西部管道站場不間斷電源智能化改造

中油(新疆)石油工程有限公司設計分公司 新疆 克拉瑪依 834000

1 引言

西部管道負責建設并運營西部能源戰略通道，目前運營管轄各類輸油氣站場82座。沿線站場主要用于石油、天然氣介質的輸送，不間斷電源是為一級或特別重要的負荷供電，其穩定、可靠運行是保證整個站場安全、穩定的必要條件。因此必須對站場不間斷電源進行智能化設計，完成在線監測和信號上傳，實現一體化監控和智能診斷，提高系統可靠性。

2 智能化需求分析

本次現狀分析取四堡輸油站為典型站場，針對站場內不間斷電源系統現狀進行技術優化分析，最終確定智能化改造方式。

2.1 一體化電源現狀 四堡輸油站已建110k V變電站二次設備室內設站用電柜1面，直流柜3面，站內無站用變，站用交流電源由輸油站0.4k V配電室低壓母線引接，在站用電柜內設雙電源互投開關。站內直流柜容量為100Ah，單電池組設計。輸油站已建綜合值班室內設站控UPS間及電池室，UPS的容量為2×30k VA，雙冗余配置。

變電站直流柜和值班室內UPS室電池上均已建有電池巡檢儀，站控SCADA系統同綜合值班室內UPS主機和變電站直流屏已建立通訊，可以在站控系統上顯示和查詢部分相關運行狀態。

2.2 存在問題 通過典型站場現狀可知，四堡輸油站站控系統檢測到的信息不完整，目前還無法實現智能化監控和故障預診斷相關功能，其他相關站場存在的主要問題如下。

(1)部分站場、壓縮機組的UPS和變電站直流柜，通過各自的串口接入對應的站控或變電站綜自系統，實現遙測、遙信，但存在遙測信息不全，尤其是單個蓄電池沒有配置電池巡檢儀，單個電池的狀態沒有檢測的問題較為突出。部分場站甚至UPS就沒有與自動化系統通信。

(2)部分站場電池未設置巡檢儀，無法實現單電池的電壓、內阻檢測和容量估算，無法了解每個蓄電池的健康狀態。只有蓄電池表觀鼓脹或損壞時，才能發現問題，增加了維護費用。

2.3 站場不間斷電源智能化需求分析 站場不間斷電源在長時間運行或維護不到位的情況下，會出現電池欠壓、內部短路、逆變器故障、裝置過載等問題，影響系統的可靠運行。最終在故障出現的情況下，運行維護人員只能被動的對這些問題進行處理。智能化改造可以實現運行設備的實時監測，能夠準確掌握不間斷電源系統的運行狀態，最終實現系統故障的預診斷，保障供電的可靠性。

3 智能化改造方案

本次改造以四堡輸油站作為典型站場，本次提出以下兩種改造方式。

3.1 智能化改造方案一 將四堡輸油站變電站內的直流電源和站控UPS間的電源進行統一的整合，更換已建UPS間的主機柜、交流回路配出柜，已建電池柜根據站場的后備時間要求和目前最大的運行負荷情況綜合考慮是否進行更換(本站考慮更換)。同時取消變電站內的1面蓄電池屏，原整流饋電屏和不間斷電源屏繼續保留，原充電單元拆除。改造完成后，變電站內的不間斷電源系統由站控UPS配出2回AC380V電源接至交流輸入單元，兩條電纜采用分溝敷設的方式敷設。該種改造方式對于現場的實施工程量比較大。

3.2 能化改造方案二 四堡輸油站站控SCADA系統同UPS主機已建立通訊；變電站內直流通過串口通訊，經規約轉換后接入綜自系統，也已經同站控SCADA系統建立通訊，分散的不間斷電源系統的運行狀態和單只電池的運行狀態均可以進行有效的監控。針對類似四堡輸油站站場單只電池的運行狀態無法進行監控的其他場站，可以考慮加裝電池巡檢儀、電源系統總監控裝置(用于匯集電池巡檢儀、UPS主機等運行數據)和蓄電池監測數據管理系統，對分散的電池組進行統一的監控管理，實時在線監測電池運行數據，運行溫度、充放電、運行動態數據在線監測控制并管理，經電池巡檢儀進行前端數據采集、通過通信數據傳輸、后端監控平臺，建立數據庫、信息網及其管理。系統數據在中控室顯示屏上，可通過web查詢訪問。

3.3 改造方案分析 站場主要不間斷電源為中控、變電站設備用UPS和變電站直流電源。站場的供電方式主要分為兩類模式，一種變電站內設置單獨的電池柜和不間斷電源系統；另外一種為變電站內沒有設置單獨的電池柜，不間斷電源由站控UPS室引接兩路電源至變電站不間斷電源柜內充電單元配置的雙電源切換裝置。

方案二采用對局部沒有監控單元和巡檢儀的區域進行增加，同時在站控增加總監控單元的模式，該種方式現場實施方便，改造工程量小，可以實現數據的實施監控及系統的故障報警和預診斷，供電可靠性也可以滿足要求。改造方案一將變電站內設置的電池柜整體拆除，將其整合至站控UPS的電池室內，由于變電站不間斷電源負荷的增加，該種方式需要將站控UPS主機進行更換，交流回路配出柜需要改造，同時也需要對變電站內的電池柜進行拆除，重新進行并柜，改造工程量非常大，不便于現場的實施。

兩種方案實施改造完成后，同時能夠監控各個模塊的相關信息量主要信息如下：

a)交流輸入電壓、電流；

b)交流輸出電壓、電流和頻率；

c)直流系統母線電壓、電流；

d)蓄電池組電壓、電流；

e)充電裝置輸出電壓、電流；

f)DC/DC輸出電壓、電流；

g)直流系統接地電阻、對地電壓及其接地支路編號；

h)充電浮充電裝置運行狀態；

i)UPS、INV運行狀態；

j)DC/DC運行狀態。

4 結束語

針對不間斷電源配置方式不同的站場，需要根據站場的規劃和投資等相關情況來確定最終的改造方式，改造方案不僅僅局限于上述兩種方式，但不管采用哪種方式，需要解決不間斷電源在長時間運行或運行維護不到位的情況下，出現的電池欠壓、內部短路、逆變器故障、裝置過載等嚴重影響電力系統的可靠運行問題。改造方案最終均需要完成每個廠站的一體化監控信息能夠同智能監控后臺的數據的實時共享，用數字化、信息化改造提升建設“監、測、管、控一體化”的綜合管理，最終完成智能告警和故障預診斷，實現智能運維。