（电气工程专业论文）电力自动化系统在埕岛油田海上采油平台的应用研究.pdf

i 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 铲 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 日期：小f 口f 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅：本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：3 裤导师签名：越日期： v p r 1 毕 一 名签黼嫩 。 粉 撒隰 4 山东大学硕士学位论文 第一章前言 目录 1 1 埕岛油田简介 - 1 2 6 1 2 埕岛油田海上采油平台配电现状 1 3 国内外研究现状 1 4 本课题研究内容一一一一9 j 第二章系统总体设计 2 1 设计指导思想 2 2 系统的技术性能指标一 2 3 系统适合的工作环境一 第三章电力自动化系统在海上采油平台的应用研究 3 1 系统结构研究 3 2 主站系统研究 3 3 子站系统研究一 3 4 通讯部分研究 11 1 1 1 4 1 6 一一1 6 一1 6 3 5 关键设备选型研究 3 6 设备配置 3 7 软件画面显示及主要功能 3 8 系统验收测试方案研究 - - - 2 5 - - - - 2 9 3 9 应用情况以及达到的技术指标 第四章经济效益和社会效益分析 - 3 3 - - 3 9 4 4 第五章本次应用研究中的改进与技术创新4 8 第六章结论及下步建议一 山东大学硕士学位论文 山东大学硕士学位论文 摘要： 海洋采油厂管辖的埕岛油田位于渤海湾南部的浅海、极浅海海域，海域水深l o 米左右，已经发展成为年产2 0 0 万吨级油田。由于海上环境十分恶劣，采油平台均为 无人值守设计，生产、生活条件非常艰苦，油田成功实施了工艺自动化系统，实现了 平台无人值守，但随之带来的问题是无法对平台配电系统情况进行监控，海上配电系 统逐渐暴露出不足，尤其大风天出现停电事故时无法及时恢复供电，给海上生产带来 了很大困难和损失。为了安全生产，提高采油时率，必须在海上平台实施电力自动化 技术，实现海上配电系统的自动化管理。 通过对电力自动化系统研究，对比各类系统，优选适合于海上平台的系统，尤其 对设备选型进行优选，确保满足海上要求，系统设置在在中, l , - - 号平台，包括中心二 号3 5 k v 变电所、6 k v 高压开关柜及四座井组平台高压设施，系统采用工业控制网络， 有良好的开放性和兼容性，能实时监测电网参数，实现了电力设备的遥控、遥测、遥 信、遥调等功能。 通过调研自动化系统，结合现场实际，对系统进行了广泛深入的研究，尤其对系 统的结构、主站系统、子站系统、继电保护、通讯系统、电气设备、软硬件、系统测 试验收等进行了详细深入的研究，优化系统各项功能设计，实现了系统的安全高效投 入运行。 通过研究，实现了系统多个方面的创新：多种技术融为一体，运用了电力s c a d a 、 继电保护、无线通讯、网络通讯、光电通讯等技术的软硬件一体化系统；采用了多个 厂家的r t u 、继电器、智能仪表、数传电台、光电转换器、卫星时钟等产品，采集数 据量大，功能强大，兼容性强；实现了实时数据采集、遥测、遥信、遥控、遥调、数 据报表等功能；运行环境恶劣，但可靠性强；该系统在常年在海上运行，温差较大、 湿度大，环境恶劣，因此采用双机备份、操作记录、故障录波、实时报警等技术提高 了系统的可靠性。 该研究的实施具有良好的经济效益和社会效益，极大地提高了海上变电站的安 全、可靠，实现了海上电力自动化系统的高效运行。 关键词：电力系统电力自动化采油平台监控系统 山东大学硕士学位论文 s i 删a r y ： t h ec h e n g d a oo i l f i e l do fo c e a no i ie x t r a c t i o nf a c t o r yi si o c a t e di nt h e n e r i t i ca n dt h em o s tn e r i t i cw a t e r so fg u l ft h es o u t ho fb o h a is e a ，t h ew a t e ri n t h es e a sd e e p1 0m e t e r s e sa r eo rs o ，i th a sa l r e a d yd e v e l o p e dt ob e c o m ea y e a rt op r o d u c e2 ，0 0 0 ，0 0 0t o nc l a s so i l - f i e l d b e c a u s e t h ee n v i r o n m e n to f s e ai sv e r yb a d ，t h eo i le x t r a c t i o np l a t f o r ma l lg u a r d sad e s i g nf o ru n m a n n e d v a l u elt h ep r o d