基于直流母线的大型石油装备群控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于直流母线的大型石油装备群控系统，包括：电源、直流母线、第一逆变单元以及备用电源；所述电源与所述直流母线连接，为所述直流母线提供直流电；所述直流母线与所述第一逆变单元连接，将直流母线的直流电转为交流电为所述备用电源供电，所述备用电源为施工现场提供照明和供暖。本发明专利技术双动力集中供电，共同或独立运行；无需考虑无功补偿问题；微电网谐波含量小，母线电压实现分布式电源协调控制；与交流供电系统相比具有更强的适应性。

Large scale petroleum equipment group control system based on DC bus

The invention discloses a group control system for large petroleum equipment based on a DC bus, including a power supply, a DC bus, a first inverting unit and a standby power supply; the power supply is connected with the DC bus to provide DC power for the DC bus; the DC bus is connected with the first inverting unit to connect the DC bus and the DC bus. The direct current of the line is converted into alternating current to supply the spare power, which provides lighting and heating for the construction site. The invention has the advantages of centralized power supply, common or independent operation, no need to consider reactive power compensation, small harmonic content of micro-grid, coordinated control of bus voltage for distributed generation, and stronger adaptability than AC power supply system.

【技术实现步骤摘要】
基于直流母线的大型石油装备群控系统
本专利技术涉及大型石油装备群控系统领域。更具体地说，本专利技术涉及一种基于直流母线的大型石油装备群控系统。
技术介绍
目前油气勘探开发过程中应用的开采动力系统多采用柴油驱动和交流供电方式。由于能源开采本身具有的范围广、井分散、地理位置复杂等特点，导致其供电系统建设非常困难、成本居高不下，并且供电半径往往超过设计要求；柴油驱动则存在燃料成本偏高，废气排放严重，噪音和振动较大等问题，且在压裂作业中这种传统的机械传动方式单机功率小、占地面积大,不易实现自动化控制和精准控制。此外，油气能源地面钻采供电系统呈现“三低三高”特点，即网侧功率因数低、电动机效率低、钻采装备负载率低、系统能耗高、一次投入高和运行维护成本高，由此带来的高昂用电成本严重阻碍了传统能源产业的持续快速发展。在此背景下，亟待开发一种基于直流母线的大型石油装备群控系统，使现存问题得到解决，并能够将倒发电能量进行存储和再利用，这对于直流微网群控系统在油气行业的广泛应用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于直流母线的大型石油装备群控系统，其根据大型石油装备现场用电设备相对集中，不平衡负载的特点，提供一种新的供电模式和控制模式，具备的技术特点是：双动力集中供电，共同或独立运行；无需考虑无功补偿问题；微电网谐波含量小，母线电压实现分布式电源协调控制；与交流供电系统相比具有更强的适应性。从而克服实际施工时电能不足，控制程度低，实现节能、智能控制、灵活施工、节约占地面积和项目成本；为了实现以上目的，本专利技术提供一种基于直流母线的大型石油装备群控系统，包括：电源、直流母线以及多个第一逆变单元；所述电源与所述直流母线连接，为所述直流母线提供直流电；多个第一逆变单元，其分别与所述直流母线连接，将直流母线提供的直流电转化为交流电，并分别提供给电动机，从而为石油装备提供动力；主控制器，其对所述多个第一逆变单元进行控制。优选的是，所述的基于直流母线的大型石油装备群控系统，所述电源为大功率中压发电机组，其通过变压器、整流单元与所述直流母线连接，将电源提供的高压交流电降至施工所需三相电源，再转为直流电，运输给直流母线；其中，所述电源配备自己的子控制单元。优选的是，所述的基于直流母线的大型石油装备群控系统，所述电源为大功率中压汽轮发电机组，其通过/不通过调压器与所述直流母线连接，将电源提供的直流电，运输给所述直流母线；其中，所述电源配备自己的子控制单元。优选的是，所述的基于直流母线的大型石油装备群控系统，所述电源是风能、太阳能清洁能源发电设备提供的电源。优选的是，所述的基于直流母线的大型石油装备群控系统，还包括：多个储能单元，其均与所述直流母线连接，用于储存直流母线中多余的电能。优选的是，所述的基于直流母线的大型石油装备群控系统，还包括：所述直流母线与所述第二逆变单元连接，第二逆变单元将直流母线的直流电转为交流电，经变压器后为辅助系统供电，所述辅助系统为施工现场提供照明、供暖或者制冷。优选的是，所述的基于直流母线的大型石油装备群控系统，城市供电，其通过变压器、整流器与所述直流母线连接，为直流母线运输直流电。