的作用。油田电力系统自动化控制技 术根据不同标准可分为模糊逻辑控制技术、神经网络控制技术、线性最优控制技术、专家系统 控 制技术和综合 智能控制技 术几种类型。分布式的电力控 制 系统将高压等级配电系统逐渐转 变 为低压等级配电系统 ，E MS 到 DMS 的转 变，实现 了全方位 的 自动控制功能。 关键词： 自动化 ；电力系统 ；电力 网络 ；曼彻斯特码 d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ~ ． i s s n ． 1 0 0 6 — 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 1 1 ． 0 4 5 自动化控制技术作为最具影响力和发展力的技 术之一 ，涉及生产 、管理 、服务等各个领域。在当 今油 田电力管理工作中，自动化控制技术提供 了常 规控制手段 ，实现了高效的工业生产模式 。国内油 田企业在生产过程中基本实现完全 自动化 ，综合管 理方面实现全方位 自动化管理控制 ，可提高油 田产 业的生产效率 ，降低能耗 ， 确保 日常安全。 1 功能定位与编码技术 自动化控制编码又可称为曼彻斯特码 ，具体分 为曼码、标准曼码、差分曼码等，主要用于油田电 力终端设备信息模块的转化工作，恢复原始数据信 息 ，完成数据信息译码 。在当前工业领域使用的 自动化控制编码系统多为差分曼码 ， 其功能为恢复 原始数据信息。在传输过程中，差分曼码将传输的 波形周期减半，并且每个传输波形的变化幅度都保 持 在 l 范 围 内。表示 0电平 时 ，用 下降箭 头标 注；表示 1 电平时 ，用上升箭头标注 。恢复原始数 据信息过程中，每个幅值变化的过程都被系统用箭 头标注。 2 自动化控制技术 2 ． 1 技术原理 油 田电力系统包括发电、变 电、输电等多个环 节，电力网络作为油田电力系统中连接输电线路的 纽带 ，在 电力 输送的配 电环节有着 极其重要 的作 工作 ，承担着繁重 的数据监测 、控制 、调度 、供 给 、运行 和维护工 作 ，在 整个 的 S C AD A系统 中 ， 对调度中心的软件也有非常苛刻的要求：必须能进 行数据监测，根据系统设定参数，监测管网压力等 远程站的生产设备数据 ，形成公司生产运行 的历史 数据库 ；能运行图表 ，对关键数据 自动生成历史／ 实时运行 曲线 ，为生产设备的运行分析提供直观的 图表 ；能本地／ 远程控制 ，控制各水站 、水库 内潜 水泵 、离心泵 、阀门等设备运行 ；能够 自动巡检 ， 自动巡检各管网压力等远程站生产设备工作情况 ； 能 自动报警 ，对指定 的监测数据量上 、下 限报警 ， 形成报警记录并可打印；能进行参数输人及组态 ， 输入系统参数，如巡检周期、控制参数、报警限、 计算公式 、系统 时间等 ，并对这些参数进行组态 ， 以完成系统操作 、控制 、统计 、显示 、打印参数数 据库。整个 系统以此数据库为基础运行 ；能进行数 据统计 ，实现对供水公司的总用水量、总供水量等 数据信息统计，生成报表；能远程诊断、维护、升 级 ，通过网络 ，可以对监控站点控制器进行远程诊 断 、维护、升级 ；最重要 的是必须稳定 。 整个系统采用 E s p i d e r 6 ． 5 软件监控系统 ，可 以 完成独山子供水给水的监控工作，并能协助工作人 员完成各种 日常工作 。工程师的监控界面列出了整 套系统 中最重要 的相关参数 ，提供给生产运行人员 参照 ，对于水库界面来说 ，可以点击进入不 同的站 点进行查看 。 4 结语 基于S C A D A系统的供水调度系统使区域供水 系统管理工作向科学化、现代化迈进了一大步，大 大提高了工作效率并提高了调度水平 ， 增加了供水 管网运行的安全性 ，并使供水企业 的生产费用 下降。 ( 栏 目主持关梅君 ) { 油 气 田 地 面 工 程 ( h t t p ：／ ／ W 、w ，．y q t d m g c ．c 。 m ) 一 8 3 — 第 3 3 卷第 1 1 期 ( 2 0 1 4 ． 1 1 )( 仪表电气) 用 。在电力系统 自动化应用过程中，电力网络成为 至关重要的影响因素 ，其最大优势在于能一次性把 所利用能源转化为电能 ，例如 电力网络可将电能通 过变 电站转变电压再输送到各个终端系统 ，因此电 力网络对电力系统的结构、通信设施以及运行调度 等也有了更高的技术要求。 油 田电力 自动化控制主要任务是收集各电力系 统中的元件工作参数 ，通过分析系统运行状态给予 管理工作者参考建议 ，当问题出现在系统承受能力 之 内会 自行进行调整。为更好地保证整个 电力系统 的安全运行 ，变电站的电力 自动化控制装置借助编 程系统进行调控，并采用声频控制方式和计算机同 时进行监测。