u c t i o na n dl i f et h ec o n d i t i o ni sv e r yh a r dtt h eo i l f i e l d s u c c e s s f u l l yc a r r i e do u tac r a f ta u t o m a t i o na n dc a r r i e do u tp l a t f o r mn om a n v a l u et h ep r o b l e mg u a r d ，b u ti m m e d i a t e l yb r i n g i n gi st oc a nn o tg ot o g e t h e r w i t ha n dg i v eo rg e ta ne l e c t r i cs h o c kas y s t e mc i r c u m s t a n c ea n dc a r r yo n s u p e r v i s i o nt ot h ep l a t f o r m ，a tt h es e ag ot o g e t h e rw i t ha n dg i v eo rg e ta n e l e c t r i cs h o c ks y s t e ma n de x p o s es h o r t a g eg r a d u a l l y ，p a r t i c u l a r l yt h es t r o n g w i n ds k yc o u l dn o tr e s u m ep o w e rs u p p l yi nt i m ew h i l ea p p e a r i n ga n dt h e p o w e ri so f ft r o u b l ea n db r o u g h ts e ap r o d u c t i o nv e r yg r e a t l yd i f f i c u l t ya n d l o s s f o rt h es a k eo fs a f e t yp r o d u c t i o na n dr a i s i n ga no i le x t r a c t i o nr a t e ，w e h a v et oc a r r yo u tt h ee l e c t r i cp o w e ra u t o m a t i o nt e c h n i q u et or e a l i z e t h e a u t o m a t i o nm a n a g e m e n to fg i v i n go rg e t t i n ga ne l e c t r i cs h o c kt h es y s t e m w i t ht h e s t u d yt ot h ee l e c t r i cp o w e ra u t o m a t i o n ，c o n t r a s t i n g e a c h k i n do fs y s t e m rw eo p t i m i z a t i o ns u i t a b l es y s t e mo fo f f s h o r ep l a t f o r m r p a r t i c u l a r l yc h o o s eat y p et oc a r r yo na no p t i m i z a t i o nt ot h ee q u i p m e n t s w h i c he n s u r es a t i s f ys e ar e q u e s t t h es y s t e mc o n s t i t u t i o ni sa tc e n t r a l l y n o 2p l a t f o r m ，i n c l u d i n gt h en o 23 5k vi nc e n t e rs u b s t a t i o n ，t h e6k vh i g h p r e s s u r es w i t c hc a b i n e ta n df o u rw e l ls e t sp l a t f o r mh i g hp r e s s u r ef a c i l i t i e s ， t h es y s t e ma d o p t i n d u s t r yc o n t r o ln e t w o r k ，g o o d l yo p e ns e xa n da n dp e r m i t s e x ，a b i l i t ys o l i dm o n i t o rc h a r g e db a r b e dw i r en e tp a r a m e t e r ，c a r r i e do u tt h e r e m o t ec o n t r o l ，t e l e m e t e r i n g ，i n f o r m a t i o n ，a d j u