基于DIgSILENT的油田抽油机集控改造节能分析.docVIP

无级差保护技术原理及在油田配电网中的应用 针对油田企业6/10kV配电网供电方式落后，故障排查困难、影响面积大的特点，提出了一种基于光纤通讯的无级差网络保护方法，该网络保护模式是油田配电网自动化、智能化发展的基础。经现场试验运行，该方法不仅能快速、准确判断并自动隔离故障区域，还可实现供电自愈，最大程度的减少故障影响范围和时间，大大提高了油田配电网的供电可靠水平和自动化水平。 杜红勇1 杨明乾2 李君1 姜俊莉2 时振堂1/1.中国石化抚顺石油化工研究院 2.中国石化河南油田 配电线路的保护功能可以检测和判断故障区段，隔离故障区域，恢复非故障区域供电，减少故障损害。在配电网中，常用的继电保护类型有基于断路器的阶段式电流保护、基于就地自动化开关设备的馈线自动化和基于集中监控的馈线自动化。随着经济发展，电力用户对供电可靠性和供电质量的要求越来越高，馈线自动化已成为配电网发展的必然趋势[1-4]。 线路故障区段的快速定位和隔离是馈线自动化技术的关键环节。馈线自动化的主要意义之一在于提高供电可靠性，即当配电网发生故障或异常运行时，迅速查出故障区段，快速隔离故障区段，及时恢复非故障区域用户的供电，缩短停电时间，减小停电面积[5]。 油田企业配电网绝大多数采用单电源辐射状供电方式，线路长、分支多。线路故障不仅会导致整条线路停电、油井停产，故障如不及时排除，还会造成系统电压降低，非故障线路甩负荷。故障发生后，一般采用人工巡线查找，故障点查找困难、恢复供电时间长、安全隐患多[6]。另外，线路检修时必须全线停电，也直接影响了油井的开井时率。 传统的速断和阶段式过流保护方法，需要依靠不同电流整定值和时间级差配合来实现保护的选择。油田企业配电网生产负荷主要以抽油机为主，故障时传统的保护方法不能满足油田配网馈线自动化的需求，主要体现在：(1)保护配合的时间越长，系统残压会越低，会导致整条线路停电，甚至相邻线路甩负荷；(2)保护级数多，整定配合困难；(3)大量的电动机反馈电流对保护整定影响较大，必须考虑油井负荷特性，整定困难；(4)线路分段受限（不能超过3段）；(5)供电半径较短时，保护的选择性差，容易造成越级误动。 快速通信技术的发展和普及,推动了继电保护的发展，基于快速通信的配电网网络保护模式已成为馈线自动化的必然趋势。 本文提出了一种基于光纤通讯的无级差网络保护方法，并在油田配电网进行了试验应用，为油田配电网自动化的发展提供了参考。 无级差网络保护技术 1. 基本条件 油田企业配电网实施无级差网络保护，其一次系统的网络结构和一次设备需满足以下基本条件： 1）配网具备环网供电、开环运行的网络结构，能够实现“手拉手”环网供电； 2）重合器（或称分段开关）分合闸速度快，并具备长寿命、免维护、当地/远方操作的功能，有可靠的不间断电源并配置PT与CT等； 3）智能配电终端（FTU），具备长期在户外恶劣环境下运行的能力，有完善的不间断电源； 4）具备可靠的环网运行光纤通讯系统，满足通信容量和速度的要求； 5）可靠的配网自动化后台支持系统； 6）联络开关和柱上开关的属性可调，配合方案灵活。 2.基本原理 根据油田配电网负荷情况将主干线进行合理分段并加装重合器及智能配电终端（FTU）。各FTU之间以及配网自动化平台之间通过光纤网络通信连接，系统采用无级差保护，即：同一条配电线路上的各分段开关的电流保护整定值相同，保护整定时间均无延时（时间整定值为0s），实现保护无级别差异。 系统结构示意图如图1所示。智能配电终端（FTU）对所在处的PT、CT电量和开关位置进行采样分析，信息经由交换机在光纤通信环网上传输，一方面发送给相关的其他FTU，一方面发送给配电网调度主站。收到采样信息的配网自动化系统相关模块，依据特定算法计算网络上FTU的上下级关系，生成拓扑关系文件，并将该文件通过通信网络发送各FTU终端。 图1 网络保护系统示意图 当配电网线路发生故障、线路电流大于电流速断保护定值时，故障点后端的FTU无延时向所有上级FTU发送GOOSE报文，各FTU根据接收到的信息及上下级逻辑关系进行分析判断，使故障点前端的FTU发出跳闸指令，重合器跳闸，实现故障的区域隔离。故障点后端的非故障区段可通过另一条配电线路的联络开关恢复供电，以减少停电范围，提高供电可靠性。 该系统遵循IEC 61850通信规约，通过GOOSE快速报文机制实现FTU不经过主站自动判断故障位置，自动隔离故障区段。 3.快速永磁重合器 永磁操动机构是一种用于中压真空断路器的永磁保持，电子控制的电磁操作机构，与断路器使用的传统弹簧机构和电磁机构相比，将永久磁铁应用于操动机构中，使真空断路器分、合闸位置的保持通过永久磁铁实现，取代传统的锁扣装置，工作时主要运动部件极少，无需机构脱、锁扣装置，故障源少，具有较高的可靠