海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种海洋石油电力系统控制技术领域，特别是关于一种适用于海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制方法及系统。

背景技术

自发电有效地保障了海上油田开发及电力供应，但也存在一些问题，主要体现在：1)排放高、效率低。海上燃气/油机组总体效率偏低,耗能为陆地2～3倍，受平台空间影响，减排技术措施难以应用。2)机组发电消耗大量天然气及原油。燃料处理流程要求较高,部分缺气区域需通过专门敷设燃料气管线输送天然气。3)技术对外依存度大，机组依赖进口。机组主要以进口为主，长期依赖国外厂家；采办周期长，影响海上平台建设周期。4)机组运行维护成本高。燃气轮机为进口设备，需定期送至国外进行交换大修；发电机组厂家服务人员、备件等费用较高。5)故障耐受能力差。单台电站占比电网容量大，单台设备负载占比电网容量大。因此，探索新型供电模式，掌握适合渤海油田开发特点的岸电工程技术对海上油气田开发具有重要的现实意义。

岸电工程通过新建陆地架空线路/埋地电缆、陆地开闭站、高压海底电缆、海上电力动力平台将电力从电网送至油田内部。根据海上油气田对供电可靠性的要求，负荷等级为二级负荷，要求采用双电源供电，在任何一路故障情况下，由另一回承担所有负荷。

岸电实施后可以大幅削减海上温室气体和污染气体的排放，消除透平发电机组“卡脖子”技术风险，为增储上产提供电力支撑。岸电技术对加快渤海地区海上油田现有生产用电模式的转变，实现渤海地区“零排放”开发，对解决渤海地区突出的生态环境问题具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制方法及系统，其能确保海上油气田群生产工艺的持续安全稳定运行，有效降低经济损失和提高经济效益。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制方法，其包括：根据海上油气田群岸电接入系统网络拓扑、自备机组及负荷情况，在岸电联络线跳闸后联切局部区域或机组；实时计算失电海上动力中心平台与正常运行海上动力中心之间的相位差，根据相位差启动快速切换功能或启动越前切换功能，进行快速恢复供电；根据失电海上动力中心平台的母线残压大小，启动残压切换功能，进行自动恢复供电；若残压切换功能启动失败，则根据失电海上动力中心平台设备耐压能力、正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，启动长延时切换功能，进行自动十秒级恢复供电。

进一步，所述海上油气田群岸电接入系统包括若干个海上动力中心及每个海上动力中心所接带的若干个中心平台和若干个井口平台；所述海上动力中心通过若干联络线分别与所述中心平台、所述井口平台联网，所述中心平台通过若干所述联络线与所述井口平台联网。

进一步，所述联切局部区域或机组，包括：

确定第i个海上动力中心的N个中心平台，将第i个海上动力中心分为N个局部区域；

确定第n个局部区域内中心平台直接接带的全部井口平台，n＝1～N；

计算第n个局部区域内中心平台里全部开机机组总出力Pgenn；

计算第n个局部区域内包括中心平台及全部井口平台总负荷功率Ploadn；

若Pgenn>＝Ploadn+Psetn，其中Psetn为第n个局部区域内备用容量，则选择联切第i个海上动力中心与第n个局部区域之间的联络线；若Pgenn

进一步，所述启动快速切换功能时，所述相位差满足预先设定的第一门槛值条件，所述启动快速切换功能包括：

对第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的相角差、频差、压差进行判定，若满足预先设定的条件则出口动作，实现第i个海上动力中心平台所接带的海上油气群电网由第j个海上动力中心百毫秒级快速恢复供电；反之，则结束快速切换功能。

进一步，所述启动越前切换功能时，所述相位差不满足预先设定的门槛值条件，所述越前切换功能包括：

根据相位差变化，抓取相差接近360度时刻，启动越前切换功能；

控制第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的海缆联络线同期合闸，若同期切换成功，实现第i个海上动力中心平台所接带的海上油气群电网由第j个海上动力中心几百毫秒级快速恢复供电。

进一步，所述越前切换功能失败后，启动所述残压切换功能时，所述残压大小满足预先设定的第二门槛值条件，所述残压切换功能包括：

控制第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的海缆联络线残压切换合闸，若残压切换成功，实现第i个海上动力中心平台所接带的海上油气群电网由第j个海上动力中心自动秒级恢复供电。

进一步，所述越前切换功能和所述残压切换功能失败后，所述根据失电海上动力中心平台设备耐压能力、正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，启动长延时切换功能，包括：

控制第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的海缆联络线长延时切换合闸，若长延时切换成功，实现第i个海上动力中心平台所接带的海上油气群电网由第j个海上动力中心自动十秒级恢复供电。

