边际小型油田电力系统的技术改造

何 军 四川职业技术学院

边际小型油田电力系统的技术改造

何 军 四川职业技术学院

针对锦州9—3 W边际小型油田电力系统升级与改造需要，设计了一套满足需求的电力系统，改造后的电力系统主要由调度中心、集控站和远方站组成。电力系统由6个子系统构成，分别是UPS、变压器、复合海缆、导航、小功率照明及动力配电盘和电源系统。对比原电力系统传导设计方案，用一根新型复合海缆取代了原先的两根海底电缆，海缆减少直接降低了施工用船数量以及施工周期，节省了人工操作以及施工船舶费用。由于小型无人值守平台空间的局限性，将小功率照明动力配电盘以及干式变压器放置在平台上，大大降低了电气设备间建设费用，在节省了平台使用空间的同时，钢结构材料的用量大大减少。系统改造后取得了良好的效果，为后续边际小型油田电力系统的改造提供了借鉴模式以及技术支持。

边际小型油田；电力系统；调度中心；集控站；复合海缆

1 现状

边远小型油田锦州9—3W油田，建设了简易无人井口平台，主要是为改善原锦州9—3油田开采效果而建立，电力系统设备主要是来自于锦州9—3油田，利用电力系统创新技术，结合现有成熟技术应用，为边际小型油田生产供电[1]。锦州9—3 W油田平台上的电力系统，是依据该平台实际用电需求而设计改造，主要通过对电力系统简化改造，利用创新技术在锦州9—3油田DRPW平台上，建立平台电潜泵控制盘及变压器，该平台上3.3 kV/0.23 kV的降压变压器只有一台，配备各种小功率照明配电盘，平台上的电力设备主要是用动力复合海缆连接而成。

2 电力系统的改造

边远小型油田电力系统一旦出现故障，对油田生产会造成比较大的影响。受到当时系统设计的技术条件限制，主站系统的功能相对单一，只实现了基本的SCADA模块和功率总加任务。以PDH微波和电力载波为主的油田电力系统，已经不能满足高质量数据传输的要求，宽带信息传输更是难以实现。随着电力系统技术的不断创新，原有电力系统与实际无人井口平台的需求不符，原有旧系统运行状态需要操作人员实时监督，必要时需要工作人员进行协调。而对电力系统的改造升级，可以实现电力系统运行的实时遥测、遥信，大大提高工作时效，实现了无人平台电力系统安全运行的目的[2]。

针对边际小型油田电力系统升级与改造需要，设计了一套满足需求的电力系统，改造后的电力系统主要由调度中心、集控站和远方站组成。电力系统由6个子系统构成，分别是UPS、变压器、复合海缆、导航系统、小功率照明及动力配电盘和电源系统。

2.1 电力系统主结构

（1）调度中心。调度中心的主要功能是收集、处理、储存、查阅、显示电网运行参数。其高级应用功能包括人机界面和各种网络分析功能，形象而生动化的显示电力电网运行状态，协助调度人员掌握电力系统运行状况，以及电力运行数据记载；同时，为进行全网协调控制，配备有操作接口、辅助工具和管理界面。根据电力运行情况，为电力系统运行下达调度指令，维护和管理全网运行安全[3]。

（2）集控中心。集控中心的建立关键在于集控站位置及数目的选取，主要从组网、地理区域和集控站数量等三个方面来考虑。其中SCADA的功能包括电力运行系统信号数据远程传输，以及对运行状态参数进行实时监控，对运行数据库维护及管理，具体包括收集RTU遥测及遥信数据，并对信号数据预处理，转换通信信号数据形式，随后将原始信号数据及预处理结果打包上传调度中心。通过调度中心分析评估，下达遥控、遥调、调度命令，经由集控站—远方站传达下去，调度人员或者系统自动进行电力运行状态的调整，维护好电网正常运行工作。另外，电力运行数据上传调度中心的同时，运行数据也同时向供电公司及区调部门上传。上传调度中心的数据信号不仅包括远方站监控图像，而且还包括运行状况的视音频、宽带多媒体信息，信息数据齐全；通过全新的光纤环网，可以实现集控站与主站系统之间高速通信联系，有利于调度中心随时掌握电力运行的状态。

