多油井公共直流母线群控系统应用
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
５８２
化 工 自 动 化 及 仪 表 第 ４６卷
多油井公共直流母线群控系统应用
曲 鹏
（新 疆 油 田 分 公 司 基 本 建 设 工 程 处 ）
摘 要 针 对 “单 变 单 井 ”配 电 方 式 存 在 的 配 置 变 压 器 冗 余 量 大、缺 乏 必 要 的 调 速 调 压 等 控 制 方 式 及 油 田配网损耗大等问题，提出将多油井公共直流母线群控系统应用于井区。现场改造 结 果 表 明，直 流 母 线 供 电 方 式 可 降 低 系 统 能 耗 ，减 少 变 压 器 容 量 ，实 现 降 本 增 效 。 关键词 群控系统 抽油机 直流母线 变压器 逆变器 中图分类Leabharlann Baidu ＴＨ８６２ 文献标识码 Ｂ 文章编号 １０００３９３２（２０１９）０７０５８２０３
多油井公共直流母线群控系统可将多台抽油 机通过直流母 线 联 系 在 一 起，充 分 发 挥 抽 油 机 的 群体优势，能够 实 现 多 台 抽 油 机 倒 发 电 能 量 的 互 馈 共 享 和 循 环 利 用 ，改 善 整 流 器 网 侧 电 流 波 形 ，降 低 对 电 网 的 谐 波 污 染 ，实 现 油 田 生 产 降 本 增 效 ，为 技术的推广应用提供理论与现场支撑。
研发抽油机 专 用 逆 变 器，使 之 可 以 分 时 监 测 抽油机的当前 负 载 状 况，实 现 抽 油 机 负 载 的 矢 量 控制、动态 跟 踪 和 自 动 调 压 （需 要 多 大 功 率 就 输 出多大 功 率 ）。 同 时，抽 油 机 专 用 逆 变 器 具 有 调 频调速、软启软停和综合保护的 功 能；且 ０～５０Ｈｚ 频 率 可 调 ，可 实 现 油 井 生 产 的 无 级 调 速 ；柔 性 启 停 可减小机泵运行伤害，避免启动电流对供 ／用电系 统的冲击。
取直流互馈型 集 群 节 能 控 制 系 统，可 充 分 发 挥 直 流 供 电 优 势 ，有 效 扩 大 集 控 半 径 。
研发独特的直流供电方式和专门的油井逆变 器 ，利 用 集 控 内 多 口 油 井 冲 程 冲 次 各 不 相 同 、工 作 时快慢不一交 错 运 行 的 特 点，并 融 合 压 减 单 井 冗 余 变 压 器 ，可 大 幅 降 低 变 压 器 的 容 量 和 台 数 。
图 １ 改造前后配电方式示意图
作 者 简 介 ：曲 鹏 （１９８８），工 程 师 ，从 事 油 气 田 地 面 工 程 建 设 管 理 和 研 究 工 作 ，ｐｈｉｌｑｕ１９８８＠１６３．ｃｏｍ。
第 ７期 曲 鹏．多油井公共直流母线群控系统应用
５８３
２ 抽 油 机 公 共 直 流 母 线 群 控 技 术 优 势 基于油田采 油 区 块 多 井 集 中 分 布 的 特 点，采
抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一， 也是油田耗电 大 户，其 用 电 量 约 占 油 田 总 用 电 量 的 ４０％，且总体 效 率 很 低，据 调 查 一 般 在 ３０％ 左 右。启动初始状态要求拖动电机的启动力矩是抽 油机实 际 负 载 的 ３～４倍，甚 至 更 大，启 动 力 矩 是 抽油机选配电机的第一要素。若启动力矩适用则 负载功率必然 匹 配 不 佳，运 行 负 载 功 率 远 小 于 电 机的额定功率，造 成 油 井 开 采 的 电 费 成 本 居 高 不 下 ，能 源 浪 费 严 重 。
井群上、下冲 程 位 能 控 制 技 术。 逆 变 器 自 动 监测母线电压，可 使 各 抽 油 机 倒 发 电 能 量 与 电 动 消耗能量保持 平 衡，保 证 直 流 母 线 能 量 的 互 馈 共
享和过压失速控制，避免馈能集中释放，造成 过压 烧坏设备、停机等事故，使同一直流母线上的 循环 利用效率和整体系统节能效率得到提高。
１ 多 油 井 公 共 直 流 母 线 群 控 系 统 原 理 多油井公共直 流 母 线 群 控 系 统，即 将 井 区 内
