海洋石油電氣系統的配電自動化分析

史月梅 禤東 水小華

摘 要：在海洋的石油工程當中，油氣的開采存在比較惡劣的環境，并且海洋氣候變化比較大，進而給配電網可靠性帶來比較大的挑戰。本文根據海洋石油電氣系統特殊性，研究了實施的配電自動化重要性，分析海洋石油的電氣系統配電自動化發展的現狀，對系統的結構進行了深入探討，另外研究了智能電網環境當中發展前景。

關鍵詞：海洋;石油電氣系統;配電自動化

最近幾年時間里，伴隨著我國海洋石油工業持續健康的發展，油氣生產的規模越來越大，海洋的石油電氣系統也逐漸繁瑣。隨著電網規模不斷擴展，進而增強了系統的抗風險的能力要求，配電的自動化系統起到了重要意義。本文對海洋的石油電氣系統實行配電自動化重要性進行分析，研究了海洋石油電氣系統配電自動化的發展現狀，并且提出了海洋石油電氣系統配電自動化前景展望等，力求進一步促進海洋石油工程持續健康的發展。

1 海洋石油電氣系統實施配電自動化重要性

海洋石油電氣系統有著電氣系統一般的特點，然而其環境也較為惡劣。海洋石油電氣系統配電網設備比較多，并且系統規模比較大，應用自動化系統可以更好的提升配電網控制效率。

1.1 有助于海洋油氣安全生產

海洋石油工程有效實施需要和當前惡劣環境以及氣候進行適應。海洋的大風比較多，并且較為潮濕。配電網的電氣設備實時面對著霉菌、鹽霧等方面的侵蝕。在電力供應方面，對海洋的油氣生產發揮著重要意義。如果由于氣候以及環境問題而造成停電的情況，將會利用配電自動化第一時間來恢復供電，進而保證石油的平臺安全生產，預防由于停電而造成比較大的經濟損失。

1.2 有利于提升工作效率

計算機信息技術和自動化技術的發展給配電網控制帶來了革新性的變化。作為關系國計民生的重要行業，石油工業的發展程度與國民經濟息息相關。配電自動化通過工業控制網絡，不僅能夠實時監測配電網的狀態，采集各項參數，而且能夠實現電力設備的“四遙”（遙控、遙測、遙調、遙信）功能，通過遠方控制來操作電力設備，不再需要人力進行就地操作，從而大大節省了人力成本，提升了工作效率。

1.3 適應海洋石油供電的特殊性

與陸地電力系統不同，海洋石油電氣系統涉及跨海供電，對長期工作在洋面的鉆井平臺來說，可靠的電源供電至關重要。目前，很多大型的油田電力系統都從陸地變電所通過海底電纜向鉆井平臺供電，再從中心平臺向井組平臺輻射供電。此外，很多平臺還配備發電機作為主電源和應急電源，這種發電與岸電相結合的供電方式，使得海上中低壓配電系統的控制更加復雜，電網的運行和維護工作對自動化程度的要求更高。

2 海洋石油電氣系統配電自動化的發展現狀

配電自動化系統指的是應用自動化技術，讓電網企業可以遠程進行控制，進而實時的對配電設備系統進行操作以及協調。配電自動化在發展過程當中經歷了三個階段，分別為：第一階段是基于各種開關設備，利用開關設備和斷路器保護相互配合，通過開關來對故障進行切除。第二階段為在通信設備以及控制設備的基礎上，其為電網的自動化發展的重要一個跨越。它不但完成了遙控控制配電網，還可以利用通訊網絡來實時對配電網狀態參數進行送電。第三階段完成了全網多功能的監控，其是真正的配電自動化。它集合了饋線自動化、地理信息系統以及設備系統等于一體。

和陸地的配電自動化系統相比較，海洋的石油電氣系統因為面對技術難題比較多，配電自動化發展比較晚。第一，這需要對跨海供電問題進行克服，敷設海底的電纜，進而完成電氣的連接。海底的電纜分支比較多，并且線路比較短。配電網在機電保護當中的上下級配合以及故障診斷上還存在比較大的困難。第二，海洋當中存在比較狹小的空間，海洋的油氣生產系統存在比較多的電氣設備，其種類繁瑣，其含有發電機以及變壓器等設備，并且各個設備間存在較短距離，進而給配電網管理以及參數采集造成比較大的工作量。

