基于直流母线的抽油机井群控系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于直流母线的抽油机井群控系统，该基于直流母线的抽油机井群控系统包括变压器，整流滤波装置和多个逆变终端控制器，变压器将高压电降低为380V或中高压三相交流电源，整流滤波装置将该三项交流电源转换为直流电能，多个逆变终端控制器将该直流电能转换为交流电能，为多个抽油机提供该交流电能，并对该逆变终端控制器的运行情况实时监视、控制。该基于直流母线的抽油机井群控系统解决了现有设备功效差、成本高等问题，具有节能效率高，造价低，可防止直流母线电压的大幅度波动和过压，并且能够实现较远距离“一拖多”油井的不升压输电的优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及抽油机井群控系统，特别是涉及到一种基于直流母线的抽油机井群控系统。
技术介绍
目前国内有关抽油机及驱动电机的各种检测与控制方式多种多样，比如，以改善工艺、提高采收率为目的而为抽油机配备的逆变调速器、示功图测试分析仪、滑差电机、变极调速；针对抽油机由于长期处于“大马拉小车”状态所致的功效低、功率因数低的问题，为了节能降耗而采用的节能控制电机、降压节能和Λ/Υ接法控制，以及对抽油机通过间歇式控制来实现节能的所谓超级节能器等等。国外围绕抽油机的控制主要采用比较完善的逆变调速装置和与之配套的示功图测试分析仪等，通过逆变调速器及多功能控制系统，既可以较好地满足采油工艺的要求，又能达到有效的节能目的。在国内各油田采用的逆变控制柜在以下几方面有技术和性能上的差异和影响首先，作为交一直一交逆变结构，其交一直·整流及滤波环节的电路结构不同，对于网侧功率因数的大小及对电网的谐波污染程度有直接的影响。其次，对于逆变环节的SPWM控制及调压控制的算法不同，直接影响着实现抽油机“大马拉小车”状态下的降压节能效果。再次，逆变控制柜对抽油机的不平衡馈能通常有两种不同的处理方式和配置组态一是在直流侧接入刹车电阻耗能，电路简单易行；二是交一直整流及滤波环节采用PWM可逆整流器将电机倒发电能量馈入电网，使不平衡馈能得以回收，避免能量的浪费。后者技术难度较大，成本也较高。此外，由于所采用的技术手段不同，控制柜成本也各不相同，不过总体看来，逆变控制柜价格偏高，各采油厂难以接受，这也是逆变控制柜目前难以大面积广泛应用的主要原因。为此我们专利技术了一种新的基于直流母线的抽油机井群控系统，解决了以上技术问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种节能效率高，可防止直流母线电压的大幅度波动和过压，并且能够实现较远距离“一拖多”油井的不升压输电的基于直流母线的抽油机井群控系统。本技术的目的可通过如下技术措施来实现基于直流母线的抽油机井群控系统，该基于直流母线的抽油机井群控系统包括变压器，整流滤波装置和多个逆变终端控制器，该变压器将高压电降低为380V或中高压三相交流电源，该整流滤波装置将该三项交流电源转换为直流电能，该多个逆变终端控制器的多个输入端通过公共直流母线并联连接在该整流滤波装置的输出端，多个输出端分别连接多个抽油机，该多个逆变终端控制器将该直流电能转换为交流电能，为该多个抽油机提供该交流电能，并对该逆变终端控制器的运行情况实时监视、控制。本技术的目的还可通过如下技术措施来实现该基于直流母线的抽油机井群控系统还包括高压开关，该高压开关连接于该变压器，控制高压电缆与该变压器之间的电力通断。该基于直流母线的抽油机井群控系统还包括空气开关，该空气开关连接该变压器和该整流滤波装置的输入端，控制该变压器与该整流滤波装置之间的电力通断。该整流滤波装置包括整流器和滤波器，该整流器将该三项交流电源转换为该直流电能，该滤波器将该直流电能滤波。该逆变终端控制器包括电力变换主电路、检测与保护模块和单片机控制模块，该电力变换主电路的输入端与该整流滤波装置的输出端相连接，输出端与该抽油机电机相连接，其将该直流电能转换为该交流电能，为该抽油机电机提供该交流电能，并吸收该公共直流母线上的过电压能量，该检测与保护模块连接于该电力变换主电路的检测端，其对该抽油机的电机的参数进行实时检测，并将检测信号传输给该单片机控制模块，该单片机控制模块接收该检测信号，并根据该检测信号判断该电机的工作状态，以控制该电力变换主电路提供的该交流电能。 