桂峰
摘 要：某油田配备有3台透平机组，在无外输情况下为2用1备的运行方式，卖油的情况下为3台机组运行的方式。油田为典型的孤岛电站，固定容量有限，短路、接地故障、机组系统故障及机组断路器关断，都会造成巨大影响。本文介绍的电力管理系统（PMS），当在不同工况下电站或海缆柜发生故障时，根据程序预计算，在120ms左右卸载预计算级别负载，以保证电站的平稳运行。
关键词：PMS 脱扣 安稳策略
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（a）-0006-02
油田随着井口数量增加，生产配套设备的扩大，使电力需求逐步加重，负荷的增加也带来了电力系统运行的风险。传统优先脱扣主要实现方式有以下三种。
（1）监控机组出力将油田负载分为固定3级，当1台机组运行且过载，直接对3级负载进行卸载。
（2）监控机组出力将油田负载分为固定3级，当多机组运行且过载，对固定负载1级进行卸载延时检测机组还处于过载继续卸载下一级直至卸载到3级负载。
（3）根据在线机组数量以及跳机信号切除固定级别负荷。
不同于传统的优先脱扣系统，本文介绍的PMS原理是基于电网热备值提前预计算实现级别实时可变的精细化控制。
本文利用Allen-Bradley系列PLC实现信号的采集、通讯、系统间的数据交换，实现孤岛电站的供-配-用端的在线监控和实时控制。
1 系统设计
1.1 硬件设计
硬件采用A-BPLC的ControlLogix系统，其外形简单紧凑占用空间小，且可提供离散、驱动、过程和安全控制，采用模块化结构，使开发者能更灵活的应用，从而大幅节省设计、人力资源等相关成本。
硬件配置如下。
（1）采用双环EtherNet网络。
（2）CPU采用冗余配置。
（3）网络采用冗余环网结构。
（4）FlexI/O系列作为负载平台I/O子站。
（5）HMI操作站覆盖到各个平台站点。
1.2 信号采集
（1）机组状态。
通过与机组开关柜之间的硬线（PLCDI模块）获取机组的状态信号。
（2）机组实时数据。
通过与机组控制盘之间的Cat5通讯网线（PLCEtherNet模块），采用标准的Message获取机组的功率、频率、T5温度等数据。
（3）高中低压开关柜状态。
通过与高中低压开关柜之间的硬线（PLCDI模块）获取运行状态。
（4）高中低压开关柜实时数据。
通过与高中低压开关柜仪表间的Rs485电缆（PLCModbus模块），获取功率、频率、电流等数据。
（5）负载开关柜脱扣指令。
通过驱动中间继电器（PLCDO模块）再通过与可卸负载开关柜之间的硬线。
1.3 系统架构
该系统中主要有两种网络。
（1）信息层。
以太网为该系统的信息层网络，HMI操作站以及透平机组间通讯均采用以太网。
（2）控制层。
DLR环网为该系统的控制层网络，主要用于单站内的环网连接通讯，该网络满足I/O数据交换、编程/组态等多样要求，适合离散控制和过程控制等。
2 控制方法
海上平台由于空间狭隘同时考虑到经济成本，海上电网热备容量非常有限，在电网突发情况下，如果跳机、高温或过载等情况，根据功能块程序提前预计算自动完成脱扣，以保证电网稳定。根据海上平台生产的特点，PMS应遵循以下基本原则。
（1）快速卸掉足够的负荷，维持电网稳定。
（2）应考虑全网、局部电网模式，增加系统灵活性与可靠性。
（3）就近原则：优先考虑故障附近的负荷，越近级别越低，减轻潮流波动。
（4）卸载对生产影响最小化原则：选择可卸载负荷应减少对生产设施的整体卸载，减少恢复生产困难的生产设施卸载等。
（5）不会造成环境污染原则：在任何情况下，卸载的设备不能影响平台的正常工艺生产。
（6）在本油田系统中，影响油田电站安稳的因素主要有以下几种。
①在线机组一台跳机。
②在线机组多台跳机。
③在线机组T5高温。
④在线机组过载。
⑤海缆过载。
⑥输电平台中任意1路海缆开关柜跳闸。
在不同工况下，PMS将进行不同CASE的参数修正和计算，主要包括以下几个方面。
APT：总在线机组最大出力。
APS：Trip机组最大出力值。
RPI：热备用。
OLT：总实时负荷。
ALT：可卸载负荷。
Δ：修正值。
2.1 跳機或海缆解列类case
本类case包括单台或多台机组（海缆柜）同时trip。
机组（海缆柜）trip时：RPI=APT-APS-OLT-Δ。
当得出RPI≥0时机组发生trip，无需卸载，负载会由其他机组共同承担。
当得出RPI<0时机组发生trip，则需要卸载设备以维持电站平衡，卸载原则如下。
计算RPI+L1_KW（预设的1级负载的总在线功率，下同），如果RPI+L1_KW≥0则确定级别为1级，如果RPI+L1_KW<0则程序继续执行；计算RPI+∑（L1_KW+…+Ln_KW），判断方法如上，最终得到脱扣级别。
2.2 超载类case
本类case不涉及到电网结构、机组容量以及海缆解列，所以控制策略可以按照过载程度进行分类。
（1）机组过载。
一般而言过载不会在短时间内导致机组停机，如设定机组带载95%以上为过载，操作人员只需预输入该CASE下的卸载级别以及卸载延时时间，当发生过载后，在HMI界面上可进行手/自动卸载，手动卸载（设定延时到达后）可直接卸载手动卸载级别以下设备，自动卸载则可以实现逐级卸载。
（2）线路超载。
当线路过载时，应改变线路的潮流值，处理思路如上，当超载程度不高时，手动卸载（设定延时到达后）可直接卸载手动卸载级别以下设备或经过系统自动计算出来的值进行逐级卸载（逐级之间设定时间差）。
3 结语
海上电站的PMS系统，因其针对性和完整性，自投入运行以来，通过实际经验，控制系统运行效果良好，克服了海上电站因发电机故障或者过载造成全面停产的不足，为海上油田安全稳定生产提供了可靠的保障。
参考文献
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