陸地項(xiàng)目電氣智能化設(shè)計(jì)

魏春先 劉磊 金劍 李俊 徐建東

摘 要：當(dāng)前，海油工程承攬陸地總包項(xiàng)目越來(lái)越多，從海上石油平臺(tái)設(shè)計(jì)擴(kuò)展到陸地項(xiàng)目設(shè)計(jì)；供電形式由孤島電站轉(zhuǎn)變?yōu)殡p國(guó)家電網(wǎng)供電，供電方式改變；控制方式隨之改變，電氣遠(yuǎn)程操作、智能控制等內(nèi)容增多，電氣設(shè)備自動(dòng)化程度提高。現(xiàn)對(duì)陸地接收站項(xiàng)目電氣全廠自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，為后期陸地項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)提供了一些借鑒。

關(guān)鍵詞：全廠自動(dòng)化；間隔層通信機(jī)柜；站控層通信機(jī)柜；保護(hù)裝置；多功能表；智能馬達(dá)保護(hù)器；智能線路保護(hù)器

中圖分類號(hào)：TB21? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2024）10-0001-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.10.001

0? ? 引言

當(dāng)前，海油工程承接陸地總包項(xiàng)目越來(lái)越多，結(jié)合陸地石油石化行業(yè)電力設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化要求，介紹公司承接的某接收站電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)方案，有利于推進(jìn)電氣智能化設(shè)計(jì)，為后續(xù)推廣積累經(jīng)驗(yàn)。

1? ? 項(xiàng)目工程概況

海工承攬某接收站項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)，電氣設(shè)計(jì)總體單線圖如圖1所示。

項(xiàng)目工程建設(shè)110 kV開關(guān)站一座、6 kV總變電所一座、儲(chǔ)罐區(qū)變電所一座以及碼頭變電所（設(shè)置在碼頭控制室內(nèi)）。

外部電源及110 kV開關(guān)站考慮一期、二期及遠(yuǎn)期負(fù)荷需求（由外電設(shè)計(jì)方負(fù)責(zé)）。

通過計(jì)算本工程全場(chǎng)用電負(fù)荷為27 313.7 kW，在總變電所內(nèi)設(shè)兩臺(tái)110 kV/6.3 kV/31.5 MVA主變壓器。兩臺(tái)主變壓器戶內(nèi)布置，采用三相雙繞組油浸自冷有載調(diào)壓電力變壓器，6 kV配電裝置為戶內(nèi)真空斷路器成套開關(guān)柜。為滿足工程供電需要，6 kV側(cè)采用單母線分段接線，每臺(tái)主變壓器均能獨(dú)自承擔(dān)區(qū)域內(nèi)全部一、二級(jí)用電負(fù)荷（包括起動(dòng)、再起動(dòng)）的要求。總變電所內(nèi)6 kV系統(tǒng)負(fù)責(zé)向儲(chǔ)罐區(qū)、海水區(qū)、碼頭區(qū)、工藝區(qū)等6 kV用電負(fù)荷供電，并為工藝區(qū)、公用工程區(qū)的380/220 V低壓系統(tǒng)提供正常電源。

接收站內(nèi)應(yīng)急電源（2 500 kW應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組）通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)接入總變電所6 kV應(yīng)急母線段，以保證特別重要負(fù)荷的供電。

儲(chǔ)罐區(qū)變電所、碼頭變電所電源來(lái)自總變電所6 kV中壓母線，各自通過6/0.4 kV變壓器為儲(chǔ)罐和槽車區(qū)、碼頭和海水區(qū)的380/220 V低壓系統(tǒng)提供正常、應(yīng)急電源，具有一、二級(jí)用電負(fù)荷的380 V配電裝置母線采用單母線分段接線。

2? ? 全場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)置

本項(xiàng)目變電所為無(wú)人化設(shè)計(jì)，為提高電氣設(shè)備自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)電氣遠(yuǎn)程操作、智能化控制，電氣設(shè)計(jì)中引入全廠自動(dòng)化系統(tǒng)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)：在中壓配電中通過中壓保護(hù)裝置和多功能表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)和電能量，在低壓配電中通過馬達(dá)保護(hù)器和線路保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)和電能量。所獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給間隔層數(shù)據(jù)中心，各變電所的間隔層數(shù)據(jù)中心通過通信機(jī)柜將收集到的狀態(tài)和電能量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過以太網(wǎng)將數(shù)字量傳輸給全廠自動(dòng)化系統(tǒng)的站控層數(shù)據(jù)中心，在站控層數(shù)據(jù)中心設(shè)置工程師站和安防工作站，由遠(yuǎn)程電氣人員或授權(quán)控制人員負(fù)責(zé)完成運(yùn)行、監(jiān)視和控制工作，達(dá)到實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)的目的。

全廠自動(dòng)化系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2所示。

3? ? 間隔層通信機(jī)柜

間隔層通信機(jī)柜收集配電柜中各開關(guān)狀態(tài)和電能量，實(shí)現(xiàn)變電站與全廠集控中心之間的通信，為主站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)視控制、信息查詢和遠(yuǎn)程瀏覽等功能提供數(shù)據(jù)、模型和圖形的傳輸服務(wù)。

數(shù)據(jù)采集應(yīng)滿足如下要求：

1）實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)及保護(hù)錄波等數(shù)據(jù)的采集；