一种海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制系统，其包括：联切模块，根据海上油气田群岸电接入系统网络拓扑、自备机组及负荷情况，在岸电联络线跳闸后联切局部区域或机组；快速恢复供电模块，实时计算失电海上动力中心平台与正常运行海上动力中心之间的相位差，根据相位差启动快速切换功能或启动越前切换功能，进行快速恢复供电；自动恢复供电模块，根据失电海上动力中心平台的母线残压大小，启动残压切换功能，进行自动恢复供电；若残压切换功能启动失败，则根据失电海上动力中心平台设备耐压能力、正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，启动长延时切换功能，进行自动十秒级恢复供电。

一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。

一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

本发明是在建立海上油气田岸电接入的快速自愈控制方法，实现在某个与大电网联络的海上动力中心平台正常运行的岸电联络线跳闸失电后，自动以最快的速度切换到备用电源联络线，可最大限度保障某海上动力中心平台在与大电网岸电联络后，岸电联络线跳闸后快速自愈，全程自动无需人为干预，确保海上油气田群生产工艺的持续安全稳定运行，有效降低经济损失和提高经济效益，保证海上变电站供电的、海上油气生产平台不停电，为油气增储上产提供优质可靠的电力供应。

附图说明

图1是本发明一实施例中海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制方法整体流程图；

图2是本发明一实施例中海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制方法详细控制流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明提出的适用于海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制方法及系统，包括：根据海上油气田群岸电接入系统网络拓扑、自备机组及负荷情况，在岸电联络线跳闸后联切局部区域或机组；实时计算失电海上动力中心平台与正常运行海上动力中心之间的相位差，启动快速切换功能实现百毫秒级快速恢复供电；根据失电海上动力中心平台与正常运行海上动力中心之间相位差变化，启动越前(同期)切换功能，实现几百毫秒级快速恢复供电；根据失电海上动力中心平台的母线残压大小，启动残压切换功能，实现自动秒级恢复供电；根据失电海上动力中心平台设备耐压能力、正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，启动长延时切换功能，实现自动十秒级恢复供电。本发明无须人工干预，可最大限度保障某海上动力中心平台在与大电网岸电联络后，岸电联络线跳闸后快速自愈，全程自动无需人为干预，确保海上油气田群生产工艺的持续安全稳定运行，有效降低经济损失和提高经济效益。

在本发明的一个实施例中，提供一种海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制方法。本实施例中，如图1、图2所示，该方法包括以下步骤：

1)根据海上油气田群岸电接入系统网络拓扑、自备机组及负荷情况，在岸电联络线跳闸后联切局部区域或机组；

2)实时计算失电海上动力中心平台与正常运行海上动力中心之间的相位差，根据相位差启动快速切换功能或启动越前切换功能，进行快速恢复供电；

3)根据失电海上动力中心平台的母线残压大小，启动残压切换功能，进行自动恢复供电；若残压切换功能启动失败，则根据失电海上动力中心平台设备耐压能力、正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，启动长延时切换功能，进行自动十秒级恢复供电。

上述步骤1)中，海上油气田群岸电接入系统由220kV岸电联络线、若干个220kV海上动力中心及每个220kV海上动力中心所接带的若干个35kV中心平台、若干个35kV井口平台组成。其中，35kV中心平台有若干机组及负荷、35kV井口平台有若干负荷；220kV海上动力中心通过若干35kV联络线分别与35kV中心平台、35kV井口平台联网，35kV中心平台通过若干35kV联络线与35kV井口平台联网。

上述步骤1)中，根据第i个220kV海上动力中心所在的海上油气群电网网络拓扑、35kV中心平台自备机组出力及备用容量大小、35kV井口平台负荷功率情况，联切局部区域或机组包括以下步骤：

1.1)确定第i个220kV海上动力中心的N个35kV中心平台，将第i个220kV海上动力中心分为N个局部区域；其中，i＝1～M，M为220kV海上动力中心的总数。

1.2)确定第n个局部区域内35kV中心平台直接接带的全部35kV井口平台，n＝1～N；

1.3)计算第n个局部区域内35kV中心平台里全部开机机组总出力Pgenn；

1.4)计算第n个局部区域内包括35kV中心平台及全部35kV井口平台总负荷功率Ploadn；

1.5)若第i个220kV海上动力中心的第n个局部区域开机机组总出力Pgenn>＝Ploadn+Psetn，其中Psetn为第n个局部区域内备用容量，该值根据运行情况设定；则选择联切第i个220kV海上动力中心与第n个局部区域之间的35kV联络线；若第i个220kV海上动力中心的第n个局部区域开机机组总出力Pgenn

上述步骤2)中，启动快速切换功能时，相位差满足预先设定的第一门槛值条件，启动快速切换功能包括：

对第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的相角差、频差、压差进行判定，若满足预先设定的条件则出口动作，控制第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的海缆联络线快速切换合闸，若快速切换成功，实现第i个海上动力中心平台所接带的海上油气群电网由第j个海上动力中心百毫秒级快速恢复供电；反之，则结束快速切换功能。

