智能變電站技術(shù)在油田電網(wǎng)的應(yīng)用

張忠道

摘要：智能變電站是智能電網(wǎng)的組成部分，其代表著變電站技術(shù)的全新發(fā)展形式。油田電網(wǎng)工程中，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字化的管理平臺，以實現(xiàn)電網(wǎng)的數(shù)字化、信息化、自動化為目標(biāo)。本文就智能變電站技術(shù)在油田電網(wǎng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行探討，針對變電站技術(shù)進(jìn)行解析，對智能變電站的發(fā)展提出合理建議。

關(guān)鍵詞：智能變電站技術(shù) 油田電網(wǎng) 智能電網(wǎng)

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和電氣設(shè)備智能化的發(fā)展，油田電網(wǎng)工程中，對變電站設(shè)備的可靠性和可用率等要求不斷提高，不斷刷新著電力企業(yè)數(shù)字化變電站的觀念。新形勢下，油田電網(wǎng)工程要實現(xiàn)以低能耗、高效率為原則的智能電網(wǎng)開發(fā)，因此，智能變電技術(shù)引進(jìn)先進(jìn)的計算機技術(shù)、數(shù)字化通信技術(shù)和光電傳輸技術(shù)，有效減少傳統(tǒng)變電站中日常運行維護(hù)工作量，進(jìn)一步提高工程效率。

近年來，持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的原油量使得已經(jīng)飽和的油田電網(wǎng)負(fù)荷越來越大，每年油田電網(wǎng)的變電站數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致傳統(tǒng)的油田電網(wǎng)模式已經(jīng)不能適應(yīng)，因此，需要擁有智能化、信息化、數(shù)字化和自動化的全新管理模式來提高工程效率，降低工程成本。采用智能變電站技術(shù)不僅可以實現(xiàn)油田電網(wǎng)無人值守、進(jìn)一步推行電網(wǎng)調(diào)度變自動化，在調(diào)整管理模式后，有效減少崗位用工緊張問題。另一方面，因為油田電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，全面檢修工作量不斷增大，也很難保證質(zhì)量，利用自動化的變電站技術(shù)后，科學(xué)的對停電時間進(jìn)行設(shè)定，打造可靠、堅強的供電電網(wǎng)，提升油氣生產(chǎn)供電工程。

一、智能變電站的系統(tǒng)構(gòu)成。

智能變電站通過電流、電壓控制技術(shù)，采用GIS控制設(shè)備和先進(jìn)的傳感器，充分結(jié)合計算機技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。利用傳統(tǒng)的光纖端口保護(hù)裝置以及回路裝置，實現(xiàn)信息傳輸，智能變電站主要系統(tǒng)組成是站控層、設(shè)備層以及間隔層，這些主要部分都是采用不同技術(shù)設(shè)備來承擔(dān)著變電過程中需要的信息收集和設(shè)備連接以及電能輸配。

1、站控層。

智能變電站中，站控層相當(dāng)于整個電網(wǎng)的控制層，其組成由主計算機、路由器以及一些人機交互的設(shè)備等。站控層的設(shè)置目的是對變電站進(jìn)行檢測以及控制，在發(fā)現(xiàn)險情時及時報警的裝置，當(dāng)變電站發(fā)生技術(shù)上的問題時，主計算機和這些人機交互的設(shè)備會在第一時間記錄下電能交換時產(chǎn)生的異常，并及時作出相應(yīng)的處理，反饋給控制中心，給上一級的變電站提供解決問題和應(yīng)對措施的信息。

2、間隔層。

間隔層位于站控層和設(shè)備層之間，其主要設(shè)備包括繼電器、測控設(shè)備和母線保護(hù)設(shè)備。間隔層的設(shè)置目的是要對變電站進(jìn)行連接、監(jiān)控和保護(hù)的作用。因為，電能在轉(zhuǎn)換的過程中會經(jīng)過間隔層，測控設(shè)備就會對電能經(jīng)過產(chǎn)生的信息進(jìn)行測控并記錄，再傳輸給站控層。但電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，間隔層可以進(jìn)行初步的故障檢測，進(jìn)行閉鎖操作，從而實現(xiàn)繼電保護(hù)的目的。間隔層是整個智能變電站的系統(tǒng)構(gòu)成較為復(fù)雜的部分，其電力設(shè)備的主要功能就是對電力傳輸起到保護(hù)和監(jiān)控作用。

3、設(shè)備層。

設(shè)備層主要目的就是利用一次設(shè)備、LCP就地控制柜實現(xiàn)電能的輸入和接收工作，其中關(guān)鍵的部分就是TA、VD以及符合傳感器設(shè)備。設(shè)備層的主要原理是，通過電流互感器的環(huán)形磁線，在高阻抗的環(huán)境下實現(xiàn)輸出電壓的測量和信號數(shù)字化的裝置。其中，高壓電顯示閉鎖裝置的作用主要是對高壓電路進(jìn)行檢測，檢測器是否帶電，如果高壓線帶電，VD裝置就會閉鎖電器裝置，防止其他設(shè)備帶電操作，避免安全事故發(fā)生。智能化的復(fù)合傳感器，通過對監(jiān)控一次設(shè)備的運行狀態(tài)，保障變電站的安全運行。一次設(shè)備主要包括一些產(chǎn)生或中轉(zhuǎn)電流的設(shè)備，電流電壓互感器、斷路器以及變壓器等設(shè)備，它們針對變電站來說也就是輸配電設(shè)備。

