张志华
中原油田分公司供电服务中心 河南濮阳 457001
摘要：本文阐述了油田变电站自动化设计的发展阶段和应用现状，并对设计中的设备布置、小型6kV开关站自动化系统的设计思路以及断路器二次原理防跳回路接线方式的应用进行了分析和探讨，以期找出既适应油田电网现状，又符合当前发展趋势的微机自动化优化设计方案，全面提高变电站自动化运行的可靠性和经济性。
关键词：油田变电站；微机自动化
引言
随着变电站综合自动化技术的逐步发展，变配电一、二次设备的不断更新，通信和信息技术的升级，无人值守变电站已广泛应用于电力系统各级变电站的设计和运行中。随着油田生产能力建设的不断发展，近年来变电站和新建变电站的工程项目也有所增加，其中大部分都有配电变电站和容量块直接连接小型6kV开闭站。由于这些变电站负责油田的生产，供电可靠性是显而易见的，对于有潜在危险的改造工程，生产管理部门也继续大力投入电网建设。
总结设计经验，不断优化设计，使微机自动化系统在油田变电站的应用更加合理，充分发挥自动化系统的优越性能，全面提高变电站的整体技术水平和运行管理水平。
1.微机自动化发展及现状
变电站微机自动化系统是变电站无人化的主要技术基础，为推进变电站无人化提供了必要前提条件，近年来数字化电测系统、智能电气设备及相关通信技术的发展，推动了变电站微机综合自动化系统的数字化方向[1]。油田变电站自动化发展过程大致经历了几个阶段，变电站个别部件的自动装置阶段选择了单独的自动装置，如自动重合闸装置、低周减载装置、备用电源自投装置，将局部功能的自动装置应用于常规继电保护电路，提高了变电站的自动化水平，保证了系统的安全运行，起到了一定的作用。在变电站远程调度管理阶段，常规继电保护站内增加了远程设备，实现了“四遥”功能，远程分布式的产能区块变电站可以通过电力调度统一管理，油区电网的自动化水平也得到了进一步提高。随着计算机技术的发展，经过智能装置阶段，改造油田主建成的110kV集线器内的主设备，进线、主变、分段保护采用微机保护，面板在控制室集中组装，保留了原有的控制面板，以较少的投资保证了主要设备的安全运行，提高了供电的可靠性。在综合自动化阶段，采用自动化系统，利用现代计算机技术和通信技术，对建成的变电站二次设备进行全面的技术改造，取消常规的保护、监测、控制画面，将保护测量装置集中分组到控制室，实现综合自动化[2]。
随着市场自动化系统产品功能和性能的不断完善，出现了性能更好的分布式保护测控装置，近年来，油田改造和新变电站项目的设计方案更加灵活，但也出现了许多弊端。 在这个过渡交替阶段需要分析讨论设计方案，克服弊端，优化设计。
2.微机自动化在油田变电站的应用
推进油田变电站数字化建设，对变电站微机综合自动化系统改造的关键问题进行研究，提出适合油田变电站现状的改造方案，确定改造的技术路线。将变电站监控信息上传至调度集中管理中心，通过调度中心远程监控和控制变电站数据信息，并附有定期或不定期的巡检操作和检修，取代原变电站值班人员的现场监控操作。未按照建设标准建设的变电站，有必要扩展其信息数据量，增加信息量的收集。此外，为了解决兼容性问题，必须联系设备的工厂或整体更换。
油田变电站微机综合自动化系统的基本功能主要体现在四个子系统中，根据负荷要求、管理要求、电压等级等因素，可以选择或合并部分子系统。子系统包括继电保护子系统、监控子系统与控制子系统，以及保持联信的通讯子系统。
变电站微机综合自动化系统在结构上可以分为集中式、分布式、分散式分布式自动化系统以及几种类型的数字化变电站[3]。
