西部管道站場(chǎng)不間斷電源智能化改造

中油(新疆)石油工程有限公司設(shè)計(jì)分公司 新疆 克拉瑪依 834000

1 引言

西部管道負(fù)責(zé)建設(shè)并運(yùn)營(yíng)西部能源戰(zhàn)略通道，目前運(yùn)營(yíng)管轄各類輸油氣站場(chǎng)82座。沿線站場(chǎng)主要用于石油、天然氣介質(zhì)的輸送，不間斷電源是為一級(jí)或特別重要的負(fù)荷供電，其穩(wěn)定、可靠運(yùn)行是保證整個(gè)站場(chǎng)安全、穩(wěn)定的必要條件。因此必須對(duì)站場(chǎng)不間斷電源進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，完成在線監(jiān)測(cè)和信號(hào)上傳，實(shí)現(xiàn)一體化監(jiān)控和智能診斷，提高系統(tǒng)可靠性。

2 智能化需求分析

本次現(xiàn)狀分析取四堡輸油站為典型站場(chǎng)，針對(duì)站場(chǎng)內(nèi)不間斷電源系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化分析，最終確定智能化改造方式。

2.1 一體化電源現(xiàn)狀 四堡輸油站已建110k V變電站二次設(shè)備室內(nèi)設(shè)站用電柜1面，直流柜3面，站內(nèi)無(wú)站用變，站用交流電源由輸油站0.4k V配電室低壓母線引接，在站用電柜內(nèi)設(shè)雙電源互投開關(guān)。站內(nèi)直流柜容量為100Ah，單電池組設(shè)計(jì)。輸油站已建綜合值班室內(nèi)設(shè)站控UPS間及電池室，UPS的容量為2×30k VA，雙冗余配置。

變電站直流柜和值班室內(nèi)UPS室電池上均已建有電池巡檢儀，站控SCADA系統(tǒng)同綜合值班室內(nèi)UPS主機(jī)和變電站直流屏已建立通訊，可以在站控系統(tǒng)上顯示和查詢部分相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 存在問(wèn)題 通過(guò)典型站場(chǎng)現(xiàn)狀可知，四堡輸油站站控系統(tǒng)檢測(cè)到的信息不完整，目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控和故障預(yù)診斷相關(guān)功能，其他相關(guān)站場(chǎng)存在的主要問(wèn)題如下。

(1)部分站場(chǎng)、壓縮機(jī)組的UPS和變電站直流柜，通過(guò)各自的串口接入對(duì)應(yīng)的站控或變電站綜自系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信，但存在遙測(cè)信息不全，尤其是單個(gè)蓄電池沒(méi)有配置電池巡檢儀，單個(gè)電池的狀態(tài)沒(méi)有檢測(cè)的問(wèn)題較為突出。部分場(chǎng)站甚至UPS就沒(méi)有與自動(dòng)化系統(tǒng)通信。

(2)部分站場(chǎng)電池未設(shè)置巡檢儀，無(wú)法實(shí)現(xiàn)單電池的電壓、內(nèi)阻檢測(cè)和容量估算，無(wú)法了解每個(gè)蓄電池的健康狀態(tài)。只有蓄電池表觀鼓脹或損壞時(shí)，才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，增加了維護(hù)費(fèi)用。

2.3 站場(chǎng)不間斷電源智能化需求分析 站場(chǎng)不間斷電源在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或維護(hù)不到位的情況下，會(huì)出現(xiàn)電池欠壓、內(nèi)部短路、逆變器故障、裝置過(guò)載等問(wèn)題，影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。最終在故障出現(xiàn)的情況下，運(yùn)行維護(hù)人員只能被動(dòng)的對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行處理。智能化改造可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠準(zhǔn)確掌握不間斷電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障的預(yù)診斷，保障供電的可靠性。

3 智能化改造方案

本次改造以四堡輸油站作為典型站場(chǎng)，本次提出以下兩種改造方式。

3.1 智能化改造方案一 將四堡輸油站變電站內(nèi)的直流電源和站控UPS間的電源進(jìn)行統(tǒng)一的整合，更換已建UPS間的主機(jī)柜、交流回路配出柜，已建電池柜根據(jù)站場(chǎng)的后備時(shí)間要求和目前最大的運(yùn)行負(fù)荷情況綜合考慮是否進(jìn)行更換(本站考慮更換)。同時(shí)取消變電站內(nèi)的1面蓄電池屏，原整流饋電屏和不間斷電源屏繼續(xù)保留，原充電單元拆除。改造完成后，變電站內(nèi)的不間斷電源系統(tǒng)由站控UPS配出2回AC380V電源接至交流輸入單元，兩條電纜采用分溝敷設(shè)的方式敷設(shè)。該種改造方式對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施工程量比較大。