二、智能變電站技術(shù)的特點。

智能變電站技術(shù)主要是采用計算機監(jiān)控信息、技術(shù)處理等，有高度化信息共享和智能化的控制以及集成化的設(shè)備裝置。

1、變電站引入控制終端。

變電站控制終端也就是主計算機的引入，讓變電站擁有了自己的大腦，可以根據(jù)變電站的實際運行情況作出判斷和處理，在計算機終端短時間內(nèi)反應(yīng)，避免事故發(fā)生時由于處理不當(dāng)或者處理不及時造成變電站故障，進(jìn)一步導(dǎo)致整個油田電網(wǎng)的輸變電事故。

2、各層應(yīng)用分級控制技術(shù)。

在變電站站控層、間隔層以及設(shè)備層中采用符合電力安全標(biāo)準(zhǔn)控制技術(shù)，分別安裝擁有智能控制能力、處理能力的設(shè)備，賦予其相對獨立的分級調(diào)控能力，不僅能減少中央處理器的負(fù)荷，還能進(jìn)一步提高設(shè)備工作效率。降低和分散變電站安全風(fēng)險。

3、光纖技術(shù)和集成化的電力裝置。

要實現(xiàn)變電站各控制層局域網(wǎng)的管理功能，智能變電站技術(shù)中，引入光纖技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)在一次設(shè)備與二次設(shè)備再到控制中心之間的信息可以無障礙自由傳播。另外，還能實現(xiàn)各級之間的數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定化、可靠化。通過計算機數(shù)字技術(shù)的智能化，更加集成化了變電站的電能監(jiān)測和管理，不僅能節(jié)約設(shè)備占地，進(jìn)一步縮短工期，還能降低電網(wǎng)安裝成本并保證設(shè)備是在預(yù)定時間投入工作狀態(tài)。

三、智能變電站技術(shù)在油田電網(wǎng)的應(yīng)用。

1、實現(xiàn)一體化設(shè)計。

智能變電站技術(shù)中最大的突破就是擁有了智能化的高壓配電設(shè)備，建立起了區(qū)域內(nèi)的智能電網(wǎng)。電能傳感器連接計算機后能實現(xiàn)實時監(jiān)控電力運行狀態(tài)，實現(xiàn)了對全面控制故障并自動化處理故障的目標(biāo)。對一次設(shè)備的智能化一體設(shè)計，進(jìn)一步實現(xiàn)控制和監(jiān)測一體化，更容易融合設(shè)備信息。

2、油田電網(wǎng)的高級變電功能。

2.1 綜合控制線路故障。利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實現(xiàn)信息處理和故障排除的能力。智能變電站技術(shù)通過借鑒數(shù)據(jù)庫模型、在線數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，開發(fā)出變電站狀態(tài)監(jiān)測和診斷系統(tǒng)。只需要將變電站設(shè)備的正常數(shù)據(jù)和運行特征輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)根據(jù)運行后一定周期內(nèi)的實際工作狀態(tài)就可以對電力設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和評價，深入監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.2 預(yù)警功能智能化。

預(yù)警裝置必須經(jīng)過細(xì)致的系統(tǒng)分析和決策，才能實現(xiàn)要在最短的時間分析和鑒別變電設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，及時找出故障原因降低誤報率，實現(xiàn)預(yù)警準(zhǔn)確性的要求。除此之外，經(jīng)過對系統(tǒng)的細(xì)致分析和決策，還能根據(jù)分析信號強度和信號來源來判斷故障的種類和級別，給終端計算機提供故障判斷信息。

四、油田電網(wǎng)中應(yīng)用智能變電技術(shù)的必要性。

1、進(jìn)一步拓展和增強了變電站自身能力。

由于引入了多種智能化的現(xiàn)代技術(shù)，更加增強了變電站自身變電能力。傳統(tǒng)的變電站不能添加的二次變電能力，可以集成化添加到智能變電站間隔層中，無需增加電纜便能實現(xiàn)更加強大的變電能力。通過引入先進(jìn)的光電技術(shù)，能更多的監(jiān)測出信息，處理信息的能力也得到了大的提升。

2、降低變電成本。

智能化的變電站技術(shù)，利用計算機代替常規(guī)的控制設(shè)備和信號監(jiān)測設(shè)備，降低了人工記錄數(shù)據(jù)的工作量，節(jié)省了變電成本和人力資源。

結(jié)語：由此可見，建立起油田電網(wǎng)的智能化變電站技術(shù)，優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度信息系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)了變電站一體化、智能化的操作模式，有機地結(jié)合現(xiàn)代化信息管理技術(shù)和電力輸配技術(shù)，有效提升變電效率，降低電網(wǎng)安全風(fēng)險，保證油田作業(yè)的用電需求。

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