淺議勝利埕島油田海上智能電網(wǎng)建設(shè)

于林

摘 要：本文立足于勝利埕島油田現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合智能電網(wǎng)的概念，在打造堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)變電站數(shù)字化、提高配網(wǎng)自動(dòng)化水平及海底電纜在線監(jiān)測(cè)等方面提出了建議和設(shè)想，以期更好的加強(qiáng)海上電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及智能化，給正常的原油生產(chǎn)帶來(lái)保證。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);數(shù)字化變電站;配網(wǎng)自動(dòng)化;故障隔離

1 引言

勝利埕島油田位于渤海灣南部淺海的極淺海海域，年產(chǎn)油能力200萬(wàn)t，已建成中心平臺(tái)3座，衛(wèi)星平臺(tái)50余座，為勝利油田奪油上產(chǎn)的主力軍。其主力區(qū)塊距離岸邊約10km，供電模式為陸上35kV岸電結(jié)合平臺(tái)自身燃?xì)獍l(fā)電的方式，以岸電為主要供電電源。埕島油田電網(wǎng)結(jié)構(gòu)目前已比較完善，且實(shí)現(xiàn)了以中心平臺(tái)為主站的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，整體電力運(yùn)行水平較高。隨著產(chǎn)能建設(shè)的逐年增加，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，這就對(duì)埕島油田的電網(wǎng)運(yùn)行水平提出了更高的要求。本文結(jié)合目前的熱點(diǎn)--智能電網(wǎng)的部分功能，對(duì)埕島油田電網(wǎng)建設(shè)提出更多有益的建議和設(shè)想。

2 埕島油田電網(wǎng)現(xiàn)狀

埕島海上電網(wǎng)介紹：埕島油田海上電網(wǎng)的主供電源為陸上35kV電源，通過(guò)35kV海底電纜送至海上平臺(tái)35kV變電站，目前已建成的海上平臺(tái)35kV變電站有中心二號(hào)平臺(tái)、CB243A平臺(tái)和CB30A平臺(tái)三座，在建中心三號(hào)平臺(tái)35kV變電站1座。中心一號(hào)平臺(tái)還建有2×3000kW索拉燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站1座。所有衛(wèi)星平臺(tái)均由海上35kV變電站以及索拉電站配出的6kV海底電纜來(lái)供電，形成了海上35kV、6kV海底電纜供電網(wǎng)絡(luò)。目前，已敷設(shè)的海底電纜已達(dá)到220km。自2003年至今，埕島油田電網(wǎng)共進(jìn)行了4次大規(guī)模的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)改造，電調(diào)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)初具規(guī)模，其模式如下：各衛(wèi)星平臺(tái)作為站級(jí)控制層通過(guò)RTU將現(xiàn)場(chǎng)采集的信息上傳至中心平臺(tái)，中心平臺(tái)作為控制中心采集本中心平臺(tái)和每座井組平臺(tái)上傳的信息，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、管理和控制，并可將信息上傳至陸上電調(diào)中心。目前埕島油田電網(wǎng)運(yùn)行模式可以較好的滿足產(chǎn)能建設(shè)的需要，但隨著油田產(chǎn)能逐年遞增，負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，電網(wǎng)規(guī)模也逐年擴(kuò)大，隨之帶來(lái)以下幾個(gè)需要改進(jìn)提高的方面：①海上電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)還需進(jìn)一步堅(jiān)強(qiáng)，包括一次電氣開(kāi)關(guān)柜設(shè)備和海纜配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);②中心平臺(tái)35kV變電所未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化;③6kV配網(wǎng)自動(dòng)化水平有待提高;④海底電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)尚未實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的解決，結(jié)合目前的熱點(diǎn)智能電網(wǎng)建設(shè)，可以進(jìn)一步提升埕島油田電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平。

3 埕島油田堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)

