一种潜油电机防晃电保护系统及其保护方法与流程

本发明涉及防晃电保护
技术领域：
，尤其涉及一种潜油电机防晃电保护系统及其保护方法。
背景技术：
：潜油电泵作为重要的机械采油设备在油田得到了广泛应用。潜油电泵已发展为不再以单一的设备存在，而是以一整套系统存在。其中，潜油电泵系统硬件包括：井下温压测控装置、潜油电机、保护器等。潜油电机作为潜油电泵一个重要的硬件，潜油电泵的防晃电保护越来越受到关注，晃电会造成潜油电泵中的潜油电机停机，潜油电机停机的因素为保护控制仪因晃电无法正常工作或真空接触器因晃电脱扣。潜油电泵晃电解除后由停转或反转状态直接启动会对电网造成冲击，潜油电泵反转启动会造成的潜油电机烧毁的风险，因此，潜油电机防晃电保护至关重要。目前针对电机的防晃电措施主要有以下两种方式：1、在控制回路接入后备电源。晃电时后备电源投入，解决晃电引起的接触器脱扣问题。2、使用具有防晃电功能的接触器，防晃电接触器分为两种a:防晃电可调接触器，b:防晃电固定延时接触器，两种接触器都具有延时断开功能，可以保证接触器在晃电时间内不断开。以上两种防晃电措施并不完全适合潜油电机，第一种方式可以解决接触器因晃电脱扣的问题，但是因为潜油电机停电滑行时间很短，如果晃电已经使潜油电泵停转或反转，接触器就不应该继续保持吸合了，此种保护方式没有决接触器应该断开时主动断开的问题；第二种保护方式的延时断开时间是固定的，接触器无法根据晃电幅度的大小自行调节延时时间，且此种保护方式只对接触器起作用，对控制着潜油电泵运行的保护控制仪不起作用，因此不能解决潜油电泵因保护控制仪晃电停机问题。技术实现要素：本发明提供一种潜油电机防晃电保护系统及其保护方法，以解决潜油电泵因晃电造成的停机问题。本发明提供了一种潜油电机防晃电保护系统，包括：保护控制仪、储能电源和三相电压耦合模块，储能电源与保护控制仪连接，储能电源为保护控制仪提供稳定控制电压；三相电压耦合模块分别与潜油电机和保护控制仪连接，用于对潜油电机电压进行衰减处理和隔离转换，以获取正序电压；保护控制仪用于根据正序电压与潜油电机的额定相电压的比值进行晃电判断，并在潜油电机发生晃电时进行晃电保护。进一步的，储能电源与潜油电机之间连接有控制变压器。进一步的，潜油电机防晃电保护系统还包括真空接触器，真空接触器与储能电源连接，储能电源为真空接触器提供稳定控制电压，保护控制仪在潜油电机发生晃电时控制真空接触器进行晃电保护。本发明还提供了一种潜油电机防晃电保护方法，应用于上述一种潜油电机防晃电保护系统，包括：对潜油电机的电压进行衰减处理和隔离转换，以得到耦合三相电压；根据耦合三相电压获取正序电压；若正序电压与潜油电机的额定相电压的比值小于设定值，则进行晃电延时保护。进一步的，根据耦合三相电压获取正序电压，包括：根据公式获取正序电压，其中，p＝(a+b+c)/2am＝(a2+b2+c2)/3a＝uab＝ubc＝ucua,ub,uc为耦合三相电压；p为平均相电压；v+为正序电压。进一步的，若正序电压与潜油电机的额定相电压的比值小于设定值，则进行晃电延时保护，包括：若x的值小于设定值时，则进行晃电延时保护；其中，x＝v+/(un/1.732)un为潜油电机的额定相电压；v+为正序电压。进一步的，进行晃电延时保护，具体包括：启动储能电源为保护控制仪和真空接触器提供稳定控制电压。进一步的，设定值小于潜油电机的额定相电压的0.5倍。进一步的，在进行晃电保护之后，还包括：若晃电延时保护时间大于延时时间，则控制潜油电机停机。进一步的，晃电延时保护的时间根据公式获取晃电延时保护的时间，其中，e＝v+2/(un/1.732)2t2为晃电延时保护时间；t1为停电滑行时间，通过潜油电泵停电滑行测试仪测量；d平均阻力矩系数；un为潜油电机的额定相电压；v+为正序电压。本发明实施例的一种潜油电机防晃电保护系统及其保护方法，解决潜油电泵因晃电造成的停机问题，避免大批潜油电泵因晃电解除后由停转或反转状态直接启动对电网造成冲击，减少潜油电泵因反转启动造成的电机烧毁以及电泵短轴的风险。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例一提供的一种潜油电机防晃电保护系统结构示意图；图2为本发明实施例二提供的一种潜油电机防晃电保护方法的流程图。附图标记说明：1-保护控制仪，2-储能电源，3-三相电压耦合模块，4-潜油电机，5-控制变压器，6-真空接触器。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一本发明实施例一提供了一种潜油电机防晃电保护系统。图1为本发明实施例一提供的一种潜油电机防晃电保护系统结构示意图。