[發明專利]海上電網的能量管理系統

有效

• 申請號: 201010257872.8
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN101951025A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 胡鵬;謝玉洪;柯呂雄;俞進;李大全;唐廣榮;王建豐;卜華榮;劉祖仁;溫偉明;葉冠群;郝富強
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油(中國)有限公司湛江分公司;深圳市行健自動化系統有限公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司 44101
• 代理人: 成義生;羅永前

【技術領域】

本發明涉及海上石油平臺的電力系統，特別是涉及一種對分布在一個海域內的多個海上平臺電站構成的電網進行實時監視、控制和管理的海上電網的能量管理系統。

【背景技術】

目前，世界各國都不斷加強對海洋資源的開發和利用，特別是對近海的石油、天然氣資源的開發和利用。而電力供應則是油、氣開發中的重要環節。由于海上各油氣田大多都相距很遠，開采方式上，目前國內外大多采用一個中心平臺建一個電站，為中心平臺和各井口平臺供電的方式。這種供電方式存在以下問題：

其一是由于常規海上油氣田開采模式基本上是每一個油氣田中心平臺建一個電站獨立供電，該模式使得各油氣田電源單一，如未留有備用發電機組，一旦機組故障將導致平臺失電，供電可靠性不足；如每一平臺均預留與其負荷相當容量的備用發電機組，電源投資將大為提高，電氣主接線及配電裝置也相應復雜，且電源所占空間成倍增加，而油氣田平臺的空間則是有限而寶貴的。

其二是機組隨著負荷增加容易發生故障，諧波較大，電能質量較差，單個油田電站備用能力不夠，在注水泵、壓縮機、外輸泵等大功率設備啟動沖擊下容易造成整個電力系統劇烈波動，并會造成油田生產關停。

其三是每個電站都須具備一定的備用容量，導致了資源配置的重復。

此外還存在資源配置不合理，資源利用不足，運行成本和維修成本高，能源消耗大等問題。

另一方面，陸上電網由龐大而復雜的控制系統實現對電網的控制，這些系統對于油田群的孤立小電網并不適用，不僅投資大，還需配備大量的運行維護人員。油田群電網只是石油生產的輔助系統，不能像陸上電網配置調度機構和人員。各平臺發供電設備的監控、負荷的管理及平衡等陸上電網可由調度/值班人員完成的工作，在此均須由高度自動化的系統來執行。針對海上石油平臺電網與陸上電網的不同，特別是石油平臺生產的特殊性，海上油田群電網必須比陸上電網自動化程度要求更高、實時性更強、功能更高度集成、通道速率更高，信息傳輸實時性為毫秒級。因此傳統的廠站與主站系統之間的調度數據網絡、專用通道已不能滿足信息傳輸要求，而要求具備更加高速可靠的通道。

【發明內容】

本發明旨在解決上述問題，而提供一種通道速率及自動化程度高，功能高度集成化，工作安全可靠，易于維護，配置靈活的海上電網的能量管理系統。

為實現上述目的，本發明提供一種海上電網的能量管理系統，該系統包括信息層、站控層及間隔層，所述信息層、站控層及間隔層分別設置于中控站及分布在一個海域內的多個海上平臺電站的平臺工作站內，所述站控層通過通信網絡與信息層及間隔層連接及通信，該系統通過信息層、站控層及間隔層實施對各發電機組的監視和控制、各斷路器的監視和控制、站內無功功率、無功功率出力的分配調節控制、優先脫扣控制、電動機回路啟動管理控制、電網的黑啟動及與平臺關斷系統的配合控制。

通信網絡為雙網結構，信息層和站控層每層設兩個100M以太網，信息層和站控層的網絡相互獨立，間隔層通過現場總線與所述通信網絡連接。

信息層包括設置在中控站的至少一臺服務器及分別設置在中控站及多個平臺工作站的多臺主機及相應的網絡設備，中控站及各平臺工作站的主機經授權可相互備用；所述網絡設備包括交換機、通信電纜或光纜及光電轉換器，所述通信電纜或光纜為敷設于各海上平臺電站之間的海底電纜或光纜。

站控層包括多個現場控制器、多個通信服務器及相應的網絡設備，多個現場控制器分別設置在中控站多個平臺工作站內，并與信息層和站控層的以太網相連接。

現場控制器包括數字式繼電保護裝置、智能型電度表及電能計量裝置、UPS裝置、計算機監控系統接口及機組控制系統，其中，機組控制系統包括生產控制系統、安全控制系統及發電機控制器；所述通信服務器分別與站控層和信息層連接及通信；網絡設備包括交換機、通信電纜或光纜及光電轉換器，所述通信電纜或光纜為敷設于各海上平臺電站之間的海底電纜或光纜。

中控站的多臺主機通過所述通信網絡與站控層的多個現場控制器通信，進行電網實時數據的數據采集和安全監視，進行電網負荷預測、電網自動平衡及自動發電控制的發電調整和控制，以及對電網進行實時無功優化計算，自動分配各機組的無功功率出力，并實現對機組無功功率的控制的電壓調整和控制。