3.1 建設(shè)原則

堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是確保電網(wǎng)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段，而不是目的?！爸悄芑辈荒軤奚娋W(wǎng)原有的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，尤其對(duì)于海上電網(wǎng)，絕大多數(shù)平臺(tái)都是無(wú)人值守，安全可靠性要求極高，故電網(wǎng)自身堅(jiān)強(qiáng)才是基礎(chǔ)，我們要通過(guò)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)來(lái)解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，而不能好高騖遠(yuǎn)，脫離實(shí)際。以下根據(jù)目前埕島油田電網(wǎng)需要改進(jìn)的方面，結(jié)合智能電網(wǎng)的特點(diǎn)，談一下打造海上堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的設(shè)想。

3.2 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，打造堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)

所謂“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”，堅(jiān)強(qiáng)是排第一位的，是電網(wǎng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)海上電網(wǎng)來(lái)說(shuō)尤其重要。海上堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)包含兩方面內(nèi)容，首先電氣一次配電裝置必須堅(jiān)強(qiáng)可靠，以35kV開(kāi)關(guān)柜為例，由原先的空氣絕緣型開(kāi)關(guān)柜轉(zhuǎn)而使用SF6氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜（以下簡(jiǎn)稱充氣柜），由于母線、開(kāi)關(guān)等重要元器件均封裝在SF6氣室內(nèi)，關(guān)鍵部件耐海上鹽霧等污穢環(huán)境的能力顯著提升，運(yùn)行可靠性提高的同時(shí)，開(kāi)關(guān)柜正常維護(hù)的工作量相應(yīng)減小。另外采用充氣柜占地面積僅為原來(lái)的50%，可以縮減平臺(tái)空間，節(jié)省工程投資。在中心三號(hào)平臺(tái)項(xiàng)目已經(jīng)付諸實(shí)施。

其次在海纜配出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，目前埕島油田6kV配電網(wǎng)絡(luò)基本實(shí)現(xiàn)了“手拉手”的運(yùn)行模式，正常時(shí)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，開(kāi)環(huán)運(yùn)行，但某些回路停電時(shí)，通過(guò)備用回路并不能保證故障回路全部負(fù)荷的供電，只能通過(guò)關(guān)停部分油井、電加熱等生產(chǎn)負(fù)荷予以解決，影響了海上正常的原油生產(chǎn)，因此海上電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)需要調(diào)整加強(qiáng)。針對(duì)這一情況，我們用Etap電力計(jì)算軟件對(duì)整個(gè)埕島油田電網(wǎng)進(jìn)行了建模計(jì)算，計(jì)算內(nèi)容包括潮流分布，環(huán)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)各條6kV線路的帶載能力校核等，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，有的放矢的規(guī)劃建設(shè)了新的6kV海纜聯(lián)絡(luò)線路，結(jié)合埕島油田產(chǎn)能規(guī)劃建設(shè)方案，使得35kV端和6kV配出線均滿足故障情況下“N-1”的供電要求，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更為完善，極大的保障了正常的原油生產(chǎn)。上述聯(lián)絡(luò)海纜已結(jié)合本年度的實(shí)際工程項(xiàng)目予以實(shí)施。

3.3 中心平臺(tái)35kV變電所實(shí)現(xiàn)數(shù)字化

除了在建的中心三號(hào)平臺(tái)之外，已建的中心平臺(tái)35kV變電所還是采用傳統(tǒng)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行多年，技術(shù)成熟可靠，但是與當(dāng)今研究熱點(diǎn)數(shù)字化變電站相比在功能上還存在著質(zhì)的差距，且數(shù)字化變電站是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，是未來(lái)發(fā)展的方向。相較傳統(tǒng)的綜自站，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.3.1 可以解決裝置互操作問(wèn)題

IEC61850是關(guān)于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，制定其目的是為了實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)不同廠家智能電子設(shè)備之間的互操作。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)站內(nèi)智能電子設(shè)備的信息描述方法、訪問(wèn)方法和通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了全面定義，使得不同廠家的智能電子設(shè)備可以互操作。因此，建立在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)之上的數(shù)字化變電站有效地解決了設(shè)備互操作性問(wèn)題。