多口油井的供电模 式 改 造 为 共 用 一 台 变 压 器 （供 电半径 ３ｋｍ），并 配 套 设 置 一 台 整 流 滤 波 器 装 置。 通过共用变压 器 将 电 网 电 压 １０（６）ｋＶ降 压 处 理 为三相交流电 ３８０Ｖ，再通过整流 滤波装置将 三相 交流电逆变为两相直流电 ５４０Ｖ，完成“交 －直”变 化。然后通过公 共 直 流 母 线 输 送 到 多 个 单 井，同 时单井配 套 设 置 “直 －交 ”逆 变 器，实 现 电 机 拖 动。该系统将多台抽油机配挂在直流母线上进行 群控，可以实现 群 控 网 络 上 各 抽 油 机 倒 发 电 的 交 错利用 。 ［１］ 同时，直 流 输 电 既 减 小 了 电 网 谐 波 污 染，又提高了单井系统效率和功率因数，降 低变压 器配置容量和电能损耗，达到综合节能的目的 。 ［２］ 改造前后配电方式如图 １所示。
通过系统优 化，使 直 流 集 中 供 电 系 统 功 率 因 数趋于 １，可 消 除 无 功 电 流，降 低 母 线 电 流，减 少 变压器、电机 和 供 电 线 路 的 损 耗。 过 去 倒 发 电 油 井能量白白释 放 掉，现 通 过 抽 油 机 专 用 逆 变 器 反 馈 到 母 线 ，被 做 功 油 井 吸 收 利 用 ，可 极 大 提 高 电 能 利用率。
抽油机倒发电馈能再利用技术。通过油井电 控终端装置完 成 对 抽 油 机 的 变 频 调 速 控 制、监 测 与保护，同时配合响应监控中心指令，完成各 种井 群协调控制算法和本终端的优化节能控制算法， 将数据采集与 网 络 通 信 模 块 和 终 端 控 制、保 护 等 功能集为一体。
综合整流撬和谐波处理设计。变压器低压侧 采用 ６００Ａ全波整流，外加分时群控装置、ＬＣ无源 滤波装置等，实 现 直 流 无 谐 波 供 电。由 于 系 统 采 用 一 个 单 向 整 流 源 ，电 流 从 干 线 经 过 整 流 后 ，逆 变 器谐波无法返 回 高 压 电 网，因 此 对 电 网 没 有 二 次 污染，无 需 无 功 补 偿 装 置，极 大 地 降 低 了 投 资 费 用。 ３ 直 流 母 线 群 控 系 统 现 场 改 造
化 工 自 动 化 及 仪 表 第 ４６卷
多油井公共直流母线群控系统应用
曲 鹏
（新 疆 油 田 分 公 司 基 本 建 设 工 程 处 ）
摘 要 针 对 “单 变 单 井 ”配 电 方 式 存 在 的 配 置 变 压 器 冗 余 量 大、缺 乏 必 要 的 调 速 调 压 等 控 制 方 式 及 油 田配网损耗大等问题，提出将多油井公共直流母线群控系统应用于井区。现场改造 结 果 表 明，直 流 母 线 供 电 方 式 可 降 低 系 统 能 耗 ，减 少 变 压 器 容 量 ，实 现 降 本 增 效 。 关键词 群控系统 抽油机 直流母线 变压器 逆变器 中图分类Leabharlann Baidu ＴＨ８６２ 文献标识码 Ｂ 文章编号 １０００３９３２（２０１９）０７０５８２０３
多油井公共直流母线群控系统可将多台抽油 机通过直流母 线 联 系 在 一 起，充 分 发 挥 抽 油 机 的 群体优势，能够 实 现 多 台 抽 油 机 倒 发 电 能 量 的 互 馈 共 享 和 循 环 利 用 ，改 善 整 流 器 网 侧 电 流 波 形 ，降 低 对 电 网 的 谐 波 污 染 ，实 现 油 田 生 产 降 本 增 效 ，为 技术的推广应用提供理论与现场支撑。
研发抽油机 专 用 逆 变 器，使 之 可 以 分 时 监 测 抽油机的当前 负 载 状 况，实 现 抽 油 机 负 载 的 矢 量 控制、动态 跟 踪 和 自 动 调 压 （需 要 多 大 功 率 就 输 出多大 功 率 ）。 同 时，抽 油 机 专 用 逆 变 器 具 有 调 频调速、软启软停和综合保护的 功 能；且 ０～５０Ｈｚ 频 率 可 调 ，可 实 现 油 井 生 产 的 无 级 调 速 ；柔 性 启 停 可减小机泵运行伤害，避免启动电流对供 ／用电系 统的冲击。
取直流互馈型 集 群 节 能 控 制 系 统，可 充 分 发 挥 直 流 供 电 优 势 ，有 效 扩 大 集 控 半 径 。
