基于油田的區(qū)域配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)設(shè)計

崔永謙 （中石化勝利石油管理局電力管理總公司，山東 東營257200）

勝利油田配電網(wǎng)以原油生產(chǎn)提供動力為主，油井供電可靠性為基礎(chǔ)。勝利油田電網(wǎng)是由35kV變電站為主要接點，以6～10kV線路輸出為注水電機、油井等重要的生產(chǎn)動力負荷提供電源。根據(jù)原油生產(chǎn)需要進行電網(wǎng)的建設(shè)，造成電網(wǎng)布局規(guī)范性差，自動化水平相對較低，僅能滿足基本的供電需求。隨著技術(shù)水平的發(fā)展，迫切需要降低電網(wǎng)損耗，實時監(jiān)控電網(wǎng)運行狀況，制定合理的供電方式。配電自動化技術(shù)的發(fā)展和實際應(yīng)用能夠滿足勝利油田配電網(wǎng)的需求。

1 孤島地區(qū)配電自動化的發(fā)展

孤島地區(qū)電網(wǎng)為勝利油田最大的采油廠提供生產(chǎn)電力保障，隨著生產(chǎn)過程對供電可靠性要求的提高，逐步實現(xiàn)民用線路與生產(chǎn)線路的分離。變電站自動化改造的完成，變電站內(nèi)運行數(shù)據(jù)的實時采集共享，電能量采集計費系統(tǒng)的建設(shè)，配電線路故障定位系統(tǒng)的建立，辦公局域網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，各單位及基層站、庫通訊網(wǎng)絡(luò)的互連完成，為建立完善的配電自動化平臺系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

2 孤島地區(qū)配網(wǎng)自動化統(tǒng)一調(diào)度平臺功能要求

2.1 實現(xiàn)多平臺的集成化

勝利油田孤島采油廠配網(wǎng)自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了配電自動化監(jiān)測 （SCADA）功能、配網(wǎng)故障診斷、定位和地理信息系統(tǒng)功能、遠程抄表及電能量計量功能以及其他系統(tǒng)通信等 （圖1）。通過合理的系統(tǒng)集成技術(shù)將多個平臺的功能集中，實現(xiàn)對于孤島地區(qū)電網(wǎng)的有效管理，集中進行決策。

2．1．1 配電自動化監(jiān)控系統(tǒng)

通過安裝在變電站、配電網(wǎng)上的各種智能數(shù)字設(shè)備和安裝在控制中心的主站控制系統(tǒng)，采集來自配電網(wǎng)各個關(guān)鍵點的電流、電壓、功率等模擬量和狀態(tài)量，采集到的實時數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，在主站的計算機上以配電網(wǎng)絡(luò)圖、線路單線圖、趨勢曲線、棒型圖、餅圖、報表等方式顯示出來，實時處理和顯示各線路及全網(wǎng)的負荷及電力質(zhì)量，及時監(jiān)視和分析電網(wǎng)的運行狀況，將大量的故障消滅在萌芽狀態(tài)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行管理的目的；同時為各級管理人員的生產(chǎn)管理提供決策依據(jù)。

2．1．2 配電網(wǎng)故障診斷、定位和地理信息系統(tǒng)

將配電網(wǎng)的故障定位系統(tǒng)集成于該系統(tǒng)中，對于配電網(wǎng)發(fā)生故障時，通過安裝在支線的故障指示器迅速將信號傳遞于后臺計算機系統(tǒng)，并在配電自動化主站的地理信息系統(tǒng)中的線路圖上顯示故障區(qū)段，為故障處理的人員提供準(zhǔn)確的信息，以縮短故障處理時間，同時通過網(wǎng)絡(luò)拓撲信息，為調(diào)度人員提供迅速恢復(fù)送電的方案?？s短非故障區(qū)域的停電時間，迅速恢復(fù)供電，最大程度上減小停電范圍。

圖1 配電自動化調(diào)度平臺系統(tǒng)

2．1．3 遠程抄表及電能量計量系統(tǒng)

由于采油廠電費成為核算生產(chǎn)成本的重要內(nèi)容，電能量測量和計費系統(tǒng)逐步被各生產(chǎn)單位重視。該系統(tǒng)將在線的電能量計量系統(tǒng)集成，通過主站系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程抄收配電網(wǎng)的電能表數(shù)據(jù)，并將抄收的數(shù)據(jù)進行分析、計算、計費、顯示。抄收點電能表分布在線路出口、線路T處以及注水站、輸油輸氣站等。系統(tǒng)還能夠與已經(jīng)建成的系統(tǒng)進行互聯(lián)或?qū)⒃械某斫K端接入新系統(tǒng)。

2．1．4 WEB發(fā)布功能

通過局域網(wǎng)實現(xiàn)信息的發(fā)布功能，各部門實時監(jiān)控電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送至生產(chǎn)管理部門實現(xiàn)網(wǎng)頁發(fā)布。WEB實時畫面自動與各平臺調(diào)度員畫面維護保持一致，不需用戶二次繪圖。瀏覽到的所有接線圖、棒圖、曲線圖等圖形完全矢量化，可任意縮放不失真。瀏覽客戶端支持三維圖形OpenGL，可以充分發(fā)揮計算機的硬件資源。

