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电气自动化在油田化工中的应用研究

时间:2012-02-29 11:29 来源:www.lunwen163.com 作者:163论文网 点击:
【摘要】:电气自动化是实现我国工业化的重要基础。近十几年来,电气自动化技术获得了飞速的发展,随着微电子技术迅猛发展、机械电子技术,电气自动化控制在我国国民经济的各行各业都得到了广泛的应用。现今电气自动化已经被应用于油田化工中的有很多方面。近年来发展的新技术和新领域,尤以计算机技术与通信技术在配电网监视和控制方面的结合特别突出, 也可以称为电气自动化的典型应用。配电自动化是一个集成系统, 它主要是用于对配电网上的各种设备在远方进行实时监控、协调和控制。本文将对配电自动化在油田化工中的应用进行探讨和研究。

1 电气自动化的发展现状
电气自动化程度是评判一个国家电子行业发展水平的重要标志,同时,自动化技术又是一个国家经济运行过程中必不可少的技术手段。随着机械电子技术、微电子技术的迅猛发展,电气自动化控制在我国国民经济的各行各业都得到了广泛的应用,从而大大方便了人们的生活。
首先,让我们对电气自动化下一个定义:电气自动化就是使产品的控制、操作、监视,能在无人(或少人)直接参与的情况下,按预定的计划或程序自动地进行。在这里我们应该看到电气自动化具有提高运行的经济性、提高工作的可靠性、提高劳动生产率、改善劳动条件、保证电能质量等作用。
在电气自动化的发展过程中Microsoft的Windows平台的广泛应用、OPC技术的出现、IEC61131的颁布,使得电气自动化在生产生活中发挥着不可替代的作用。
现在,IEC61131已成为了一个国际化的标准,被各大控制系统厂商广泛采纳。目前,世界上有200多家PLC厂商,近400种PLC产品,在IEC61131出现之前不同产品的编程语言和表达方式各不相同,但IEC61131的出现同时定义了它们的语法和语义。这就意味着不会再有其他的非标准的方言。同时结构化的编程方式使得程序更易管理,也提高了代码地使用效率,缩短了程序编程的周期。
而微软的技术如Internet Explore、Windows Nt、Windows Ce已经成为工业控制的标准规范、语言、平台。Windows成为了事实上的标准平台。在自动化领域基于Pc的控制系统以其易于集成和灵活的特点正在被更多的用户所采纳。
2 电气自动化技术对油田化工的运用
在近十几年来,我国电气自动化技术的发展得到了突飞猛进的进步,随着微电子技术的迅猛发展,电气自动化控制、机械电子技术在我国国民经济的各行各业中都得到了广泛的应用。如今电气自动化也已经被应用于油田化工中的有很多方面。
例如,采用故障自动定位系统是提高供电可靠性的重要基础。随着油田的开发,随着直配电线路的负荷不断增大,供电半径不断加大,分支线路不断增多,并且主线路同时挂接有地方线路,地方线路质量相对差些,造成线路的结构愈来愈复杂,因此线路故障频繁。如果要想找出线路中具体故障所在分支和故障点则十分困难,少则几小时,多则甚至数十小时。这样即给原油的生产带来巨大的经济损失,同时也影响供电的可靠性。所以,故障自动定位系统技术用于油田的配电网络中,能及时发现并排除线路的故障,对确保油田生产的正常进行有着极其重要的意义。
又如,近年来发展的新技术和新领域,尤以计算机技术与通信技术在配电网监视和控制方面的结合特别突出, 也可以称为电气自动化的典型应用。配电自动化是一个集成系统, 它主要是用于对配电网上的各种设备在远方进行实时监控、协调和控制。下面我们将对配电自动化在油田化工中的应用进行深入的探讨和研究。
3 配电自动化技术的现状
如前一样,在我们要详细阐述配电自动化之前,先让我们来了解一下配电自动化的具体含义。配电自动化就是利用计算机、通讯技术、网络技术、以及现代电子技术,将配电网的用户数据、在线数据、离线数据、电网结构数据和地理图形进行信息的集成,从而构成完整的自动化系统,以实现配电系统正常运行以及对事故情况下的控制、保护、监测以及管理的现代化。配电系统自动化其实就是配电系统运行、管理的有机组成部分。
现在,油田化工中对于电气自动化技术的利用,其目的是用以提高电能供应的质量,从而减少劳动强度。随着通信技术、计算机技术的飞速发展, 已经进入了计算机被广泛的应用于配电自动化的阶段。在日本以及欧美的一些发达国家中,现在已经开始大力的推广配电自动化技术,并且通过大量的实践证明了,配电自动化技术能够有效的提高配电网运行的可靠性以及能有效地保证工作效率。随着我国国民经济的快速发展,我国的电力用户对电能得质量和供电的可靠性要求是越来越高,电压波动和短时停电都会对用户造成巨大的损失。所以,需要结合电网的改造在配电网中实现配电网自动化。
下面将讨论以下几方面的配电自动化的内容: 配电自动化技术的现状;油田化工利用配电网供电所面对的问题;利用电气自动化技术提高配电网供电的应用等。
3.1 配电自动化技术的现状
配电自动化具有如下功能:监控、调压、无功补偿、数据采集、馈线自动化、以及配电网的网络分析等。随着通信、现代电子和计算机技术的飞速发展,配电自动化到今天已进入广泛采用计算机的阶段。我国的配电网自动化采用三种基本功能模式:1、集中监控模式的配电自动化;2、就地控制的馈线自动化; 3、集中监控模式的配电自动化与配电管理相结合的模式。
3.1.1 配电自动化及馈线自动化建设的内容
配电自动化从功能上讲包括配馈线自动化、负荷管理、地理信息系统、配电应用分析、电网络的数据采集与控制等。配电网自动化系统的主要特点是:信息量大;应用分析设备和终端设备紧密结合;一次设备、二次设备紧密结合;在线分析、离线管理紧密结合。
配电自动化系统的建设包括了以下五方面:配电网架规划、通信系统建设、配网主站建设、配电设备的选择和馈线自动化的实施。
配电馈线自动化是配电自动化系统的重要功能之一。配电馈线自动化是配电系统提高供电的可靠性得最直接、最有效技术手段。现在目前,供电企业在考虑配电自动化系统时,首先投入的都是配点馈线自动化的工程。馈线网自动化的任务是采用通信技术、电子技术、计算机技术、人工智能技术配合主站或独立完成配电网故障的检测、定位、隔离和网络重构。
3.1.2 配电自动化系统的设备选择
在配电网自动化系统中,配电设备包括一次设备,例如配电开关,二次设备,如:配变终端单元、馈线远方终端,和为一、二次设备提供电源的电源设备。实施配电自动化,必须以分段器、负荷开关、重合器等具有机电一体化特性的自动配电开关为基础。馈线远方终端是用于采集开关运行的数据、控制开关分合,达到“四遥”功能,所必须具有通信功能。配变终端单元是用于采集配电变压器的低压侧的运行数据,控制低压电容器投切用于无功补偿,通信的实时性要求低。在架空线路上作为分段、隔离故障而使用的开关应该具有免维护、体积小、安装方便和操作可靠等特点,并且能适应户外的严酷环境。需特别注意的是,配电设备都是在户外布置的,其运行的条件恶劣,所以必须达到一定的运行环境要求。
3.2 油田化工利用配电网供电所面对的问题
为了提高供电可靠性, 油田化工电力部门通过大力度检修、对原有线路进行了硅胶化改造、家装线路型避雷器、装置绝缘防护等手段, 相当大程度的提高了供电得质量。但在利用配电网供电的方面,仍然存在着问题。
根据2000至2007年故障发生次数的统计(如表1所示)可见,事故发生的次数已经从2000年的435次下降到2007年的121次,故障出现的次数呈现日益减少的趋势, 供电可靠性也得到了提高。但是,由于油田化工的特殊性,配电线路多、配电线路距离长,且油田工作环境的现场的条件差、常常会受到雪雨、刮风等各种恶劣自然气候的影响,很难保证故障次数的下降。同时我们也能从表1看到,2004年以后,故障次数下降的幅度呈现明显减少的趋势,甚至到了2007年还出现了有所上升的势头,故,由此可以看出降低故障次数的难度也在相应的增加。
表1 2000—2007年发生故障统计表
 
