智能化無人平臺電氣系統與故障診斷方案研究

方偉

摘要：智能化無人平臺在確保電氣系統運行可靠性、穩定性等方面發揮著重要作用，是時代發展的必然趨勢，能夠解決以往人工檢修電氣系統故障中時效性和準確率低的問題。本文主要以海上某無人產油平臺為例，對無人井口平臺電氣系統設計要求及特點等進行介紹，并提出故障診斷的方案，希望促使海上油田電力操作可靠性提高。

關鍵詞：智能化;無人平臺;電氣系統;故障

引言

在科技不斷更新的大環境下，智能化無人平臺逐漸應用到電氣系統及故障診斷中，一方面可以利用智能控制算法來獲取所需的電氣設備運行數據，改善以往電氣系統處理復雜問題效率低的情況;一方面可以輔助電氣故障診斷和預警工作開展，便于技術人員快速、準確地找到故障位置，采取相應措施來處理故障問題，確保電氣系統穩定、高效運行。

一、智能化無人平臺電氣系統設計要求及內容

（一）要求

關于無人井口電氣系統設計，需要遵循相關設計要求。其一，需要將電氣設備運行參數、運行狀態等信息傳遞給控制中心、管理系統，根據實際需求對測量數據、視頻信息等進行實時采集，輔助電氣人員開展系統監視、控制以及運行等工作;其二，在確保平臺電氣系統供電穩定的同時，可以使用單網結構對平臺進行優化，將臨時應急電源設置為UPS電源，充分發揮平臺上繼電保護裝置中電流值、電功率等故障信息遠程傳輸的功能，并且利用中控系統進行實時監控，達到遠程監控運行的目的[1];其三，UPS電源作為該平臺遠程控制的前提，可以使用雙冗余和旁路相結合的配電結構，滿足配置可靠性的要求。

（二）特點

與常規平臺電氣系統相比較，無人平臺電氣系統中繼電保護設備、信號設備等具有遠程復位功能，通過遠程遙控來實現，可以對遠程操作進行記錄，如果兩個指示同時發生變化，說明已完成對設備的操作。同時，在線監測裝置中使用UPS電源，可以遠程監測蓄電池電源、內阻等實際狀態，且將無人平臺的盤柜配置成為電動操作，在無人駐守的情況下也可以對ESD進行關斷操作。

二、電氣系統故障診斷方案

（一）數據采集、監測

在利用智能化無人平臺對電氣系統故障進行診斷時，可以從數據采集、監測系統入手，該系統需要對其溫度、二次回路以及機械特性等系統進行監測[2]。關于溫度系統的監測，先在開關內部安裝微型的傳感器，利用該設備來獲取所需要的實時數據，其實質是通過無線射頻技術來獲取溫度值，并通過自供電技術對開關柜、斷路器連接溫度進行直接測量，由于該系統中應用到智能組件，在保持溫度不變的情況下促使測量準確率提升，在檢修、維護方面操作便捷。同時，由于二次回路的電流、電功率處于變化的狀態，容易引發斷路器操作、拒動等方面的不穩定，所以，可以通過一種非介入式的電壓、電流測量傳感器對來監測二次回路，在保持原有開關柜回路設計的同時，可以對其各個線圈的電流平均值、儲能電機電流平均值以及儲能時間等進行全面的監測。

（二）對系統故障進行分析和評估

為了對該系統實際負載變化進行實時診斷，了解相關設備運行狀態，可以應用溫升模型對系統進行評估和分析，解決潛在的故障問題，確保系統處于正常運行狀態，并且可以利用評估分析診斷系統開展檢修工作，對設備的損耗進行有效評估，以此為依據來搭建無人平臺管理體系[3]。在對設備升溫風險情況掌握的基礎上，對設備進行檢修，以計劃性檢修彌補以往緊急情況維修的缺陷，使整個電力系統停電維修的幾率降低，確保系統在故障維修過程中也可以正常運行。

此外，在對實時運行設備工作情況進行檢測時，可以有效利用所獲取的設備機械特性曲線數據，對機械特性潛在故障進行分析和預警，達到預防性檢修的目的，解決臨時維修電流增加等問題，確保電力系統運行的穩定性和安全性。對于電氣人員而言，可以充分利用該系統獲取溫度、機械特性等相關指標信息，對電氣設備各項指標進行分析、評估，根據需求追溯各項指標的記錄，有針對性地制定運行維護方案，在達到無人平臺對電氣系統故障進行診斷的同時，盡可能地減少停產所造成的損失。

（三）智能巡檢機器人的應用

以往海上油田電力系統故障排查工作的開展，在不損壞設備和不影響其他設備供電的情況下，電氣系統故障診斷會造成一定的停產損失，且電氣操作人員需要多次登陸來排查故障，時間和人力成本會增加。在利用智能化無人平臺對電氣系統故障進行診斷時，為了確保無人平臺運行安全性，減少無人平臺多次登陸帶來的損失，可以利用智能機器人來代替人工巡檢，開展不間斷巡檢工作，在降低人工操作風險和成本的同時，促使巡檢工作質量和效率提高。比如智能機器人身上可以根據巡檢工作需求安裝紅外熱成像儀、有害氣體傳感器等不同功能的探測器，結合實際需求來敷設運行軌道，便于開展大范圍、不間斷的巡檢工作，及時發現并處理電氣系統故障。

同時，為了全面對開關柜進行測溫，可以將微型熱成像儀設備安裝于開關柜內部，便于獲取開關柜關鍵部位熱成像信號，并將其傳輸于巡檢系統中，達到對密閉空間測溫的要求。此外，將智能機器人應用于無人平臺電力系統中，需要搭建網絡平臺，及時將無人平臺上電氣設備相關參數傳輸到外部管理系統，便于電氣人員實時了解平臺各設備運行情況，并根據實際需求調整相關參數，達到對電力系統進行遠程控制的目的[4]。比如對無人平臺、環境以及智能巡檢等進行遠距離管理，利用機器上身上所配置的煙霧探測器、檢測儀等對現場環境情況進行實時監控;通過可升降云臺、監視設備對機柜、環境等設備進行全方位的監控，自動分析、診斷環境和設備是否存在異常情況。對于電氣人員而言，可以利用機器人對現場設備運行情況進行查看，一旦收到異常報警提示信息，可以快速派遣偵查機器人核實異常情況，依據核查結果有針對性地處理系統故障。

三、結束語

應用智能化無人平臺對電氣系統故障進行分析、評估，且有效處理相應故障，可以促使海上油田電力系統的可靠性、穩定性提高，在避免以往電力系統故障診斷中停產損失的同時，確保油田電氣設備穩定生產。

參考文獻：

[1]唐怡，杜銀昌，王海云，吳昊，蔣志鵬.智能化無人平臺電氣系統與故障診斷方案研究[J].機電信息，2021（02）：15-16.

[2]弓健.基于智能化技術的電氣自動化控制系統研究與實現[J].電子設計工程，2020，（05）：53-61.

[3]陳云.電氣工程自動化系統建設中智能化技術的應用[J].設備管理與維修，2019，（10）：140-141.

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