（3）远方站以RTU为主体，与上层集控站连接。远方站的主要功能有：实时采集一次设备运行参数，包括模拟量、状态量及脉冲量等运行状态参数，采集数据按指定规约，一并自动上传至所属集控站。电网正常运行过程中，远方站将实时收集到的运行数据和多媒体数据上传回集控站，再由集控站将信号数据上传到调度中心，通过集控站中间桥梁，调度中心下达的指令传给各远方站，远方站接收并执行操作命令。电网系统实时运行数据以及多媒体视频图像信息，通过不同的通道从“远方站—集控站—调度中心”3层结构上传回调度中心。

2.2 子系统组成

（1）UPS系统。不管是平台的通讯，还是电力监控系统以及电力设备设施，都需要电力系统提供不间断电源，一旦出现平台主电源断电的现象，应充分调动平台间的联络机制，及时关掉边际小型油田的生产开关。基于此，在无人平台上，特别制作了一套5 kVA的小型UPS，其具有小体积、便于操作和维护的特点，在主电源断电的情况下，UPS系统可以为平台联络通信以及生产系统紧急关断提供半小时应急供电，为降低生产影响赢得了足够多的处理时间。

（2）变压器。海上平台变压器应用较多的是油浸式变压器与干式变压器。边际小型油田平台一般较小，在未安置变压器室的情况下选取油浸式变压器，这种变压器的使用会增加操作、维护工作量；而采取干式变压器，要考虑到海上烟雾、雨水、下雪等恶劣天气的影响，因此，应设计防雨型的干式变压器，防护等级IP56，以满足在露天平台上布置干式变压器的要求，双层百叶窗的设计结构，可以大大提高变压器散热功能。

（3）复合海缆。复合海缆在边际小型油田平台的使用非常重要，锦州9—3 W无人平台使用的复合海缆为3×25 mm2规格，3.3/6 kV电压等级，电源是通过复合海缆，经由锦州9—3油田DRPW平台，为该无人平台上的电潜泵、其他用电设备供应电能，维护设备用电正常运转。

（4）导航系统。导航系统主要由5大部分组成，分别是太阳能电池板、导航灯4套、导航控制盘、副雾笛、主雾笛。小型油田平台空间小，无人平台上很少设置房间，因此在设计导航系统、导航控制盘及附属设备（包括雾笛、导航灯）时，考虑到了外界恶劣的环境，设计的类型均为隔爆防雷型，为平台主动力系统安全顺利运行提供保障。

（5）小功率照明及动力配电盘。小型油田平台空间小，平台所处环境恶劣，一般设计小功率照明和动力配电盘柜类型为防爆防雷型，更好的为无人值守平台提供照明，为导航以及仪表等子系统提供电力保障，有关动力配电盘内部元器件均设计为隔爆元件，安全可靠。

3 现场试验

针对锦州9-3 W边际小型油田无人平台，对电力系统改造升级，这种简易化的电力系统在平台上的应用，取得了一定的经济效益，具体情况如下：

（1）对比原电力系统传导设计方案，用一根新型复合海缆取代了原先的两根海底电缆，海缆减少直接降低了施工用船数量以及施工周期，节省了人工操作以及施工船舶费用。

（2）由于小型无人值守平台空间的局限性，将小功率照明动力配电盘以及干式变压器放置在平台上，大大降低了电气设备间建设费用，节省了平台使用空间的同时，钢结构材料的用量大大减少。

4 结语

随着边际小型油田开发的需要，建立新型无人值守平台已经成为发展趋势，它能有效地协助开发周边油田，开采油田的资源；同时，对于维护边际小型油田生产的供电系统提出了更高的要求，既要满足平台上生产设施用电需求，又要尽可能地降低投入资金，势必需要对电力系统升级改造。改造后的电力系统在锦州9—3 W边际油田平台的使用，节约动力设备放置空间，大大减少了操作和维修工作量，生产成本有了显著降低，无人平台的设计理念得到突出显现，为后续边际小型油田电力系统的改造提供了借鉴模式以及技术支持，并取得了一定的经济效益。

[1]吴世富．油田电力系统电网的优化设计[J]．油气田地面工程，2014，33（5）：70-71．

[2]陈天翔，王寅仲，海世杰．电气试验[M]．北京：中国电力出版社，2010．

[3]揭福街．浅论电气自动化在油田化工中的应用[J]．科技创新导报，2010，25（12）：63．

（栏目主持焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.026