海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法和系統(tǒng)，涉及海上油田群電網(wǎng)的監(jiān)控方法以及系統(tǒng)。該方法包括設(shè)置廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)、多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)；多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)以廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)采集的同步數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，將對應(yīng)目標(biāo)進(jìn)行約束非線性優(yōu)化；智能自愈控制系統(tǒng)，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行控制策略決策，對繼電保護(hù)、開關(guān)、安全自動(dòng)裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)包括廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)、多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)、智能自愈控制系統(tǒng)。本發(fā)明能有效解決由于信息不全、運(yùn)行方式多變和模型參數(shù)不確定性而帶來的對電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟(jì)性不能精確監(jiān)測和評估的難題以及海上油田群電網(wǎng)在復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境下多控制目標(biāo)耦合、多控制措施協(xié)調(diào)的問題，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)無功和有功功率綜合調(diào)控進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)趨優(yōu)運(yùn)行的目標(biāo)。
【專利說明】海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能fe制方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法以及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前中海油公司已經(jīng)完成多個(gè)遠(yuǎn)距離、多機(jī)組油田群電力組網(wǎng)系統(tǒng)，建設(shè)和運(yùn)行過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，投運(yùn)后取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]油田群電力聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式在帶來效益的同時(shí)，也會(huì)帶來一系列的問題，從常規(guī)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行控制角度來看，這些問題包括:供電可靠性、潮流控制、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、電能質(zhì)量、電網(wǎng)自動(dòng)化水平等等。
[0004]考慮未來油田生產(chǎn)能力的增強(qiáng)和新油田平臺(tái)的建設(shè)，聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的容量和范圍將逐漸擴(kuò)展，而安全穩(wěn)定性和運(yùn)行效率亦需不斷提升。大規(guī)模油田群聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)帶來的安全穩(wěn)定性挑戰(zhàn):油田生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)展、周邊新油田的開發(fā)推動(dòng)油田群電網(wǎng)進(jìn)入“大規(guī)模、區(qū)域化和復(fù)雜互聯(lián)”的時(shí)代，將給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來諸多挑戰(zhàn)，如:運(yùn)行方式隨聯(lián)網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大和設(shè)備增多而呈幾何級數(shù)倍增，電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度難度增加；電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題從小電網(wǎng)的功角暫態(tài)穩(wěn)定性逐漸演化為更廣空間和更長時(shí)間尺度上的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問題。不斷優(yōu)化和提升油田群電網(wǎng)運(yùn)營效率的需求:包括發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)間電力互備作用以降低整體電力備用率、采用更大單機(jī)容量和更清潔高效的發(fā)電技術(shù)、新能源的接入、通過機(jī)網(wǎng)運(yùn)行方式的優(yōu)化來降低穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)和電網(wǎng)損耗，等等。更高的數(shù)字化和自動(dòng)化水平:電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大對電網(wǎng)運(yùn)行決策和控制自動(dòng)化將提出更高的要求，一些適用于小型電網(wǎng)的離線分析、決策和優(yōu)化，將必然提升為在線自動(dòng)完成的實(shí)時(shí)性分析、決策和優(yōu)化系統(tǒng)；同時(shí)，平臺(tái)變電站和大量馬達(dá)的控制也亟需增強(qiáng)其數(shù)字化和智能化水平。節(jié)能減排、環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展的約束:海上油田及其電網(wǎng)運(yùn)行在海洋這一特殊環(huán)境中，其安全可靠、節(jié)能減排和環(huán)境友好的要求很高，而隨著我國對碳強(qiáng)度、能源強(qiáng)度以及非化石能源所占的比重等列入國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的約束性指標(biāo)，對于海上油田群電網(wǎng)的發(fā)展提出了更高的要求和更大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種對海上電網(wǎng)運(yùn)營進(jìn)行監(jiān)控和優(yōu)化的海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種對海上電網(wǎng)運(yùn)營進(jìn)行監(jiān)控和優(yōu)化的海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的目的可以這樣實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)一種海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法，包括:
[0008]設(shè)置廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)、多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)；
[0009]多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)以廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)采集的同步數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，將對應(yīng)目標(biāo)進(jìn)行約束非線性優(yōu)化；
[0010]智能自愈控制系統(tǒng)，自動(dòng)診斷電網(wǎng)當(dāng)前所處的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行控制策略決策，對繼電保護(hù)、開關(guān)、安全自動(dòng)裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的自動(dòng)控制。[0011]進(jìn)一步地，約束非線性優(yōu)化包括:根據(jù)系統(tǒng)配置參數(shù)文件建立系統(tǒng)CM模型；將當(dāng)前系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息與系統(tǒng)模型相聯(lián)系；拓?fù)浞治?，形成?dāng)前系統(tǒng)圖；對當(dāng)前系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)；對當(dāng)前系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算；計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)下的最優(yōu)潮流運(yùn)行方式，并生成控制信息；用戶調(diào)整權(quán)重，運(yùn)算得到滿足權(quán)重的最優(yōu)潮流和設(shè)備控制策略。
[0012]進(jìn)一步地，可以優(yōu)化的權(quán)重包括網(wǎng)損權(quán)重、各節(jié)點(diǎn)電壓與中心店電壓殘差權(quán)重、發(fā)電燃料成本權(quán)重；