s te t c f u n c t i o n w i t ht h ee s t i g a t i n ga b o u ta u t o m a t i o n ，c o m b i n i n gt h es p o tp h y s i c a l l y ， w ec a r d e do na ne x t e n s i v e l yt h o r o u g hr e s e a r c ht ot h es y s t e m ，p a r t i c u l a r l y t ot h es t r u c t u r eo f t h es y s t e m ，l o r ds t a t i o ns y s t e m ，s o ns t a t i o ns y s t e m ， c a r r i e do na f t e re l e c t r i c i t yp r o t e c t i o n ，c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，e l e c t r i c i t y e q u i p m e n t s ，s o f th a r d w a r ea n ds y s t e mt e s ta c c e p t a n c ee t c d e t a i l e dt h o r o u g h o fr e s e a r c h ，w ee x c e l l e n te a c hf u n c t i o nd e s i g nf o rt u r n i n gs y s t e m ，c a r d e do u t t h es a f e t yo fs y s t e mt oe f f i c i e n t l yt h r o wi nm o v e m e n t w i t ht h er e s e a r c h ，w ec a r r i e do u tt h ei n n o v a t i o no fm a n y s y s t e m s ：v a r i o u st e c h n i q u e sm e r g ei n t oa ni n t e g r a lw h o l ea n dm a d e u s eo f e l e c t r i cp o w e rs c a d aa n dt u r ns y s t e ma f t e rt h es o f th a r d w a r ei n t e g r a lw h o l e o fe l e c t r i c i t yt e c h n i q u e s ，s u c ha sp r o t e c t i o n ，w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n , n e t w o r kc o m m u n i c a t i o na n do p t o e l e c t r o n i c sc o m m u n i c a t i o n e t c ；a d o p t e d s e v e r a lr t u so ff a c t o r yh o u s ea n dc o n d u c te l e c t r i c i t yt a i w a n ，o p t o e l e c t r o n i c s a f t e rt h ee l e c t r i ca p p l i a n c e s ，i n t e l l i g e n c eg a u g e ，n u m b e r c o n v e r s i o np r o d u c t s , s u c ha sm a c h i n ea n ds a t e l l i t ec l o c k e t c ，c o l l e c tad a t at oh a v eg r e a t c a p a c i t y ，t h ef u n c t i o ni ss t r o n g ，a n dp e r m i t s s e xs t r o n g ；t h ed a t ac o l l e c t e d w h e nc a r r y i n go u tw a ss o l i dlt e l e m e t e r i n gl t h er e m o t ei n f o r m a t i o n i c o n t r o l ，a d j u s t e d ，d a t as t a t e m e n te t c f u n c t i o n ；c i r c u l a t i n ge n v i r o n m e n t i sb a d , b u tt h ec r e d i b i l i t yi ss t r o n g ；t h es y s t e ma to f t e ny e a r 。