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基于工频通信的油田供电线路线损监测及无功补偿研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外的研究现状及存在的问题

1.2.1 油田配电网的特点与优化运行的研究现状

1.2.2 油田配电网监测信息传输的研究现状

1.3 论文的主要工作

第2章 油田配电网的基本结构与工频通信的机理

2.1 油田配电网基本结构和特点

2.2 油田配电网的数字化管理与远程监测

2.3 监测信息传输方案的分析与选择

2.4 工频通信的机理

2.4.1 工频通信基本结构

2.4.2 工频通信信号的调制

2.4.3 工频通信信号的解调

2.5 本章小结

第3章 基于工频通信的油田能耗监测与线损管理研究

3.1 油田配电网的能耗与网损现状

3.1.1 油田能耗现状

3.1.2 油田主要节能方法分析

3.1.3 油田电能与线损在线监测的意义

3.2 基于TWACS技术的油井远程监测系统

3.2.1 基本结构

3.2.2 位于油井低压侧的监测终端

3.2.3 位于变电所的主站设备

3.3 油井电能消耗的测量

3.4 电能监测数据的传输

3.4.1 节点电能监测数据的获取流程

3.4.2 下行冻结指令的发送

3.4.3 电能数据的汇集

3.5 油田配电网网损数据管理软件设计

3.5.1 LabVIEW平台介绍

3.5.2 后台数据管理平台功能实现

3.6 现场网损统计的分析

3.7 本章小结

第4章 基于在线监测数据的油田配电网无功优化

4.1 油田配电网无功优化的特点与研究现状

4.1.1 无功优化的主要方式

4.1.2 在线监控评估优化效果的意义

4.2 油井本地低压无功补偿与远程监测

4.2.1 实现方法

4.2.2 效果分析

4.3 结合在线监测数据的10KV线路无功优化设计

4.3.1 油田配电网无功优化的数学模型

4.3.2 无功优化的目标函数和约束条件的确定

4.3.3 电容器补偿点的确定

4.4 本章小结

第5章 适应油田配电网的工频通信多路数据传输

5.1 油田配电网工频通信信道特性

5.2 多路上行工频通信数据传输方案的研究

5.2.1 传统的多路传输方法

5.2.2 传统多路传输方式在油田配电网的应用缺陷

5.2.3 适应油田配电网的多路传输方案

5.3 多路上行工频通信信号的时域确定

5.3.1 前导信息的调制

5.3.2 多路信号的接收合成

5.3.3 多路信号的时域确定

5.4 基于正交编码的多路数据解调研究

5.4.1 正交编码介绍

5.4.2 多路上行工频通信信号的传输模型

5.4.3 多路上行信号并行检测仿真

5.5 多路数据传输在油田配电网的实现

5.6 本章小结

第6章 油田配电网的现场试验

6.1 现场试验环境

6.2 现场试验情况

6.2.1 电能监测情况

6.2.2 线损统计情况

6.2.3 10KV线路优化情况

6.2.4 多路数据传输试验

6.3 本章小结

第7章 结论与展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

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摘要

电力是原油生产的动力源,降低油田配电网的传输损耗可以提高石油生产的经济效率。基于此,本文利用双向工频通信系统(TwoWayAutomaticCommunicationSystem,TWACS)能够跨越变压器远距离传输数据,具有成本低、安装方便的特点,研制了油井远程监测系统,基于电力线工频通信技术将各油井电能消耗数据汇集,实现了油田配电网的线损统计,在此基础上进行了无功优化设计,为通过优化运行管理降低配电网的电能损耗创造了有利条件;同时,针对在数字化油田建设背景下,油井所需监测信息量增大的特点,研究并实现了通过多路工频通信信号传输实现提高数据通信速率的方法。
  本文研制的远程监测系统主要由位于油井的监测终端和位于变电所的主站设备组成。主站设备通过工频通信方式汇集来自各监测终端的电能消耗数据,其中负责系统管理的工控机以虚拟仪器软件LabVIEW为平台,能够实现指令的发送,数据的接收、显示、查询和存储。在监测数据传输方面,针对工频通信速率较低,而油井监测信息量日益增加的现状,本文结合油田配电网干扰强、信道环境复杂的特点,设定上行工频通信数据由前导信息和数据信息组成。前导信息通过伪随机序列编码进行调制,用于确定各路上行信号的存在时域。数据信息基于正交编码进行调制,通过多路信号传输模型的仿真和现场试验证明,在各路信号幅值、时域都存在差异的条件下,也能够进行多路信号的并行接收,提高了数据传输效率。
  根据本文方法研制的远程监测系统在大庆油田配电网的5921供电线路进行了现场试验,实现了该线路的线损统计,其数据被生产单位认可。同时,本文提出了无功优化方案,并实现了多路工频通信数据的并行传输,进一步增加监测信息量,为实现油田数字化管理创造了有利条件。

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