海洋石油电气系统的配电自动化探讨

唐艳 马奇友

[摘    要]在當今社会，石油早已成为现代社会发展必不可少的重要能源之一，世界对石油的需求量也在日益增加，但是当前陆地石油的开采已经不能满足需求。为了满足世界对石油的需求，海洋石油工业应运而生，并且取得了快速发展，相关技术不断更新优化，开采规模逐渐扩大。由于海洋石油工业仪器设备多且复杂，电力需求很大，对稳定性、安全性的要求也很高，再加上海洋恶劣的气候和环境，导致海洋石油工业生产难度系数大，也给电气系统带来了不小的挑战。现阶段我国海洋石油电气系统在运行中仍遇到不少因素干扰，也还存在尚未解决的技术问题，威胁着设备的使用安全，降低海洋石油生产效率，造成巨大损失。所以，保障电气系统的安全运行对海洋石油工业生产的顺利进行至关重要。由于智能电网改造和建设，我国的配电自动化程度不断提高，相关技术也越来越成熟，这些应用研究和实践经验为海洋石油平台的配电自动化的实现提供了重要的参考，有利于提高海洋石油平台的配电稳定性、安全性，实现对电气系统运行的实时监控和设备预警。本文分析了影响海洋石油电气系统安全运行中的因素，简要介绍了配电自动化原则以及其重要性，探究了自动化配电系统在海洋石油工业中的应用，并对其发展前景进行了探讨。

[关键词]海洋石油;配电自动化;应用

[中图分类号]TP391 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）03–00–03

[Abstract]In today's society， oil has long become one of the important energy sources that are indispensable for the development of modern society. The world's demand for oil is also increasing， but the current land oil exploitation can no longer meet the demand. In order to meet the world's demand for oil， the offshore oil industry came into being and has achieved rapid development. Related technologies have been continuously updated and optimized， and the scale of exploitation has gradually expanded. However， due to the many and complex instruments and equipment in the offshore oil industry， the demand for power is very large， and the requirements for stability and safety are also high. Coupled with the harsh climate and environment of the ocean， the production difficulty of the offshore oil industry is high， and it also gives The electrical system poses no small challenges. At this stage， my country's offshore oil electrical system still encounters many factors in its operation， and there are still unresolved technical problems， which threaten the safety of equipment， reduce the efficiency of offshore oil production， and cause huge losses. Therefore， ensuring the safe operation of the electrical system is essential to the smooth production of the offshore oil industry. Due to the transformation and construction of smart grids， the degree of distribution automation in China has been continuously improved， and related technologies have become more and more mature. These application research and practical experience provide an important reference for the realization of the distribution automation of offshore oil platforms and are conducive to improving the ocean The stability and safety of power distribution of the oil platform can realize real-time monitoring and early warning of the electrical system operation. This paper analyzes the factors that affect the safe operation of offshore oil electrical systems， briefly introduces the principles of distribution automation and its importance， explores the application of automated distribution systems in the offshore oil industry， and discusses its development prospects.

[Keywords]Offshore Oil; Distribution Automation; Application

近些年来，我国石油工业迅速发展，工程规模不断扩张。海洋石油平台因为地理位置特殊以及地理特征独特，导致石油开采难度大，电气配电系统容易受到周围环境因素的影响，导致供配电不稳定等问题。因此，提高配电系统的运行稳定性迫在眉睫，可以通过实现配电系统自动化来提高配电网性能，提高整个电气系统的运行水平。配电自动化作为一项重点技术，能够减小环境、人为等因素对电气系统的影响，提升电气系统的抗风险能力，在电气系统中得以广泛应用。

1 影响海洋石油电气系统运行的因素

1.1 油雾因素

对海洋石油电气系统的安全运行影响最大的因素是油雾因素，海洋石油开采的工作内容决定了海洋石油平台周围空气油雾含量。当这种具有可燃性的油雾浓度超过一定限度时，极易发生燃烧甚至爆炸事件。所以，當电气系统在运行中稍有不慎产生明火或者出现高热源，极有可能点燃油雾导致火灾或者爆炸。尽管各个设备都装有良好的接地装置以及警报系统，但这种易燃易爆的工作环境仍然具有危险性和不确定性，严重影响电气系统的正常运行。

1.2 盐雾因素

另一个影响电气系统运行的客观因素是盐雾因素。同油雾类似，盐雾是由于海洋还有较高含量的盐分，导致海洋石油平台周围环境的盐雾成分较高。盐雾能够腐蚀设备的绝缘保护层，对设备造成直接损耗，还可能导致漏电，进而引起火灾等事故。

