海上平台电力系统研究综述
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海上平台电力系统研究综述
关键词：海上平台；电力系统；
前言：对于电力系统的发展来讲，其主要是发电、变电、输电以及配电等环节共同组成，属于生产与消费相统一系统。电力系统本身的功能是将自然界中能够应用的一次能源进行处理，采取发电动力装置转化为可以使用的电能，再利用输电、变电等程序，将其供应给需要的用户。正因为如此，电力系统发展期间，需要采取科学的节能策略。尤其是当前能源应用社会非常关注，必须采取科学的节能措施，合理利用电能资源。海上平台电力系统积极采取节能措施，建立智能型电网、科学的调度手段，减少线路以及变压器应用期间产生的损耗，更科学地利用能源。
一、海上平台电力系统的结构和特点
海上平台电力系统主要由电源、配电装置、配电电网、负载四部分组成，它们按照一定的方式连接，构成一个完整的发电、输电、配电和用电网络。海上平台电力系统的负载随运行工况的变化而改变，初期主要是辅助用电和生活用电，投产后主要为钻修井模块、采油、采气、油气处理、生活用电等。海上平台电力系统与陆地油田配电系统不同.陆地油田配电电力系统的容量一般在几百万千瓦，具有数十个变电站和多台不同类型的大容量发电机，而海上平台主电站一般采用几台同类型的发电机并联运行，不论单机容量还是多机容量之和相对于陆地油田配电系统。由于海上电力系统容量较小，而某些大负载的容量与单台发电机容量相比几乎相同，所以当这样的负载起动时对电网将造成很大的冲击(电压、频率跌落均很大)，因而对海上平台电力系统的稳定性提出了较高的要求。另外，由于平台工况变动频繁，因此对自动控制装置的可靠性也提出了很高的要求。
电网输电线路短，相互影响大。海上平台电力网络与陆地油田配电网络相比，发电机端电压、电网电压、负荷电压大多是同一个电压等级，所以输配电装置较陆上系统简单。并且由于平台容积的限制，电气设备比较集中，配电线路较短，且相对较为稳定，所以对发电机和电网的保护比结构复杂的陆上油田配电网络要相对简单，一般只设置有发电机过载及外部短路的保护，电网的保护和发电机的保护通常共用一套装置，且不设有自动重合闸装置。平台上应用变频控制的装置较多，电网谐波污染问题严重㈣。
二、海上平台电力系统故障录波和故障分析算法
1.故障录波启动判定。针对海上平台电力系统的运行情况，故障录波程序会采取多种手段来检查电力运行情况，及时检测到系统在出现干扰时的实际状态，并具备自动录入功能[4]。在对信息进行采集时，可能会以为是A/D 芯片的问题，导致出现误差，为了能够更好地保证数据录入的正确，就应该设计在三次较大不同数据时才能够启动故障录波功能，保证录波数据的准确。
2 故障选线。对海上平台的电力系统来说，能够达到的最大电压为35 kV，而且整个系统都为中性点不接地。因为海上平台有着很大的大功率机器，而海上平台发电机器和用电机器的数据相差不多，就无法营造一个良好的用电环境，导致在运行过程中经常出现故障，而且大多数都是短路故障。并没有人对海上平台的电力系统进行开关，所以只有在出现问题的第一时间就能够确定故障位置，这样才能及时解决故障，更好地保证海上平台电力系统稳定，防止故障的进一步扩大。首先，应该分析中性点不接地系统发生故障后的运行特点。在正常情况下，不接地系统对于三相电压和中性点对地电压都为零。所以，通过对其数据分析得知，中性点不接地系统出现故障后，会对地电容构成零序，并且存在很大的阻力。在单相接地发生短路时，整个系统都会出现零序电压。在系统出现故障后，会产生较小的电流，能够在故障的情况下继续运行2h 左右。因此，当中性点不接地系统出现短路时，三个线电压之间依然稳定，整个系统的稳定性不会受到破坏，能够让系统带电运行，不需要进行跳闸处理。工作人员在这一过程中可以采取相应的方法解决问题，保证整个电力系统的稳定运行，更好地提高海上平台供电的稳定。但是，如果刚开始出现故容易造成相间短路，使事故严重。一旦让中性点不接地系统长时间在故障情况下运行，就会加快电缆老化，影响整个平台的稳定性，所以应该及时找出问题，解决问题，才能够保证整个平台的安全。在相间短路发生时，不会出现较多零序，但是在位置会存在很明显的负序分量，可以利用负序电流法来检查故障位置。这种方法的原理就是对各线路之间的电流进行检查，其中负序电流最大的线路就是故障所在位置。因为负序没有明显阻抗，所以出现问题的线路中负序电流源就大于正常线路，这样也更加有利于明确故障位置。但是，因为负序电流数值并不明显，如果只是按照负序电流大小来判断问题，存在较大误差。为了能够更好的确定位置，就应该将负序无功率作为明确位置的方法，通过了解负序无功率大小来找到故障位置所在。如果是发生三相短路，并且没有零序和负序，又存在较大的电流，功能就可以利用以上方法来进行检查。
3 海上平台电力系统的节能系统建设。对于海上平台电力系统节能建设，主要采用智能化手段，保证电能优质高校基础上，对其进行二次清洁与利用，节省能源消耗基础上，实现可持续能源发展。电能是我国生产、生活中必备能源之一，电能终端消费其比重不断增加。电能终端消费比重增长一点，我国的能耗（GDP）就会下降，下降点数为4%。正常来讲，一吨标准煤所产生的电能，其价值等于石油、煤炭的3 倍。从我国海上平台电力系统发展历程中观察，我国终端的电能能源消耗从最初的9.1% 逐渐上升到22%。同期发展中，全球的电能终端消耗也呈现上升趋势，最明显的是从13.2% 上升到19%。当前的海上平台电力系统，积极针对电能消耗进行创新，积极将电力代替煤炭，或者利用电力代替石油等。这种技术手段的发展，提高了能源消耗的安全保障。不断激发智能发电网中隐藏的经济价值，同时凸显出社会价值与环保价值，保证实现能源可持续发展基础上，做出科学智能的选择，同时为社会发展以及电能应用提供保障。智能节能电网系统中，主干输电网对风能或者太阳能等可再生资源具有非常强的适应性，并且能够生产出非常强的电能资源，同时可以提高自身的电力输送力，电能可以高效科学的运行。海上平台电力系统中，配电网必须保持非常强的适应力，能够适应不同类型的分布式电源，可以很好的处理其中的开放接入，满足电力需求侧的要求，两者及时进行互动。微网结构形式下，既能够对电力系统实现双向控制，还可以提高电力系统的可靠性，满足终端能源的需求。同时每个系统平台中发电机与变压器之间的数量变化以及运行等都处于实时监测状态，并且设备上显示着实时变化功率各种因素等。根据具体电力系统需要，按照步骤进行操作即可。 结束语：未来可针对海上平台电力系统相对特殊的物理结构和工作特性，结合微电网研究的相关理论和技术，实现具有交互、合作、协商等智能特征的海洋平台电力系统的(多)微网协调控制，进一步推动我国海洋工程的发展。
参考文献：
[1]吴斐文．海洋工程船舶电气系统和设备的现状及展望【J】．船舶，2019，22(4)：45—52．
[2]龚明. 海上石油平台电缆绝缘材料的制备方法研究.市政工程,2021-01.
