智能单井电量GPRS远程测量系统的研究

摘要

随着油田生产管理的信息化，以及节能管理控制要求的具体化，国内个别油田已开始逐步推进单井电能计量方案。但目前，单井电能计量实施范围很小，且主要采用普通的民用转盘式机械电表。主要存在几方面问题：一是油井负载短时波动大且有负功的特点导致计量误差大；二是抄表和计量不方便；三是除了累计电量，得不到其他的有用信息。
　　 本文提出了一种智能单井电量远程测量系统，以单片机结合专用电能计量芯片为核心，可实现累计电量、电压、电流等直接参数的测量，以及日耗电量等间接参数的测量和计算，从而实现对现场油井运行全部电参数的实时测量和计算。为了提高整体精度和可靠性，采用了CS5463集成电能计量芯片作为三相电压、电流的数据采集模块。现场采集所得的电压、电流信号，经三组CS5463的六路二阶△-∑ADC模块采样计算得到电压、电流有效值及有功功率、无功功率、功率因数等运行参数。由于三相电参数采集模块采用CS5463芯片设计，使得测量带宽达到21次谐波，芯片内部对电能计量使用的是△-∑ADC，避免了调压后电流波形畸变对功率因数测量精度的影响。在设计中考虑到后期分析计算的需要，提出了数据时间标签的理念，采用了时钟日历芯片DS12C887，使得测得的数据都有了时间数据的补充，对其日后的研究，查取，分析历史数据等工作提供了可靠的依据。针对现场设备分散的特点，设计了无线和有线传输相结合的数据传输方案。无线传输方面，系统配有目前应用广泛，采用了技术较成熟的山东力创科技有限公司的无线数据传输模块LQ-8200，实现了使工作人员在现场工作条件恶劣的情况下可以不上井即得到系统测量数据；有线传输方面，系统采用了SP2539串口扩展芯片解决了现场串口缺乏的问题。有线和无线相配合，成为了解决系统数据传输的整体方案。本文提出的基于GPRS的智能单井电量测量系统很好的解决了目前油井测量过程中的电参数采集和传输记录等问题，提高了单井计量的技术水平和准确度，满足了油田开发和生产需要。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题来源及意义

1.2 智能单井电量GPRS远程测试系统的发展现状

1.2.1 智能单井电量测试系统的发展现状

1.2.2 GPRS远程传输的发展现状

1.3 论文的研究内容及意义

第2章 电参数测量原理

2.1 电参数的测量方式

2.1.1 感应式电能表

2.1.2 电子式电能表的测量原理

2.1.3 △-∑A/D转换器的原理的简介

2.2 电参数的测量

2.2.1 电压和电流有效值的测量

2.2.2 功率的测量

2.3 本章小结

第3章 智能单井电量远程测量系统的核心硬件设计

3.1 智能单井电量GPRS远程测量系统的结构功能

3.1.1 系统基本的功能结构

3.1.2 系统基本的功能简述

3.2 智能单井电量远程测量系统的单片机硬件设计

3.2.1 单片机设计选型说明

3.2.2 单片机外围复位电路的设计

3.3 基本电参数采集方式及硬件电路设计

3.3.1 CS5463芯片简介

3.3.2 电参数采集模块硬件电路设计

3.3.3 电参数采集模块程序设计

3.4 本章小结

第4章 通讯功能扩展和采集数据时间标签的设计

4.1 GPRS的远程数据传输

4.1.1 GPRS通用分组无线业务

4.1.2 基于GPRS的电能测量系统

4.2 基于SP2539的串口扩展电路

4.2.1 串口扩展的原理

4.2.2 串口扩展软件设计

4.3 采集数据时间标签的设计

4.3.1 日历时钟的选择

4.3.2 DS12C887的原理及硬件电路设计

4.4 本章小结

结论

附录智能单井电量GPRS远程测量系统核心部分电路板实物图

参考文献

致谢