通過信息的共享有效提高了生產(chǎn)部門對信息的獲取速度，提高了對生產(chǎn)指揮的準(zhǔn)確性，避免了信息滯后造成的錯誤判斷和延后響應(yīng)。系統(tǒng)嚴格遵照國家電力公司網(wǎng)絡(luò)安全防護體系的要求，基于物理隔離的安全區(qū)Ⅰ／Ⅱ到安全區(qū)Ⅲ／Ⅳ之間的數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)支持在WEB服務(wù)器和SCADA系統(tǒng)之間加入電力系統(tǒng)專用的物理隔離設(shè)備，能有效地屏蔽外界的非法入侵、惡意攻擊和病毒入侵。系統(tǒng)先將SCADA系統(tǒng)的參數(shù)、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)單向鏡像到數(shù)據(jù)庫鏡像代理服務(wù)器上，WEB瀏覽及其他系統(tǒng)只能訪問數(shù)據(jù)庫鏡像代理服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，而不能直接訪問SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，從而有效地保證SCADA系統(tǒng)的安全和高可用性。

2.2 通訊接口的開放信息共享

2．2．1 與電力自動化系統(tǒng)的通訊接口

通過網(wǎng)絡(luò)接口接收變電站內(nèi)線路的遙測、遙信數(shù)據(jù)、運行中出現(xiàn)的故障信息；實現(xiàn)配電線路出口處的數(shù)據(jù)實時監(jiān)測。

2．2．2 與采油廠建成單一配電裝置的接口

對部分區(qū)域的配電線路部分節(jié)點處安裝的遙測、遙控設(shè)備，配電變壓器安裝的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，統(tǒng)一進行接入。

2．2．3 與單井計量系統(tǒng)的接口

將現(xiàn)有的單井計量數(shù)據(jù)采集終端接入到配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，其通訊采用GPRS／CDMA方式。實現(xiàn)電量運行數(shù)據(jù)與油井運行數(shù)據(jù)的對比，實現(xiàn)配電系統(tǒng)與原油生產(chǎn)數(shù)據(jù)的量化對接。

2．2．4 與信息管理系統(tǒng)的接口

采用路由或虛擬網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議采用TCP／IP協(xié)議，在信息管理網(wǎng)上利用實時系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)WEB發(fā)布功能。

2.3 形成智能配電調(diào)度指揮中心

配電調(diào)度平臺將該區(qū)域配電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)進行集中處理，與其相關(guān)的生產(chǎn)部門實現(xiàn)信息共享，最終形成電力數(shù)據(jù)處理及調(diào)度指揮的中心；實現(xiàn)對實時運行數(shù)據(jù)，周期性電量數(shù)據(jù)的存儲記錄分析，對于波動數(shù)據(jù)進行智能判斷，結(jié)合故障定位系統(tǒng)制定搶修方案及恢復(fù)送電的最佳順序，提高現(xiàn)場實際運行管理水平，并智能存儲電網(wǎng)運行的實際情況和故障處理過程，為電網(wǎng)運行管理建立專家系統(tǒng)。

3 孤島油區(qū)的實際應(yīng)用

3.1 生產(chǎn)調(diào)度應(yīng)用

綜合數(shù)據(jù)的實時采集，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的歷史存儲記錄。孤島電網(wǎng)的線路數(shù)據(jù)采集通過變電站出口安裝采集終端與變電站內(nèi)安裝的微機保護裝置采集數(shù)據(jù)相結(jié)合。孤島地區(qū)實現(xiàn)孤一變、孤二變、孤三變、孤四變、孤五變、孤南變、孤壓變、墾東變、墾西變、西河口變、孤南變、孤六變、孤七變共13座，174個6kV出口運行數(shù)據(jù)庫的采集。將多個油井供電的配電線路、變電站進線數(shù)據(jù)進行對比，同時對各區(qū)塊的高壓注水電機運行電能數(shù)據(jù)、油井運行的數(shù)據(jù)進行實時采集，將電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與原油生產(chǎn)的數(shù)據(jù)進行對比處理。

3.2 電網(wǎng)故障應(yīng)急處理

配電網(wǎng)故障的智能指揮處理，同時結(jié)合調(diào)度系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、油井監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)最佳的故障隔離搶修方案，最大程度上縮小停電范圍，降低對原油生產(chǎn)的影響。

2007年3月24日15時10分取水線73＃桿瓷瓶斷裂造成接地，15時19分完成選線及時切除接地線路，實現(xiàn)對接地故障點的隔離，15時50分完成尋線并處理了故障，16時06分送電成功。2008年1月28日8時10分西干線12＃桿變壓器上引線斷造成接地，8時20分完成選線及時切除接地線路，9時13分完成尋線并處理了故障，9時20分送電成功。2008年2月21日11時08分輸氣甲線電纜由于施工造成單相接地 （地面部分），11時16分完成選線及時切除接地線路，11時41分完成尋線并處理了故障，12時01分送電成功。

以上幾組事故在尋線過程中線路均為帶電狀態(tài)，最大程度上減少了油井停電范圍，為油田的原油生產(chǎn)提供了可靠的電力保障。同時在事故處理過程中對原油生產(chǎn)進行量化，將停電時間內(nèi)產(chǎn)生的少用電量與油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行對比，建立事故影響的歷史資料。對電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、油井運行數(shù)據(jù)進行自動記錄，實現(xiàn)智能評估。從處理事故事件時間上來看，均在短時間內(nèi)完成了事故處理，為生產(chǎn)工作提供了方便。

4 油田配電網(wǎng)發(fā)展展望

勝利油田配電網(wǎng)服務(wù)于原油生產(chǎn)，實現(xiàn)全面的監(jiān)控運行、低壓配電網(wǎng)的精細化調(diào)度管理、智能化的故障分析以及其他配電網(wǎng)自動化管理平臺的集成，同時與原油生產(chǎn)管理分析系統(tǒng) （油井、站庫的監(jiān)控）相結(jié)合，將用電量與原油生產(chǎn)的指標(biāo)進行對比分析，真正做到生產(chǎn)管理模式由粗獷式向精細化轉(zhuǎn)變。