浅谈海洋石油电气系统的配电自动化

赵锦涛

（中国海洋石油工程股份有限公司设计公司，天津300451）

0 引言

近年来，随着我国海洋石油工业的发展，油气生产规模不断扩大，海洋石油电气系统也日益复杂。随着电网规模的扩大，对系统抗风险能力的要求不断增强，配电自动化系统发挥着日益重要的作用。下面将对海洋石油电气系统的配电自动化展开讨论。

1 海洋石油电气系统实施配电自动化的必要性

海洋石油电气系统具有电气系统的普遍特征，但同时条件也更加恶劣。海洋石油电气系统的配电网设备众多，系统庞大，使用自动化系统能够有效提高对配电网的控制效率。

1.1 有利于海洋油气安全生产

海洋石油工程的开展必须适应恶劣的气候和环境，海洋大风多，且潮湿多雾，配电网电气设备时刻面临盐雾、霉菌、湿度的侵蚀。基于电力供应对确保海洋油气生产的重要性，一旦因气候和环境问题导致停电事故，必须通过配电自动化及时恢复供电，以确保石油平台的安全生产，避免因停电带来的巨大损失。

1.2 有利于提升工作效率

计算机信息技术和自动化技术的发展给配电网控制带来了革新性的变化。作为关系国计民生的重要行业，石油工业的发展程度与国民经济息息相关。配电自动化通过工业控制网络，不仅能够实时监测配电网的状态，采集各项参数，而且能够实现电力设备的“四遥”（遥控、遥测、遥调、遥信）功能，通过远方控制来操作电力设备，不再需要人力进行就地操作，从而大大节省了人力成本，提升了工作效率。

1.3 适应海洋石油供电的特殊性

与陆地电力系统不同，海洋石油电气系统涉及跨海供电，对长期工作在洋面的钻井平台来说，可靠的电源供电至关重要。目前，很多大型的油田电力系统都从陆地变电所通过海底电缆向钻井平台供电，再从中心平台向井组平台辐射供电。此外，很多平台还配备发电机作为主电源和应急电源，这种发电与岸电相结合的供电方式，使得海上中低压配电系统的控制更加复杂，电网的运行和维护工作对自动化程度的要求更高。

2 海洋石油电气系统配电自动化的发展现状

配电自动化系统（DAS）是指使用自动化技术，使电网企业能够在远方控制，实时监视、协调和操作配电设备的系统。配电自动化在我国的发展经过了3个阶段。第1阶段基于各类开关设备，通过开关设备与断路器保护相配合，依靠开关来切除故障。第2阶段基于通信和和控制设备，是电网自动化发展的一个飞跃，不仅实现了对配电网的遥控控制，还可以通过通讯网络实时上送配电网的状态参数。第3阶段则实现了全网的多功能监控，是真正意义上的配电自动化，集馈线自动化、设备管理、地理信息系统、用户管理、配电运行管理、故障分析等功能于一体。

与陆地配电自动化相比，海洋石油电气系统由于面临较多的技术难题，配电自动化起步较晚。首先，需要克服跨海供电的问题，需要敷设海底电缆来实现电气联系，海底电缆分支多，线路较短，配电网在继电保护的上下级配合和故障诊断等方面都有一定难度。其次，海洋上空间狭小，海洋油气生产系统的电气设备众多，类型庞杂，包括发电机和变压器等机电设备、水泵和电潜泵等动力系统、各类伴热设备、变频设备、控制和指示设备、不间断电源UPS等，且各个电气设备之间距离较短，给配电网的管理和参数采集带来了极大的工作量。此外，基于陆地与海洋的阻隔，大部分海洋石油钻井平台都长期工作于海上，依靠系统主电源来支持油气生产，如何有效解决配电自动化的通讯问题，建立安全、稳定的参数采集和通讯网络，也具有一定的难度。

3 海洋石油电气系统配电自动化系统结构

由上文可知，配电网自动化的实现可以极大地提升电网的安全稳定性，提高工作效率，但海洋石油电气系统的特殊性也给配电网自动化发展带来了挑战，配网自动化的推广还具有一定的难度，因此，积极研究配网自动化技术对推动我国油气生产工作的进步具有重要意义。

目前，我国海洋平台电力系统的配网自动化网络多采用三级系统。一级系统设置于陆地，为电力调度中心，进行总的海洋石油电气系统的调度。二级系统设置于中心钻井平台，为电力监控中心，也即主站系统，设置服务器和操作站，进行各个卫星平台进线和配电网一次设备的监控和管理。三级系统设置于卫星平台，包括各个综合保护测控模块，通过RTU来进行各个测控单元的数据汇总，采集各个遥测、遥信量，并发出遥控和遥调命令。

3.1 配电网数据的采集和信号处理

与陆地配电自动化系统类似，各个终端单元RTU就地采集各类信息，包括各个设备的电压、电流等模拟量的遥测信息，以及开关、刀闸等的状态量的遥信信息，再经过数模转换、滤波、防抖、刻度计算等环节，由数据传输电台上送系统主机，中心钻井平台的主机系统之间也可以相互通讯，交换信息。各个保护测控单元之间相互独立，负责一次设备运行工况的显示和控制，任意一个保护测控单元停用，不影响整体系统的运行。

3.2 配电网数据的统计和计算

系统主机收到设备的遥测和遥信信息后进行程序判断，对实时数据经过分析和计算，得出系统所需的信息，如有功功率、无功功率、功率因数、电量信息、继电保护动作次数等，从而进行电气设备状态的判断，再通过光纤通信下发遥控和遥调命令到各个间隔单元，从而完成对各个间隔单元电气设备的控制。

3.3 系统管理和输出报警

主站控制系统能够进行全站信息的管理，包括信息的显示、事件的顺序记录、输出告警信息、故障录波、事故分析，还能够根据需要进行画面调用、图形显示、文档的记录和打印。对于电气设备来说，系统还能够根据状态进行设备操作闭锁和防误闭锁，判断电气设备的安全状态，并具备系统维护功能，能够通过就地或远方工作站进行系统诊断、管理和维护。

4 海洋石油电气系统配电自动化前景展望

伴随着我国建设坚强智能电网进程的不断深入，电力系统内部发生了一场深刻的技术革命，智能变电站不断兴建，计算机信息技术、光技术、智能技术对电网的发、输、供、变、配、用等各个环节都带来了巨大的变化，电网正在朝着智能、自愈、绿色的方向不断发展。

对海洋石油电气系统来说，随着特种光纤通信技术、智能控制技术、遥感和遥测技术、电力系统自动化的发展，更多的新材料和新技术将应用于海洋石油电气系统的配电自动化，解决目前面临的跨海供电、电气设备众多、设备通讯稳定性差等问题，海洋石油电气系统将更加安全、稳定、绿色，配电网的自动化和智能化程度将不断提高。

5 结语

随着我国海洋石油工业规模的不断扩大，配电自动化技术也呈现广阔的发展前景。科学技术的发展日新月异，目前结构上两级控制、层次上三层网络方式的配电自动化系统还存在很大的发展空间，有效实现海洋石油电气系统“三防”（防潮、防盐雾、防霉菌），减少配电网维修和维护的工作量，提升电网的自动化和可靠性，仍然是配电自动化发展的主流趋势。

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