该电力变换主电路包括直流母线输入滤波电容、充电保护单元、SPWM逆变器和过压吸收保护单元，该直流母线输入滤波电容将该直流电能滤波，该充电保护单元吸收因该直流母线输入滤波电容刚上电时的冲击电流，该SPWM逆变器将该直流电能转换为该交流电能，该过压吸收保护单元吸收该公共直流母线上的过电压能量。该检测与保护模块在该电机出现异常情况下自动发出声光报警。该单片机控制模块应用16位dsPIC30F系列DSP单片机及高频PWM控制方式。该逆变终端控制器还包括驱动模块和不平衡馈能保护处理模块，该驱动模块的输入端连接于该单片机控制模块的输出端，该驱动模块的输出端与该电力变换主电路的控制端相连接，以驱动该电力变换主电路，并强弱电隔离以保护该电力变换主电路，该不平衡馈能保护处理模块连接于该电力变换主电路的检测端以及该驱动模块，吸收该公共直流母线上的过电压能量。该检测与保护模块检测到该公共直流母线上电压过高时，将过电压信号传输给该单片机控制模块，该单片机控制模块将该过电压信号传输给该驱动模块，使该不平衡馈能保护处理模块在该驱动模块的驱动下吸收该公共直流母线上的过电压能量。当该不平衡馈能保护处理模块吸收该公共直流母线上的过电压能量时，该单片机控制模块和该检测与保护模块进行LED指示。该逆变终端控制器还包括运行状态监视模块，该运行状态监视模块连接于该单片机控制模块，并对该逆变终端控制器的运行情况进行实时监视、控制。该运行状态监视模块包括LED显示窗口、控制键盘和运行状态监视灯，通过该LED显示窗口对该逆变终端控制器的工作状态和运行工况进行监视，通过该控制键盘选择和设定该逆变终端控制器的运行方式，该运行状态监视灯显示各种运行状态。该LED显示窗口还存储该逆变终端控制器的故障信息。该控制键盘包括逆变终端启动、停止、复位、正反转、程序设置、数据设置、上下频率调节和调频。本技术中的基于直流母线的抽油机井群控系统，与现有技术相比较，具有以下优点1.采用集中整流、平波电抗加直流滤波，由直流母线供电，变压器容量既有利于降低网侧电流谐波污染及提高功率因数，又可以大幅度降低系统造价；2.直流母线上各并联控制终端之间对负荷变化的能量互馈补偿，使各抽油机的馈能得以充分共享和循环利用，提高系统节能效率；3.结合抽油机载荷的周期性急剧变化特点，使用专用节能控制算法。通过检测抽油机的当前负载状况和上、下冲程位置，经过智能化统计分析判断，实现对上、下冲程频率的优化调节；4.防止直流母线电压的大幅度波动和过压；5.采用共直流母线供电能够实现较远距离“一拖多”油井的不升压输电，直流电传输距离更长，无线损，且避免了偷盗电的情况发生；6.各控制柜终端的软件开发，实现井口数据采集及远传通讯和逆变控制保护功能 的有机结合，高度集成化为一体，由一套高性能单片机硬、软件系统统一完成，既可靠稳定又降低成本。附图说明图I为本技术实施例的结构示意图；图2为图I中的逆变终端控制器的结构示意图；图3为图2中的运行状态监视模块的运行状态监视面板的示意图。具体实施方式为使本技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。如图I所示，图I为本技术的基于直流母线的抽油机井群控系统的结构图。该基于直流母线的抽油机井群控系统由包括高压开关I、变压器2、空气开关3、整流滤波装置4和逆变终端控制器5。所述高压开关I顺次连接变压器2及空气开关3后与整流滤波装置4的输入端相连接，整流滤波装置4的输出端与逆变终端控制器5的输入端相连接，逆变终端控制器5的输出端与抽油机6相连接。逆变终端控制器5及与其相连接的抽油机6至少设为2套，各逆变终端控制器5的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于直流母线的抽油机井群控系统，其特征在于，该基于直流母线的抽油机井群控系统包括变压器，整流滤波装置和多个逆变终端控制器，该变压器将高压电降低为380V或中高压三相交流电源，该整流滤波装置将该三项交流电源转换为直流电能，该多个逆变终端控制器的多个输入端通过公共直流母线并联连接在该整流滤波装置的输出端，多个输出端分别连接多个抽油机，该多个逆变终端控制器将该直流电能转换为交流电能，为该多个抽油机提供该交流电能，并对该逆变终端控制器的运行情况实时监视、控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛胜东，张加胜，秦延才，刘向军，刘鹏，田承村，王兴俊，张玲，王涛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司河口采油厂，
类型：实用新型
国别省市：