so nt h ew a t e r m o v e m e n ti nd i f f e r e n c ei nt e m p e r a t u r em o r eb i g ，t h ed e g r e eo fh u m i d i t yi s b i g ，t h ee n v i r o n m e n t i sb a d ，b e c a u s et h i sm a c h i n eb a c k u p ，o p e r a t i o nr e c o r d , b r e a kd o w nr e c o r dw a v e ，s o l i dr e p o r t e dt ot h ep o l i c ea ne t c t e c h n i q u et o r a i s et h ec r e d i b i l i t yo fs y s t e m t h ei m p l e m e n t a t i o no ft h er e s e a r c hh a sg o o de c o n o m i ce f f i c i e n c ya n d s o c i a le f f i c i e n c y ，i t r a i s e das e at r a n s f o r m e rs u b s t a t i o no fs a f e t y ， d e p e n d a b l e ，i t c a r r yo u ts e ae l e c t r i cp o w e ra u t o m a t i o no fe f f i c i e n t l y c i r c u l a t e k e y w o r d ：e l e c t r i cp o w e rs y s t e m ；p o w e ra u t o m a t i o ns y s t e m ；o i l e x t r a c t i o np l a t f o r m ；s u p e r v i s ea n dc o n t r o ls y s t e m 山东大学硕士学位论文 i v 山东大学硕士学位论文 第一章前言 1 1 埕岛油田简介 1 1 1 油田地理位置及水文特征 埕岛油田是我国第一个大型浅海油田，位于渤海湾南部的浅海、极浅海海域，东 经1 1 8 。4 47 1 1 8 。5 67 ，北纬3 8 。0 8 - - 3 8 。71 67 ，海域水深l o m 左右，南距 海岸约5 k m ，与陆上桩西油田、埕东油田、五号桩油田相邻，西北距渤海石油公司的 埕北油田约3 5 k m ，自1 9 8 8 年5 月钻探埕北1 2 井时发现，已开发建成了年产原油2 0 0 万吨规模，是胜利油田增储上产的主力油田之一。油区春冬多风浪，最大风速3 3 m s ，气候潮湿，冬季有3 0 - 4 0 c m 厚的海冰，油区水深5 - - - 2 0 米，自然环境和气候条件十 分恶劣。 轴。融，蝴。州舶彬确籼碍自椭函“稚睁茹积柏礴轴矗锄翱啪蝴州扣；稍i 螽颤钟i l 瑚盔，- 睁，枷。 一一 ， ，蛳- 图1 海上平台布局图 1 1 2 产能建设模式及生产规模 埕岛油田按先高产后低产、统筹规划、分布实施开发原则，立足于机械采油、防 沙、注水，打丛式井组，以海底管线输油为主，油轮拉油为辅，自发电与岸电结合， 海水处理和污水回注相结合进行注水的产能建设模式建设起来的。油井有电泵、螺杆 泵和自喷井三种采油方式，主要为电泵，产出的原油通过海底管线输送到中心平台， 经油气分离、增压，油水混合物经外输泵通过海底管线送到海三联合站，气体一部分 用于发电，其余经天然气压缩机增压送至陆地预处理站。 截至2 0 0 9 年底，海上油f f l 共发现明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组、中生 山东大学硕士学位论文 界、古生界、太古界七套含油层系，累计产油2 9 1 6 万吨，累计生产天然气1 5 2 4 亿 立方米，成为胜利油田重要增储上产阵地。 1 2 埕岛油田海上采油平台配电现状 海上已建成平台发电站一座、3 5 k v 变电站四座、3 5 k v 海底电缆9 0 k m 、6 k y 海底 电缆1 3 2 k m ，海上总发配电能力达到4 7 2 0 0 k v a ，其中，中心一号平台发电站一座 ( 2 x 3 0 0 0 k w ) ，中心二号、c b 3 0 a 平台、c b 2 4 3 a 、c b 2 6 平台3 5 k v 变电站四座( 中, b - - 号平台2 x 1 0 0 0 0 k v a 、c b 3 0 a 平台2 x 6 3 0 0 k v a 、c b 2 4 3 平台i x 6 3 0 0 k v a 、c b 2 6 平台 l x 6 3 0 0 k v a ) 。电源从陆地li o k v 变电所通过3 5 k v 双回路海底电缆向平台供电，两座 中心平台间用6 k v 海底电缆联络，中心一、二号平台通过6 k v 海底电缆向各自卫星平 台放射式供电，中心一号平台采用自发电形式辐射1 4 座井组平台，中心二号平台辐 射3 0 多座井组平台。