郭超群
中海油能源发展装备技术有限公司 天津市 滨海高新区 300450
摘要：为解决海上石油平台电力系统建设与重建中决策困难的问题，设计开发了海上石油平台电力系统评价决策分析系统。在电力系统的基础上，电力系统的评价指标体系包括定量评价、权重、重点调整否决项等条件，评价系统通过生产历史数据、现场试验和仿真分析，得出总分，实现电力系统计划的目标选择和决定。使用该系统对海上石油平台工频和变频两种电源模式进行了分析，结果表明，变频电源模型与工频电源模型相比优势并不明显，变频电源模型比工频电源模式量化评分低。
关键词：海上石油平台；电力系统；评价体系；量化评分；系统仿真；决策分析；工频模式；变频模式
1前言
海上平台电力系统是由发电设备、配电装置和负载等具体方式连接起来的。电力系统的主要设备包括发电机组、变压器组、电机和连接线。海上平台的电力系统与地面电网不同，由于其自身的特殊性，它的故障诊断是复杂的。为了保证电力系统的正常运行，迫切需要一个全面的故障诊断系统。传统故障诊断系统主要应用电能质量分析仪和故障录波设备等信息采集、记录和分析设备，存在很多缺陷，如功能单一、智力不高、信息不能共享、设备占地面积大等。由于传统故障诊断系统的缺点，技术人员不能及时获取故障信息，并对故障进行处理，影响平台的正常运行。海上石油平台电力系统的决策过程涉及电力、石油生产、地质、运行、工程、机械、机电、电气等方面的决策过程，决策过程往往困难且耗时。因此，研究开发海上石油平台电力系统、评价系统，分析各环节和影响电力系统的因素，实现科学高效的决策，对企业具有重要意义。
2海上平台电力系统的结构和特点
2.1系统容量相对较小
由于船用动力系统容量很小，一些大型负载与单一发电机相比能力几乎是相同的。因此，当对电网的负荷有很大的影响时，对海洋平台电力系统的稳定性提出了更高的要求。此外，由于海洋平台电力系统电压的频繁波动，对自动控制装置的可靠性也提出了更高的要求。
2.2电网输电线路短，相互影响大
海上平台电网与陆上油田配电网相比，发电机端电压、电网电压和负载电压基本相同，因此传输和分配装置是简单的系统。因为体积限制，平台的电气设备集中、配电线路较短且相对稳定。变频控制在平台上的应用较多，谐波污染问题严重。
2.3电气设备工作环境复杂且恶劣
海上电气设备的工作环境比陆地环境差得多，对电气设备的运行性能和工作寿命有严重的影响。过高的环境温度会导致电机输出不足，加速绝缘老化。高相对湿度会导致电气设备的分层和变形，从而降低绝缘性能，加速金属部件的腐蚀和涂层的剥落。盐雾、模具、油雾和粉尘结合可以降低电气设备的绝缘性能。当平台和船舶受到严重冲击和振动时，也会损坏电气设备，造成接触不良或操作不当等问题。由于石油、天然气等爆炸性气体的存在，导致海上平台生产和生活的工作环境变得更加复杂和危险。
3电力系统评价体系
3.1指标体系
电力泵机组是主要负荷，海上石油平台电力系统围绕着电力泵机组的稳定运行，在配产指标下，提出了海上石油平台电力系统的安全性、可靠性、经济性、协调性、灵活性、电能质量、系统效率评价体系。专家讨论后，制定出的海上石油平台电力系统评价系统如图1所示。
3.2评价指标
（1）安全性。安全指数是衡量电动泵机组安全稳定运行的重要指标，测量范围包括过电压保护、过电流保护、电缆温度、电机温度、电缆绝缘水平、绝缘等级、电缆保护等。电缆保护是指对配电柜出线的电缆外壳保护，它的主要功能是推动电动潜油泵的建设工作，以提高电缆的绝缘性，防止电缆破损。（2）可靠性。可靠性是指电力系统在计划关闭和非预定关闭状态下为负荷提供所需功率的能力。包括平均故障频率、平均故障修复时间、平均供电时间、最大供电时间和其他指标。（3）经济性。海上石油平台电力系统的经济指标与一般电力系统的经济指标略有不同。因为石油平台的电力运营成本远远低于输出平台，甚至远低于石油平台的运营成本，海上石油平台的电力系统侧重于评估电力系统的安全性、可靠性和其他重要指标，功率操作成本作为二级评价指标。（4）协调性。根据生产需求、地质规划等因素，对海上石油平台的油井分布指数进行调整。协调指数是指分布指数是否与泵机组的额定功率相匹配。电机的额定功率低，输出功率有限，会导致电机的低频或低效率的运行，这不仅增加了电力的成本，也会严重影响电机的寿命。
4电力系统仿真计算
4.1潮流计算
潮流计算的目的是确定电网各分支的电压和功率，并根据有功功率和无功功率计算功率因数。在设定参数后，对仿真模型进行分析，并输出各分支的有功功率和无功功率。
4.2谐波计算
谐波计算是为了得到各支路的谐波电流、电压和总畸变。谐波主要是由变频器引起的，因此需要为变频器设置谐波源。谐波源数据可以由逆变器制造商提供，也可以在ETAP谐波源库中选择一个近似的替代，或测量的变频器谐波数据。将变频器的谐波源参数设置好后，在仿真模型上进行谐波分析，得到各支路的谐波电流、电压和总失真数据。
5电力系统决策分析
5.1系统设计
海上石油平台电力系统的决策分析软件由数据、计算和决策三个模块组成。数据模块提供了电力系统仿真和决策分析所需的数据。计算模块采用专业软件或组件实现电力系统仿真计算。决策模块在实际决策过程中提取关键环节，重构决策过程，实现计算机辅助决策。
5.2软件功能
海上石油平台电力系统决策分析软件采用项目管理机制实现电力系统辅助决策分析。主要功能包括：（1）项目管理。项目是决策的组织单元，项目可以包含一个或多个场景。用户可以添加、删除和修改项目。项目属性包括项目名称、项目级别、项目阶段、项目启停时间、实施地点、项目负责人、联系方式等。点击评估按钮，系统评价结果显示项目各项目的评分等级。（2）方案管理。该方案是决策活动的基本单元，方案对应一种电力系统模型。添加新方案时，用户选择电力系统的模型类型，然后设置模型的装置，包括主变压器、变频器、电动机、电缆等。点击“评价”按钮，系统自动计算出每个指标的得分。（3）指标权重调整。指标评价系统中各指标的权重在默认情况下是相同的，但在实际决策过程中，决策者会根据实际需求调整指标权重。指标权重调整工具可以重置当前项目的指标权重。（4）调整指标范围。指标范围调整是指选择部分指标参与方案的评价，未选定的指标不参与方案的评价。（5）限制条件的管理。限制是为项目设置标准条件，如果方案不能满足约束条件，则直接排除。
6结束语
中国近海平台的不断发展，有效地促进了电力系统的发展，系统逐步变得复杂，所以需要开发一个更好的、可扩展性强的电力功能评价系统和决策系统，以确保能及时有效地做出诊断和解决一些问题，从而保证整个系统的正常运行。
参考文献
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论文作者:郭超群
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/16
标签：电力系统论文; 海上论文; 平台论文; 谐波论文; 石油论文; 系统论文; 评价论文; 《防护工程》2018年第11期论文;