结合油田变电站的实际情况，未来变电站的设计和改造还需要进一步的工作。在现有运行经验的基础上，探索进一步降低工作量的可能性。目前，变电站的操作大部分集中在注水站水电机的启动、检修、维护工作上。将来可以考虑通过在中置式开关底盘车中增设电动机构来实现远程控制，减少相应的操作量，增加室外装置测温的远程视觉功能，减少现场的巡视工作量等。探索与故障检测系统和配网自动化系统的联动，减少故障处理时间，实现顺序操作控制，为油田数字化建设和油田站场改造提供远程电源切换功能。紧密跟踪数字化变电站技术的发展和应用，及时推进35 kV变电站数字化建设。结合变电站的三维设计和数字化移交，通过状态检修的方式实现变电站的全生命周期管理。
3.微机自动化在油田变电站的设计分析
3.1小型6KV开闭站自动化设计
6kV开关站自动后台监控系统的设置应有不同的设计思路。比如一些综合性工业建筑中的6kV配电室规模较小，大多无人值守。建立完善的后台监控系统太浪费，后台机器的摆放也不好管理，必须设置综合自动化系统必要的报警和事故监控信息。过去传统的继电器电路式中央信号箱安装在有人值班的房间的墙上。虽然满足基本设计要求，但需要多根二次电缆连接，且大部分单元信号合并，功能性差，不能适应目前的发展形式。在这种情况下，建议使用微机中央信号箱，这是一种市场化的产品，形成与保护装置相匹配的完善的综合自控系统，或者在配电室放置一台小型PC机，固定安装主控单元的屏幕，这样即使在事故分析、维修、调试时开启，也能提高综合自控功能。在专用于工业生产的6kV开关站中，一套完善的电源后台监控系统和生产设备的自动控制仪表监控系统集中在中央控制室。方便管理，节省空间，保证运行的功能性和可靠性。
3.2分散式与集中式设计
目前，油田35kV以上的变电站多采用集中式、下属6kV开关站均采用分散式。长期以来，在变电站自动化系统建设中，无论变电站规模大小，微机保护监控装置都计划集中在主控制室。虽然目前的微机保护监控装置分布在启闭站 所有保护监测控制装置设计时均采用35kV以上容量变电站设计时的传统电磁继电保护布置，所有保护监测装置均安装在主控制室。之所以出现这一概念，是因为大家担心微机保护监测装置因温度、恶劣环境等原因安装在开放式机柜上，微机保护监测装置无法长期运行，运行可靠；担心产品寿命缩短、维护困难、长期管理模式的影响等。
在设计中要转变以往的设计观念，根据变电站电压等级、容量大小、值班方式、重要性及投资能力的不同选择合理的设计方案。目前油田选用的分布式保护和测量装置均为国内知名产品，不存在上述工作环境顾虑。如6kV保护和测量装置就地安装在本标段专用的35kV及以上变电站的开关柜上，35kV及以下变压器保护和测量装置可在控制室集中组装。这种集中与分散的结合不仅克服了上述缺点，而且实现了安全可靠运行的各种优势。管理模式也可以逐步改进，适应当前自动化变电站小型化的趋势。
4.结语
研究微机综合自动化系统改造的关键问题，确定技术改造的路线，是应用于油田变电站改造的关键。目前的技术方案已在油田变电站自动化改造中得到广泛应用和推广，取得了良好的应用效果。同时，我们也应该看到，目前油田变电站的改造设计是基于现有变电站建设现状和建设标准，也应该因地制宜地提出适合当地油田变电站现状的微机自动化方案。
参考文献
[1]王同强.大庆油田无人值守变电站的微机综合自动化系统改造[J].油气田地面工程,2019,38(12):88-91.
[2]王斌,刘庆红.微机自动化系统在油田变电站的应用及设计探讨[J].自动化技术与应用,2008(12):126-128+125.
[3]史春森,李永军,丛文魁,赵世春.大庆油田110kV变电站微机综合自动化系统配置的研讨[J].电站系统工程,2004(03):31-32.