该电网系统主要由发电机、变电所、电力负荷、输配电变压器、 海底电缆等组成，这种组成自发电系统和岸电供电相结合的独特的海上供电方 式，是随着海上生产建设实际的发展逐渐形成的，电网输送方式是单线分叉式，通俗 地说，每条线就是串糖葫芦模式。 图2埕岛油田管网图 1 2 1 中心一号平台电力系统现状 2 山东大学硕士学位论文 埕岛中心一号平台由生产平台、动力平台、储罐平台、生活平台和消防平台等5 个平台组成。主要功能为：油气计量、油气处理、发电、供配电、供热、污水处理、 注水、原油外输、生活和通讯等。其电力系统最初由单台柴油机组直接提供4 0 0 v 电 源，1 9 9 6 年3 月5 台4 0 0 v 天然气发电机组投产，当年l o 月份动力二期2 台6 k v 燃 气轮发电机组并网发电，至此形成了由4 0 0 v 天然气发电机组和6 k v 燃气轮机组并网 发电的中心一号平台特定的发电模式：由2 种不同电压等级的发电机组通过2 台并列 运行的1 0 0 0 k v a 主变压器实现并网发电。随着海上产能建设的发展，又从单一的为 本平台供电开始逐渐为周围井组平台供电，形成单线分叉式电网，中心一号平台发电 系统除满足本平台设备电能需要外，共计有4 条6 k v 出线为周围井组平台供电： ( 1 ) 6 1 1 线中心一号 1 1 a _ 1 1 b ( 2 ) 6 1 2 线中心一号 l l d- 1 1 h- 1 1 f1 l g l _ _ - 。o _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ 。 ( 3 ) 6 1 3 线中心一号1 1 d2 2 a2 2 c 啼 2 5 b ，2 2 b，2 2 d ( 4 ) 6 1 4 线中心一号 - 1 2 a- l l m 1 2 2 中心二号平台电力系统现状 埕岛中，t 二, - - 号平台由生活平台、动力及注水平台、油气及水处理平台、储罐平台 和注水罐及天然气处理平台等5 个平台组成。其中3 5 k v 变电所1 9 9 8 年11 月投产， 是采油厂第一座海上3 5 k v 变电所，变电所的进口是电力管理总公司下属海洋变电站， 通过2 条1 0 4 公里左右的海底电缆( 海电一线、海电二线) 向中心二号3 5 k v 变电所 提供3 5 k v 电压等级的电能。目前，中，t ) , - - - 号变电站内有2 台容量为1 0 0 0 0 k v a 的3 5 6 主变压器，8 条6 k v 出线( 其中有7 条在用，见下图) ，2 台1 6 0 0 k v a 站用变，2 台2 0 0 k v a 照明变压器。变电所的结线方式采用分段单母线结线，即两路3 5 k v 电源进线和两台 主变压器，都可以提供电能。当两路电源同时供电时，两台主变一般分列运行：当采 用一路电源供电、另一路电源备用时，则两台主变并列运行。选用的变压器都是由专 业生产变压器的厂家生产，都通过了船级部门的检测；选用的箱型固定开关柜是较新 型的开关柜，满足海上“三防要求；变压器和高压开关柜同常基本不需维护，只通 过每年两次春、秋电网检修即可，因此减少了值班人员的劳动强度 ( 1 ) 6 1 1 线中心二号_ 2 5 d _ 2 5 1 b 一2 5 1 a 一2 7 1 a _ 2 7 a 2 5 1 c - 2 5 1 d ( 2 ) 6 1 2 线中, l , - - - 号_ 2 5 a _ 2 5 c - - - - 1 c _ l d ( 3 ) 6 1 3 线中心二号_ l a 瓦： 图l l 子站布局拓扑图 功能介绍：此图为系统开机默认画面，开机后，用鼠标点击相应的平台，可以直接进入子站 主接线图画面。 3 7 2 2 中心二号子平台主接线图 山东大学硕士学位论文 图1 2 中心二号子平台主接线图 功能介绍 遥信：直观的观测所有高压断路器的开关状态、手车位置，同时还可以检测弹簧 储能、故障信息、开关额定动作时间、动作原因等等。 遥控：直接通过鼠标控制高压断路器的开关。 遥测：直观的观测各6 k v 出线的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、 有功电度、无功电度；u p s 的输入电压、输出电压、输出电流、电池电压、输出频率、 温度等，直流屏的合母电压、控母电压、电池电流、控母电流等参数。 3 7 2 3c b i c 子平台主接线图 功能介绍 遥信：直观的观测所有高压断路器的丌关状态、手车位置，同时还可以检测弹簧 储能、故障信息、开关额定动作时间、动作原因：低压断路器的丌关状态、脱口位置 等等。 遥控：直接通过鼠标控制高压、低压断路器的丌关。 遥测：直观的观测各6 k v 出线的；u p s 的输入电压、输出电压、输出电流、电池 电压、输出频率、温度等，直流屏的合母电压、控母电压、电池电流、控母电流等参； 低压断路器的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度、无功电度数。 3 7 澎 ! 