一种石油钻机作业环境的电网稳定控制方法及系统与流程

本发明涉及电网调控技术领域，特别涉及一种石油钻机作业环境的电网稳定控制方法及系统。

背景技术：

变频器(variable-frequencydrive，vfd)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动模块、检测单元微处理单元等组成。作为一种基本的电器设备，已经得到了较为广泛的应用。

在石油钻井行业，变频器从电网取电拖动石油钻机进行钻井、开采石油作用，因此变频器对电网的环境适应性要求更高，保证石油钻机作业环境稳定。

目前，石油钻机多数工作在野外地区，电网的末端，会受到电压较低、电网干扰较大等现象，影响变频器正常工作，因此急需一种技术能够及时发现电网的稳定性并及时采取补救措施，防止造成石油钻机突然不能正常工作而造成损失。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种石油钻机作业环境的电网稳定控制方法及系统。

本发明实施例提供一种石油钻机作业环境的电网稳定控制方法，包括：

实时获取所述石油钻机当前使用的电网的预设参数，所述预设参数包括一个或多个；

判断每个预设参数是否满足该个预设参数所对应的电网稳定条件；

当每个预设参数均满足该个预设参数所对应的电网稳定条件时，控制所述石油钻机继续使用所述电网；

当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，对所述电网进行调节或者切换所述石油钻机使用其他电网或者备用电源。

在一个实施例中，所述预设参数包括发送到所述电网后的所述扰动信号的变化情况、所述电网的电压与预设标准电压之间的电压差、所述电网的电流与预设标准电流之间的电流差中的一种或者多种。

在一个实施例中，当所述预设参数包括第一参数，所述第一参数为发送到所述电网后的所述扰动信号的变化情况时：

所述实时获取所述石油钻机当前使用的电网的预设参数之前，还包括：周期性地向所述电网发送扰动信号；

判断所述第一参数是否满足所述第一参数所对应的电网稳定条件，包括：

当所述扰动信号的变化情况为：所述扰动信号被放大、并且被放大后的所述扰动信号强度处于预设的信号强度范围之内，则判定所述第一参数不满足所述第一参数所对应的电网稳定条件；

当所述扰动信号的变化情况为：所述扰动信号未被放大、并且信号强度处于所述预设的信号强度范围之外，则判定所述第一参数满足所述第一参数所对应的电网稳定条件。

在一个实施例中，当所述预设参数包括第二参数，所述第二参数包括所述电网的电压与预设标准电压之间的电压差时：

判断所述第二参数是否满足所述第二参数所对应的电网稳定条件，包括：

当所述电压差处于预设的电压差范围之内，则判定所述第二参数不满足所述第二参数所对应的电网稳定条件；

当所述电压差处于预设的电压差范围之外，则判定所述第二参数满足所述第二参数所对应的电网稳定条件。

在一个实施例中，当所述预设参数包括第三参数，所述第三参数包括所述电网的电流与预设标准电流之间的电流差时：

所述判断所述第三参数是否满足所述第三参数所对应的电网稳定条件，包括：

当所述电流差处于预设的电流差范围之内，则判定所述第三参数不满足所述第三参数所对应的电网稳定条件；

当所述电流差处于预设的电流差范围之外，则判定所述第三参数满足所述第三参数所对应的电网稳定条件。

在一个实施例中，所述当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，对所述电网进行调节，包括：

当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，通过电网稳定算法处理，对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节。

在一个实施例中，所述对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节，包括：

通过电网稳定算法处理，对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节。

在一个实施例中，当每个预设参数均满足该个预设参数所对应的电网稳定条件时，对前述的备用电源进行储能。

本发明实施例提供了一种石油钻机作业环境的电网稳定控制系统，包括：

监测模块，用于实时获取所述石油钻机当前使用的电网的预设参数，所述预设参数包括一个或多个；

控制模块，用于判断每个预设参数是否满足该个预设参数所对应的电网稳定条件；当每个预设参数均满足该个预设参数所对应的电网稳定条件时，控制所述石油钻机继续使用所述电网；当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，对所述电网进行调节或者切换所述石油钻机使用其他电网或者备用电源。

在一个实施例中，所述监测模块包括扰动信号监测单元、电网电压传感器、电网电流传感器中的任一个或多个；

其中，所述扰动信号监测单元，用于监测发送到所述电网后的所述扰动信号的变化情况；

所述电网电压传感器，用于实时监测所述电网的电压；

所述电网电流传感器，用于实时监测所述电网的电流。

在一个实施例中，还包括：

扰动模块，用于周期性地向所述电网发送扰动信号。

在一个实施例中，所述控制模块，还用于当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，通过电网稳定算法处理，对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节。

