高壓集氣站電控一體化集成裝置的設計

何李鵬 譚 濱 馮亞軍 高 江

西安長慶科技工程有限責任公司

高壓集氣站電控一體化集成裝置的設計

何李鵬 譚 濱 馮亞軍 高 江

西安長慶科技工程有限責任公司

高壓集氣站電控一體化裝置由穩壓電源單元、供配電單元、自控單元、UPS單元及通信單元組成。此裝置為集氣站提供連續、穩定、不間斷的電源，同時通過自控單元對站內生產數據進行采集，利用專用通信信道將所有生產數據上傳至上位管理系統，在上位管理系統實現對該集氣站的遠程監控。根據裝置內部各單元的操作方式，結合空間布局設計了三種布置方案。經方案對比，最終采用第三種環形布局設計方案。高壓集氣站電控一體化集成裝置已在長慶油田蘇里格氣田的3座標準化集氣站內建成并投運，真正實現了站場數字化無人值守管理。

高壓集氣站；電控一體化裝置；功能單元；配置方案；布局

高壓集氣站電控一體化裝置是為配合長慶油田高壓含硫工藝系統的橇裝化集氣站而設計的，裝置主要由穩壓電源單元、供配電單元、自控單元、UPS單元及通信單元組成。此裝置為集氣站提供連續、穩定、不間斷的電源，同時通過自控單元對站內生產數據進行采集，利用專用通信信道將所有生產數據上傳至上位管理系統，在上位管理系統實現對集氣站的遠程監控[1-3]。其中通信單元對站內視頻、音頻等信號進行采集及傳輸，并通過數字電臺進行無線傳輸及控制。

1 各功能單元設計思路與配置方案

1.1 穩壓電源單元

由于本裝置使用地點大部分處于內蒙古南部偏遠地區，10 kV電網電壓不穩定，故設計了三相補償式穩壓電源柜，其容量根據站內變壓器而定。穩壓電源柜能有效防止由于電網電壓波動對用電設備造成的損害，保護用電設備；同時可靠墻安裝，在柜后加裝隔離開關進行維護操作。

1.2 配電單元

考慮到集氣站負荷等級為二級，集氣站采用雙電源供電，一路為10 kV外電系統經穩壓電源柜引接，另一路引自站內燃氣發電機組，2路電源通過ATS雙電源轉換開關進行自動切換，當市電電源發生故障時，由應急發電機進行供電。設計量表計作為外電及發電機計量用，利用表計的RS485接口上傳信號。配電單元分別為壓縮機、水源井、管線排污電伴熱、電動閥等橇外負荷及照明箱、UPS等撬內負荷進行配電。

1.3 自控單元

高壓集氣站常規控制采用可編程序控制器（PLC）與工作站組成的SCADA站控系統，數據上傳至調度中心集中管理，集氣站的管理主要采用有人值守集中監控方式。集氣站的數據采集與控制采用下列方式：①集氣站自控系統設PLC和就地觸摸屏，無人值守，完成本地數據采集、控制和人工巡檢，操作站設在作業區，以進行遠程監視、報警和操作；②所轄單井數據通過集氣站通信系統直接傳至作業區監控系統集中進行監視、報警。

1.4 UPS單元

由于集氣站有很多不能停電的重要負荷，如點火按鈕，ESD閥，橇內溫控、通風等設備，所以設計了UPS系統。UPS系統由1套2×10 kVA雙機熱備系統及蓄電池柜組成，采用數字化DSP控制技術，控制精度高。手動維護旁路設計，保證設備在維修時仍然可以對負載進行供電。具備不需要靠市電可直接使用電池來啟動的直流啟動功能。系統的工作電源采用冗余備份設計，有效提高了系統運行的可靠性。

1.5 通信柜及UPS饋出單元

通信柜設計是為了實現信息遠程收集、集中管理，實現音、視頻遠程監控管理，數據報表自動上傳等自動化功能，節省大量的人力、物力資源。通信設備中音頻功率放大器、網絡視頻服務器、光纜終端盒、網絡交換機與室外安裝的攝像機和擴音喇叭配套使用，實現本地和遠程監控功能，數據自動上傳，報警采用聲音和閃爍預警提示同時進行的方式。

為了使撬體內部空間利用達到最大化，將通信部分與UPS饋出部分整合在一個柜體內。由于UPS饋出部分需要操作，所以將此部分安裝于柜內下部，把通信設備安裝于柜內上方，兩部分元件中間用擋板隔開，上、下部分完全獨立，互不干擾，形成兩個完全獨立的工作單元。

2 裝置內部布局方案

根據裝置內部各單元的操作方式，結合空間布局設計了三種布置方案。

2.1 對稱式布置（方案一）

此方案將穩壓電源柜、配電柜及2臺PLC柜并列放置在一側，將2臺UPS柜、電池柜、配出及通信柜并排放置在另一側，形成對稱布局，如圖1所示。操作空間設計在2排柜體中間，以滿足開一側柜門檢修時，工作人員能有足夠的操作空間。

2.2 水平式布置（方案二）

圖1 裝置內部對稱式布置

此方案將所有柜體并排放置在同一側形成對稱布局，如圖2所示。操作空間設計在設備正前方，操作空間一側墻體上開有一個1.2 m寬大門，以方便檢修及人員通行。

圖2 裝置內部水平式布置

2.3 環形布置（方案三）

將穩壓電源柜及配電柜并排安裝于大門左側，將2臺PLC柜并列安裝于大門右側，將2臺UPS柜、電池柜、配出及通信柜并列安裝于大門對面形成環形布局，如圖3所示。操作空間設計在設備環形范圍2.4 m×1.6 m空間內，滿足操作要求。

2.4 方案對比

三種方案優缺點對比分析見表1。

圖3 裝置內部環形布局

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.024