本发明专利技术公开了基于国产发电机组替代进口发电机组的智能微电网系统，包括智能微电网能源管理系统、钻机微电网系统、飞轮储能装置、电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心，智能微电网能源管理系统通过信息流向飞轮储能装置、电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心发送信息，钻机微电网系统通过能源流与电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心进行能量传递，飞轮储能装置与电能变换装置进行能量传递。改善微电网(动力机组)输出特性，将每台机组输出功率的变化率由原90％额定功率限制至25％以内，延长发电机组寿命，减低维修、保养成本，使用飞轮储能或超级电容储能装置能够解决钻机负载与动力电站不匹配的问题。钻机负载与动力电站不匹配的问题。钻机负载与动力电站不匹配的问题。
【技术实现步骤摘要】
基于国产发电机组替代进口发电机组的智能微电网系统
[0001]本专利技术涉及微电网系统
，特别涉及基于国产发电机组替代进口发电机组的智能微电网系统。
技术介绍
[0002]自1998年石油电动钻机引进国内以来，使用国产大功率或小功率柴油(燃气)发电机组替代美国卡特系列柴油发电机组一直是石油钻井工程技术人员的追求，为此目的，中石油济南柴油机厂曾成立专题小组，以卡特机组质量性能为目标，进行攻关，但至今未有突破。济柴厂研制的Z12V190型机组，与卡特3512B型机组相比，除国内部分用户勉强接收，大部分用户和国外钻机市场用户并不认可。究其原因，主要在于国产机组在功率突变较大(0％-90％的突加或90％-0％突减)的运行环境下，频繁出现跑、冒、滴、露现象，维修频繁、运行费用增大甚至影响钻进作业，导致用户宁愿使用340万/台的卡特机组、也不愿使用130万/台的济柴机组其它40-50万/台更为便宜型号的机组。另外，由于小型机组功率较小，需要更多台发电机组并网运行，其并网控制、设备安装、频繁搬运等现实要求，前期对小型机组并网建站没有进行更多的研究。
[0003]目前电动钻机动力电站配置存在问题如下：(1)电动钻机动力电站的配置容量大于作业过程中钻机负载需求的最大功率值(2)组成钻机动力电站的大功率柴油发电机组动态响应时间与钻机负载变化率相比，反应较慢及存在滞后现象。如果用小型柴油发电机组组成动力电站，同样存在动态响应时间与钻机负载变化率相比，反应较慢及存在滞后现象，但整体效果好于大型机组。
[0004](3)钻机动力电站与钻机负载匹配
①
功率难匹配：在钻机钻进作业过程中，由于工况不断变化，电站负载功率及瞬态变化率大或者小是无法分离的、是相互交织在一起的。依靠人为的操作电站容量去匹配负载需求，难以实现准确控制。
[0005]②
动态特性难匹配：在钻机生产运行过程中，钻机负载变化是随着钻井过程中钻井深度不断增加、提钻滑眼等工况随机变化的、无规律可寻的；柴油发电机组的输出特性在出厂时是已确定的，按照一定的曲线进行的；虽然电站容量大，但响应负载的时间慢和控制滞后，两者的自然匹配是以牺牲电站电网动态特性、缩短机组运行寿命，增加机组运行成本为代价的。
[0006](4)用户使用习惯和电站配置存在问题造成的必然后果。
[0007]钻机正常作业中，钻井作业队为降低燃油消耗成本，节省钻井费用，一般动力电站容量根据钻井工况，使用最少数量的柴油发电机组在网运行，使发电机机组经常运行在突加90％或突减90％的机组额定功率，对机组的动态性能提出严苛的要求，严重超过GB2820-90工频柴油发电机组通用技术条件7.10试验方法中的加载方法的条件，既降低了电网动态特性，为钻井作业造成隐患，又易损坏发电机组器件，减低机组运行寿命。鉴于此种情况，只能选择质量性能好的柴油发电机组。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供基于国产发电机组替代进口发电机组的智能微电网系统，改善微电网(动力机组)输出特性，将每台机组输出功率的变化率由原90％额定功率限制至25％以内，延长发电机组寿命，减低维修、保养成本，使用飞轮储能或超级电容储能装置能够解决钻机负载与动力电站不匹配的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于国产发电机组替代进口发电机组的智能微电网系统，包括智能微电网能源管理系统、钻机微电网系统、飞轮储能装置、电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心，智能微电网能源管理系统通过信息流向飞轮储能装置、电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心发送信息，钻机微电网系统通过能源流与电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心进行能量传递，飞轮储能装置与电能变换装置进行能量传递。
