专利名称：一种电动钻机电能优化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动钻机节能技术，特别涉及一种电动钻机电能优化装置。
背景技术：
为了节能减排、保护环境，石油钻机逐渐改为以电力作为动力。以电力为动力的石油钻机供电系统多采用直流传动和变频传动，此外石油钻机通常在野外作业，因此，具有工作环境恶劣、工况多变、功率因数低、谐波严重等问题。国外石油钻机采用柴油机为动力，还没有采用电力作为动力。国内有一些滤波补偿装置的控制保护系统用于石油钻机供电系统，都是从其它行业直接搬过来的，不能很好的适应石油钻机供电系统滤波补偿的实际需要，有的运行不稳定，有的不能协调滤波和无功补偿的关系，有的保护功能不全，不利于设备安全运行，有的还存在过补偿问题。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种电动钻机电能优化装置，用于解决石油钻机滤波补偿装置的控制保护问题。根据本实用新型的一个方面，提供了一种电动钻机电能优化装置，包括连接动力线的滤波支路；连接至滤波支路的输出端以采集滤波支路输出电流信号的滤波保护器；连接至滤波保护器以根据滤波保护器的输出信号投切控制滤波支路的滤波控制器；滤波控制器连接至滤波支路的进线开关的控制端；滤波控制器通过通讯线与所述滤波保护器连接。优选的，滤波控制器包括用于采集系统的电流信号和电压信号的滤波控制数据采集单元；连接至数据采集单元的输出端以根据采集到的电流信号和电压信号进行投切控制滤波支路的DSP (Digital Signal Processing，数字信号处理器)。优选的，滤波控制器还包括连接至DSP以根据DSP的指令向滤波支路发送投切命令的投切判断单元；连接至通讯线以接收通讯信息的滤波控制通讯单元；滤波控制通讯单元连接至DSP。优选的，滤波保护器包括连接至滤波支路的输出端以采集滤波支路输出电流信号的滤波保护数据采集单元；连接至滤波保护数据采集单元的输出端以根据采集到的电流信号计算所需数据的滤波保护计算单元。优选的，滤波保护器还包括[0021]连接至滤波保护计算单元的输出端以根据计算结果判断滤波支路是否存在故障的故障判断单元；故障判断单元的输出端连接至通讯线。优选的，滤波控制器还包括连接至DSP用于实时显示控制信息的滤波控制实时显示单元。优选的，滤波保护器还包括连接至滤波保护计算单元用于实时显示保护信息的滤波保护实时显示单元。优选的，滤波控制器通过通讯线与多个滤波保护器连接。与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于本实用新型提供了一种适合于石油钻机供电系统滤波补偿控制保护装置，很好地协调了稳定电压、无功补偿和谐波治理的关系，最大限度的发挥设备的利用率。
图1是本实用新型实施例提供的电动钻机电能优化装置的结构图；图2是本实用新型实施例提供的滤波控制器原理框图；图3是本实用新型实施例提供的滤波保护器原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图1显示了本实用新型提供的电动钻机电能优化装置的结构，如图1所示，包括滤波控制器、滤波保护器、通讯线，以及与滤波支路连接的进线开关，其中，η为自然数。多个滤波支路连接动力线，滤波支路的输出端连接滤波保护器，滤波保护器用于采集滤波支路输出电流信号，滤波控制器通过通讯线连接滤波保护器，滤波控制器用于投切控制电动钻机电源的滤波支路，其中，滤波支路通过电动钻机的进线开关与滤波保护器连接，同时滤波控制器连接进线开关的控制端以对滤波支路进行投切控制。当使用一台滤波控制器控制滤波支路时，每个滤波支路均配置一个滤波保护器， 滤波控制器和滤波保护器之间通过485端口进行连接，并且各滤波保护器设置相应的终端编号。图2显示了本实用新型实施例提供的滤波控制器原理框图，如图2所示，滤波控制器通过滤波控制数据采集单元采集系统三相的电流信号和电压信号，将电流信号和电压信号转换后传输到DSP，DSP根据瞬时无功理论计算系统的无功缺量并根据预先设定的滤波支路的容量进行投切控制，投切判断单元连接DSP，根据DSP的指令向相应的滤波支路发送投切控制信号。投切控制信号根据预先设定的延时时间进行相应的延时后输出，投切控制信号通过控制相应的电动钻机的进线开关投切滤波支路。其中，投切控制信号通过控制相应的晶闸管开关来控制投切滤波支路，本实用新型通过安装温度控制继电器实现晶闸管过热保护，当晶闸管的工作温度低于温控保护设定值时，晶闸管正常工作，当工作温度超过温控保护设定值时，温度控制继电器切断晶闸管的控制信号使晶闸管停止工作，同时接通滤波支路的进线开关的分闸回路使进线开关分闸。[0038]同时，DSP通过采集得到的电流信号，并对电流信号进行傅里叶分解，得到基波和谐波，将分解得到的基波和谐波分别与预定电流值进行比较，当基波或谐波的实际值大于预定电流值不符时则DSP控制断开相应的滤波支路，实现支路谐波过流保护。