中油(新疆)石油工程有限公司设计分公司 新疆 克拉玛依 834000

1 引言

西部管道负责建设并运营西部能源战略通道，目前运营管辖各类输油气站场82座。沿线站场主要用于石油、天然气介质的输送，不间断电源是为一级或特别重要的负荷供电，其稳定、可靠运行是保证整个站场安全、稳定的必要条件。因此必须对站场不间断电源进行智能化设计，完成在线监测和信号上传，实现一体化监控和智能诊断，提高系统可靠性。

2 智能化需求分析

本次现状分析取四堡输油站为典型站场，针对站场内不间断电源系统现状进行技术优化分析，最终确定智能化改造方式。

2.1 一体化电源现状 四堡输油站已建110k V变电站二次设备室内设站用电柜1面，直流柜3面，站内无站用变，站用交流电源由输油站0.4k V配电室低压母线引接，在站用电柜内设双电源互投开关。站内直流柜容量为100Ah，单电池组设计。输油站已建综合值班室内设站控UPS间及电池室，UPS的容量为2×30k VA，双冗余配置。

变电站直流柜和值班室内UPS室电池上均已建有电池巡检仪，站控SCADA系统同综合值班室内UPS主机和变电站直流屏已建立通讯，可以在站控系统上显示和查询部分相关运行状态。

2.2 存在问题 通过典型站场现状可知，四堡输油站站控系统检测到的信息不完整，目前还无法实现智能化监控和故障预诊断相关功能，其他相关站场存在的主要问题如下。

(1)部分站场、压缩机组的UPS和变电站直流柜，通过各自的串口接入对应的站控或变电站综自系统，实现遥测、遥信，但存在遥测信息不全，尤其是单个蓄电池没有配置电池巡检仪，单个电池的状态没有检测的问题较为突出。部分场站甚至UPS就没有与自动化系统通信。

(2)部分站场电池未设置巡检仪，无法实现单电池的电压、内阻检测和容量估算，无法了解每个蓄电池的健康状态。只有蓄电池表观鼓胀或损坏时，才能发现问题，增加了维护费用。

2.3 站场不间断电源智能化需求分析 站场不间断电源在长时间运行或维护不到位的情况下，会出现电池欠压、内部短路、逆变器故障、装置过载等问题，影响系统的可靠运行。最终在故障出现的情况下，运行维护人员只能被动的对这些问题进行处理。智能化改造可以实现运行设备的实时监测，能够准确掌握不间断电源系统的运行状态，最终实现系统故障的预诊断，保障供电的可靠性。

3 智能化改造方案

本次改造以四堡输油站作为典型站场，本次提出以下两种改造方式。

3.1 智能化改造方案一 将四堡输油站变电站内的直流电源和站控UPS间的电源进行统一的整合，更换已建UPS间的主机柜、交流回路配出柜，已建电池柜根据站场的后备时间要求和目前最大的运行负荷情况综合考虑是否进行更换(本站考虑更换)。同时取消变电站内的1面蓄电池屏，原整流馈电屏和不间断电源屏继续保留，原充电单元拆除。改造完成后，变电站内的不间断电源系统由站控UPS配出2回AC380V电源接至交流输入单元，两条电缆采用分沟敷设的方式敷设。该种改造方式对于现场的实施工程量比较大。

3.2 能化改造方案二 四堡输油站站控SCADA系统同UPS主机已建立通讯；变电站内直流通过串口通讯，经规约转换后接入综自系统，也已经同站控SCADA系统建立通讯，分散的不间断电源系统的运行状态和单只电池的运行状态均可以进行有效的监控。针对类似四堡输油站站场单只电池的运行状态无法进行监控的其他场站，可以考虑加装电池巡检仪、电源系统总监控装置(用于汇集电池巡检仪、UPS主机等运行数据)和蓄电池监测数据管理系统，对分散的电池组进行统一的监控管理，实时在线监测电池运行数据，运行温度、充放电、运行动态数据在线监测控制并管理，经电池巡检仪进行前端数据采集、通过通信数据传输、后端监控平台，建立数据库、信息网及其管理。系统数据在中控室显示屏上，可通过web查询访问。

3.3 改造方案分析 站场主要不间断电源为中控、变电站设备用UPS和变电站直流电源。站场的供电方式主要分为两类模式，一种变电站内设置单独的电池柜和不间断电源系统；另外一种为变电站内没有设置单独的电池柜，不间断电源由站控UPS室引接两路电源至变电站不间断电源柜内充电单元配置的双电源切换装置。

方案二采用对局部没有监控单元和巡检仪的区域进行增加，同时在站控增加总监控单元的模式，该种方式现场实施方便，改造工程量小，可以实现数据的实施监控及系统的故障报警和预诊断，供电可靠性也可以满足要求。改造方案一将变电站内设置的电池柜整体拆除，将其整合至站控UPS的电池室内，由于变电站不间断电源负荷的增加，该种方式需要将站控UPS主机进行更换，交流回路配出柜需要改造，同时也需要对变电站内的电池柜进行拆除，重新进行并柜，改造工程量非常大，不便于现场的实施。

两种方案实施改造完成后，同时能够监控各个模块的相关信息量主要信息如下：

a)交流输入电压、电流；

b)交流输出电压、电流和频率；

c)直流系统母线电压、电流；

d)蓄电池组电压、电流；

e)充电装置输出电压、电流；

f)DC/DC输出电压、电流；

g)直流系统接地电阻、对地电压及其接地支路编号；

h)充电浮充电装置运行状态；

i)UPS、INV运行状态；

j)DC/DC运行状态。

4 结束语

针对不间断电源配置方式不同的站场，需要根据站场的规划和投资等相关情况来确定最终的改造方式，改造方案不仅仅局限于上述两种方式，但不管采用哪种方式，需要解决不间断电源在长时间运行或运行维护不到位的情况下，出现的电池欠压、内部短路、逆变器故障、装置过载等严重影响电力系统的可靠运行问题。改造方案最终均需要完成每个厂站的一体化监控信息能够同智能监控后台的数据的实时共享，用数字化、信息化改造提升建设“监、测、管、控一体化”的综合管理，最终完成智能告警和故障预诊断，实现智能运维。