在一个实施例中，所述对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节，包括：

通过电网稳定算法处理，对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节。

上述技术方案的有益效果为：通过实时判断一个或多个是否满足相应的电网稳定条件，如果都满足，则说明电网稳定，石油钻机可以继续使用当前的电网；如果有一个预设参数不满足其相应的电网稳定条件，则说明电网有故障，此时要对电网进行调节或者切换石油钻机使用其他电网或者备用电源，从而保障石油钻机所使用的电网是稳定的，避免石油钻机不能正常工作而造成损失。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例的一种石油钻机作业环境的电网稳定控制方法的流程图；

图2为具体实施例中石油钻机作业环境的电网稳定控制方法的流程图；

图3为本发明实施例的一种石油钻机作业环境的电网稳定控制系统的结构图；

图4为本发明实施例中控制模块的一种具体结构图；

图5为本发明实施例的一种石油钻机作业环境的电网稳定控制系统切换至其他电网的实施结构图；

图6为本发明实施例的一种石油钻机作业环境的电网稳定控制系统切换至备用电源的实施结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种石油钻机作业环境的电网稳定控制方法，包括如下步骤s1-s4：

步骤s1、实时获取石油钻机当前使用的电网的预设参数，预设参数包括一个或多个；

步骤s2、判断每个预设参数是否满足该个预设参数所对应的电网稳定条件；当每个预设参数均满足该个预设参数所对应的电网稳定条件时，则执行步骤s3；当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，则执行步骤s4；

步骤s3、当每个预设参数均满足该个预设参数所对应的电网稳定条件时，说明该电网稳定，控制石油钻机继续使用电网；

步骤s4、当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，说明该电网有故障，对电网进行调节或者切换石油钻机使用其他电网或者备用电源。

上述技术方案的有益效果为：通过实时判断一个或多个是否满足相应的电网稳定条件，如果都满足，则说明电网稳定，石油钻机可以继续使用当前的电网；如果有一个预设参数不满足其相应的电网稳定条件，则说明电网有故障，此时要对电网进行调节或者切换石油钻机使用其他电网或者备用电源，从而保障石油钻机所使用的电网是稳定的，避免石油钻机不能正常工作而造成损失。

在一个实施例中，预设参数包括发送到电网后的扰动信号的变化情况、电网的电压与预设标准电压之间的电压差、所述电网的电流与预设标准电流之间的电流差中的一种或者多种。

在一个实施例中，当预设参数包括第一参数，第一参数为发送到电网后的扰动信号的变化情况时：

实时获取石油钻机当前使用的电网的预设参数之前，还包括：周期性地向电网发送扰动信号；

判断第一参数是否满足第一参数所对应的电网稳定条件，包括：

当扰动信号的变化情况为：扰动信号被放大、并且被放大后的扰动信号强度处于预设的信号强度范围之内，则判定第一参数不满足第一参数所对应的电网稳定条件；

当扰动信号的变化情况为：扰动信号未被放大、并且信号强度处于预设的信号强度范围之外，则判定第一参数满足第一参数所对应的电网稳定条件。

其中，预设的信号强度范围是提前设定好的。

在一个实施例中，当预设参数包括第二参数，第二参数包括电网的电压与预设标准电压之间的电压差时：

判断第二参数是否满足第二参数所对应的电网稳定条件，包括：

当电压差处于预设的电压差范围之内，则判定第二参数不满足第二参数所对应的电网稳定条件；

当电压差处于预设的电压差范围之外，则判定第二参数满足第二参数所对应的电网稳定条件。

其中，预设的电压差范围是提前设定好的。

在一个实施例中，当预设参数包括第三参数，第三参数包括电网的电流与预设标准电流之间的电流差时：

判断第三参数是否满足第三参数所对应的电网稳定条件，包括：

当电流差处于预设的电流差范围之内，则判定第三参数不满足第三参数所对应的电网稳定条件；

当电流差处于预设的电流差范围之外，则判定第三参数满足第三参数所对应的电网稳定条件。

其中，预设的电流差范围是提前设定好的。

在一个实施例中，当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，对电网进行调节，包括：

当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，通过电网稳定算法处理，对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节。

在一个实施例中，对电网所对应的变频器的运行方式进行调节，包括：通过电网稳定算法处理，对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节。

