胜利埕岛海上油田电器设备维修自动化探索

摘要： 　　本文简要介绍了胜利埕岛油田海上电器设备概况，针对海上电器设备维修现状，阐述了电力自动化技术在海上的应用状况，提出了远程在线诊断系统构想，对海上电器设备维修自动化工作的开展作出了有益的探索。 主题词： 电器设备维修  自动化  在线诊断技术 一、海上电器设备概况 （一）埕岛油田现状 　　胜利埕岛油田是我国第一个大型浅海油田，已开发建成了年产原油200万吨规模。该油田位于渤海湾的浅海、极浅海海域，水深3—15m左右，春冬季多风浪，最大风速33m/s，冬季有30—40cm厚的海冰，气候潮湿，环境温度－25℃～＋45℃，相对湿度95％，有盐雾、油雾、霉菌和凝露，油区自然环境和气候条件恶劣。由于海上特殊的环境条件，简易采油平台设计空间有限，因此，从1997年起，海上自动化测控系统开始部分施工，2000年正式投产，实现了井组平台无人值守。 （二）海上电器设备简介 　　经过多年建设，埕岛油田形成了一个发电和配电紧密结合、发电供电配电相当完整的电力系统。其中，中心一号平台上装有2台3000kW燃气轮发电机组，5台400KW天然气发电机；中心二号平台上建有一座35kV变电所，容量为2�10000kVA，电源从陆地110KV变电所通过35KV双回路海底电缆向平台供电；各卫星平台主要电器设备有采油变压器、6KV高压控制柜、电潜泵控制柜、400V开关柜、230V开关柜、直流屏、UPS等；海底电缆有三芯和新式的六芯电缆，目前埕岛油田已有35kV海底电缆21km、6kV海底电缆86km。 　　随着科学技术的进步，海上电气设备也逐步采用了一些最新产品，科技含量越来越高。如变压器从早期的、直接从陆地移植过来的油浸式变压器，发展到具有无污染、效率高、噪声小、可靠性高、体积小、重量轻、寿命长等优点的干式变压器，又到现在海上普遍采用的一变多控变压器，它扩大了海上丛式井组机械采油方式选择和应用的范围，并为作业换泵或更换泵型提供了方便；6KV高压开关柜从早期的DG-1AF型开关柜（没有凝露加热器、爬距增长器等，且进线及母联开关的高压熔断管接触面小，很容易发热、爆裂），发展到CXGN2-10箱型固定开关柜（加装了凝露加热器，但仍采用高压熔断管），又到十分适应海上特有条件的CKYN-12型金属铠装中置式开关柜。借中心一号平台改造时机，我们还第一次在高压开关柜方面引进了国外产品，选用的是ABB公司生产的设备，这些开关柜也是中置式，结构紧凑，占地面积小，免维护，操作简便。 二、电器设备维修发展方向与海上电器设备维修现状 （一）电器设备维修发展方向 　　从电器设备维修历史来看，电器设备的管理和维修方式的发展经历了三个阶段：即早期的事后维修方式（Run-to-Breakdown Maintenance），发展到定期预防维修方式(Time-based-Preventive Maintenance)，现在正向视情维修(Condition-based Maintenance)发展，视情维修积极采用无损检测与诊断技术，定量监测设备状态，设备利用充分，在自动化检测软件的配合下，设备失效容易预测。 （二）海上电器设备维修现状 　　我公司海上电器设备的维修目前正处在前两个阶段并存的状态：海上停电、停井、电器设备故障均是在故障发生后再组织维修单位前往抢险、维修的，这属于第一阶段——事后维修方式；每年春秋两季海上电网检修属于第二阶段——定期预防维修方式。 　　事后维修方式的缺点是显而易见的，以海缆故障为例，从海缆故障造成海上停电开始计算，经中心平台向公司汇报——公司调度室通知维修大队调度室——维修大队组织车辆、人员、用料赶往码头——乘船赶往现场维修，这至少需要一个半小时以上，这还不算现场查找故障点所花时间。按馆陶组油井平均日液能力46t/d计算，加上车船运输、人工费用，整个维修成本就会大大增加。定期维修制度可以预防事故的发生，但可能出现过剩维修或不足维修的弊病，这也容易造成浪费或抢修不及时。 　　我公司是一个以海上采油为主要目的的公司，公司走的是油公司路子，与其它的陆地采油厂模式不一样的是，我们公司主要是依托其他单位提供设备维修、维护等，追求的是开采石油产量与效益最大化，这样，在设备维修方面，就要求我们尽量减少设备维修成本，及早发现设备存在的问题，及早地将问题消灭在萌芽中，出现问题时能及时迅速地处理，可以在最短时间内恢复设备运行，减少经济损失。同时，埕岛油田特殊的环境条件以及平台无人值守的两大特色，决定了电器设备维修特点，必须做到两个及时——及时发现故障原因，及时处理故障。因此，现有的维修方式急需改进，需要一种更科学、更合理的维修方式，使电器设备维修向规范化、自动化、智能化发展，这就需要借助目前日益成熟的高科技技术，如国内比较成熟的电力自动化系统技术以及正在大力发展的远程故障诊断技术。 