本专利技术至少包括以下有益效果：1、采用双动力集中供电，能有效解决油气开发中存在的现有大型石油装备功率储备不足、燃料消耗成本高等问题；2、降低噪音污染，极大减少废气排放；3、实现远程智能监控，减轻员工的劳动强度；4、直流微电网谐波含量小，母线电压实现分布式电源协调控制，与交流供电系统相比具有更强的适应性，可以降低电机及供电线路的损耗，在确保电动机连续稳定工作的同时达到节能降耗的目的。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为采用大功率中压发电机组的群控系统示意图；图2为采用大功率中压汽轮发电机组的群控系统示意图。图3为采用新能源发电的群控系统示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。实施例1如图1所示，本专利技术提供一种基于直流母线的大型石油装备群控系统，包括：电源2、直流母线13、以及第一逆变单元12；所述电源2为大功率中压发电机组，其通过变压器4、整流单元5与所述直流母线13连接，将电源2提供的高压交流电降至施工所需三相电源，再转为直流电，运输给直流母线13；所述电源2配备自己的子控制单元3。多个第一逆变单元12，其分别与所述直流母线13连接，将直流母线13提供的直流电转化为交流电，并分别提供给电动机11，从而为石油装备提供动力；多个储能单元7，其均与所述直流母线13连接，用于储存直流母线13中多余的电能。储能单元7可选用锂电池储能单元、铅炭电池储能单元或超级电容储能单元等。主控制器1，其对所述多个第一逆变单元12进行控制，根据需要控制其启闭。所述直流母线13与所述第二逆变单元8连接，第二逆变单元8将直流母线13的直流电转为交流电，经变压器9后为辅助系统供电，所述辅助系统为施工现场提供照明、供暖或者制冷。城市供电，其通过变压器6、整流器与所述直流母线13连接，为直流母线13运输直流电。大型石油装备作业时，城市网电和发电机组为施工提供动力源。直流微网通过整流单元与发电机组和配电网连接，能有效隔离交流扰动或故障，保证直流系统内负荷的高可靠供电，以及大型石油装备并车。交流变频电机驱动压裂泵，通过变频调速控制，实现无级调速，可省去传动箱，得到平滑的输出特性，与大型石油装备负载特性匹配，从而减小了故障率，提高系统运行稳定性和工作效率，并降低装备振动。控制系统采用PLC实现大型石油装备的自动控制。储能单元7将施工时倒发电能量回收利用，以提高直流母线能量的互馈共享及循环利用效率，进而提高整个系统节能效率。备用电源为施工期间提供照明光源和生活供暖或制冷等。实施例2如图2所示，本专利技术提供一种基于直流母线的大型石油装备群控系统，包括：电源2、直流母线13、以及第一逆变单元12；所述电源2为大功率中压汽轮发电机组，其与所述直流母线13连接，将电源2提供的直流电，运输给所述直流母线13；所述电源2配备自己的子控制单元3。多个第一逆变单元12，其分别与所述直流母线13连接，将直流母线13提供的直流电转化为交流电，并分别提供给电动机11，从而为石油装备提供动力；多个储能单元7，其均与所述直流母线连接，用于储存直流母线中多余的电能。储能单元可选用锂电池储能单元、铅炭电池储能单元或超级电容储能单元等。主控制器1，其对所述多个第一逆变单元12进行控制。所述直流母线13与所述第二逆变单元8连接，第二逆变单元8将直流母线13的直流电转为交流电，经变压器9后为辅助系统供电，所述辅助系统为施工现场提供照明、供暖或者制冷。城市供电，其通过变压器6、整流器与所述直流母线13连接，为直流母线13运输直流电。大型石油装备作业时，城市网电和发电机组为施工提供动力源。直流微网通过整流单元与发电机组和配电网连接，能有效隔离交流扰动或故障，保证直流系统内负荷的高可靠供电，以及大型石油装备并车。交流变频电机驱动大型石油装备，通过变频调速控制，实现无级调速，可省去传动箱，得到平滑的输出特性，与大型石油装备负载特性匹配，从而减小了故障率，提高系统运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于直流母线的大型石油装备群控系统，其特征在于，包括：电源、直流母线以及多个第一逆变单元；所述电源与所述直流母线连接，为所述直流母线提供直流电；多个第一逆变单元，其分别与所述直流母线连接，将直流母线提供的直流电转化为交流电，并分别提供给电动机，从而为石油装备提供动力；主控制器，其对所述多个第一逆变单元进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于直流母线的大型石油装备群控系统，其特征在于，包括：电源、直流母线以及多个第一逆变单元；所述电源与所述直流母线连接，为所述直流母线提供直流电；多个第一逆变单元，其分别与所述直流母线连接，将直流母线提供的直流电转化为交流电，并分别提供给电动机，从而为石油装备提供动力；主控制器，其对所述多个第一逆变单元进行控制。2.如权利要求1所述的基于直流母线的大型石油装备群控系统，其特征在于，所述电源为大功率中压发电机组，其通过变压器、整流单元与所述直流母线连接，将电源提供的高压交流电降至施工所需三相电源，再转为直流电，运输给直流母线；其中，所述电源配备自己的子控制单元。3.如权利要求1所述的基于直流母线的大型石油装备群控系统，其特征在于，所述电源为大功率中压汽轮发电机组，其通过/不通过调压器与所述直流母线连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：周斌，胡琼，李文权，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司研究院，中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42