一种油田抽油机光电互补系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源技术领域，特别涉及一种油田抽油机光电互补系统。
【背景技术】
[0002]自然界的一次能源储量有限，能源危机迫在眉睫。同时，化石能源在开采、运输和使用过程中都会对空气和人类生存环境造成严重的污染，同时使得地球表面气温逐年升高，如果不加以控制，温室效应将使南、北两极的冰山融化，这可能会使海平面上升几米，四分之一的人类生活空间将由此受到极大威胁。
[0003]综合以上环境问题，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，与其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。主要特点为:储量巨大，不需要开采和运输，使用过程中清洁无污染且安全、无噪声及可靠性高，寿命长，等诸多优点。
[0004]当前国内石油开采主要依靠抽油机将原油从地下举升到地面后供人类加工使用。而驱动抽油机主要依靠电能。各油田每年消耗在抽油机上的电能在原油生产成本中占较大比例。因此，有效降低油田抽油机对电网能量的消耗，具有显著的经济与社会效益。
[0005]现有技术已经提出了通过光伏发电和电源电网共同为抽油机供电的技术，但是，现有技术存在以下问题:(I)没有更多的考虑到需要尽可能的从光伏发电装置获得电能，即，没有考虑尽可能的利用节能环保的太阳能电源；(2)抽油机电机调速不够方便准确，并且启动电流大，并且抽油机电机转速范围过窄，且比抽油机实际运转过程中所需匹配的功率大得多，从而使电机平均负载率降低，功率因数仅为0.2-0.4，甚至更低，产生大量损耗；
(3)不能根据光伏发电装置的发电量来相应的调节电机的转速。
[0006]总之，现有的利用光伏发电和电源电网为抽油机进行供电的系统电能分配不够精确，没有充分的利用太阳能电源。
【发明内容】
[0007]为此，本发明提出一种油田抽油机光电互补系统，可充分地消除由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。
[0008]本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。
[0009]本发明提供了一种油田抽油机光电互补系统，其中，该系统包括光伏发电装置、光电互补控制装置、电网电源、电机装置和抽油机，其中:
[0010]所述光伏发电装置用于将太阳能转换为电能；
[0011]所述光电互补控制装置与光伏发电装置、电网电源和电机装置连接，其用于控制电能分配和电机装置的运行；
[0012]所述电机装置用于驱动抽油机工作；
[0013]其中，所述光电互补控制装置包括计量电表、第一比较器和第一控制器，所述计量电表对所述光伏发电装置输出的电能进行计量;所述第一比较器与所述计量电表相连，将电机装置消耗的电能与计量电表计量的光伏发电装置输出的电能进行比较;所述第一控制器用于根据第一比较器的比较结果进行电能分配，所述电能分配具体为:
[0014]当电机装置消耗的电能小于计量电表计量的光伏发电装置输出的电能时，所述第一控制器将光伏发电装置输出的电能中除了被电机装置消耗的之外的多余的电能输送到电网电源；当电机装置消耗的电能大于计量电表计量的光伏发电装置输出的电能时，所述第一控制器利用光伏发电装置和电网电源共同为电机装置供电，并优先使用光伏发电装置向电机装置供电。
[0015]优选的，所述光电互补控制装置还优选的包括第二较器和第二制器，其中，
[0016]所述第二比较器用于将计量电表计量的光伏发电装置输出的电能与一预设阈值进行比较，如果低于预设阈值，则第二制器控制电机以较低转速工作，如果高于预设阈值，则第二控制器控制电机以较高转速工作。
[0017]优选的，该预设阈值可以是电机以中等转速工作时所消耗的电能。
[0018]优选的，所述中等转速可以是3000r/min。
