油田電力系統自動化控制技術

油田電力系統自動化控制技術

張傳興

山東服裝職業學院

油田電力系統包括輸電干路傳輸系統、變配電交流控制系統、正交電流更換系統等。按照電力系統功能區域劃分可分為電力線路傳輸部分、電網控制單元部分、傳輸線路連接部分以及交配電網絡劃分部分等。電力系統自動化的控制主要是使生產的電能進行傳輸并自動控制管理，電力自動控制的主要目的在于保證整個電力系統安全穩定的運行，減少電路傳輸中的電流損耗，在系統規劃層次上提高經濟效益和管理水準。對大慶油田電力系統自動化控制系統進行分析研究，其中電力自動化采用的是RTU遠程三層結構控制模式。

電力系統；自動化；控制技術；傳輸系統

1 設計要求及基本原理

油田電力系統包括輸電干路傳輸系統、變配電交流控制系統、正交電流更換系統等。按照電力系統功能區域劃分可分為電力線路傳輸部分、電網控制單元部分、傳輸線路連接部分以及交配電網絡劃分部分等。其中傳輸線路連接部分主要負責電力線路的交接，使電力系統組成一個完整的傳輸回路，并且該系統還可以根據不同的電位變化，調節相應電流電相的幅值。網絡控制單元對于整個電力系統具有十分重要的作用，一方面可以對電力系統進行全程監控，一方面可以對故障點進行測試檢修。

供電系統按照整體控制要求采用的技術優勢包括：①能夠在有限時間內對系統元件進行測試、檢修以及收集元件的動態參數，經過網絡控制單元的控制分析，對有故障的元件做出規劃分析流程；②根據電力系統整體的運行狀態，提供安全可靠的分析依據，主要是因為控制系統中添加了性能檢測分析流程，能對管理人員提供可參考性的范圍；③能夠實現傳輸供電線路最優路線的選擇，既能節約成本，又能提高系統的穩定性；④電力自動控制系統能夠在一定程度上減少勞動力，還能避免人員傷亡事故的發生，減少對供電設備的損耗，提高系統的運行效率。

電力系統自動化的控制主要是使生產的電能進行傳輸并自動控制管理，電力自動控制的主要目的在于保證整個電力系統安全穩定的運行，減少電路傳輸中的電流損耗，在系統規劃層次上提高經濟效益和管理水準。其主要是對電力系統進行全方位實時監控、配電站自動控制以及電流負荷效應的控制。

2 優化控制技術

2.1 模糊電力線邏輯傳輸控制技術

模糊電力邏輯傳輸控制技術采用建立電路模型來分析電路測試點，這種技術主要應用于線路故障點的測定。通過建立電橋電路進行分析，圖1為電力自動化控制系統中常見的電橋電路。其中，待求量RX根據電路中R1和R2之間的比例關系求得。假設在電力系統中出現供電線路中斷現象，便可測定兩端輸電線路的電阻值。電力自動控制系統中啟動電阻值測定程序，便可對中斷位置處進行測量評定。若原有供電系統中BC兩點之間的電阻值為800 Ω，因不明原因造成BC之間傳輸線路出現中斷，那么AB之間正常良好，A至C之間的傳輸線路也無明顯變化，但是需要測定BC之間中斷的距離長度。這可利用上述公式進行測量評定，測量結果中AB之間的電阻為200 Ω，AD之間的電阻為100 Ω，CD之間的電阻值為200 Ω，最后求得BC之間的電阻值為400 Ω。所測定的電阻值占原來電阻值的二分之一，中斷位置處的距離為BC傳輸線路的一半。根據這種計算方法，利用自動控制系統可以估算中斷的位置，以此對監測結果加以分析比較。

圖1 電橋電路

2.2 網絡神經控制技術

網絡神經控制利用的是電力傳輸信息單元，然后將電流傳輸的最小傳輸單元進行加權計算。采用的方法為最大流算法。在供電系統中存在多個傳輸單元，每個傳輸單元中所傳輸的電壓和電流值不盡相同，根據最大流的設計原理，在電力傳輸線路中尋找最合理的傳輸路徑。

2.3 線路故障檢修控制技術

線路故障檢修控制技術依據電力系統傳輸電流和電壓的波形圖，其中電流的波形幅值變化函數為A=sin（ωt+﹠），電流單元的變化呈現周期性的正負交替的正弦函數圖像。電壓波形幅值的變化曲線呈現出的是tan函數變化的曲線形式，U=tan（ωt+﹠），這種類型的函數圖像在零點處為中斷位置處，電流函數幅值的變化會隨著電壓函數圖形的變化而變化。當電壓函數圖像達到波峰狀態時，電流函數圖像便會達到波谷位置，兩個函數圖象呈現反向對稱關系。假設電力傳輸系統中電壓波形達到波峰時，電流也隨之達到波峰。此時電力傳輸線路出現故障，電力自動控制系統便會根據波峰的峰值判定故障位置所在，然后對線路故障位置處進行檢修排查，使之電流與電壓的波峰、波谷相差一個周期。

3 系統應用

對大慶油田電力系統自動化控制系統進行分析研究，其中電力自動化采用的是RTU遠程三層結構控制模式。以小型局域網的通信設施對大慶油田電力系統進行全方位的自動控制，自動控制系統首先確保傳輸線路的暢通性，通過模糊電力線邏輯傳輸控制對傳統線路的電阻進行評定，自動測定油田電力傳輸系統中線路的電阻值，并對電阻值的大小進行測定分析。在測定過程中電阻值超出原本線路設定的電阻值，則電力自動控制系統便會將待測的預定值與實際值進行分析，若發生的差值在允許誤差內，則可繼續向終端設備輸電傳輸；若大于預測誤差，則傳輸電力系統終止輸電線路的傳輸，確保傳輸線路的安全性。

由于油田電力系統供電需求范圍廣，所需的傳輸線路多，該自動化控制系統根據電流傳輸線路的路徑，選擇合適、經濟的傳輸線路，根據自動化控制系統中最大流的分析對線路進行估測，使電能在油田電力系統中損耗的電量值最小。在油田電力系統故障的排查工作中，自動化控制系統的傳感裝置會在發生故障的部位進行感應。通過對油田電力系統中電流與電壓的波形進行判定，分析線性曲線變化趨勢，觀察波形的走向問題，經過計算機終端設備的核算處理，對故障點進行排查檢修，在檢修過程中就不會出現電力傳輸中斷的現象。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.047