海洋石油平臺PMS分析與應用

耿恒業　鹿棟梁　邢運亮

摘? 要：隨著現代海洋油氣田開采技術的不斷進步，海洋石油平臺電站系統有著越來越大型化、復雜化、智能化、節能化的趨勢，這就對海洋石油平臺PMS的穩定性、可靠性、科學性提出了更高的要求。本文基于對海洋石油平臺PMS（能量管理系統）系統構成、控制模式、主要功能的分析和闡述，對PMS在海洋石油平臺上的相關應用進行了一些探討。

關鍵詞：海洋石油? PMS? 能量管理 電站

中圖分類號：TE54 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）02（a）-0045-02

Abstract： With the continuous progress of modern marine oil and gas field exploitation technology， the power station system of offshore oil platform is becoming more and more large， complicated， intelligent and energy-saving， which puts forward higher requirements on the stability， reliability and scientificity of PMS. Based on analysis and elaboration of system composition， control mode and main functions of the PMS （Power Management System）， this paper discusses some relevant applications of PMS on the offshore oil platform.

Key Words： Offshore oil; PMS; Power management; Power station

海上石油平臺電站聯網總容量小，負載波動對電網沖擊較大，這對海洋石油平臺電站運行的穩定性和連續性提出了很高的要求，也使得用于綜合電力管理和電力組網的PMS成為一項不可缺少的技術。

1? PMS構成及控制模式

PMS是海洋石油平臺的關鍵控制系統之一，通常由控制器、控制軟件、通訊網絡、HMI人機交互界面、第三方接口設備組成。其中，控制器主要由電源模塊、通訊模塊、CPU模塊、網絡交換機、DI模塊、DO模塊、中間繼電器、光電轉換模塊等組成，通訊網絡常采用光纖、以太網、硬線等通訊方式，第三方接口設備主要包括各機組的控制器、斷路器、綜保裝置、多功能表、主變溫控器等。控制器設在各發電平臺，其中一個為主機，其余為輔機。在電站運行、平臺間通訊都正常時，PMS執行全局控制模式，由主控制器完成整個平臺群電站運行的控制;當電站運行故障或者平臺間通訊斷開時，PMS執行孤立控制模式，各平臺控制器獨立運行，執行本平臺電站運行的控制功能。在PMS故障的情況下，平臺電站的運行脫離PMS的控制并由各機組自身的控制器來完成。

2? PMS主要功能

根據海上石油平臺電力系統的特點，海洋石油平臺PMS系統主要包括以下功能。

2.1 發電機組的增減機控制

為確保平臺供電經濟性和可靠性，PMS需進行增減機控制，設定Pe為單臺機組的額定功率，Pi為第i臺機組的實時功率，則常用原則如下。

2.1.1 恒定平均功率增減機原則

指根據各機組實時平均功率是否超出某個限值來增加或減少運行的發電機組臺數。一般在網機組的平均功率大于85%Pe時，PMS系統將啟動下一臺發電機組，按預設次序選定的機組將立刻啟機、并網;當在網機組的平均功率小于30%Pe時，PMS系統將停止一臺機組，則一般最早運行的一臺發電機組將卸載、分閘、停止運行。

2.1.2 恒儲備功率增機、n-1恒平均功率減機原則

恒儲備功率增機原則是指設定所有在網機組總儲備功率必須滿足下述公式（1），否則即增加運行一臺發電機組。經過換算，任一時刻在網機組平均功率值如果大于下表1中的平均功率值，即增加運行一臺發電機組。n為增機前在網機組的總臺數。

n-1恒平均功率減機原則是指n臺機組在網時，其中n-1臺機組的平均功率如滿足下述公式（2），則減機、停止運行一臺發電機組。經過換算，任一時刻在網機組平均功率值如果小于表2中的平均功率值，即減少運行一臺發電機組。n為減機前在網機組總臺數。

2.2 發電機組的有功功率分配

有功功率分配有兩種分配方式：一為等比率方式，即在網發電機采用等比率出力的平均分配方式。某單臺發電機的實時出力與該發電機最大出力之比即為其實時出力比率δGn，所有在網發電機實時出力比率的平均值為δAVG，如δGnδAVG死區，PMS即減少該機的有功出力。如δGnδAVG-死區，PMS即增加該機的有功出力。二為調度方式，即在PMS中指定任何一臺或者多臺在線發電機的出力，其他在線發電機仍然按等比率方式自動平衡。

2.3 發電機組的無功功率分配

無功功率分配有兩種調節方式：一為依據某單臺在網機組的功率因數是否超出所有在網機組功率因數平均值的死區范圍進行調節;二為依據某單臺在網機組的無功出力是否超出所有在網機組無功出力平均值的死區范圍來進行調節。

2.4 電力系統電壓控制

PMS電壓調節原理：如母線電壓>設定值+死區，PMS將對在網發電機同時降電壓;如母線電壓設定值-死區，PMS將對在網發電機同時升電壓。當電壓在設定值死區范圍內之后，降或升電壓指令將停止。

2.5 電力系統頻率控制

PMS頻率調節原理：如電站頻率>設定值+死區，PMS將對在網發電機同時降低轉速;如電站頻率設定值-死區，PMS將對在網發電機同時增加轉速。當頻率在設定值死區范圍內之后，降或升頻率指令將停止。

2.6 負載優先脫扣

海上平臺各負載脫扣的優先級，需事先結合油田工藝流程和各種可能發生的事故類型來確定。當故障發生時，PMS系統將根據關停工況的不同，將故障前瞬間、經過計算之后并存儲的相應優先級的負載全部高速切除，維護平臺電力供應不中斷。

2.7 其他功能

主要包括電力系統單線圖、重載啟動詢問、控制方式選擇、報警設定值記錄、故障報警和故障恢復的記錄、電力計量、歷史曲線的記錄與打印、用戶分級密碼管理等功能。

3? 結語

海洋石油平臺PMS系統的應用為平臺電站提供了比較完備的控制和管理計劃，不僅使得操作更加方便，而且減少了人為操作的失誤，最大限度的確保了海洋石油平臺電站運行過程的安全性、穩定性和科學性。隨著科學技術水平的飛速進步，海洋石油平臺PMS技術必將得到進一步的發展和完善。

參考文獻

[1] 程勇.PMS系統在海上油田電站的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2014（2）：225-226.

[2] 龔喜文，鄭元璋，石林龍.船舶PMS控制器設計及關鍵技術研究[J].上海船舶運輸科學研究所學報，2010，33（2）：83-87，97.

[3] 徐永法，韓旗，杜軍，等.船舶能量管理系統PMS研究[J].中國航海，2005（3）：78-80，86.