2）實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備、二次設(shè)備和輔助設(shè)備等運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集；

3）直采數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)應(yīng)取自數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)源未帶時(shí)標(biāo)時(shí)，采用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)接收到數(shù)據(jù)的時(shí)間作為時(shí)標(biāo)；

4）遵循DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)重要性與實(shí)時(shí)性要求，支持設(shè)置間隔層設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的周期性上送、數(shù)據(jù)變化上送、品質(zhì)變化上送及總召等方式；

5）支持站控層雙網(wǎng)冗余連接方式，冗余連接應(yīng)使用同一個(gè)報(bào)告實(shí)例號(hào)[1]。

間隔層通信機(jī)柜具體技術(shù)要求及性能指標(biāo)應(yīng)滿足Q/GDW 11627—2016[1]的要求。

3.1? ? 中壓盤測(cè)控?cái)?shù)據(jù)

本項(xiàng)目中壓盤電氣參數(shù)測(cè)控由保護(hù)裝置和多功能表完成，保護(hù)裝置應(yīng)具有智能化的符合IEC 61131-3[2]標(biāo)準(zhǔn)的邏輯編程功能，用來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)特殊要求的控制功能。

用戶可以在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要編輯修改定值、邏輯控制功能，保護(hù)裝置的相關(guān)元件，如開關(guān)量輸入、過流元件、電壓保護(hù)元件、定時(shí)器等可通過保護(hù)裝置所具有的編程函數(shù)語(yǔ)言或圖形功能（邏輯與、或、非、延時(shí)等）進(jìn)行編程，形成新的一些符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要的控制功能[2]。

保護(hù)裝置和多功能表數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表1所示。

3.2? ? 低壓盤測(cè)控?cái)?shù)據(jù)

低壓盤采用智能MCC，每個(gè)出線回路配有智能馬達(dá)保護(hù)器或線路保護(hù)器，智能馬達(dá)保護(hù)器和線路保護(hù)器可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控和電氣參數(shù)測(cè)控。每個(gè)變電所低壓盤按照系統(tǒng)圖配置一個(gè)觸摸屏柜，觸摸屏安裝在柜門面板上，可顯示測(cè)控信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)圖展示、狀態(tài)查看、故障分析、實(shí)時(shí)電氣數(shù)據(jù)查詢、事故記錄查詢，并具有詳盡的診斷和事件記錄功能；在觸摸屏上還可以實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、遙控。低壓盤測(cè)控裝置統(tǒng)計(jì)如表2所示。

智能馬達(dá)保護(hù)器和線路保護(hù)器配置雙通信接口Modbus TCP/IP、Profinet以太網(wǎng)通信，通過設(shè)置軟件可選擇所需的保護(hù)功能，并可按保護(hù)功能的特點(diǎn)設(shè)置為報(bào)警或延時(shí)脫扣。對(duì)于馬達(dá)或重要饋電回路，采用環(huán)路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)冗余系統(tǒng)，自帶環(huán)路切換機(jī)，模塊故障或抽屜抽出，整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)不會(huì)中斷，通信更安全。

3.3? ? 間隔層通信設(shè)備配置

為滿足表1、2測(cè)控裝置測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸，需要配置通信設(shè)備，將采集的狀態(tài)信號(hào)和電能量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸、調(diào)整、控制。本項(xiàng)目通信設(shè)備配置如表3所示。

4? ? 站控層及操作站

站控層通過以太網(wǎng)匯總間隔層采集數(shù)據(jù)，設(shè)置全廠自動(dòng)化一體機(jī)，通過工程師站實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠配電系統(tǒng)的監(jiān)控、操作，滿足智能變電站各種監(jiān)控需求。全廠自動(dòng)化一體機(jī)主要平臺(tái)模塊包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置（建模）工具、支持動(dòng)態(tài)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、通信機(jī)組態(tài)工具、圖形組態(tài)、通信規(guī)約處理模塊、數(shù)據(jù)總線模塊、系統(tǒng)功能冗余控制模塊、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、SCADA模塊等。這些模塊均按跨Unix/Linux/Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)。

站控層硬件包括：交換機(jī)（24口網(wǎng)口），4臺(tái)；光網(wǎng)口交換機(jī)，3臺(tái)；同步時(shí)鐘擴(kuò)展裝置，1套；24口單模光纖配線架，4臺(tái)；光纖附件，2套；屏體及附件（2 260 mm高×800 mm寬×600 mm深），2面；操作站，2套。

5? ? 結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)目中的全廠自動(dòng)化系統(tǒng)可以匯總?cè)珡S靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型，監(jiān)控和操作配電設(shè)備，通過授權(quán)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。

陸上儲(chǔ)運(yùn)工程電氣設(shè)計(jì)應(yīng)本著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、提高電氣自動(dòng)化和智能化水平的原則，減少電氣操作維護(hù)，減少電氣運(yùn)維操作人員工作量，減少電氣運(yùn)維操作人員，以降低操作費(fèi)用，減少運(yùn)維成本。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 變電站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)技術(shù)規(guī)范：Q/GDW 11627—2016[S].

[2] 可編程邏輯控制器：IEC 61131-3[S].

收稿日期：2024-01-20

作者簡(jiǎn)介：魏春先（1971—），男，天津人，高級(jí)工程師，主要從事海油工程電氣設(shè)計(jì)工作。