陈寿宝

摘要：本文首先简要介绍了安全稳定控制，并在此基础上对安全稳定控制系统在海上石油平台电网中的应用进行论述。期望通过本文的研究能够对确保海上石油平台的电网安全、稳定运行有所帮助。

关键词：海上石油平台；电网；安全稳定控制

当电力系统向海上石油钻井平台供电时，系统中的电气元件都可能会发生各种故障问题或是不稳定的运行状态，由此便会对整个系统的安全、稳定运行造成影响，严重时甚至会引起安全事故。所以，为确保海上石油钻探工作的有序进行，就必须对电力系统进行安全稳定控制。借此本文重点对安全稳定控制系统在海上石油平台电网中的应用进行论述。

1.安全稳定控制概述

对于电力系统而言，其运行的安全性和稳定性尤为重要，通过安全稳定控制装置能够避免电力系统稳定性破坏，并限制系统频率、电压以及设备过负荷，防止电网安全、稳定事故及大面停电等情况的发生。大体上可将安全稳定控制分为以下几类：其一，电力系统处于正常运行状态的安全裕度不足时，为避免各种突发事件的出现而采取的预防控制措施；其二，当电力系统已经出现紧急状态时，为了避免事故范围和程度进一步扩大而采取的紧急控制措施；其三，当采取紧急控制措施之后，仍然无法使电力系统恢复稳定运行而采取的校正控制。预防控制措施归属于安全控制的范畴，其主要作用是改变电力系统的运行点，将处于警戒区域内的运行点转移到安全区域当中。紧急控制则是通过相应的措施对电力系统的稳定边界进行改变，从而确保故障后的运行点仍然处于稳定状态当中，不会对电力系统的稳定运行造成影响。校正控制是紧急控制后的一种补救措施。通常情况下，导致电力系统失稳的主要原因是系统中的有功或是无功功率的平衡状态遭到破坏，而维持电网安全稳定运行的控制措施基本都是针对这一原因进行处理的。

2.安全稳定控制系统在海上石油平台电网中的应用

对于海上石油平台而言，其一般采用的都是孤立的小电网供电，如果按照陆上电网的安全稳定控制思路，则需要构建多个系统，这样一来，会使系统过于复杂，不但会导致前期投资增大，而且还需要配备大量的运维人员。目前，海上石油平台均配备了完善的SCADA系统，为了降低安全稳定控制系统的开发成本，并确保系统能够平稳过渡，下面本文基于SOA架构设计电网能量管理系统，即EMS，这种架构最大的优点是能够对现有的系统进行充分利用，并且还能保证开发出来的系统具备良好的开放性，可以满足海上油田平台电网未来的发展需要。

2.1EMS系统的主要功能

在SOA架构下，EMS系统应当具备如下功能：

（1）可按照系统CIM文件构建系统模型，并将当前系统的状态信息与系统模型相关联。

（2）在拓扑分析的基础上形成当前系统图。

（3）估计当前系统的具体运行状态，由此获得系统的精确状态。

（4）对当前系统进行潮流计算，并计算系统当前运行状态下等的最有潮流运行方式，同时生成控制信息。

（5）能够对电网紧急控制进行在线预决策。

2.2系统相关服务

（1）网络拓扑分析服务。可以根据开关和网络原件的状态将网络结点模型转化为可供计算之用的母线模型，同时将存在电气联系的母线集合转化为拓扑岛，具体而言，据说将CIM和SCADA数据结合到一起，以此为基础建立当前的系统拓扑图。当系统拓扑图构建完成之后，所有的网络分析全部都在拓扑岛范围内的母线模型基础上建立方程并进行求解。

（2）状态估计服务。按照SCADA提供的实时信息，并通过对残差的计算给出电网内各个母线的幅值、相角、功率的估计值。状态估计主要负责实现以下功能：遥信及遥测初始化检测、不良数据辨识、量测误差估计等等。相对于SCADA系统而言，状态估计所获得的数据不但完整性更高，而且更加准确、可靠。输入与输出信息如下：标准IEEE数据、变量残差限值、迭代次数、目标函数残差大小、坏数据的名称及大小。

（3）潮流计算服务。这是电力系统分析过程中最重要的计算之一，也是确保电力系统安全、稳定、可靠运行基础。潮流计算的最终目的就是利用数值仿真的方法将电力系统的具体运行状态呈现给调度人员，由此来研究系统的稳态运行特点。

2.3系统在电网控制中的应用

（1）有功调整。EMS系统可以电网当前的有功功率大小作为依据，并在保持海上石油平台透平发电机处理差距在10%范围内，对出力最大或最小的机组进行调整，以此来实现平衡。

（2）无功调整。EMS系统可以电网的母线电压作为依据，在PLC当中预设调整发电机的Qmax（最大无功输出）和Qmin（最小无功输出），并对实际值进行限制使其不能超出设定值。当电网的电压出现偏移时，系统可按照具体情况作出相应的调整。如当电压超过母线电压时，减小Qmax的發电机励磁；若电压低于母线电压时，则增大Qmin的发电机励磁。

（3）应用效果分析

本文所提出的EMS系统经过实验室测试并通过之后，在某海上油田平台电网中进行了应用。自本系统正式投运后，电网的运行可靠性获得了显著提升，其它性能指标也随之得到明显改善，EMS系统取得了比较理想的应用效果。

3.结论

总而言之，对于海上石油平台而言，电网的运行稳定与否关系重大，一旦其出现问题，势必会对石油钻探工作造成巨大影响。所以确保电网的安全稳定运行尤为重要。本文基于SOA架构提出了EMS系统，通过该系统的应用，能够进一步提高电网运行的可靠性。在未来一段时期，应当重点加大对电网安全稳定控制方面的研究力度，除了对现有的控制系统进行不断改进和完善外，还要研发出一些新的系统，更好地为海上石油平台电网服务，确保海上石油勘探工作顺利进行。

参考文献：

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