研发独特的直流供电方式和专门的油井逆变 器 ，利 用 集 控 内 多 口 油 井 冲 程 冲 次 各 不 相 同 、工 作 时快慢不一交 错 运 行 的 特 点，并 融 合 压 减 单 井 冗 余 变 压 器 ，可 大 幅 降 低 变 压 器 的 容 量 和 台 数 。
图 １ 改造前后配电方式示意图
作 者 简 介 ：曲 鹏 （１９８８），工 程 师 ，从 事 油 气 田 地 面 工 程 建 设 管 理 和 研 究 工 作 ，ｐｈｉｌｑｕ１９８８＠１６３．ｃｏｍ。
第 ７期 曲 鹏．多油井公共直流母线群控系统应用
５８３
２ 抽 油 机 公 共 直 流 母 线 群 控 技 术 优 势 基于油田采 油 区 块 多 井 集 中 分 布 的 特 点，采
抽油机是应用最普遍的石油开采机械之一， 也是油田耗电 大 户，其 用 电 量 约 占 油 田 总 用 电 量 的 ４０％，且总体 效 率 很 低，据 调 查 一 般 在 ３０％ 左 右。启动初始状态要求拖动电机的启动力矩是抽 油机实 际 负 载 的 ３～４倍，甚 至 更 大，启 动 力 矩 是 抽油机选配电机的第一要素。若启动力矩适用则 负载功率必然 匹 配 不 佳，运 行 负 载 功 率 远 小 于 电 机的额定功率，造 成 油 井 开 采 的 电 费 成 本 居 高 不 下 ，能 源 浪 费 严 重 。
井群上、下冲 程 位 能 控 制 技 术。 逆 变 器 自 动 监测母线电压，可 使 各 抽 油 机 倒 发 电 能 量 与 电 动 消耗能量保持 平 衡，保 证 直 流 母 线 能 量 的 互 馈 共
享和过压失速控制，避免馈能集中释放，造成 过压 烧坏设备、停机等事故，使同一直流母线上的 循环 利用效率和整体系统节能效率得到提高。
１ 多 油 井 公 共 直 流 母 线 群 控 系 统 原 理 多油井公共直 流 母 线 群 控 系 统，即 将 井 区 内
多口油井的供电模 式 改 造 为 共 用 一 台 变 压 器 （供 电半径 ３ｋｍ），并 配 套 设 置 一 台 整 流 滤 波 器 装 置。 通过共用变压 器 将 电 网 电 压 １０（６）ｋＶ降 压 处 理 为三相交流电 ３８０Ｖ，再通过整流 滤波装置将 三相 交流电逆变为两相直流电 ５４０Ｖ，完成“交 －直”变 化。然后通过公 共 直 流 母 线 输 送 到 多 个 单 井，同 时单井配 套 设 置 “直 －交 ”逆 变 器，实 现 电 机 拖 动。该系统将多台抽油机配挂在直流母线上进行 群控，可以实现 群 控 网 络 上 各 抽 油 机 倒 发 电 的 交 错利用 。 ［１］ 同时，直 流 输 电 既 减 小 了 电 网 谐 波 污 染，又提高了单井系统效率和功率因数，降 低变压 器配置容量和电能损耗，达到综合节能的目的 。 ［２］ 改造前后配电方式如图 １所示。
通过系统优 化，使 直 流 集 中 供 电 系 统 功 率 因 数趋于 １，可 消 除 无 功 电 流，降 低 母 线 电 流，减 少 变压器、电机 和 供 电 线 路 的 损 耗。 过 去 倒 发 电 油 井能量白白释 放 掉，现 通 过 抽 油 机 专 用 逆 变 器 反 馈 到 母 线 ，被 做 功 油 井 吸 收 利 用 ，可 极 大 提 高 电 能 利用率。
抽油机倒发电馈能再利用技术。通过油井电 控终端装置完 成 对 抽 油 机 的 变 频 调 速 控 制、监 测 与保护，同时配合响应监控中心指令，完成各 种井 群协调控制算法和本终端的优化节能控制算法， 将数据采集与 网 络 通 信 模 块 和 终 端 控 制、保 护 等 功能集为一体。
综合整流撬和谐波处理设计。变压器低压侧 采用 ６００Ａ全波整流，外加分时群控装置、ＬＣ无源 滤波装置等，实 现 直 流 无 谐 波 供 电。由 于 系 统 采 用 一 个 单 向 整 流 源 ，电 流 从 干 线 经 过 整 流 后 ，逆 变 器谐波无法返 回 高 压 电 网，因 此 对 电 网 没 有 二 次 污染，无 需 无 功 补 偿 装 置，极 大 地 降 低 了 投 资 费 用。 ３ 直 流 母 线 群 控 系 统 现 场 改 造