海洋石油平台PMS分析与应用
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作者:耿恒业 鹿栋梁 邢运亮
摘 要：随着现代海洋油气田开采技术的不断进步，海洋石油平台电站系统有着越来越大型化、复杂化、智能化、节能化的趋势，这就对海洋石油平台PMS的稳定性、可靠性、科学性提出了更高的要求。本文基于对海洋石油平台PMS（能量管理系统）系统构成、控制模式、主要功能的分析和阐述，对PMS在海洋石油平台上的相关应用进行了一些探讨。
关键词：海洋石油 PMS 能量管理 电站
中图分类号：TE54 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）02（a）-0045-02
Abstract： With the continuous progress of modern marine oil and gas field exploitation technology， the power station system of offshore oil platform is becoming more and more large， complicated， intelligent and energy-saving， which puts forward higher requirements on the stability， reliability and scientificity of PMS. Based on analysis and elaboration of system composition， control mode and main functions of the PMS （Power Management System）， this paper discusses some relevant applications of PMS on the offshore oil platform.
Key Words： Offshore oil; PMS; Power management; Power station
海上石油平台电站联网总容量小，负载波动对电网冲击较大，这对海洋石油平台电站运行的稳定性和连续性提出了很高的要求，也使得用于综合电力管理和电力组网的PMS成为一项不可缺少的技术。
1 PMS构成及控制模式
PMS是海洋石油平台的关键控制系统之一，通常由控制器、控制软件、通讯网络、HMI人机交互界面、第三方接口设备组成。其中，控制器主要由电源模块、通讯模块、CPU模块、网络交换机、DI模块、DO模块、中间继电器、光电转换模块等组成，通讯网络常采用光纤、以太网、硬线等通讯方式，第三方接口设备主要包括各机组的控制器、断路器、综保装置、多功能表、主变温控器等。控制器设在各发电平台，其中一个为主机，其余为辅机。在电站运行、平台间通讯都正常时，PMS执行全局控制模式，由主控制器完成整个平台群电站运行的控制;当电站运行故障或者平台间通讯断开时，PMS执行孤立控制模式，各平台控制器独立运行，执行本平台电站运行的控制功能。在PMS故障的情况下，平台电站的运行脱离PMS的控制并由各机组自身的控制器来完成。
2 PMS主要功能
根据海上石油平台电力系统的特点，海洋石油平台PMS系统主要包括以下功能。
2.1 发电机组的增减机控制
为确保平台供电经济性和可靠性，PMS需进行增减机控制，设定Pe为单台机组的额定功率，Pi为第i台机组的實时功率，则常用原则如下。
2.1.1 恒定平均功率增减机原则
指根据各机组实时平均功率是否超出某个限值来增加或减少运行的发电机组台数。一般在网机组的平均功率大于85%Pe时，PMS系统将启动下一台发电机组，按预设次序选定的机组将立刻启机、并网;当在网机组的平均功率小于30%Pe时，PMS系统将停止一台机组，则一般最早运行的一台发电机组将卸载、分闸、停止运行。
2.1.2 恒储备功率增机、n-1恒平均功率减机原则
恒储备功率增机原则是指设定所有在网机组总储备功率必须满足下述公式（1），否则即增加运行一台发电机组。经过换算，任一时刻在网机组平均功率值如果大于下表1中的平均功率值，即增加运行一台发电机组。n为增机前在网机组的总台数。
n-1恒平均功率减机原则是指n台机组在网时，其中n-1台机组的平均功率如满足下述公式（2），则减机、停止运行一台发电机组。经过换算，任一时刻在网机组平均功率值如果小于表2中的平均功率值，即减少运行一台发电机组。n为减机前在网机组总台数。
2.2 发电机组的有功功率分配
有功功率分配有两种分配方式：一为等比率方式，即在网发电机采用等比率出力的平均分配方式。某单台发电机的实时出力与该发电机最大出力之比即为其实时出力比率δGn，所有在网发电机实时出力比率的平均值为δAVG，如δGnδAVG死区，PMS即减少该机的有功出力。如δGnδAVG-死区，PMS即增加该机的有功出力。二为调度方式，即在PMS中指定任何一台或者多台在线发电机的出力，其他在线发电机仍然按等比率方式自动平衡。
2.3 发电机组的无功功率分配
无功功率分配有两种调节方式：一为依据某单台在网机组的功率因数是否超出所有在网机组功率因数平均值的死区范围进行调节;二为依据某单台在网机组的无功出力是否超出所有在网机组无功出力平均值的死区范围来进行调节。
2.4 电力系统电压控制
PMS电压调节原理：如母线电压>设定值+死区，PMS将对在网发电机同时降电压;如母线电压设定值-死区，PMS将对在网发电机同时升电压。当电压在设定值死区范围内之后，降或升电压指令将停止。
2.5 电力系统频率控制
PMS频率调节原理：如电站频率>设定值+死区，PMS将对在网发电机同时降低转速;如电站频率设定值-死区，PMS将对在网发电机同时增加转速。当频率在设定值死区范围内之后，降或升频率指令将停止。
2.6 负载优先脱扣
海上平台各负载脱扣的优先级，需事先结合油田工艺流程和各种可能发生的事故类型来确定。当故障发生时，PMS系统将根据关停工况的不同，将故障前瞬间、经过计算之后并存储的相应优先级的负载全部高速切除，维护平台电力供应不中断。
2.7 其他功能
主要包括电力系统单线图、重载启动询问、控制方式选择、报警设定值记录、故障报警和故障恢复的记录、电力计量、历史曲线的记录与打印、用户分级密码管理等功能。
3 结语
海洋石油平台PMS系统的应用为平台电站提供了比较完备的控制和管理计划，不仅使得操作更加方便，而且减少了人为操作的失误，最大限度的确保了海洋石油平台电站运行过程的安全性、稳定性和科学性。随着科学技术水平的飞速进步，海洋石油平台PMS技术必将得到进一步的发展和完善。
参考文献
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