[0019]优选的，所述电机装置包括电机、转速确定器、绕组电流确定器、参考电流值输出单元、开关控制单元和开关装置，其中:
[0020]所述转速确定器用于检测电机转子的位置，并根据检测的电机转子的位置计算电机的转速；
[0021]所述绕组电流确定器用于确定通过电机绕组的绕组电流值；
[0022]所述参考电流值输出单元用于对转速确定器确定的电机转子的转速与预设转速进行比较，并基于比较结果输出一参考电流值；
[0023]所述控制单元用于将绕组电流确定器确定的绕组电流值与参考电流值输出单元输出的参考电流值进行比较，并基于比较结果控制开关装置打开或者关闭。
[0024]所述开关装置用于根据所述控制单元的指示，打开或者关闭电机。
[0025]优选的，所述转速确定器采用3个光电开关来检测电机转子的位置。
[0026]优选的，所述预设转速由所述光电互补控制装置的第二控制单元根据光伏发电装置输出的电能而设定。
[0027]优选的，所述参考电流值输出单元基于比较结果输出一参考电流值，具体为:当电机转子的转速小于预设转速时，参考电流值输出单元输出逐渐增大的参考电流值；当电机转子的转速大于预设转速时，参考电流值输出单元输出逐渐减小的参考电流值。
[0028]优选的，所述控制单元基于比较结果控制开关装置打开或者关闭，具体为:当所述绕组电流值小于所述参考电流值时，控制单元控制开关装置打开；当所述绕组电流值大于等于所述参考电流值时，控制单元控制开关装置关闭。
[0029]优选的，所述参考电流值的最大值为180A。
[0030]本发明提出的油田抽油机光电互补系统充分利用了光伏发电装置产生的电源，并且电源分配合理，电机转速调节准确便捷，在保证抽油机可靠运行的同时，确实起到了节能的作用，具有很好的实际应用价值。
【附图说明】
[0031]图1为根据本发明实施例的、油田抽油机光电互补系统的结构示意图。
[0032]图2为根据本发明实施例的、电机装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。
[0034]如图1所示，本发明提供了一种油田抽油机光电互补系统，该系统包括光伏发电装置1、光电互补控制装置2、电网电源3、电机装置4和抽油机5。
[0035]该油田抽油机光电互补系统用于为抽油机供电，其中，光伏发电装置I用于将太阳能转换为电能，当太阳光照满足光伏发电装置I发电时，光伏发电装置I开始工作。
[0036]光电互补控制装置2与光伏发电装置1、电网电源3和电机装置4连接，其用于控制电能分配和电机装置的运行，当太阳光照不满足光伏发电装置I发电时，光电互补控制装置2处于待机状态，等待太阳光照满足要求后继续发电，再投入运行。
[0037]所述电机装置4用于驱动抽油机5工作，如图2所示，所述电机装置包括电机、转速确定器、开关电流检测器、参考电流值输出单元、控制单元和功率控制器。
[0038]具体的，所述光电互补控制装置2包括计量电表、第一比较器和第一控制器(图1未示出)，所述计量电表对所述光伏发电装置I输出的电能进行计量;所述第一比较器与所述计量电表相连，将电机装置4消耗的电能与计量电表计量的光伏发电装置I输出的电能进行比较;所述第一控制器用于根据第一比较器的比较结果进行电能分配。具体的，当电机装置4消耗的电能小于计量电表计量的光伏发电装置I输出的电能时，所述第一控制器将光伏发电装置I输出的电能中除了被电机装置4消耗的之外的多余的电能输送到电网电源3，为电网电源3提供电能，以便为电网中的其他负载所用；当电机装置4消耗的电能大于计量电表计量的光伏发电装置I输出的电能时，所述第一控制器利用光伏发电装置I和电网电源3共同为电机装置4供电，并优先使用光伏发电装置向电机装置4供电，S卩，除了光伏发电装置I供应的电能之外的不足的电能，才从电网电源获得，这样不仅抽油机5在运行过程中不会出现电力供应不足或中断的现象，而且还尽可能的从光伏发电装置获得电能，减