[0010]优选的，智能微电网系统系统还包括发电机组，多个发电机组连接于交流600V母排，交流600V母排引出动力电缆一部分到飞轮储能装置，另一部分到驱动变流器和变压器，变压器经过600/400的变压比将交流600V转化为交流400V通过交流400V母排供给电机控制中心。
[0011]优选的，驱动变流器设置三个，每个分部连接DW电机、RT电机、MP电机。
[0012]优选的，还包括控制系统，控制系统包括操作显示终端、智能微电网PLC、钻机PLC和交换机，操作显示终端与智能微电网PLC连接，智能微电网PLC通过现场总线与钻机PLC连接，智能微电网PLC还与交换机连接。
[0013]优选的，所述交换机通过自动化总线与磁轴承控制器、电机侧变流器、网侧变流器连接。
[0014]优选的，还包括控制算法，钻机智能微电网控制系统采用基于绞车功率追踪差值补偿法，调节飞轮储能装置、平滑钻机电网功率。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.把多台国产大/小型柴油(燃气)发电机组空载或低载时的剩余动力和下放游车的势能通过双向变流器储存在飞轮储能器内，在需要时(起下钻工况)大功率释放能量，从而平抑负载冲击，改善微电网(动力机组)输出特性，将每台机组输出功率的变化率由原90％额定功率限制至25％以内，延长发电机组寿命，减低维修、保养成本。
[0016]2.引入储能装置后，可以利用其可存储能量的功能，对钻机作业过程中的钻具势能和设备惯性势能进行回收利用，降低作业费用，减少了环境污染。
附图说明
[0017]图1为本专利技术智能微电网系统的构成图；图2为本专利技术电动钻机动力电缆连接图；图3为本专利技术的能量流动图；图4为本专利技术的控制系统拓扑图；图5为本专利技术的电动钻机应用示例图；图6为本专利技术的钻机突加负载功率变化曲线图；图7为本专利技术的各种储能技术方案优缺点比较图；
图8为本专利技术的柴油发电机组25％加载动态特性图；图9为本专利技术的放电过程Iq(红色)和Id(绿色)的实时波形图；图10为本专利技术的控制流程框图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]参阅图1，基于国产发电机组替代进口发电机组的智能微电网系统，包括智能微电网能源管理系统、钻机微电网系统、飞轮储能装置、电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心，智能微电网能源管理系统通过信息流向飞轮储能装置、电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心发送信息，钻机微电网系统通过能源流与电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心进行能量传递，飞轮储能装置与电能变换装置进行能量传递，通过对钻机全部载荷实时管理，利用储能装置可快速放电特性(20MS)，对能量进行调控，弥补发电机组动态性能差的弱点，遇载荷突变时释放存储能量，调节平顺机组运行状态，实现能源有效合理地调度管理。
[0020]参阅图2和图3，智能微电网系统系统还包括发电机组，多个发电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于国产发电机组替代进口发电机组的智能微电网系统，其特征在于，包括智能微电网能源管理系统、钻机微电网系统、飞轮储能装置、电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心，智能微电网能源管理系统通过信息流向飞轮储能装置、电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心发送信息，钻机微电网系统通过能源流与电能变换装置、钻机负载装置及MCC配电中心进行能量传递，飞轮储能装置与电能变换装置进行能量传递。2.如权利要求1所述的基于国产发电机组替代进口发电机组的智能微电网系统，其特征在于，智能微电网系统系统还包括发电机组，多个发电机组连接于交流600V母排，交流600V母排引出动力电缆一部分到飞轮储能装置，另一部分到驱动变流器和变压器，变压器经过600/400的变压比将交流600V转化为交流400V通过交流400V母排供给电机控制中心。3.如权利要求2所述的基于国...
【专利技术属性】
技术研发人员：王淳，徐蓓，王建武，冯寿斌，
申请(专利权)人：陕西鼎晟石油电气控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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