翁，给 # 一； “，口w ， n _ 赣 ；一 一y * 一挈“ # + t “蕊7 。? 9 众 j - ? * ? i， ”，一。i ”。1 ”。 l 有】j l 劲葺 芋砩对辜 ：每军墨款 2 v | | 剖 u p s h ， 众多蕊 f 穴甏 穴 、 1纛彰墨 。|j楚。i。，。 彩蟛黔、。o。， t；。鹨鬻i j“m 。? j ， 一 糍t 。 i 蟛 i髟、 =_鬻v； ，奔 ，9 矬：j ” 一 强瞪叩 厂ii! 疆置黝2 ；= j ， 移 12 6 k 、，” r 遵彩 ：7 i - t 0 。：，。v 。! jh z + ，。一；c7 ：，_i 。w “i 有劝鼬霹 薏z 砂贺 劝事鲑黔 h i ， ：=，缸： p ， 影 ” ”“。1 氛 j 蒸| | 1i | 。? lj 城努_ 日蓐 攀攀 鼍麓誓：，u 心j 一i 。二j 。j j。rt 砰 i 荔荔i 攀3 。t | j ? hj | ，7 7一? ” ? ：，h ：一| 7_ 一一 i i ? 、妻篓誊妻凌7 ， 。，i + 翟 ” ， ， 。 1 眵ji ：i 一。j 。! 蠢。j | 誊- j 。? 。一 ， ，：=、：2 * 飘| # “强m * # 1 矗；+ p w r ”t t a 。 ? j 煮、? 7 ：i “ 一7 复 o o 。 一 羹落麓? 藏瓣磊，影，? i ? j ? 、。：，。- ，一 。，二、。，z“w * 船女 j t “j j _ ，。j 。? 1 ；一。口。 4 1j 7 j i 鼍z y j 0 ，1 ? 芎| 7 ? l 竽j 冀一”嚣| | 二2 一鼍了鼍。? ? i | j 气? “? - ：? f 。：” 处 一 够 有功功丰 鼍) 扛功窜 功率田豫 弧j j 硼二h w ：c u p s ? 一7 f ? 。j 。f x 够t 。w - i 。 ， i 州”1 | 驾”z 一 “ + + ：由w 。* e r 多奄一? 墨 髟 一，孤鬃髟 一。糕i i 霉 i ；“ ，1 “ ， 。7 _ 。i t i i。：。 ”a m 条瞄曛蟛 奔 1 ，” 众。叠影。+。；移k。； 一。、j l i itl 藿簏事匪也奄电蠛毫出耋出垃埔h 讯蝻电 1li-， 山东大学硕士学位论文 为了早日使整套系统投入正式运行，系统必须经过测试和验收，为了保证正常生 产，所有的验收最好不涉及到停井，因此，验收过程中部分功能的测试采取模拟试验 方式，主要如下： 3 8 1 现场硬件部分 主要是检查装置外壳，柜架和外壳应有足够的机械强度和钢度，使得装在柜架和 外壳内的设备具有其原有的机械性能和电气性能，同时不因吊装、运输等情况而影响 装置的性能。 a 、服务器、工作站和通讯前置机。 服务器、工作站和通讯前置机主要内容包括：外观无划伤、污损；c p u 型号、主 频；内存、硬盘的型号、容量、数量：技术文件齐全。上电必须正常运行，安装操作 系统、数据库和电力调度自动化系统软件后，整机的性能指标( 包括c p u 负载率、硬 盘占用率等) 应满足技术协议中的技术指标。 b 、显示器 显示器外观无物理损伤，显示画面清晰，颜色逼真。连续运行2 0 0 小时以上。 c 、r t u 检验 r t u 的外观完好，无污损；所有配置符合技术协议中的技术指标，各功能模块的 。 _ 数量、型号正确无误；主要功能模块包括：r t u 主机架、电源模块、主控模块、数字 量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块等。上电后，各模块的自检功能正常， 通过组态测试，所有的功能模块必须按照预定的功能运行。通过组网检测的方式分别 检测r t u 与下位设备( 如继电器) 和上位设备( 如计算机和电台) 的通讯。上电连续 运行不小于2 0 0 小时。 d 、通讯系统的检验测试 通讯系统包括电台、合路器、分路器、通讯电源等设备，所有设备必须外观完整 无缺，所有的出厂标志符合规范，通过实验室模拟现场通讯方式，系统能够实现设计 要求中的通讯功能，同时，通讯电台必须具有现场设定功能( 例如通过手操器或计算 机改变其频率、频点等) 。 e 、电台电源、光电转换器电源等相关电源设备检验 所有的电源采用d c l l 0 v 输入，输出按照相关设备的具体要求确定，检验所有电源 的输入、输出电压是否j 下确，输出电压是否达到相关的技术指标。所有电源出厂前必 须经过老化试验。 山东大学硕士学位论文 f 、系统软件的检验 系统软件必须满足设计要求和技术协议书的要求。并提供相关的技术资料。 3 8 2 系统控制 1 、测试内容： 6 k v 开关柜( 进线柜、出线柜、变压器柜) 、电潜泵进线柜、4 0 0 v 低压断路器、 2 3 0 v 低压断路器。 2 、测试目的： ( 1 ) 测试设备是否能按照预定的目的实现本地控制； ( 2 ) 测试设备是否能够按照监控中心的指令实现远方遥控。 