一种油田直流专用防失压调控模块的制作方法

本实用新型涉及油田机械节能调控技术领域，具体涉及一种油田直流专用防失压调控模块。

背景技术：

目前国内有关抽油机及驱动电机的各种检测与控制方式多种多样，比如，以改善工艺、提高采收率为目的而为抽油机配备的逆变调速器、示功图测试分析仪、滑差电机、变极调速；针对抽油机由于长期处于“大马拉小车”状态所致的功效低、功率因数低的问题，为了节能降耗而采用的节能控制电机、降压节能和 △/Y 接法控制，以及对抽油机通过间歇式控制来实现节能的所谓超级节能器等等。国外围绕抽油机的控制主要采用比较完善的逆变调速装置和与之配套的示功图测试分析仪等，通过逆变调速器及多功能控制系统，既可以较好地满足采油工艺的要求，又能达到有效的节能目的。在国内各油田采用的逆变控制柜在以下几方面有技术和性能上的差异和影响：首先，作为交－直－交逆变结构，其交－直整流及滤波环节的电路结构不同，对于网侧功率因数的大小及对电网的谐波污染程度有直接的影响。其次，对于逆变环节的 SPWM 控制及调压控制的不同，直接影响着实现抽油机“大马拉小车”状态下的降压节能效果。再次，逆变控制柜对抽油机的不平衡馈能通常有两种不同的处理方式和配置组态：一是在直流侧接入刹车电阻耗能，电路简单易行；二是交－直整流及滤波环节采用 PWM 可逆整流器将电机倒发电能量馈入电网，使不平衡馈能得以回收，避免能量的浪费。后者技术难度较大，成本也较高。此外，由于所采用的技术手段不同，控制柜成本也各不相同，不过总体看来，逆变控制柜价格偏高，各采油厂难以接受，这也是逆变控制柜目前难以大面积广泛应用的主要原因。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供了一种油田直流专用防失压调控模块。

其技术方案是：一种油田直流专用防失压调控模块，包括电力变换主电路、检测与保护模块、第一控制模块、驱动模块、不平衡馈能保护处理模块和运行状态监视模块及第二控制模块，所述电力变换主电路的输入端为本油田节能调控模块的直流输入端，电力变换主电路的输出端为本油田节能调控模块的交流输出端；所述电力变换主电路的检测端一路通过检测与保护模块与第一控制模块的输入端相连接，另一路与不平衡馈能保护处理模块的输入端相连接，不平衡馈能保护处理模块的输出端与驱动模块的检测反馈端相连接，所述第一控制模块的输出端与驱动模块的输入端相连接，驱动模块的输出端与电力变换主电路的控制端相连接，第一控制模块上连接有运行状态监视模块，所述第一控制模块连接有第二控制模块，该第二控制模块包括控制单元、模拟量单元、电源模块、通信模块、串口模块以及CPU单元，所述控制单元包括DSP控制器和存储器，所述DSP控制器分别连接模拟量单元、电源模块、通信模块、串口模块以及CPU单元，所述DSP控制器和存储器连接，所述监视模块与第二控制模块连接。

所述电力变换主电路包括滤波电容、充电保护单元、SPWM逆变器和过压吸收保护单元，滤波电容及充电保护单元连接SPWM逆变器的输入端，并为本电力变换主电路的输入端，所述SPWM逆变器的输出端连接过压吸收保护单元的输入端，并为本电力变换主电路的输出端，过压吸收保护单元的输出端为本电力变换主电路的检测端。