如图1所示，本发明实施例的潜油电机防晃电保护系统，包括：保护控制仪1、储能电源2和三相电压耦合模块3，储能电源2与保护控制仪1连接，储能电源2为保护控制仪1提供稳定控制电压；三相电压耦合模块3分别与潜油电机4和保护控制仪1连接，用于对潜油电机4电压进行衰减处理和隔离转换，以获取正序电压；保护控制仪1用于根据正序电压与潜油电机4的额定相电压的比值进行晃电判断，并在潜油电机4发生晃电时进行晃电保护。进一步的，储能电源2与潜油电机4之间连接有控制变压器5。进一步的，还包括真空接触器6，真空接触器6与储能电源2连接，储能电源2为真空接触器6提供稳定控制电压，保护控制仪1在潜油电机4发生晃电时控制真空接触器6进行晃电保护。本发明实施例的潜油电机防晃电保护系统，通过设置保护控制仪、储能电源和三相电压耦合模块，储能电源为保护控制仪提供稳定控制电压；三相电压耦合模块用于对潜油电机电压进行衰减处理和隔离转换，以获取正序电压；保护控制仪用于根据正序电压与潜油电机的额定相电压的比值进行晃电判断，并在潜油电机发生晃电时进行晃电保护。实施例二本发明实施例二提供了一种潜油电机防晃电保护方法。图2为本发明实施例二提供的一种潜油电机防晃电保护方法的流程图。如图2所示，本发明实施例提供的潜油电机防晃电保护方法，应用于上述一种潜油电机防晃电保护系统，可以包括：步骤101、对潜油电机的电压进行衰减处理和隔离转换，以得到耦合三相电压；具体为：三相电压耦合模块3对潜油电机4的三相工作电压按3000：100衰减后接入保护控制仪1中，得到耦合三相电压；步骤102、根据耦合三相电压获取正序电压；具体为：保护控制仪1根据耦合三相电压电压计算获取正序电压，其中，根据耦合三相电压获取正序电压，包括：根据公式获取正序电压，其中，p＝(a+b+c)/2am＝(a2+b2+c2)/3a＝uab＝ubc＝ucua,ub,uc为耦合三相电压；p为平均相电压；v+为正序电压；as和am没有物理意义，as和am仅是为了简化计算公式设置的中间替代参数。步骤103、若正序电压与潜油电机的额定相电压的比值小于设定值，则进行晃电延时保护。具体的，若正序电压与潜油电机的额定相电压的比值小于设定值，设定值小于潜油电机4的额定相电压的0.5倍，则进行晃电延时保护，包括：若x的值小于设定值时，则进行晃电延时保护；其中，x＝v+/(un/1.732)un为潜油电机的额定相电压；v+为正序电压。具体的，进行晃电延时保护，具体包括：启动储能电源2为保护控制仪1和真空接触器6提供稳定控制电压，储能电源2采用在线方式给保护控制仪1和真空接触器6提供稳定控制电压，可在供电系统断电情况下持续供电5s，保证控制回路中保护控制仪1、真空接触器6都能继续正常工作。具体的，在进行晃电保护之后，还包括：若晃电延时保护时间大于延时时间，则控制潜油电机停机。其中，晃电延时保护的时间根据公式获取晃电延时保护的时间，其中e＝v+2/(un/1.732)2t2为晃电延时保护时间；t1为停电滑行时间，通过潜油电泵停电滑行测试仪测量；d平均阻力矩系数；un为潜油电机的额定相电压；v+为正序电压；当发生晃电时启动反时限延时保护，正序电压越大延时时间越长，正序电压越小延时时间越短，正序电压为零时晃电延时时间为潜油电机4的停电滑行时间，晃电延时时间内故障消失，保护解除，计晃电保护一次；超过延时时间，保护控制仪保护停机，报晃电停机一次。本发明实施例提供了的潜油电机防晃电保护方法，解决潜油电泵因晃电造成的停机问题，避免大批潜油电泵因晃电解除后由停转或反转状态直接启动对电网造成冲击，减少潜油电泵因反转启动造成的电机烧毁以及电泵短轴的风险。下面，结合本发明实施例二中的潜油电机防晃电保护方法，分别进行模拟掉电实验和模拟晃电停电的实验，实验数据如下；表1为掉电实验数据表，其中潜油电机4的三相工作电压跌落到0；表1掉电实验数据表表2为不同电压下的正序电压计算结果；表2不同电压下的正序电压计算结果ua(v)ub(v)uc(v)pasamv+(v)626287105.51921.775085.6769.01474778861022.963500.6754.14699696130.53090.747731.0086.22表3为晃电保护动作实验表表3晃电保护动作实验表通过上面实验数据可以看出，当正序电压大于门槛值时保护控制仪不发出晃电保护命令，当正序电压低于晃电门槛值时保护控制仪按照计算得出的晃电保护时间进行保护，超出保护时间后立即发出晃电保护停机命令，所以该方法可以有效解决潜油电泵因晃电造成的意外停机，在潜油电泵停转或反转后及时断开真空接触器，避免因晃电解除后大批潜油电泵同时启机对电网造成的冲击。利用该发明方案已经在塔里木油田实验改造了25口潜油电泵井，解决了潜油电泵因晃电停机的问题，发明得到了实际应用。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12