3 海洋石油電氣系統配電自動化系統結構

由上文可知，配電網自動化的實現可以極大地提升電網的安全穩定性，提高工作效率，但海洋石油電氣系統的特殊性也給配電網自動化發展帶來了挑戰，配網自動化的推廣還具有一定的難度，因此，積極研究配網自動化技術對推動我國油氣生產工作的進步具有重要意義。目前，我國海洋平臺電力系統的配網自動化網絡多采用三級系統。一級系統設置于陸地，為電力調度中心，進行總的海洋石油電氣系統的調度。二級系統設置于中心鉆井平臺，為電力監控中心，也即主站系統，設置服務器和操作站，進行各個衛星平臺進線和配電網一次設備的監控和管理。三級系統設置于衛星平臺，包括各個綜合保護測控模塊，通過RTU來進行各個測控單元的數據匯總，采集各個遙測、遙信量，并發出遙控和遙調命令。

3.1 配電網數據的采集和信號處理

與陸地配電自動化系統類似，各個終端單元RTU就地采集各類信息，包括各個設備的電壓、電流等模擬量的遙測信息，以及開關、刀閘等的狀態量的遙信信息，再經過數模轉換、濾波、防抖、刻度計算等環節，由數據傳輸電臺上送系統主機，中心鉆井平臺的主機系統之間也可以相互通訊，交換信息。各個保護測控單元之間相互獨立，負責一次設備運行工況的顯示和控制，任意一個保護測控單元停用，不影響整體系統的運行。

3.2 配電網數據的統計和計算

系統主機收到設備的遙測和遙信信息后進行程序判斷，對實時數據經過分析和計算，得出系統所需的信息，如有功功率、無功功率、功率因數、電量信息、繼電保護動作次數等，從而進行電氣設備狀態的判斷，再通過光纖通信下發遙控和遙調命令到各個間隔單元，從而完成對各個間隔單元電氣設備的控制。

3.3 系統管理和輸出報警

主站控制系統能夠進行全站信息的管理，包括信息的顯示、事件的順序記錄、輸出告警信息、故障錄波、事故分析，還能夠根據需要進行畫面調用、圖形顯示、文檔的記錄和打印。對于電氣設備來說，系統還能夠根據狀態進行設備操作閉鎖和防誤閉鎖，判斷電氣設備的安全狀態，并具備系統維護功能，能夠通過就地或遠方工作站進行系統診斷、管理和維護。

4 海洋石油電氣系統配電自動化前景展望

伴隨著我國建設堅強智能電網進程的不斷深入，電力系統內部發生了一場深刻的技術革命，智能變電站不斷興建，計算機信息技術、光技術、智能技術對電網的發、輸、供、變、配、用等各個環節都帶來了巨大的變化，電網正在朝著智能、自愈、綠色的方向不斷發展。對海洋石油電氣系統來說，隨著特種光纖通信技術、智能控制技術、遙感和遙測技術、電力系統自動化的發展，更多的新材料和新技術將應用于海洋石油電氣系統的配電自動化，解決目前面臨的跨海供電、電氣設備眾多、設備通訊穩定性差等問題，海洋石油電氣系統將更加安全、穩定、綠色，配電網的自動化和智能化程度將不斷提高。

5 結束語

隨著我國海洋石油工業規模的不斷擴大，配電自動化技術也呈現廣闊的發展前景。科學技術的發展日新月異，目前結構上兩級控制、層次上三層網絡方式的配電自動化系統還存在很大的發展空間，有效實現海洋石油電氣系統“三防”（防潮、防鹽霧、防霉菌），減少配電網維修和維護的工作量，提升電網的自動化和可靠性，仍然是配電自動化發展的主流趨勢。

參考文獻

[1]戴海峰，何小玉，季錦濤.海洋平臺電力系統配電自動化及保護配置優化[J].電氣技術，2013，（15）：73-75.