单井配电运行参数自动采集监控系统研究

2014-12-16邱峰

江西电力 2014年6期

关键词：单井抽油机配电

邱峰

（国网济宁微山县供电公司，安徽济宁 277600）

0 引言

信息技术的高速发展使自动采集监控技术的实现成为了可能，利用网络可以实现以挖掘引擎为基础，在短时间内实现自动化、智能化从不同地点采集信息，并对信息进行分类、编辑、整合等操作。从而有效的节省了物力、时间、人力，同时提高信息的及时性。

1 单井配电运行参数采集面临的问题及解决思路

1.1 面临的问题

近几年，我国油田行业发展迅猛，机采井数量逐年增多，而从目前情况来看，机采井数量的增多还将会持续下去。单井配电是确保机采井能够正常工作的关键步骤，如果单井配电线路出现异常或出现故障将会导致抽油机无法正常工作。抽油器要想恢复正常工作，需要巡视工或采油工对单配井线路的进行实际调查，并对依据实际情况对调查经过进行分析，将调查结果和分析结果统一汇报给生产调度，再由生产调度将情报汇报运行调度，而从实际情况来看工作人员很难全面无误的掌握施工现场的情况，因此在处理网络故障、非故障区恢复、故障隔离上将会面临很大难度，这将会给油田生产带来巨大麻烦[1]。

1.2 问题解决思路

解决单井故障问题方法主要有2种：1）通过公共网络完成对单井数据的采集及传输，一般来说，公共网络具有较大的容量，因此没有必要建立自己的专用网络，这也节省了大量的网络维护费用，但在公共通讯网络的应用中，使用部门需要同通信网络部门签订相应的使用功能，并缴纳一定使用费用。2）利用无线通讯网络建立数据的数据采集、传输系统，采用该方法，需要通过申请获取专用频段，建立相应基站、主站无线网络，采用该方式，不仅对网络维护起来工作量大，而且需要花费巨大资金[2]。将两种方法进行对比，显然可以得出，第一种方法费用低，维护气功工作量小，因此单井数据自动采集通过公共通讯网络是一种可行方式。

2 配电运行参数自动采集系统设计

2.1 硬件设计

配电运行参数自动采集系统通过电度表芯片SA9105F、三相双向功率对互感器采集依照合理比例输出小电流、低电压量。互感刺激低电流、电压在输出后将会进行关AD 转化电路和放电电路系统会将需要的数据保存下来，并使其显示出来。图1为配电运行参数采集系统框图。

图1 配电运行参数采集系统框图

在实际应用中，为了减少危险的发生，通常不能将装置直接接入到高压线路中，为了避免装置在高压线路中遭受到破坏，在接入电路中应当接入互感器、降压电阻，确保获取小电流、小电压信号，依据通过电压检测端口和电流监测端口进入SA9105F 计量芯片对电能、功率进行计算，互感器将会输出三相电流I1、I2、I3和三相电压V1、V2、V3，三相电流和三相电压都会经过ADC0809 转换器，经过处理后的数据将会显示在液晶显示上，数据的传输通过接口电路完成。

2.2 软件设计

系统会将符合AD 芯片输入范围内的信号传送给AD 转换芯片，将系统中必要的数据进行合理存储，软件可以对实际工作中的数据进行实施采集，并进行定时记录，对线路中的电流、电压、功率等因数进行记录，最大可累积记录34 天。配电运行参数采集系统流程如图2所示。

图2 配电运行参数采集系统流程

2.3 抗干扰性

系统在运行过程中将会面临一定干扰。第一，在模块设计中，可能出现调试误差或错误，要认真分析干扰因素。在减压方法上要放弃传统分压法，采取互感器减压法，主要因为互感器本身可对电气进行隔离，这有助于从源头上使系统的抗干扰性得到提高。信号无论是被输入到ADC0809 还是SA9105F 计量芯片信号前，都需要在系统中加一个小电容滤波，对系统中的杂波进行去除，提高系统抗干扰性，确保信号稳定。

电路在实际应用中还会受到电源、回路耦合、信号线等多方面的抗扰，因此在设计过程中要对多种影响因素进行考虑，尽量提高布局整体的合理性，降低干扰因素对系统的干扰性，为了抑制带宽，可在公共地设计合理的旁路。为了降低串扰耦合，应当是不同点评导线之间的布局尽量远一些。线路中安装的电源需要原路干扰源，为了避免感应电势对线路的影响应当尽量使布线长度短一些。除此之外，在进行PCB布置时，尽量让线路粗而短，尽量减少直角的出现，线路布置时要尽量避免两条线路平行而产生的耦合作用。在布线时应当尽量使模拟信号和数字信号保持一定距离，并加粗接地线，增加抗干扰性。