3 、设备选取 ( 1 ) c b 2 2 d 照明变压器柜、0 7 9 k v 电潜泵迸线柜； ( 2 ) c b 2 2 c 备用出线柜； ( 3 ) c b 2 5 b 备用出线柜、1 2 6 k v 电潜泵进线柜； ( 4 ) 中心一号注水泵、联络柜； ( 5 ) 任意平台的4 0 0 v 、2 3 0 v 断路器 ( 6 ) 如果能够停电，其他任何开关柜 4 、测试方法： ( 1 ) 本地测试 将开关柜切换到本地位置，通过操作继电器( 6 k v 和电潜泵进线柜) 或直接操 作开关( 4 0 0 v 和2 3 0 v 断路器) 实现本地分合，同时中心一号监视断路器的状态。 ( 2 ) 遥控测试 将开关柜切换到远方位置，通过中心一号监控系统的计算机给开关柜发送分 合指令，现场观察开关柜是否动作，并检验中心一号监控系统的状态是否正确。 3 8 3 系统保护 l 、测试内容： 6 k v 开关柜( 进线柜、出线柜、变压器柜) 、电潜泵进线柜、4 0 0 v 低压断路器、 2 3 0 v 低压断路器。 2 、测试目的： ( 1 ) 验证高压开关柜过流、电缆短路、漏电继电器能否保护： ( 2 ) 验证继电器保护后，保护信号、继电器动作信号能否上传到主站系统的 4 1 山东大学硕士学位论文 计算机。 3 、测试方法： 为了不影响正常生产，试验时最好采用模拟保护的方式，或者在保证其他平台 安全生产的情况下对一个平台进行实际试验( 仅过流) 。具体试验方法如下： ( 一) 过流试验 方法1 ：模拟试验，步骤如下 1 ) 、选定一台备用开关柜( 如2 2 c 的备用开关柜或中心一的注水泵柜) ； 2 ) 、从开关柜的二次接线室中将三相电流互感器的输入端短接( 开关柜本身有 短接片，只须将螺丝松动，让短接片滑下，然后拧紧螺丝) ： 3 ) 、从开关柜的二次接线室中将三相电流互感器的输入、输出断开( 开关柜内 有短接片) ； 4 ) 、将继电器测试仪电流输出接到继电器的电流输入端( 从开关柜的接线端子 上) ： 5 ) 、将电流输出调到最小，给测试仪送电，检测继电器的过流保护，同时观察 主控计算机上是否有信号； 6 ) 、将电流输出调到i o a 以上，给测试仪送电，然后增加电流，检测继电器的 速断保护，同时观察计算机上是否有信号； 方法2 ：实际试验 1 ) 、选定一台开关柜( 如变压器进线柜或电潜泵进线柜) ； 2 ) 、断开开关柜的负载； 3 ) 、将继电器的保护定值设定到小于实际电流值； 4 ) 、给开关柜加负载，检测继电器过流保护，同时观察计算机上是否有信号。 ( - - ) 电缆短路、漏电试验 1 ) 、选定一台备用开关柜( 如2 2 c 的备用开关柜或中心一的注水泵柜) ； 2 ) 、从开关柜的二次接线室中将零序电流互感器的输入端短接( 开关柜本身有 短接片，只须将螺丝松动，让短接片滑下，然后拧紧螺丝) ； 3 ) 、从开关柜的二次接线室中将零序电流互感器的输入、输出断开( 开关柜内 有短接片) ： 4 ) 、将继电器测试仪电流输出接到继电器的零序电流输入端( 从开关柜的接线 端子上) ； 4 2 山东大学硕士学位论文 5 ) 、将电流输出调到最小，给测试仪送电，然后增加电流，检测继电器的零序 保护，同时观察主控计算机上是否有信号。 3 8 4 系统信号检测 1 、测试内容： 6 k v 开关柜( 进线柜、出线柜、变压器柜) 、电潜泵进线柜、4 0 0 v 低压断路器、 2 3 0 v 低压断路器、u p s 、直流屏。 2 、测试目的： ( 1 ) 验证断路器的状态是否正确； ( 2 ) 验证电潜泵的状态是否正确； ( 3 ) 检测电流、电压、有功、无功、功率因数等模拟量是否正确； ( 4 ) 检验u p s 、直流屏的检测值是否正确。 3 、测试方法： ( 1 ) 断路器状态检测 通过遥控或本地操作的方式检测6 k v 开关柜、电潜泵进线柜、4 0 0 v 、2 3 0 v 断路器， 检测中心一号计算机上的状态是否与实际相符。可选取的丌关柜：2 2 0 照明变压器柜、 0 7 9 k v 电潜泵进线柜；2 2 c 备用出线柜；2 5 b 备用出线柜、1 2 6 k v 电潜泵进线柜；中 心一号注水泵、联络柜；任意4 0 0 v 、2 3 0 v 低压断路器。 ( 2 ) 电潜泵状态监测 观察中心一号计算机显示的状态是否与现场情况相符，另外，在无法停井的情况 下，可以通过短接电潜泵辅助触点的方式观察中心一号计算机的状态是否与现场相 符。如果可以停井，可以通过直接操作电潜泵启停的方式检测。 ( 3 ) 电流、电压、有功、无功、功率因数等检测 比较中心一号显示的数值与现场的测量值是否相符，另外可以通过改变负载的 方式检验两者的值是否正确( 例如停一口井、开关照明灯等方式) 。 ( 4 ) u p s 、直流屏检测 比较中心一号显示的数值与现场的测量值是否相符。 3 8 5 软件方面 1 、测试内容： ( 1 ) 测试软件的遥控、遥信、测量、界面显示等电力s c a d a 功能； ( 2 ) 图形编辑功能 4 3 山东大学硕士学位论文 ( 3 ) 报表功能、打印功能 ( 4 ) 数据库维护功能 ( 5 ) 报警功能 2 、测试目的： 验证是否具有以上的所有功能。 3 、测试方法： 结合整套系统的功能，进行现场操作，同时可以采用编辑的方式对界面、数据库 进行维护试验。 