水源井智能保護以及遠程控制系統應用研究

見飛龍 梁娜 侍遠 張海宏

(中國石油長慶油田分公司機械制造總廠（數字化技術服務處），陜西 西安 710200)

一、水源井智能網絡的組建方式和優化

傳輸網絡負責水源井井場和監控站點之間的井場數據和遠程控制信號傳輸，在保證傳輸網絡高效穩定的同時，為了充分利用已有的有線、無線網絡以及設備，減少設備投資，提高施工及調試效率，本項目探索研究了以下四種組網方式。

1.數傳電臺通訊技術應用

對于還沒有網絡覆蓋的水源井，我們采用了YS-WIMP-WDR無線數傳電臺模塊以及配套的全向天線來實現無線通訊，一般在無目視范圍內遮擋的情況下，最遠穩定傳輸距離可達到5公里。該無線數傳電臺模塊適合多種通訊場合，可實現點對點、點對多點多級組網通訊；具備存儲16個收、發信道，可根據情況配置使用或由程序控制使用；提供標準RS-232、TTL、RS-485等接口，可與任何具有相同接口的設備相連。

2.利用井場RTU透傳

如果水源井位于井場內部，并且該井場數字化建設所用設備為安控或者威正，則可以將水源井控制儀輸出RS-485信號通過屏蔽雙絞線接入到井場RTU內，通過已有的井場網絡傳輸回站內，通過I/O驅動讀取水源井數據，而不需要增加其它通訊設備。

3.利用數字化抽油機井場無線設備實現無線傳輸

如果水源井位于井場內部，并且該井場數字為數字化抽油機井場，可使用摩莎公司的RS-485轉無線模塊M4，通過無線傳輸將水源井數據以及遠程啟停等數據傳送到井場機柜內的M2模塊，然后通過Nport5110轉成以太網信號進入五口交換機，最后通過無線網橋進入已有的無線網絡。

4.電臺及原有無線網絡的混合組網

當水源井距離中心站點過遠，或是二者之間山體阻擋嚴重時，可以根據實際情況在附近井場（已完成數字化建設，具備無線網絡或者有線網絡傳輸條件）安裝中心電臺，通過井場網橋或光纖將信號傳回站內。由于電臺自帶的是RS-485接口，因此要增加RS-485轉網口的串口服務器設備，將RS-485信號轉換成以太網信號，從而通過五口交換機進入網絡。

二、安裝及調試優化

一整套水源井智能保護與遠程控制系統，主要由三個部分組成:水源井組件、遠程控制與傳輸部分和中心管理系統。

（一）水源井組件的安裝

水源井組件負責水量、水壓、電潛泵三項電參數采集以及電潛泵自動保護。水源井智能保護模塊主要對電潛泵的卡泵、空 抽、過載、欠載、缺相、漏電／短路等實現保護，同時可以遠程啟停電潛泵。由于水源井要不定期的進行修井作業，因此在安裝時要保證智能保護儀能夠方便拆卸，我們一般將其掛靠在水源井彩鋼房墻壁上。上電正常后，保護設備液晶界面工作正常，能夠實時讀取電壓，電流參數，以及電機及設備工作狀態。

（二）遠程控制與傳輸

數傳電臺天線安裝（主站）天線安裝在室外，支架需要用電焊固定好，天線的饋線與數傳模塊接口緊密連接，天線接地線要安裝到位，并保證接地良好防止雷擊等強電流擊毀設備。

三、智能保護以及遠程啟停應用情況

2012年10月份機械制造總廠承攬了采油五廠首批101口水源井的數字化建設任務，截至目前已經完成了采油五廠麻黃山南作業區、麻黃山北作業區以及馬家山東作業區的38口水源井的數字化建設工作，后期將繼續完成采油五廠數百口水源井的數字化建設。

（一）設備的構架與運行環境

我們在馬東作業區姬15供安裝了一臺PC機和一臺中心無線數傳電臺，在6個水源井場分別安裝了一套水源井組件和一臺無線數傳電臺，電磁流量計模塊負責實現采水量的精確計量，用于分析水源情況及在無水時為水源井智能控制模塊提供外部信號，壓力變送器負責采集出水壓力，幫助判斷泵況，水源井智能控制模塊主要對電潛泵的卡泵、空抽、過載、欠載、缺相、漏電／短路等實現保護，同時可以通過485總線接收來自遠端的控制信號，實現遠程啟停電潛泵。中心點的PC機上裝有控制程序，通過數傳電臺網絡與井場的水源井組件進行通訊，可以采集和顯示水源井設備工作狀態以及實現遠程啟停。

（二）無線數傳電臺網絡連通

我們在中心點與6個水源井場各安裝了一臺無線數傳電臺，然后使用通訊軟件進行無線數傳電臺網絡連通調試，確保中心點與各水源井場之間數據通訊的完整性與正確性。

（三）集成、統一的設備數據采集與控制界面

廠家自帶的設備網絡管理控制與數據采集的界面是基于單獨的模塊，不同的模塊有不同的界面，而且數據顯示需要登錄、切換管理界面，導致實際使用繁瑣，數據采集實時性差。為此，我們與廠家共同合作，開發了與二代站控標準供水站窗口風格一致的集成監控界面，使得電參、狀態、壓力等數據以及遠程啟停能夠同時在一個界面上顯示、操作，而且數據能夠實現實時采集。

通過在麻黃山南、麻黃山北以及馬家山東作業區的現場應用，一是實現了自動采集水源井產水量、深井泵三相電流、電壓工作參數；二是對水源井深井泵發生的卡泵、空抽、過載、缺相、短路、卸載等故障進行智能判識并自動停泵保護；三是實現水源井遠程啟、停深井泵操作。同時通過標準通訊接口可將采集數據集中在廠部生產指揮中心統一監控管理。

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