监测过程中以信息采集为主，通过系 统 自动分析数据反应运行状态 。另外 ，油 田电力 系统自动化控制技术还会对系统安全性进行模拟估 算 ，以避免供 电设施或变 电设施 因电压动荡引起 的 事故。 2 ． 2 技术分类 油 田电力系统 自动化控制技术根据不同标准可 分为模糊逻辑控制技术 、神经 网络控制技术 、线性 最优控制技术 、专家系统控制技术和综合智能控制 技术几种类型。 该系统 自动化 控制技术 中常用 的编码技术 为 7 4 L S 1 4 7 型 1 0 线一4 线优先编码系统 ，其反码组成 对应 0 ～ 9 十个 二进制数 。当输入 1 1 1 1 1 1 1 l l 时 ，输 出 1 1 1 l ，输入端无信 号 ，输 出的不是对应 十进制 的0 0 0 0 ，而是其反码 1 1 1 1 。 2 ． 3 自动控制技术的应用 油 田电力系统中电力 网络在配电环节可将 电能 通过变电站转变 电压再输送到终端 系统。其在油 田 开发 中有着不可替代 的作用 ，表 1 为电力系统 自动 控制技术在近几年国内石油工业发展 中的应用率变 化情况。 大庆油 田电力集团作为全 国石油系统最大的电 力企业 ，其 电力 系统 自动化控制技术具有领先水 平 ，下面将以大庆油 田电力 自动化 系统举例说 明其 自控技术应用水平 。 表 1 2 0 0 9 ~2 0 1 2 年电力自动化控制技术普及率 大庆油 田电力 自动化系统 以R T U远程站 3 层结 构模式为主要控制站，R T U即远程测控终端 ( R e — m o t e T e r m i n a l U n i t ) ，其作用是对现场信号和工业 设备进行监测并控制 。R T U作为企业电力 自动化 的核心控制器，由信号输入／ 输出，微处理器、有 线／ 无线通讯设备等构成 ，并利用 自身配置软件实 现 中央监控与调度多处理功能 ，R T U支持 S C A D A 通讯系统。S C A D A ，即数据采集与监视控制系统 ( S u p e r v i s o r y C o n t r o l A n d D a t a A c q u i s i t i o n ) 系统 ，其涉 及领域较广，在电力、冶金、石油等工业数据采集 中负责收集 、处理、储存电网多媒体信息。远程 R T U为主要控制站点 ， S C A D A在收集 R T U数据并 在进行预处理后向供电公司等输送数据信息。 3 技术发展趋势 电力系统 自动化控制技术在科技飞速发展背景 下表现出远程化和图形化的发展趋势 。R T U作为企 业电力 自动化的核心控制器 ，其信号输入／ 输 出、 微处理器 、有线／ 无线通讯设备等充分利用 了工业 控制计算机这一先进的硬件系统。而计算机硬件系 统也朝着智能、轻便的方 向发展 ，利用 电力 网络其 远程化控制 目标将逐步实现 。 在当前以及未来 ，能源消耗是关系到国计民生 的重要问题 ，分布式的电力控制系统应运而生。此 系统在降低能源损耗的前提下能通过调节电荷峰值 提高输 电稳定性 ，油 田电力系统 自动化技术也正是 基于这一理论研发而出。该技术 由高压等级配电系 统逐渐转变为低压等级配 电系统 ，E MS 到 D MS的 转变 ，实现了全方位 的自动控制功能 。电力传输过 程中，电压由高变低 ，由能量管理变为配电管理， 这种电力管理模式由原来 的单一功能朝着多元化功 能发展 ，即数字处理 、能力分配等多方处理。 4 结语 电力系统 自动化技术在科技飞速发展 的过程中 展现出 自身 的巨大影响力 ，为了能更好地适应市场 经济发展并实现科学 、可持续发展 ，油田电力企业 需要不断完善已应用 的电力系统 自动化技术 ，为石 油工业提供优质 的电力服务和管理系统 ；各油 田电 力企业要不断更新与提高电力技术水平 ，实现 电力 系统全面一体化和网络远程化 ，促进油田企业朝更 好 、更快些方向发展。 参考文献 [ 1 ] 贲艳波 ．油 田电力 系统 自动化 控制技术应 用及发 展趋势 [J 】 _油 气 田地面工程 ，2 0 1 3 ，3 2( 7 ) ：7 8 — 7 9 ． [ 2 ] 揭福衢．浅论电气 自动化在油田化工 中的应用 f J 1 ．科技创新 导报 ，2 0 1 0 ，1 4 ( 2 4 ) ：3 4 — 3 5 ． 【 3 ] 刘展 辰． 油 田电力系统 自动 化发展 趋势 [ J 】 _油 气 田地 面工 程 ， 2 0 1 2 ，3 1 ( 6 ) ：5 7 ． ( 栏 目主持关梅君 ) 一 8 4 一{ 油 气 田 地 面 工 程 ( h t t p ：／ ／ Ⅵ ，Ⅵ ．．y q t d m g c ．c 。 m)