3.3.2 解決傳統(tǒng)電磁式互感器帶來(lái)的問(wèn)題

在數(shù)字化變電站中采用了智能電子式互感器，它具有體積小、重量輕;具備數(shù)字接口，通過(guò)光線輸出，不含鐵芯，消除了磁飽和、鐵磁諧振等問(wèn)題。暫態(tài)特性好，測(cè)量精度高，頻率相應(yīng)范圍寬;絕緣性能好，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，具備很高的性價(jià)比。

3.3.3 解決設(shè)備狀態(tài)檢修問(wèn)題

由于埕島油田的衛(wèi)星平臺(tái)大部分均無(wú)人值守，一旦出現(xiàn)電力故障，故障原因很難查找，只能是維修人員登平臺(tái)操作，遇到惡劣天氣無(wú)法登平臺(tái)則更加被動(dòng)，極大的影響了海上正常原油生產(chǎn)。

目前在建的埕島中心三號(hào)平臺(tái)即采用了數(shù)字化變電站的方式，考慮到設(shè)備造價(jià)及實(shí)際使用等一系列問(wèn)題，本工程一次設(shè)備并未采用智能互感器和智能斷路器，但保護(hù)模塊的輸出滿足IEC61850通訊協(xié)議，站控層設(shè)備也均執(zhí)行該協(xié)議，這樣整個(gè)后臺(tái)的軟件系統(tǒng)都是按照數(shù)字化變電站的要求來(lái)設(shè)計(jì)的，可以很好的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站的部分功能，提高了變電站的自動(dòng)化管理水平。

3.4 提高配網(wǎng)自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)故障隔離

目前埕島油田6kV海纜出線均帶多個(gè)平臺(tái)，一般均在6個(gè)以上，平臺(tái)之間距離短，有的甚至不到200m，造成了平臺(tái)間繼電保護(hù)整定困難，難以實(shí)現(xiàn)完全的選擇性，經(jīng)常發(fā)生越級(jí)跳閘事故甚至全線停電，發(fā)生故障后，海上運(yùn)行人員只能采用對(duì)各井組平臺(tái)斷路器進(jìn)行試合閘的方式判斷故障點(diǎn)的位置，以確定故障解除前的供電方式，平臺(tái)恢復(fù)供電的時(shí)間比較長(zhǎng)，造成停電面積大，對(duì)海上原油生產(chǎn)造成較大影響。

解決了這一問(wèn)題也就初步實(shí)現(xiàn)了智能電網(wǎng)中“自愈”功能。越級(jí)跳閘的問(wèn)題歸根到底是海上配網(wǎng)自動(dòng)化工程實(shí)行的不夠徹底，僅僅實(shí)現(xiàn)了從中心平臺(tái)至衛(wèi)星平臺(tái)斷路器的遠(yuǎn)方控制，達(dá)到真正的“自愈”還差的很遠(yuǎn)。為此本人考慮了兩種解決方案：①對(duì)于埕島油田老區(qū)已建6kV海纜線路，由于不帶光纖，考慮在中心平臺(tái)設(shè)主站裝置一套，每條海纜出線所轄平臺(tái)的進(jìn)出線開(kāi)關(guān)柜內(nèi)均裝設(shè)智能終端（FTU）一只，由于正常情況下海纜均為開(kāi)環(huán)運(yùn)行，當(dāng)某一區(qū)間發(fā)生短路事故，所有的終端FTU均向主站發(fā)出電流和失壓信號(hào)，由主站判斷故障區(qū)間，并相應(yīng)斷開(kāi)兩端斷路器，達(dá)到故障隔離的目的。上述信號(hào)的傳遞可以通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)來(lái)完成;②對(duì)于CB30區(qū)塊，所有的海纜都要求配置了光纖，可以通過(guò)在海纜兩端平臺(tái)上裝設(shè)線路光差保護(hù)裝置，方便的實(shí)現(xiàn)區(qū)間內(nèi)跳閘，滿足繼電保護(hù)選擇性要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

海上堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，我們應(yīng)當(dāng)立足于目前已經(jīng)取得的成績(jī)，結(jié)合智能電網(wǎng)的基本要求，有目的，有步驟的逐步實(shí)施海上智能電網(wǎng)建設(shè)，進(jìn)一步提高埕島油田電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平，為海上原油生產(chǎn)作出更大貢獻(xiàn)。