3 9 应用情况以及达到的技术指标 3 9 1 应用情况 本着不断改进、不断完善、不断提高的原则，坚持由点到面，逐步扩大，经常深 入现场进行技术支持，并根据现场存在的问题，对系统进行了不断的改进，使系统更 加适应海上采油平台电网管理的需要。经过不断的探索研究，在中心二号以及周围 2 5 a 、2 5 c 、1 c 、1 d 等四座平台进行了应用研究和现场实施，现场运行证明完全满足了 海上电网要求。 3 9 2 达到的技术指标 ，- ( 1 ) 系统的可用性 系统的年可用率大于9 9 9 。 一一模拟量测量精度 a 电压：0 5 b 有功、无功：0 5 c 频率：0 0 1 ( 2 ) 系统的可维护性 系统的硬件、软件设备便于维护，关键部件具有自检和联机诊断校验的能力。 ( 3 ) 系统的可靠性 系统具有很高的可靠性，截止目前运行良好，系统总体大于2 0 0 0 0 小时。 ( 4 ) 系统的抗电磁干扰能力 系统具有足够的抗电磁干扰能力，符合i e c 标准，在变电所中稳定运行。 ( 5 ) 功能指标 ( a ) 画面响应时问 一 山东大学硕士学位论文 操作员发出画面调用请求到屏幕显示完毕的响应时间小于3 秒。 ( b ) 系统响应时间 操作员发出控制命令到计算机输出动作时间小于3 秒，各设备发生变化到操作员 画面显示出信息时间小于3 秒。 ( c ) 数据更新周期 自动化系统采集处理数据，用以实时更新的周期应为：状态量变位不大于3 秒， 遥测量不大于3 秒。 ( d ) c p u 的负载率 在生产过程正常运行情况下，c p u 的负载率小于3 0 ，电力系统故障情况下小 于4 0 。 ( e ) 存贮器容量 主存贮器容量在正常运行情况下，其占用率应不超过4 0 。辅存贮器容量在正 常运行情况下，其占用率应不超过3 0 。 4 5 山东大学硕士学位论文 第四章经济效益和社会效益分析 4 1 经济效益 4 1 1 直接效益 主要在提高工作效率、节省人力、车船费用等方面计算。在本系统使用前，平 台必须住人对电力设备进行维护、操作，或者派船巡检，对于停送电的操作非常麻烦， 如果因为故障停电，必须由现场人员进行故障诊断，然后请示后方可送电，如果故障 无法分析，必须派专业人员上平台进行检修，如果遇到恶劣天气，可能长时间无法送 电，因此维护时间长，费用高；系统投入运行以后，所有的操作都可以在中心平台上 进行，而且对故障进行分析、判断，既节约了时间，又减少开支。按照中心二号6 1 2 线一条线路4 个子平台计算( 每个平台住两个人两班倒换，每人年工资5 0 0 0 0 元，日 生活费用3 0 元，出海补助7 5 元，住人情况下，至少一周两次送给养，不住人情况下， 每两天巡检一次，每次派船费用1 2 0 0 0 元) 。 人工费：5 0 0 0 0 元1 6 人= 8 0 万元 生活费：3 0 元x 8 人x 3 6 5 天= 8 7 6 0 0 出海补助：7 5 元8 人x 3 6 5 天= 2 1 9 0 0 0 车船费：1 2 0 0 0 元1 0 0 次= 1 2 0 万元 一条线每年的电力直接维护费用大约在2 3 0 万元左右。 4 1 2 间接效益 间接效益主要可以从保证人身安全和增加原油开采量方面分析。采用常规的控 制方式，平台必须住人，海上的恶劣天气可能人造成人身伤害，甚至致命，另外，如 果长期住留平台，会造成人的精神压抑。原油开采方面，如果电力中断，所有的设备 无法运行，势必造成原油减产。常规方式下，如果平台住人，从电力中断到恢复正常 大约需要2 - - - 4 小时，如果平台不住人，电力恢复需要4 1 2 小时；如果遇到恶劣天 气，电力恢复的时间就由天气情况而定，一般为2 - - 3 天甚至更长时间，采用本系统 后，无论什么天气状况，都可以立即恢复电力供给。如果按每个平台每年意外停电2 天、每个平台只产原油2 4 0 吨、每吨原油2 0 0 0 元计算：2 0 0 0 元x2 4 0 吨x 4 平台x 2 天= 3 8 4 万元 4 2 社会效益 1 、提高海上变电站的安全、可靠运行水平 变电站综合自动化系统中的各子系统，绝大多数是由微机组成的，他们多数具有 山东大学硕士学位论文 故障( 自) 诊断的功能，这是比常规的自动装置突出的特点，这使得采用综合自动化的 变电站一、二次设备的可靠性大大提高。 由于设备故障或意外原因造成平台设备运行异常，可以从中心平台通过遥控的方 式对其进行停、送电操作及状态监视，及时全面了解电网的运行状况，对电网潮流的 变化，电网局部的异常状况应做到快速反应，保证电网的稳定、安全、可靠运行。 2 、提高海上电力系统的运行、管理水平 海上变电站实现自动化后，监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动进行， 既提高了测量的精度，又避免了人为的主观干预，运行人员只要通过观看c r t 屏幕， 就对变电站主要设备和各输、配电线路的运行工况便一目了然。综合自动化系统具有 与上级调度通信功能，可将检测的数据及时的送往调度中心，使调度员能及时掌握海 上各变电站的运行情况，也能对它进行必要的调节与控制，且各种操作都有事件顺序 记录可供查阅，大大提高运行管理水平。 3 、缩小海上变电站的占地面积，降低造价，减少总投资 海上变电站综合自动化系统，由于采用微机计算机和通