油田电力系统自动化控制技术

油田电力系统自动化控制技术

张传兴

山东服装职业学院

油田电力系统包括输电干路传输系统、变配电交流控制系统、正交电流更换系统等。按照电力系统功能区域划分可分为电力线路传输部分、电网控制单元部分、传输线路连接部分以及交配电网络划分部分等。电力系统自动化的控制主要是使生产的电能进行传输并自动控制管理，电力自动控制的主要目的在于保证整个电力系统安全稳定的运行，减少电路传输中的电流损耗，在系统规划层次上提高经济效益和管理水准。对大庆油田电力系统自动化控制系统进行分析研究，其中电力自动化采用的是RTU远程三层结构控制模式。

电力系统；自动化；控制技术；传输系统

1 设计要求及基本原理

油田电力系统包括输电干路传输系统、变配电交流控制系统、正交电流更换系统等。按照电力系统功能区域划分可分为电力线路传输部分、电网控制单元部分、传输线路连接部分以及交配电网络划分部分等。其中传输线路连接部分主要负责电力线路的交接，使电力系统组成一个完整的传输回路，并且该系统还可以根据不同的电位变化，调节相应电流电相的幅值。网络控制单元对于整个电力系统具有十分重要的作用，一方面可以对电力系统进行全程监控，一方面可以对故障点进行测试检修。

供电系统按照整体控制要求采用的技术优势包括：①能够在有限时间内对系统元件进行测试、检修以及收集元件的动态参数，经过网络控制单元的控制分析，对有故障的元件做出规划分析流程；②根据电力系统整体的运行状态，提供安全可靠的分析依据，主要是因为控制系统中添加了性能检测分析流程，能对管理人员提供可参考性的范围；③能够实现传输供电线路最优路线的选择，既能节约成本，又能提高系统的稳定性；④电力自动控制系统能够在一定程度上减少劳动力，还能避免人员伤亡事故的发生，减少对供电设备的损耗，提高系统的运行效率。

电力系统自动化的控制主要是使生产的电能进行传输并自动控制管理，电力自动控制的主要目的在于保证整个电力系统安全稳定的运行，减少电路传输中的电流损耗，在系统规划层次上提高经济效益和管理水准。其主要是对电力系统进行全方位实时监控、配电站自动控制以及电流负荷效应的控制。

2 优化控制技术

2.1 模糊电力线逻辑传输控制技术

模糊电力逻辑传输控制技术采用建立电路模型来分析电路测试点，这种技术主要应用于线路故障点的测定。通过建立电桥电路进行分析，图1为电力自动化控制系统中常见的电桥电路。其中，待求量RX根据电路中R1和R2之间的比例关系求得。假设在电力系统中出现供电线路中断现象，便可测定两端输电线路的电阻值。电力自动控制系统中启动电阻值测定程序，便可对中断位置处进行测量评定。若原有供电系统中BC两点之间的电阻值为800 Ω，因不明原因造成BC之间传输线路出现中断，那么AB之间正常良好，A至C之间的传输线路也无明显变化，但是需要测定BC之间中断的距离长度。这可利用上述公式进行测量评定，测量结果中AB之间的电阻为200 Ω，AD之间的电阻为100 Ω，CD之间的电阻值为200 Ω，最后求得BC之间的电阻值为400 Ω。所测定的电阻值占原来电阻值的二分之一，中断位置处的距离为BC传输线路的一半。根据这种计算方法，利用自动控制系统可以估算中断的位置，以此对监测结果加以分析比较。

图1 电桥电路

2.2 网络神经控制技术

网络神经控制利用的是电力传输信息单元，然后将电流传输的最小传输单元进行加权计算。采用的方法为最大流算法。在供电系统中存在多个传输单元，每个传输单元中所传输的电压和电流值不尽相同，根据最大流的设计原理，在电力传输线路中寻找最合理的传输路径。

2.3 线路故障检修控制技术

线路故障检修控制技术依据电力系统传输电流和电压的波形图，其中电流的波形幅值变化函数为A=sin（ωt+﹠），电流单元的变化呈现周期性的正负交替的正弦函数图像。电压波形幅值的变化曲线呈现出的是tan函数变化的曲线形式，U=tan（ωt+﹠），这种类型的函数图像在零点处为中断位置处，电流函数幅值的变化会随着电压函数图形的变化而变化。当电压函数图像达到波峰状态时，电流函数图像便会达到波谷位置，两个函数图象呈现反向对称关系。假设电力传输系统中电压波形达到波峰时，电流也随之达到波峰。此时电力传输线路出现故障，电力自动控制系统便会根据波峰的峰值判定故障位置所在，然后对线路故障位置处进行检修排查，使之电流与电压的波峰、波谷相差一个周期。

3 系统应用

对大庆油田电力系统自动化控制系统进行分析研究，其中电力自动化采用的是RTU远程三层结构控制模式。以小型局域网的通信设施对大庆油田电力系统进行全方位的自动控制，自动控制系统首先确保传输线路的畅通性，通过模糊电力线逻辑传输控制对传统线路的电阻进行评定，自动测定油田电力传输系统中线路的电阻值，并对电阻值的大小进行测定分析。在测定过程中电阻值超出原本线路设定的电阻值，则电力自动控制系统便会将待测的预定值与实际值进行分析，若发生的差值在允许误差内，则可继续向终端设备输电传输；若大于预测误差，则传输电力系统终止输电线路的传输，确保传输线路的安全性。

由于油田电力系统供电需求范围广，所需的传输线路多，该自动化控制系统根据电流传输线路的路径，选择合适、经济的传输线路，根据自动化控制系统中最大流的分析对线路进行估测，使电能在油田电力系统中损耗的电量值最小。在油田电力系统故障的排查工作中，自动化控制系统的传感装置会在发生故障的部位进行感应。通过对油田电力系统中电流与电压的波形进行判定，分析线性曲线变化趋势，观察波形的走向问题，经过计算机终端设备的核算处理，对故障点进行排查检修，在检修过程中就不会出现电力传输中断的现象。

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.047