油田电力系统自动化控制技术的应用

张啸啸(中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东 深圳 518000)

0 引言

电力系统是由各种电力设备组成，不同电力设备在油田生产过程中担任不同的运作责任，只有维护好电力设备的运行系统，才能够保障整个自动化系统平稳运行。自动化控制技术是基于油田工业的工作特点，将整个工业产业的工作流程与信息化技术相融合，研发出高效率的、智能化的控制系统，对整个工作环节展开实时管理与监控，该技术具有高效、节能的工作特点，能够将各项信息数据准确记录分配，使整个数据记录与传输更加精准，提高油田生产工作效率。

1 电力系统自动化技术概述

电力系统自动化技术是依托各种电力设备运行，不同电力设备能够在自动化系统中担任不同的工作，维护各项电力设备稳定运行。电力系统自动化控制技术是基于信息技术研发而成，具有自动监测、自动控制的优良性能，能够对油田开采各项设备展开精准的智能化管理，保障整个电力系统的安全与稳定，提高了电力技术在油田开采中的重要促进作用。

在油田开采过程中电力系统自动化控制技术是提高油田质量的必要手段，主要指的是通过对电力系统设备进行遥控、遥信、遥测、遥调加强对电力系统的控制管理效率：一，遥控指的是运用远程控制技术，使用计算机发送或接收电力设备信号，根据具体的工作指示设置工作程序；二，遥信是影响整个控制技术运行的重要组成部分，其主要任务是将各项数据信息进行统一收集，并分析数据结果将其发送于总控制系统，由总控制系统根据分析结果调整工作方案；三，遥测运用信息技术以及各个电力设备的节点对电力系统展开远程测算，测算结果可以同步发送于各个网络节点，实现工作内容的高效共享；四，遥调是在电气化设备运行中对所有电气系统进行调整与控制，确保油田开采工作中电气设备可以受到远程直接监管与控制[1]。在油田开采工作中，利用信息技术打造的电力系统自动化控制技术能够连接电力网络，调整整个区域的供电水平以及设备利用率，增强其经济效益。

2 油田电力系统自动化控制技术的应用要求及应用原理

2.1 电力系统自动化技术的基本要求

油田电力系统自动化控制技术必须要具备以下三个要求：一，能够迅速收集和检测电力系统中各个源部件的参数，为整体系统运行做好保障；二，能够自行根据电力系统的实际运行现状以及技术要求，为管理维修人员提供决策及问题解决方案，实现对各个原部件的直接调整与维修；三，能够在最短的时间内对系统内各层次部件的运行进行协调，寻求最安全高效的供电方案；四，运用电力系统自动化控制技术不仅可以有效减少人力、物力的投入，也可以提高其数据测量的精准度，保障工作质量。

2.2 电力系统自动化技术的工作原理

自动化控制技术主要是针对电能生产、传输、管理等方面进行自动控制管理，实现电力设备的自动化管理。该技术的应用目的是为了保障油田开采工作的供电质量，使整个工作系统能够安全稳定运行，并通过精准的计算机计算减少电能耗损，提高电力系统的经济效益。目前我国油田开采所使用的电力系统自动化控制技术主要包括实时监控、自动系统控制以及电力负荷控制三个方面:一，实时监控一般是由多台小型或微型计算机组成的全方位监控系统，可以实时调度电力设备的运行参数；二，自动系统控制指的是利用编程系统对电力控制系统进行调度，保障整个电力系统的稳定运行；三，电力负荷控制指的是通过控制系统检测整个电力系统的运行情况，并通过合理计算减少电力负荷。总之自动化控制技术需要在计算机的帮助下才能进行工业计算、财务计算、生产计算以及资料检索等多项工作。