[0013]優(yōu)化策略依據(jù)的可監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包括斷路器分合閘狀態(tài)、變壓器檔位、發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)、海纜運(yùn)行參數(shù)、變壓器高/低壓側(cè)參數(shù)、母線參數(shù)、關(guān)鍵負(fù)載參數(shù)、原動(dòng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)、電抗器運(yùn)行狀態(tài)；
[0014]潮流優(yōu)化中的優(yōu)化目標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)和運(yùn)行質(zhì)量類指標(biāo)，其中經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)包括發(fā)電燃料費(fèi)用和系統(tǒng)有功網(wǎng)損，運(yùn)行質(zhì)量類指標(biāo)包括各節(jié)點(diǎn)電壓與中樞點(diǎn)電壓的殘差。
[0015]進(jìn)一步地，發(fā)電燃料費(fèi)用的運(yùn)算公式為:
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法，其特征在于:包括 設(shè)置廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)、多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)； 多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)以廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)采集的同步數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，將對應(yīng)目標(biāo)進(jìn)行約束非線性優(yōu)化； 智能自愈控制系統(tǒng)，自動(dòng)診斷電網(wǎng)當(dāng)前所處的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行控制策略決策，對繼電保護(hù)、開關(guān)、安全自動(dòng)裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的自動(dòng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法，其特征在于，約束非線性優(yōu)化包括: 根據(jù)系統(tǒng)配置參數(shù)文件建立系統(tǒng)CIM模型； 將當(dāng)前系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息與系統(tǒng)模型相聯(lián)系； 拓?fù)浞治?，形成?dāng)前系統(tǒng)圖； 對當(dāng)前系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)； 對當(dāng)前系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算； 計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)下的最優(yōu)潮流運(yùn)行方式，并生成控制信息； 用戶調(diào)整權(quán)重，運(yùn)算得到滿足權(quán)重的最優(yōu)潮流和設(shè)備控制策略。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法，其特征在于:可以優(yōu)化的權(quán)重包括網(wǎng)損權(quán)重、各節(jié)點(diǎn)電壓與中心店電壓殘差權(quán)重、發(fā)電燃料成本權(quán)重；· 優(yōu)化策略依據(jù)的可監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包括斷路器分合閘狀態(tài)、變壓器檔位、發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)、海纜運(yùn)行參數(shù)、變壓器高/低壓側(cè)參數(shù)、母線參數(shù)、關(guān)鍵負(fù)載參數(shù)、原動(dòng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)、電抗器運(yùn)行狀態(tài)； 潮流優(yōu)化中的優(yōu)化目標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)和運(yùn)行質(zhì)量類指標(biāo)，其中經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)包括發(fā)電燃料費(fèi)用和系統(tǒng)有功網(wǎng)損，運(yùn)行質(zhì)量類指標(biāo)包括各節(jié)點(diǎn)電壓與中樞點(diǎn)電壓的殘差。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法，其特征在于，發(fā)電燃料費(fèi)用的運(yùn)算公式為: Zc=Tfi(Pgl) 式中:f。為系統(tǒng)發(fā)電燃料費(fèi)用Ji(Pgi)為發(fā)電機(jī)i的發(fā)電燃料費(fèi)用； 系統(tǒng)有功網(wǎng)損的運(yùn)算公式為: 式中為系統(tǒng)有功網(wǎng)損，Pm為各節(jié)點(diǎn)負(fù)載有功功率。 各節(jié)點(diǎn)電壓與中樞點(diǎn)電壓的殘差的運(yùn)算公式為: /r=i(sw)2 式中為各節(jié)點(diǎn)電壓與中樞點(diǎn)電壓的殘差，Vn為中樞點(diǎn)電壓幅值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制方法，其特征在于，潮流優(yōu)化模型為:
mincocfc+colossfloss+COvfv
6.一種海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)，其特征在于:包括 廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)，對指定領(lǐng)域進(jìn)行監(jiān)測并將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)和多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，指定領(lǐng)域至少包括汽輪機(jī)組、電網(wǎng)整體性能、海纜、電網(wǎng)穩(wěn)定性； 動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，接收廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)內(nèi)的額定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若監(jiān)測數(shù)據(jù)超出額定數(shù)據(jù)范圍則發(fā)出預(yù)警信號； 多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，以廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)采集的同步數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，將對應(yīng)目標(biāo)進(jìn)行約束非線性優(yōu)化，優(yōu)化目標(biāo)包含燃料成本、網(wǎng)損、綜合排放和機(jī)組性能，而約束條件包括潮流平衡、海纜功率限制、穩(wěn)定性裕度指標(biāo)； 智能自愈控制系統(tǒng)，以廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)采集的同步數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，自動(dòng)診斷電網(wǎng)當(dāng)前所處的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行控制策略決策，對繼電保護(hù)、開關(guān)、安全自動(dòng)裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的自動(dòng)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)態(tài)預(yù)警、電網(wǎng)整體性能預(yù)警、海纜實(shí)時(shí)預(yù)警、穩(wěn)定性在線評估與智能預(yù)警。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)，其特征在于:多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)采用非線性優(yōu)化求解方法得到優(yōu)化運(yùn)行方式。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的海上石油平臺(tái)電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)，其特征在于:廣域智能監(jiān)測系統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)態(tài)過程及性能監(jiān)測模塊、電網(wǎng)整體性能監(jiān)測模塊、海纜在線監(jiān)測模塊、電網(wǎng)穩(wěn)定性和廣域動(dòng)態(tài)監(jiān)測模塊。
【文檔編號】H02J13/00GK103595127SQ201310429059
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】李衛(wèi)團(tuán), 謝玉洪, 柯呂雄, 唐廣榮, 王建豐, 熊永功, 昝智海, 熊永衛(wèi), 寧有智, 勞新力, 張龍, 郝富強(qiáng) 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油(中國)有限公司湛江分公司, 深圳市行健自動(dòng)化股份有限公司