其中，预先设定的第一门槛值通过系统建模仿真研究结果来确定。

上述步骤2)中，启动越前切换功能时，相位差不满足预先设定的门槛值条件，越前切换功能包括：

根据第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的相位差变化，抓取相差接近360度时刻，启动越前(同期)切换功能；

控制第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的海缆联络线同期合闸，若同期切换成功，实现第i个海上动力中心平台所接带的海上油气群电网由第j个海上动力中心几百毫秒级快速恢复供电。

上述步骤3)中，越前切换功能失败后，启动残压切换功能时，残压Un大小满足预先设定的第二门槛值条件，残压切换功能包括：

控制第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的海缆联络线残压Un切换合闸，若残压切换成功，实现第i个海上动力中心平台所接带的海上油气群电网由第j个海上动力中心自动秒级恢复供电。

其中，预先设定的第二门槛值通过系统建模仿真研究结果来确定。

上述步骤3)中，越前切换功能和残压切换功能失败后，根据第i个失电海上动力中心平台设备耐压能力、第j个正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，若第i个海上动力中心平台设备不过电压、第j个海上动力中心平台能承受第i个海上动力中心平台合闸带来的冲击，启动长延时切换功能，包括：

控制第i个海上动力中心平台与第j个海上动力中心之间的海缆联络线长延时切换合闸，若长延时切换成功，实现第i个海上动力中心平台所接带的海上油气群电网由第j个海上动力中心自动十秒级恢复供电。

其中，冲击承受能力通过系统建模仿真研究结果来确定，主要为第i个海上动力中心平台长延时切换合闸给第j个海上动力中心平台带来的谐波电压冲击，不影响该平台上正常负荷的运行。

在本发明的一个实施例中，提供一种海上油气田群岸电接入系统的快速自愈控制系统，其包括：

联切模块，根据海上油气田群岸电接入系统网络拓扑、自备机组及负荷情况，在岸电联络线跳闸后联切局部区域或机组；

快速恢复供电模块，实时计算失电海上动力中心平台与正常运行海上动力中心之间的相位差，根据相位差启动快速切换功能或启动越前切换功能，进行快速恢复供电；

自动恢复供电模块，根据失电海上动力中心平台的母线残压大小，启动残压切换功能，进行自动恢复供电；若残压切换功能启动失败，则根据失电海上动力中心平台设备耐压能力、正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，启动长延时切换功能，进行自动十秒级恢复供电。

本实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。

本发明一实施例中提供的计算设备结构，该计算设备可以是终端，其可以包括：处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、存储器(memory)、显示屏和输入装置。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。该处理器用于提供计算和控制能力。该存储器包括非易失性存储介质、内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现一种控制方法；该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、管理商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：根据海上油气田群岸电接入系统网络拓扑、自备机组及负荷情况，在岸电联络线跳闸后联切局部区域或机组；实时计算失电海上动力中心平台与正常运行海上动力中心之间的相位差，根据相位差启动快速切换功能或启动越前切换功能，进行快速恢复供电；根据失电海上动力中心平台的母线残压大小，启动残压切换功能，进行自动恢复供电；若残压切换功能启动失败，则根据失电海上动力中心平台设备耐压能力、正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，启动长延时切换功能，进行自动十秒级恢复供电。

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以理解，上述计算设备的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算设备的限定，具体的计算设备可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在本发明的一个实施例中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：根据海上油气田群岸电接入系统网络拓扑、自备机组及负荷情况，在岸电联络线跳闸后联切局部区域或机组；实时计算失电海上动力中心平台与正常运行海上动力中心之间的相位差，根据相位差启动快速切换功能或启动越前切换功能，进行快速恢复供电；根据失电海上动力中心平台的母线残压大小，启动残压切换功能，进行自动恢复供电；若残压切换功能启动失败，则根据失电海上动力中心平台设备耐压能力、正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，启动长延时切换功能，进行自动十秒级恢复供电。

在本发明的一个实施例中，提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：根据海上油气田群岸电接入系统网络拓扑、自备机组及负荷情况，在岸电联络线跳闸后联切局部区域或机组；实时计算失电海上动力中心平台与正常运行海上动力中心之间的相位差，根据相位差启动快速切换功能或启动越前切换功能，进行快速恢复供电；根据失电海上动力中心平台的母线残压大小，启动残压切换功能，进行自动恢复供电；若残压切换功能启动失败，则根据失电海上动力中心平台设备耐压能力、正常海上动力中心平台事先确定的冲击承受能力，启动长延时切换功能，进行自动十秒级恢复供电。

上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。