2.3 电力系统自动化控制技术的功能

在油田开采工程中，电力系统自动化控制技术必须包含以下三个功能：一，监测和控制功能。监测和控制功能能够自动对电力设备进行监测，为现场施工人员提供实时数据支持。相对来说自动化电力管理控制系统相比起人工电力管理控制系统安全性更高，能够在24小时精准的控制下完成电力监测，实现高效率信息采集与处理；二，系统安全分析功能。其主要功能指的是利用电力设备的实时数据进行分析，根据分析结果判断电力设备中是否存在故障或其他问题，并通过模拟计算的方式预判在各种情况下可能会发生的事故，并提供更好的问题解决方案，减少危险事件发生；三，经济调度。电力控制系统的经济调度主要体现于安全性，在电力能源储蓄达到相关要求的前提下可以通过低功率运行的方式减少发电及燃料成本，优化整个电力系统的经济负荷，确保为整个电力系统提供最安全可靠的电力供应[2]。

3 电力系统自动化控制技术分类

3.1 专家系统

专家系统是根据电气工程的多年研发理论以及专家工作经验，结合计算机技术构建成独属于油气开采领域的专家级别计算机智能程序，该程序能够在完全无人管理的情况下自动分析电力系统中所存在的各种问题，为管理者提供直观的数据以及问题解决方案。但是作为专家系统必须要依靠某一个领域的研发知识，其知识数据基础影响了控制系统的水平。所以专家系统还需要包括知识库、推理库、数据库的多项技术，依靠多种程序的相互支持，形成高质量的自动化控制技术。

3.2 神经网络

神经网络是基于人类大脑神经构成的一个网络系统，能够通过学习与模拟建立起一个相对完善的控制系统，需要多个数据系统进行分布式连接处理。该网络系统是基于人类大脑神经所构建的一个十分复杂的网络系统，需要大量的神经元相互连接、相互控制，长期进行高重复度的非线性学习。该网络系统十分适用于各种复杂的电力系统当中，可用于处理模糊的信息或精准度较低的数据。随着该技术的不断发展，在电气设备的信号处理、系统组合优化以及远程控制方面均具有较高的应用价值。

3.3 模糊逻辑控制

模糊逻辑控制指的是基于各种模糊理论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理设计的一项数字控制技术，该技术包括定义变量、模糊化、逻辑判断等几个方面。在该技术运行过程中，控制系统需要通过定义变量、知识库、逻辑判断以及反模糊化等技术展开运行。系统中的定义变量直接影响整个系统的控制性能以及被观察对象的状态，随后通过模糊化将输入值按照一定要求转化为数值，并利用口语表达整个测量过程及结果。知识库可以通过原有的数据提供模糊数据，利用规则库对系统展开语言描述及目标控制。这一控制技术是模仿人类的思维方式运用。模糊逻辑可以自行进行推理与推论，从而得到模糊控制信息，并利用反模糊化推理出具体到控制信号，实现整个电力系统的有效监测与控制。

4 油田电力自动化控制技术的应用

油田开采是我国工业领域的一项重要工作，由于油田开采的环境十分复杂，对各种电力设备的可靠性及稳定性具有较高的要求，而且我国油田开采的电力设备来源于不同生产厂家，不同生产厂商的电力设备很难实现数据交融互通，因此无法在最短的时间内对整个油田的电力控制系统进行了解，并发出相应的指令，这严重影响了油田开采的效率。运用电力系统自动化控制技术能够加强电力设备以及电力系统之间的联系，运用计算机技术对各个环节展开实时监测，通过远程遥控对各项数据展开分析、保存与管理。

4.1 数据采集与远程监控

运用计算机技术展开数据采集与远程监控能够加强对现场的管理与调度。比如运用电力系统自动化控制技术能够实时对现场生产数据的实时信息采集，并控制现场电力设备，了解工艺参数，做好危险警报。但是远程数据采集与监控对通信系统的要求较高，如果通讯系统无法在最短的时间内实现各个传感器的信息采集、传输则会导致工作人员对施工现场的异常情况无法做出有效判断和应对[3]。因此在该系统运用过程中一般采用无线通信网络。利用该网络不需要使用电缆即可让各节点之间产生无间隔连接，可以避免由于通讯线过多而影响信号之间的相互传输。在系统运行时，数据采集传感器能够实时采集油田中各个电力设备的运行信息，并将其信息发送至下机位通讯系统，随后可以将保存的信息数据传输于数据库当中，数据库又可以根据不同管理部门的实际需求合理分配信息，保障各项信息采集的准确性与有效性，实现信息数据的高效共享，也有利于让企业及时了解油田开采情况，分析油田开采过程中可能出现的问题，有效提高故障处理速度，避免安全事故。