3 通过公共通讯网络采集单井配电运行数据及作用

3.1 配电运行数据采集干

在采集单井配电运行数据时利用通讯网络可以提高单井配电系统的运行管理和水平和整个系统的工作效率，确保单井配电运行自动数据采集的合理进行，在单井配电运行中监控技术实现对抽油机运行过程中的配电参数（运行最大电流、运行电压、运行中最小功率、运行中最大功率、运行平均电量及电量等）进行实施采集，在完成数据采集后，可以利用公共通信网络实现对数据的定时传送，数据在传送到计算机中后，计算机将会自动对传入数据进行处理，获取数据曲线[3]。监控人员将会通过观察计算对数据处理后得到的曲线，对系统运行过程中的电压和电流的实际情况进行合理分析，从而对抽油机及系统中其余的配电部门的实际运行状态（系统在运行过程是否存在欠压、缺相、窃电、单相接地等情况）进行做出正确判断。单井配电运行数据自动采集、监控技术在实际应用过程中不仅具备采集数据、自动报警、记录时间、遥控等功能，而且可以通过同配电终端中进行配合实现对配电网出现故障的位置进行定位、隔离故障发生地点，使供电恢复。对抽油机的配电运行的运行状态进行远程管理和监控，可以提高其运行管理水平和工作效率，提高油田的生产效率[4]。

智能监控器在实际应用中可以被安装在配电变压器杆上，也可以被安全装在井口配电箱内，主要因为智能监控器具有重量轻、机型小、便于安装等特点，同时智能监控器还可以同调压配电变压器进行组合，然后依据抽油机在实际工作的负载变化进行调压，不仅可以降低变压器在工作过程中的对自身损害，而且可以对电机节电进行有效的控制；通过智能监控系统可以实现对抽油机的远程遥控，从而实现机械的启动、停止以及报警等操作，同时因为设备能够实现对电压的自动调节，因此可以有效避免盗电行为出现[5]。

3.2 自动采集监控系统的作用

系统采集监控系统建立，可以科学合理的为生产运行单位和有关部门提供全面的抽油机井配电运行数据，不断完善电力系统，提高系统在运行中的科学性及准确性，从而实现电力系统能够经济、安全的运行，对降低能效消耗有着巨大意义。主要体现在以下几方面：1）对相关运行数据进行实时监测，提供抽油机运行负荷[6]。在实际工作中可以依据运行数据，对电机实际运行状态进行合理分析，系统中一旦出现电压、电流突变情况，工作人员可以及时发现问题所在，并尽快找出合理的解决办法，对问题进行处理，不仅减少了审查事故发生的时间，而且有效的控制了停电面积，确保油田生产效率能够得到保障。2）自动采集监控系统具有一定的记忆功能，这改变了以往无法的数据故障进行准确查询的现状，为瞬间故障查询提供了有利的技术支持。传统查询方法，主要是针对故障点机型大面积的人工巡线，大面积人工巡线的查询方法不仅耗时长，而且在工作中会浪费掉大量车辆、人力、财力，并且无法取得理想的查询效果[7]。利用自动监控系统中的记忆功能，查询历史数据并对历史数据进行科学分析，便可找到故障的多发区，存在安全隐患的部位，为提高在实际生产过程中供电的可靠性，消除影响线路在安全运行过程中的隐患部位提供了有利的数据支持。3）使电力调度指挥的准确性更高，过去在线路分支在发生停电故障时，工作人员要经过一段时间后才能发停井，然后在进行汇报矿调度，再进行电力运行调度汇报，这将会操作线路的长时间停电，影响企业生产。在拥有了监控系统后，可以对其远程控制和运行监视功能进行合理运用，线路分支一旦出现跳闸事故，信息将会立刻发生反馈，这样一来调度变革在事故发生后立即安排人员进行巡线工作，有效变了因为选线问题，而进行倒闸，简化了操作，为电力正确指挥和电力安全调度提供了保障。通过以上内容不难看出自动采集监控系统的重大作用，因此可以看出其有着良好的应用前景。