高压集气站电控一体化集成装置的设计

何李鹏 谭 滨 冯亚军 高 江

西安长庆科技工程有限责任公司

高压集气站电控一体化集成装置的设计

何李鹏 谭 滨 冯亚军 高 江

西安长庆科技工程有限责任公司

高压集气站电控一体化装置由稳压电源单元、供配电单元、自控单元、UPS单元及通信单元组成。此装置为集气站提供连续、稳定、不间断的电源，同时通过自控单元对站内生产数据进行采集，利用专用通信信道将所有生产数据上传至上位管理系统，在上位管理系统实现对该集气站的远程监控。根据装置内部各单元的操作方式，结合空间布局设计了三种布置方案。经方案对比，最终采用第三种环形布局设计方案。高压集气站电控一体化集成装置已在长庆油田苏里格气田的3座标准化集气站内建成并投运，真正实现了站场数字化无人值守管理。

高压集气站；电控一体化装置；功能单元；配置方案；布局

高压集气站电控一体化装置是为配合长庆油田高压含硫工艺系统的橇装化集气站而设计的，装置主要由稳压电源单元、供配电单元、自控单元、UPS单元及通信单元组成。此装置为集气站提供连续、稳定、不间断的电源，同时通过自控单元对站内生产数据进行采集，利用专用通信信道将所有生产数据上传至上位管理系统，在上位管理系统实现对集气站的远程监控[1-3]。其中通信单元对站内视频、音频等信号进行采集及传输，并通过数字电台进行无线传输及控制。

1 各功能单元设计思路与配置方案

1.1 稳压电源单元

由于本装置使用地点大部分处于内蒙古南部偏远地区，10 kV电网电压不稳定，故设计了三相补偿式稳压电源柜，其容量根据站内变压器而定。稳压电源柜能有效防止由于电网电压波动对用电设备造成的损害，保护用电设备；同时可靠墙安装，在柜后加装隔离开关进行维护操作。

1.2 配电单元

考虑到集气站负荷等级为二级，集气站采用双电源供电，一路为10 kV外电系统经稳压电源柜引接，另一路引自站内燃气发电机组，2路电源通过ATS双电源转换开关进行自动切换，当市电电源发生故障时，由应急发电机进行供电。设计量表计作为外电及发电机计量用，利用表计的RS485接口上传信号。配电单元分别为压缩机、水源井、管线排污电伴热、电动阀等橇外负荷及照明箱、UPS等撬内负荷进行配电。

1.3 自控单元

高压集气站常规控制采用可编程序控制器（PLC）与工作站组成的SCADA站控系统，数据上传至调度中心集中管理，集气站的管理主要采用有人值守集中监控方式。集气站的数据采集与控制采用下列方式：①集气站自控系统设PLC和就地触摸屏，无人值守，完成本地数据采集、控制和人工巡检，操作站设在作业区，以进行远程监视、报警和操作；②所辖单井数据通过集气站通信系统直接传至作业区监控系统集中进行监视、报警。

1.4 UPS单元

由于集气站有很多不能停电的重要负荷，如点火按钮，ESD阀，橇内温控、通风等设备，所以设计了UPS系统。UPS系统由1套2×10 kVA双机热备系统及蓄电池柜组成，采用数字化DSP控制技术，控制精度高。手动维护旁路设计，保证设备在维修时仍然可以对负载进行供电。具备不需要靠市电可直接使用电池来启动的直流启动功能。系统的工作电源采用冗余备份设计，有效提高了系统运行的可靠性。

1.5 通信柜及UPS馈出单元

通信柜设计是为了实现信息远程收集、集中管理，实现音、视频远程监控管理，数据报表自动上传等自动化功能，节省大量的人力、物力资源。通信设备中音频功率放大器、网络视频服务器、光缆终端盒、网络交换机与室外安装的摄像机和扩音喇叭配套使用，实现本地和远程监控功能，数据自动上传，报警采用声音和闪烁预警提示同时进行的方式。

为了使撬体内部空间利用达到最大化，将通信部分与UPS馈出部分整合在一个柜体内。由于UPS馈出部分需要操作，所以将此部分安装于柜内下部，把通信设备安装于柜内上方，两部分元件中间用挡板隔开，上、下部分完全独立，互不干扰，形成两个完全独立的工作单元。

2 装置内部布局方案

根据装置内部各单元的操作方式，结合空间布局设计了三种布置方案。

2.1 对称式布置（方案一）

此方案将稳压电源柜、配电柜及2台PLC柜并列放置在一侧，将2台UPS柜、电池柜、配出及通信柜并排放置在另一侧，形成对称布局，如图1所示。操作空间设计在2排柜体中间，以满足开一侧柜门检修时，工作人员能有足够的操作空间。

2.2 水平式布置（方案二）

图1 装置内部对称式布置

此方案将所有柜体并排放置在同一侧形成对称布局，如图2所示。操作空间设计在设备正前方，操作空间一侧墙体上开有一个1.2 m宽大门，以方便检修及人员通行。

图2 装置内部水平式布置

2.3 环形布置（方案三）

将稳压电源柜及配电柜并排安装于大门左侧，将2台PLC柜并列安装于大门右侧，将2台UPS柜、电池柜、配出及通信柜并列安装于大门对面形成环形布局，如图3所示。操作空间设计在设备环形范围2.4 m×1.6 m空间内，满足操作要求。

2.4 方案对比

三种方案优缺点对比分析见表1。

图3 装置内部环形布局

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.024