在一个实施例中，当电网稳定时，如果不做进行石油钻机作业，则可以通过浮充对前述的备用电源进行储能，以保证在需要将石油钻机切换到备用电源时，备用电源可以有充足的电量。在备用电源使用时，同时还可以检测备用电源的使用情况，达到合理利用。

下面在一个具体实施例中说明本发明实施例提供的上述石油钻机作业环境的电网稳定控制方法。如图2所示，向石油钻机当前使用的电网发送周期性扰动信号f1，为正反两个方向，电网稳定时，扰动信号f1不会被放大，在规定阈值f2范围内，当电网故障时，扰动信号f1会放大，超过规定阈值f2范围，此时将超出的范围差值或信号通过电网稳定算法处理，判断和调节电压电流夹角进行四象限脉冲调制。若判断不能继续运行系统，将自动转换其他电网供电或转换到备用电源供电。整个判断过程不宜超过0.6s，防止造成石油钻机突然停机或切换不及时造成损失。

除做上述周期性扰动信号判断，还需要实时电网侧电压电流的检测，当电网电压vg与与预设标准电压之间的电压差δu在规定的阈值(uf1，uf2)范围内时，说明电网稳定，正常工作，当δu超出规定的阈值(uf1，uf2)范围，将信号通过电网稳定算法处理，判断是否进行四象限控制，或切换电网或切换备用电源。当电网侧电流ig与预设标准电流之间的电流差δi在规定的阈值|if|范围内时，说明电网稳定，正常工作，当δi超出规定的阈值|if|范围，将信号通过电网稳定算法处理，判断是否进行四象限控制输出，或切换电网或切换备用电源。

对应本发明实施例提供的前述方法，本发明实施例还提供了一种石油钻机作业环境的电网稳定控制系统，如图3所示，包括：

监测模块，用于实时获取石油钻机当前使用的电网的预设参数，预设参数包括一个或多个；

控制模块，用于判断每个预设参数是否满足该个预设参数所对应的电网稳定条件；当每个预设参数均满足该个预设参数所对应的电网稳定条件时，控制石油钻机继续使用电网；当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，对电网进行调节或者切换石油钻机使用其他电网或者备用电源。

在一个实施例中，监测模块包括扰动信号监测单元、电网电压传感器、电网电流传感器中的任一个或多个；

其中，扰动信号监测单元，用于监测发送到电网后的扰动信号的变化情况；

电网电压传感器，用于实时监测电网的电压；

电网电流传感器，用于实时监测电网的电流。

在一个实施例中，上述系统还包括：

扰动模块，用于周期性地向电网发送扰动信号。

在一个实施例中，控制模块，还用于当任一个预设参数不满足该任一个预设参数所对应的电网稳定条件时，通过电网稳定算法处理，对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节。

在一个实施例中，对电网所对应的变频器的运行方式进行调节，包括：通过电网稳定算法处理，对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节。

在一个实际的实施场景下，通过电网稳定算法处理，对所述电网所对应的变频器的运行方式进行调节时，可以实施为如下形式：

控制模块包括信号接收单元、处理芯片、控制芯片和控制信号输出单元；

其中，信号接收单元与电网侧电压电流传感设备、变频器直流侧电压电流传感设备连接，采集的信号实时通过控制单元的信号接收单元传到信号处理芯片进行信号处理，信号进行算法比较后，由控制芯片将信号给输出单元输出，改变变频器运行方式。

较佳地，控制单元与功率单元的驱动模块进行电气连接或光缆连接或无线连接，根据信号不同驱动功率单元不同的运行方式。较佳地，功率单元包括整流电路、逆变电路、滤波电路和浮充电路；逆变电路、滤波电路和浮充电路均并联在整流电路的直流输出端的正负接点之间。较佳地，逆变电路、整流电路和浮充电路均通过独立的驱动模块进行驱动。具体结构详见图4。

较佳地，控制单元与自动转换装置进行电气连接或无线连接。当检测电网不能满足石油钻井作业环境时，控制单元控制自动转换装置运行，切换另一条备用电源。

在一个具体实施方式中，如图5所示，上述石油钻机作业环境的电网稳定控制系统中，切换至其他电网的实施结构图为图5所示：其中，标号sa表示自动切换装置；标号pt表示电压传感设备；标号ct表示电流传感设备；标号m表示电动机，标号vf表示变频器，标号qf1/qf2分别表示断路器，标号t表示变压器，标号km1/km2分别表示接触器。

上述石油钻机作业环境的电网稳定控制系统中，切换至备用电源的实施结构图为图6所示。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。