此外，连接至通讯线的滤波控制通讯单元与DSP连接，通过通讯线接收来自滤波保护器的信息。滤波控制实时显示单元连接至DSP，实时显示控制信息。图3显示了本实用新型实施例提供的滤波保护器原理框图，如图3所示，滤波保护数据采集单元连接滤波支路的输出端，用于采集滤波支路的电流信号，滤波保护计算单元连接滤波保护数据采集单元的输出端，把采集得到的滤波支路的电流信号和预先设定的保护电流值进行比较输出至故障判断单元，故障判断单元根据比较的结果判断滤波支路是否存在故障，如果超过保护电流值则延续一定的时间后通过通讯线发出信号指令通知滤波控制器停止发出投切控制信号，滤波控制器的滤波控制通讯单元接收到停止发出投切信号的信息后停止发出投切控制信号。滤波保护实时显示单元同时实时显示保护信息显示保护信肩、ο综上所述，本实用新型具有以下技术效果本实用新型很好地协调了稳定电压、无功补偿和谐波治理的关系，最大限度的发挥设备的利用率；滤波控制器和滤波保护器通过通讯线连接，相互传递信息，优化协调并实现保护连锁，提高了控制保护的协调性，很好的适应了石油钻机供电系统工况多变的特点；不仅设置了常规的过电压保护、欠电压保护、过流保护和速断保护，还设置了支路谐波过流保护和晶闸管过热保护，全面的保护功能提高了设备运行安全性，特殊的抗干扰设计，解决了石油钻机供电系统对抗干扰要求高的问题; 按照石油钻机供电系统负荷特点设计专门的投切控制策略，滤波补偿效果好。尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改， 都应当理解为落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种电动钻机电能优化装置，其特征在于，包括 连接动力线的滤波支路；连接至所述滤波支路的输出端以采集滤波支路输出电流信号的滤波保护器； 连接至所述滤波保护器以根据所述滤波保护器的输出信号投切控制所述滤波支路的滤波控制器；所述滤波控制器连接至所述滤波支路的进线开关的控制端；以及所述滤波控制器通过通讯线与所述滤波保护器连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤波控制器包括 用于采集系统的电流信号和电压信号的滤波控制数据采集单元；以及连接至所述数据采集单元的输出端以根据采集到的电流信号和电压信号进行投切控制所述滤波支路的数字信号处理器DSP。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述滤波控制器还包括连接至所述DSP以根据DSP的指令向滤波支路发送投切命令的投切判断单元； 连接至所述通讯线以接收通讯信息的滤波控制通讯单元；以及所述滤波控制通讯单元连接至所述DSP。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤波保护器包括连接至所述滤波支路的输出端以采集所述滤波支路输出电流信号的滤波保护数据采集单元；以及连接至所述滤波保护数据采集单元的输出端以根据采集到的电流信号计算所需数据的滤波保护计算单元。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述滤波保护器还包括连接至所述滤波保护计算单元的输出端以根据计算结果判断所述滤波支路是否存在故障的故障判断单元；以及所述故障判断单元的输出端连接至所述通讯线。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述滤波控制器还包括 连接至所述DSP用于实时显示控制信息的滤波控制实时显示单元。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述滤波保护器还包括连接至所述滤波保护计算单元用于实时显示保护信息的滤波保护实时显示单元。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述滤波控制器通过通讯线与多个滤波保护器连接。
专利摘要本实用新型公开了一种电动钻机电能优化装置，包括连接动力线的滤波支路；连接至滤波支路的输出端以采集滤波支路输出电流信号的滤波保护器；连接至滤波保护器以根据滤波保护器的输出信号投切控制滤波支路的滤波控制器；滤波控制器连接至滤波支路的进线开关的控制端；滤波控制器通过通讯线与滤波保护器连接。本实用新型提供了一种适合于石油钻机供电系统滤波补偿控制保护装置，很好地协调了稳定电压、无功补偿和谐波治理的关系，最大限度的发挥设备的利用率。
文档编号H02J3/01GK202127248SQ20112021973
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者张英辰, 汤添翼, 雷林绪 申请人:北京力拓节能工程技术有限公司