1.3 人为因素

除环境等客观因素外，人也是电气系统能否正常运行的重要因素。海洋石油平台的设备控制和运转等都离不开人的直接参与，所以人为因素也是海洋石油平台预防安全问题的关键之一。工作人员的专业水平和职业素养都会影响设备的实际使用，例如设备操作是否符合规范，设备维护是否认真仔细。工作人员的专业能力不足，对设备不熟悉，或者工作责任心缺失，都会导致工作内容落实不到位，或者出现工作失误，形成安全隐患。

2 电气系统配电自动化

电气系统配电自动化技术是指将配电技术、自动化技术和现代网络技术综合应用的技术方式。在计算机和现代网络技术的帮助下，配电自动化技术可以对配电设备进行远程控制，及时发现并反馈设备运行故障，在一定程度上节约了人力，并且能保证设备的正常运行和及时维护。配电自动化技术能够实现实时监控电能质量，还具有结构灵活性和稳定性等特征。配电系统在实际设计和应用时，要遵守两个原则：

（1）效率控制原则。在设计和优化配电系统时，应该遵循先进科学理论，科学合理地计划配电调度，从而有效地提高配电系统、设备以及相关装置的生产效率，在保证生产效率的基础上进一步节约成本，更好地满足生产需求。

（2）安全控制原则。在应用配电自动化技术时，安全控制是技术工作的前提，应该对配电系统的关键位置和相关设备进行定期的检测和维护，及时进行故障诊断和处理，保证配电系统和设备的安全运行。

3 配电自动化意义

海洋石油电气系统运行复杂，涉及的配电设备及装置也很多，因此，对运行稳定性有着更高的需求。配电自动化技术的应用能很好地实现这一目标，对保障石油化工的生产具有重要意义。

（1）提升生产效率。计算机信息技术和自动化技术的发展和变革，为配电自动化的实现提供了基础，为实现配电网远程控制创造了极佳的发展机会。石油作为重要的能源形式，影响着很多工业的发展，与国计民生息息相关，石油工业的发展好坏也在一定程度上影响国民经济的发展。配电自动化技术在实际应用中，通过工业控制网络实现对配电网运行参数的有效采集，能够实现对配电网运行状况实时监测，与配电网设备间进行及时的通讯和调整，实现“四遥”功能，即遥控、遥测、遥调和遥信功能，减少了人力操作工作量，提高了效率，同时也减少了工作失误的可能性。

（2）提高生产安全性。生产的安全性是海洋石油工程顺利开展的前提。海上环境恶劣，多大风，气候潮湿多雾，容易形成油雾、盐雾等，对配电系统的安全运转造成极大影响。配电自动化系统则能够较好地适应海洋气候和环境，能够在供电系统因环境因素出现故障时，及时恢复供电，保证海洋石油生产活动的安全进行，减少损失。

（3）满足供电需求。同陆地电力系统相比，海洋石油电气系统更加复杂，它还需满足跨海供电的需求。钻井平台在深海里进行长时间工作，一个可靠的供电来源对其工作顺利展开至关重要。目前在的大型电力系统中，跨海供电都是通过海底电缆实现电力从陆地到海洋的运输，再通过海底电缆输向钻井中心平台，最后从中心平台向辐射井组供电。这种供电输送模式需要较多的发电机，用来作为平台的主电源和备用电源，而这海上配电控制更加复杂，大大增加了人工操作的难度。而自动化系统的应用则通过网络和配电设备间进行通信调度，较好地满足了供电需求，同时也便于配电网的维护。

4 配电自动化的应用

配电系统自动化工程技术发展能够有效率地提升石油配电网系统的工作效率以及运行稳定性，保障稳定的供电运输能力，有利于促进海洋石油工业的快速发展。现今位于我国各大海洋石油平台上的电力系统中，通常通过三级系统并网方式直接进行配电并网。其中，一级电力系统在我国陆地上进行设置，是具体指挥电力运输调度系统工作正常开展的指挥中心，对海洋电气系统主要负责进行总体的电力调度。二级管理系统在监控中心电力钻井平台上远程设置，是电力远程监控管理中心，通过电力站以及网络服务器的远程设置对不同进线配电网以及不同卫星平台上的进线供电进行远程管理以及监控。三级控制系统在遥控卫星平台上进行设置，其中包括具有不同类型综合测控单元模块，在实际遥控工作过程中，其通过RTU的实时应用即可获得各个测控单元遥信数据，对各个单元遥信的测量以及遥控的测量数据进行实时采集，对各个相关的遥控命令信号进行实时发出。