所述SPWM逆变器为采用的是双极性PWM控制的三相桥式逆变电路。

本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：

1 .微电网上各并联控制终端之间对负荷变化的能量互馈补偿，使各抽油机的馈能得以充分共享和循环利用，提高系统节能效率；

2. 结合抽油机载荷的周期性急剧变化特点，通过检测抽油机的当前负载状况和上、下冲程位置，经过智能化统计分析判断，实现对上、下冲程频率的优化调节；

3.对微电网进行防失压监测，防止微电网电压的大幅度波动和过压；

4.采用共微电网供电能够实现较远距离“一拖多”油井的不升压输电，直流电传输距离更长，无线损，且避免了偷盗电的情况发生 ；

5.可靠稳定、成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的电路方框图；

图2是本实用新型中电力变换主电路的图电路方框。

具体实施方式

参照图1—图2，一种油田直流专用防失压调控模块，包括电力变换主电路1、检测与保护模块2、第一控制模块3、驱动模块4、不平衡馈能保护处理模块5、运行状态监视模块6和第二控制模块7，所述电力变换主电路1的输入端为本油田节能调控模块的直流输入端，电力变换主电路1的输出端为本油田节能调控模块的交流输出端；所述电力变换主电路1的检测端一路通过检测与保护模块2与第一控制模块3的输入端相连接，另一路与不平衡馈能保护处理模块5的输入端相连接，不平衡馈能保护处理模块5的输出端与驱动模块4的检测反馈端相连接，所述第一控制模块3的输出端与驱动模块4的输入端相连接，驱动模块4的输出端与电力变换主电路1的控制端相连接，第一控制模块3上连接有运行状态监视模块6；所述第一控制模块6连接有第二控制模块7，该第二控制模块7包括控制单元71、模拟量单元72、电源模块73、通信模块74、串口模块75以及CPU单元76，所述控制单元71包括DSP控制器711和存储器722，所述DSP控制器711分别连接模拟量单元72、电源模块73、通信模块74、串口模块75以及CPU单元76，所述DSP控制器711和存储器722连接，所述监视模块6与第二控制模块7连接。

所述电力变换主电路1包括滤波电容11、充电保护单元12、SPWM逆变器13和过压吸收保护单元14，滤波电容11及充电保护单元12连接SPWM逆变器13的输入端，并为本电力变换主电路1的输入端，所述SPWM逆变器13的输出端连接过压吸收保护单元14的输入端，并为本电力变换主电路1的输出端，过压吸收保护单元14的输出端为本电力变换主电路1的检测端。

所述SPWM逆变器13为采用的是双极性PWM控制的三相桥式逆变电路。

运行时，将本实用新型的输入端并联连接经过整流滤波装置的公共微电网，输出端连接抽油机的电动机，该油田节能调控模块将该直流电能转换为交流电能，为该抽油机的电动机提供该交流电能，并通过该油井节能调控模块的运行状态监视模块6对其运行情况进行实时监视、控制。所述模拟量单元72用于监测SPWM逆变器13处的电压互感器的信号和电流互感器的信号，零序电压、零序电流互感器信号，并分别将这些信号转化为数字量信号，并将该数字量信号传递给DSP处理器711，所述模拟量单元将采集到的电压信号经过限流电阻、电压互感器、取样电阻与集准电压进行比较后，经运算放大器后输出进入DSP处理器711进行处理；所述模拟量单元将采集到的电流信号经过电流互感器、取样电阻与集准电压进行比较后，经运算放大器后输出进入DSP处理器711进行处理；电压、电流信号进入DSP处理器711后，经软件即可计算得出功率数。CPU单元76负责各个单元之间的通讯协调和数据传输的，通信模块74用于将监测的结果上传至控制端，电源模块73为第二控制模块供电，串口模块75用于与监视模块6连接。上电起动时系统进行自诊断，满足起动条件方可起动运行。 抽油机电机采用逆变软起动运行， 既增大了起动转矩又减小了起动电流，通过SPWM波形发生器和相应的控制，产生 SPWM控制信号，实现逆变控制。 随时根据检测与保护模块2提供的抽油机的电压、电流等参数，实时计算当前电机的运行功率，根据其负载率的大小，改变 SPWM控制开关信号的调制规律，从而实现对抽油机电机负载急剧变化的动态跟踪和节能控制。 随时对系统的工作状态和运行工况进行监视，保证控制系统能够及时地在故障时刻进行处理，同时也能够及时地将系统中的故障信息进行存储，以便用户去查寻故障原因，根据检测与保护模块2所提供的倒发电状态检测信息，做出逻辑分析判断，一方面将抽油机的不平衡馈能自动馈入微电网，为多台油井终端共享，另一方面，当微电网馈能集中，导致微电网电压过高时，通过驱动模块4控制不平衡馈能保护处理模块5，对抽油机的不平衡再生能量进行及时处理。

本实用新型微电网上各并联控制终端之间对负荷变化的能量互馈补偿，使各抽油机的馈能得以充分共享和循环利用，提高系统节能效率；结合抽油机载荷的周期性急剧变化特点，通过检测抽油机的当前负载状况和上、下冲程位置，经过智能化统计分析判断，实现对上、下冲程频率的优化调节；防止微电网电压的大幅度波动和过压；采用共微电网供电能够实现较远距离“一拖多”油井的不升压输电，直流电传输距离更长，无线损，且避免了偷盗电的情况发生；可靠稳定、成本低廉。