油田化工的配电网大多选用的是单电源辐射状供电。这种方式导致分支多、线路长,发生故障的时候,影响范围相当的大。一般情况下,油田化工的配电通常是由人工来寻找故障点,同样的恢复供电的方法也是用手动来处理,但因为配电网线路十分的复杂,这样处理故障是相对落后的,这样将会影响油田化工的正产生产。如果在油田化工中采用自动化技术,就可快速隔离掉发生故障的区间,从而快速地恢复正常区间的供电,这样就能减少由于停电对油田生产产生的影响。
3.3 利用电气自动化技术提高配电网供电的应用
电气自动化技术应用在油田化工的配电网供电,其作用主要是确保油田的正常工作不会受到影响。其可以分为远程遥控和就地控制两种方式来运行。
3.3.1远程遥控
远程遥控方式是指通过使用通信手段的运用而完成的方式。它由馈线的自动化控制中心、能够远程通信的馈线远程终端FTU和可以电动操作的负荷开关三大部分组成。这种远程遥控方式的核心设备是FTU,它能够采集相对应的开关的运行情况,以此作为判断故障区间和非故障区间的重要的依据。再由馈线自动化中心采集、分析FTU的故障信息,对发生故障的区域进行定位。最后通过远程遥控线路的开关, 从而恢复正常区域的供电。
3.3.2 就地控制
就地控制是一种不需要通信方式就能隔离故障的方式。只要检测电压的加时限,在多次重合后就能够成功的隔离故障。就地控制方式的工作原理为:当馈线发生了不可挽回的故障时,在重合器合闸不成功的情况下,就会发生跳闸,这样发生故障的两端的负荷开关就能因为没有电压支持而分开,然后,重合器再次合闸,此时负荷开关的延时在设定了时间后开关就会自动闭锁,这样故障段就能够被隔离出来, 当再次将重合器合上重新连接开关后,就可恢复正常送电。
4 结束语
要建设配电自动化必须做好通信系统、自动化系统、一次电网结构的规划。同时要能处理好与相关系统的关系,能够最大限度地实现信息共享、资源共享、防止形成“孤岛”和产生无谓的返工而造成浪费。
就目前的形式来看,电气自动化应用于油田化工,是一种的必然趋势,它能有效的提高油田化工的工作效率,确保生产能够持续的进行。配电自动化技术这种电气自动化手段应用于油田,不仅能保障正常的供电,更能够有效地提高系统的优化运转。
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