3.2 能化改造方案二 四堡輸油站站控SCADA系統(tǒng)同UPS主機(jī)已建立通訊；變電站內(nèi)直流通過(guò)串口通訊，經(jīng)規(guī)約轉(zhuǎn)換后接入綜自系統(tǒng)，也已經(jīng)同站控SCADA系統(tǒng)建立通訊，分散的不間斷電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和單只電池的運(yùn)行狀態(tài)均可以進(jìn)行有效的監(jiān)控。針對(duì)類似四堡輸油站站場(chǎng)單只電池的運(yùn)行狀態(tài)無(wú)法進(jìn)行監(jiān)控的其他場(chǎng)站，可以考慮加裝電池巡檢儀、電源系統(tǒng)總監(jiān)控裝置(用于匯集電池巡檢儀、UPS主機(jī)等運(yùn)行數(shù)據(jù))和蓄電池監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)分散的電池組進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控管理，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)電池運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)行溫度、充放電、運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)控制并管理，經(jīng)電池巡檢儀進(jìn)行前端數(shù)據(jù)采集、通過(guò)通信數(shù)據(jù)傳輸、后端監(jiān)控平臺(tái)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)、信息網(wǎng)及其管理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)在中控室顯示屏上，可通過(guò)web查詢?cè)L問(wèn)。

3.3 改造方案分析 站場(chǎng)主要不間斷電源為中控、變電站設(shè)備用UPS和變電站直流電源。站場(chǎng)的供電方式主要分為兩類模式，一種變電站內(nèi)設(shè)置單獨(dú)的電池柜和不間斷電源系統(tǒng)；另外一種為變電站內(nèi)沒(méi)有設(shè)置單獨(dú)的電池柜，不間斷電源由站控UPS室引接兩路電源至變電站不間斷電源柜內(nèi)充電單元配置的雙電源切換裝置。

方案二采用對(duì)局部沒(méi)有監(jiān)控單元和巡檢儀的區(qū)域進(jìn)行增加，同時(shí)在站控增加總監(jiān)控單元的模式，該種方式現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方便，改造工程量小，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)施監(jiān)控及系統(tǒng)的故障報(bào)警和預(yù)診斷，供電可靠性也可以滿足要求。改造方案一將變電站內(nèi)設(shè)置的電池柜整體拆除，將其整合至站控UPS的電池室內(nèi)，由于變電站不間斷電源負(fù)荷的增加，該種方式需要將站控UPS主機(jī)進(jìn)行更換，交流回路配出柜需要改造，同時(shí)也需要對(duì)變電站內(nèi)的電池柜進(jìn)行拆除，重新進(jìn)行并柜，改造工程量非常大，不便于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施。

兩種方案實(shí)施改造完成后，同時(shí)能夠監(jiān)控各個(gè)模塊的相關(guān)信息量主要信息如下：

a)交流輸入電壓、電流；

b)交流輸出電壓、電流和頻率；

c)直流系統(tǒng)母線電壓、電流；

d)蓄電池組電壓、電流；

e)充電裝置輸出電壓、電流；

f)DC/DC輸出電壓、電流；

g)直流系統(tǒng)接地電阻、對(duì)地電壓及其接地支路編號(hào)；

h)充電浮充電裝置運(yùn)行狀態(tài)；

i)UPS、INV運(yùn)行狀態(tài)；

j)DC/DC運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)不間斷電源配置方式不同的站場(chǎng)，需要根據(jù)站場(chǎng)的規(guī)劃和投資等相關(guān)情況來(lái)確定最終的改造方式，改造方案不僅僅局限于上述兩種方式，但不管采用哪種方式，需要解決不間斷電源在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或運(yùn)行維護(hù)不到位的情況下，出現(xiàn)的電池欠壓、內(nèi)部短路、逆變器故障、裝置過(guò)載等嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行問(wèn)題。改造方案最終均需要完成每個(gè)廠站的一體化監(jiān)控信息能夠同智能監(jiān)控后臺(tái)的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，用數(shù)字化、信息化改造提升建設(shè)“監(jiān)、測(cè)、管、控一體化”的綜合管理，最終完成智能告警和故障預(yù)診斷，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維。