具体来说，其主要应用方式为：

（1）配电电网工程数据计算。在系统程序工作中，主机在对电气设备上的遥信、遥测数据信息进行收集处理完成后，主机会对应用程序进行自动判断，通过遥测数据的收集、处理、计算与数据分析，获得系统设备运行状态信息数据，包括设备有无功功率、电量控制信息、继电保护器的动作执行次数等，以此信息为数据基础可以判断相关电气设备运行状态。

（2）系统管理自动报警。在具体实际工作中，主站自动控制报警系统不仅能够实时管理公司全站的报警信息，包括所有报警显示、输出告警信息、事故情况分析以及相关事件运行顺序自动记录等，系统还能够联系用户实际工作需求自动显示事件图形、调用事件画面以及自动记录事件文档。在具体系统运行中，系统人员能够根据系统状态运行情况对系统闭锁进行自动操作，在避免误锁或闭锁操作可能发生的基础上，对系统电气设备目前情况进行故障判断，同时也能够通过远方维护工作站以及就地维护方式对系统设备进行实时管理、维护以及故障诊断。

（3）数据采集前后处理。在我国配电网自动化系统中，不同配网单元间的RTU将以就地方式对配网相关控制信息进行实时自动采集。在系统经过滤波、刻度实时计算以及数模转换三种方式应用后，将通过数据中心实现对系统数据的实时上传、交换以及通讯。保护测控控制单元的独立性保障了对设备目前的系统运行状况的自动控制和实时显示，一个单元的故障不会影响系统的正常运行。

5 配电自动化未来发展前景

现代电气系统的配电自动化技术的特点是实现所有电网运营人员能够在远方进行控制，对所有配电电网设备运行系统进行实时的远程监视与监控操作。该技术在我国发展经历了多个阶段。第一发展阶段以各类智能开关设备应用为技术基础，通过控制断路器与各类开关设备间的相互配合以及应用，实现对电路故障的实时排除。第二发展阶段以远程控制与自动通信电子设备应用为技术基础，是我国电网自动化发展的较大重要进步。能够在传统遥控自动通知配电网的技术基础上，通过遥控通讯配电网络对配电网的状态参数信息进行实时上传。第三发展阶段是真正实现对于整个配电网络的实時监控，也是真正达到输配电系统自动化管理的目标。在该应用情况下，自动化系统能够同时集合实现故障原因分析、运行过程管理等多项功能。

与陆地电力技术相比，海洋石油工业的电力系统具有更为复杂的技术特点、更大的技术难度。首先需要解决我国跨海电气供电运输中存在的技术难题。在我国海底，具有较多的大型电缆管线分支，以及较短的电缆线路，在电缆继电保护、电缆故障分析诊断以及电缆上下级故障配合处理方面，都存在一定的技术难度。同时，海洋配电具有较小的空间，压力变压器、发电机、电潜泵和高压水泵等配电动力系统、机电设备、变频配电设备，给海洋配电网参数的采集以及配电管理工作的正常开展等都带来了较大的困难。如何能够真正有效解决现有配电系统自动化数据通讯技术问题，建立稳定、安全的配电通讯以及配电参数数据采集管理网络体系，成为未来配电自动化发展的重中之重。

随着我国智能电网的深入推进，其成果显著。电力智能远程控制、遥感智能遥测、电力系统工程自动化以及特种光纤无线通信等技术快速发展使得当下很多新型技术和材料在海洋电气系统以及配电自动化中得到了广泛应用，以此实现对电力配电、输电等过程的技术问题的解决，使电气系统向着更加绿色、安全、稳定的发展快速发展，提升了海洋石油电梯系统的智能化以及配电自动化的应用程度。

6 结语

电气配电自动化技术在海洋石油工业的应用促进了海洋石油钻井作业的发展，提高石油生产效率。我国海洋石油工业的进一步发展也为配电自动化提供了广阔的应用前景。日新月异的科学技术，配电自动化发展的主流趋势仍然是随着科技的发展，实现电气自动化系统结构通用化，实现总线监控，形成统一系统平台管理，在未来的海洋石油工业的应用必将更加广泛。

参考文献

[1] 许瑞生.海洋石油电气系统的配电自动化[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（6）：92-93.