三、电力自动化系统技术 　　电力自动化技术是国内已经很成熟的技术。目前，海上CB22系列平台已完成电力自动化改造，中心一号电力自动化改造等二期工程也即将开始施工。它采用了新一代高、低压控制柜，可对高压各用电设备的电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、各继电器运行状况、低压设备的主线输入输出电压电流等情况进行实时监控，并可对高压各设备和低压220V、380V主线进行遥控启停，从而实现电力调度。 （一） 系统基本结构 　　电力自动化系统包括中心一号平台、613线的22A、22B、25B、22C、22D卫星平台（整套系统的结构拓扑图如下图）,考虑到系统的可靠性、稳定性、开放性、以及可扩展性，因此采用分层、分布式结构，最上层为服务器、操作站、通讯前置机，中间层采用ABB RTU作为每个子平台的数据汇总，最下层是测控单元既保护继电器等设备，整套系统从功能及地理区域上划分整套系统可以分为主站系统、子站系统（井组平台）、通讯系统以及SCADA软件。

1、主站系统 　　主站系统是整套电力自动化调度系统的核心，主站系统从硬件设备上主要由服务器、工程师工作站、通讯前置机、网络交换机、打印机、UPS组成。主站系统采用双服务器冗余备份，大大提高了系统的可靠性和实时性。主站系统主要功能是实现数据的汇总、处理、存储，人机界面的显示、操作，报表、打印等一系列功能。 2、子站系统 　　子站系统包括中心一号平台子站系统、CB22A、CB22B、CB25B、CB22C、CB22D井组平台子站系统。所有的子站系统自成一个体系，完成当地的保护、监视、数据采集、数据汇总等功能，子站系统的核心是RTU，RTU的主要功能是实现对下位设备（继电器、PM500、DC150、MM470、UPS、直流屏等设备）的管理，RTU从下位设备中采集数据，并将所有的数据汇总，然后以通讯的方式上传给通讯前置机，同时，RTU接受通讯前置机下发的指令，并将指令解释后下传给相应的下位设备，实现远方控制和调整。 3、系统软件   　　系统软件分为两个部分，一个是中心站软件，一个是卫星平台软件： （1）中心站软件： 　　本套系统中心站软件采用的是山东山大华天科技有限公司开发的DL2001系统。DL2001系统是一个高性能的监控和数据采集系统，它的功能强大，可以灵活地控制海上电网的生产情况。DL2001系统运行在Windows 2000操作环境下，它的主要功能如下： a.历史数据及事件的记录； b.实时及历史数据的趋势显示； c.管理控制不同区域的值（或点）； d.报警显示及管理； e.按需要组态不同形式的报表； f.形象地表示现场的画面显示。 （2）卫星平台软件 　　卫星平台RTU，首要的功能是连续地串行发送信息，所以当串行通信接口将上次CPU送给它的数据发送完后，产生“发送空”中断，CPU应立刻响应此中断，将新的数据送给串行通信接口，以保证连续发送。串行通信接口的发送速度是较慢的，在串行通信接口自动发送数据时，CPU可以进行数据采集和处理工作。系统采用的软件提供强大的功能，高级诊断能力，可靠的通讯，以及方便易用的界面。其编程采用的是梯形图方式，使用便携机通过MMI口通讯，进行简单的模板和协议设置即可。 （二）系统完成的功能 1、主站系统的功能 　　（1）数据采集及控制：通过RTU采集来自现场的模拟量、数字量、脉冲量等，设备对象包括高压CT、PT、保护、直流系统、低压主开关部分、智能电度表等，将采集的有功功率、无功功率、电度、功率因数、电流、电压等数据上传到中心控制室。 　　（2）显示：可进行电网一次图、主开关状态、断路器状态显示等。 　　（3）通讯状态监视：在主站能够监视到与各子站间的通讯是处于正常、临界、故障的哪种状态。 　　（4）报警：系统定义了报警信息，在电网操作时在画面上显示报警信息。系统的报警信息形成报警文件，在计算机上可进行查阅并可随时进行打印。 　　（5）打印报表：所有数据库中的数据，包括历史数据在内，都可以被生产报表调用，生产报表格式根据需要编写而成，生产报表每天自动生成，可定时或随时打印。 　　（6）趋势显示：对于测量参数值，可进行其趋势的实时观察，如电压、电流、功率、电量曲线等，并可查阅历史曲线图，所绘制的曲线可由计算机打印出来，用于各种分析。 2、子站系统的功能 　　现场RTU完成对每座平台数据的采集、计算及现场控制，并采用无线电台系统将其传至中心平台主站，同时RTU还可接收中心平台主站所发来的控制信号，完成电网关键电器设备的遥控操作。数据采集精度可达到0.5%,完全满足生产需要。 （三）系统特点分析 　　电力自动化系统有如下特点： 1、软件与硬件分离 　　本系统的软件是一套具有独立功能的电力SCADA软件，软件的运行不依赖于任何下位IDE设备，只要下位设备符合通用的通讯归约（包括国际规约和国标）