4.2 电力系统设计

在油田工程中使用的电力系统自动化控制技术必须要根据相关标准和要求建立统一的数据库，确保各监测设备可以相互连接，使系统之间能够建立良好的互动关系，提高整个系统的安全性与可靠性。这就需要在建立系统的设计过程中遵循相关原则，所采用的通讯设备以及电气设备也需要满足油田开采信息化的要求，避免影响油田信息化建设。基于传统的油田电气设备管理系统，可以通过增加改造费用的方式拓展系统性能。也可采用分层设计的方式在电力系统中合理安装监控检测设备，逐步调整整个电气系统的安全性与稳定性，并使其符合未来油田电气设备的发展需求。比如在远程控制与信息采集过程中信息传输必须要确保安全有效的高速传送，如果受到外界干扰，则会导致其信息传送的速度及准确率受到影响，基于这一问题可根据不同设备的使用要求以及电气设备的发展需求合理更换升级设备元件，加强技术控制，减少外界干扰，提高信息传输与检测的工作质量。

4.3 远程化分布式系统设计

电力系统自动化控制技术的主要发展特征为远程化、分布式两大特点。所谓远程化指的是在传统RTU技术的基础上，运用先进的大数据及人工智能系统，对各个电气设备及计算机硬件系统进行连接、控制，这种方法设计周期短，且具有较好的扩展性和开发性。在此过程中也可以利用更多智能化的新型网络系统或网络设备给予电气设备的系统框架设计，使其能够与时俱进，不断发展。这种系统的构建方式能够跟随信息技术以及科技社会的发展，不断提高其性能具有较高的发展潜力，也有利于不断优化电气设备控制技术到工作性能。另外随着能源消耗的不断增加，以节约为核心的电力运行方式能够获得更高的技术支持和政策支持。在此背景下分布式电力控制系统由于其较高的灵活性和复合调峰性能，能够有效降低电量损耗、节约电力资源，同时也能够提高电力系统的供电稳定性，非常符合当下绿色社会发展的相关理念，也能够为油田开采节约能源及经济成本。

4.4 数据故障预处理

电力系统自动化控制技术除了能够进行数据收集发送之外，还能够对各项数据展开分析，预测油田开采工作中电力设备可能会出现的事故风险，并向各个控制站发送指令或直接遥控调度不同节点，随后向公司管理部门上传数据分析结果以及问题故障预处理方案。因为在每一个设备上安装的控制系统都能够实时监测设备的工作状态，并与其他设备节点进行交互。系统各节点的数据能够在传输分析之后发送于总控制台，总控制台可利用数据库信息以及风险预测系统对目前各个电气设备的工作现状展开统一分析，若发现某一节点出现数据传输偏差，则会在数据库内不断寻找对比数据，分析数据偏差的形成原因，基于数据偏差的形成原因向工作人员发送数据分析结果，并提供问题预处理方案。这种方法可以有效提高各项数据检测的质量，也能够提高问题解决的效率。工作人员可基于数据分析结果，并结合工作经验制定明确的问题解决方案，有效减少各种问题而造成的工作事故。

5 结语

随着现代经济社会的高速发展，在油田开采工程中电力设备的使用直接影响了油田开采工程的质量与效率，目前电力系统已经成为油田开采领域的重要组成部分，合理利用电力系统自动化控制技术能够实现各电力系统之间的有效衔接与监测，促进各设备之间建立良好的数据共通关系，实现高质量的信息数据管理、传输与处理。随着电力系统的有效运行也能够减少电力系统的运行成本，提高整体工作质量，为我国油田开采事业发展打下良好基础。