CN109639195A - 一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，包括多台柴油发电机组，每一柴油发电机组设有一接口电路，接口电路包括有功模块和转换模块，有功模块的输入端分别接有两路，其中一路检测柴油发电机组的电压信号，另一路检测发电机组的电流信号，经计算柴油发电机组有功功率输出电流信号输入转换模块，该信号经转换模块转化为电压信号输出至接口电路II，接口电路II对每台机组接口电路I输入的电压信号取最大值，经逻辑运算后得出一功率限制控制信号，该信号分别输入各模拟传动系统进行各柴油发电机组功率限制协调控制。本发明实现发电系统超负荷时的功率限制，保护柴油发电机组运行安全可靠。

Description

一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域，涉及柴油发电机组控制、并网、功率限制方法，具体涉及一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法。
背景技术
目前，电动钻机数字发电与数字传动系统之间的控制，或模拟发电与模拟传动之间的控制，都有成熟的控制技术，如：电动钻机数字发电计算的功率限制信号，与数字传动系统的负荷限制信号类型完全一致，直接接入即可限制有效；模拟发电系统输出的功率限制控制信号，输入模拟传动系统信号完全匹配，直接接入即可限制有效。而数字发电与模拟传动之间没有很好的控制方法。钻井平台全数字发电系统运行时，参与系统控制的数据采集与转换的速度、以及发电闭环控制的运算速度，与钻井平台模拟传动系统运行时速度外环电流内环的双闭环系统的运算速度存在差异。
发明内容
为了解决上述两种控制系统运算速度存在的差异问题，本发明提供了一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，使接口电路输出的信号与模拟传动闭环调节的实时性一致，信号投入点电位与实时性符合模拟传动对功率限制信号的要求。
本发明采用如下技术方案如下：一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，包括多台柴油发电机组，每一台柴油发电机组由机组本体和全数字发电系统组成，每一柴油发电机组设有一接口电路I，接口电路I包括有功模块和转换模块，有功模块的输入端接有两路检测柴油发电机组的电压、电流等信号，经计算得出机组有功功率、输出电流信号至转换模块，该信号经转换模块转化为电压信号输出至接口电路II，接口电路II对每台机组接口电路I中转换模块输入的电压信号取最大值，经逻辑运算后得出一功率限制控制信号，该信号分别输入各模拟传动系统进行各柴油发电机组功率限制协调控制。
本发明通过电压互感器和电流互感器检测并计算柴油发电机组有功功率。
本发明接口电路II中通过二极管对输入的各路电压信号取最大值。
一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，具体包括以下步骤：
步骤（1）.接口电路I检测并计算单台机组的有功功率和信号转化为电压信号输出至接口电路II；
步骤（2）. 接口电路II对输入的各路电压信号取最大值，这个最大值经逻辑运算后输出完全匹配模拟传动系统的控制信号，该信号分别输入各模拟传动系统；
步骤（3）.当多台柴油发电机组中有某一机组出现超负荷时刻，根据输出的限制临界值，模拟传动系统的负荷不超过这个限制临界值，有效控制模拟传动系统的负荷。
本发明的有益效果是：
1.本发明使全数字柴油发电机组控制系统与模拟传动控制系统之间的关联控制有机的结合起来，将目前石油钻机控制系统改造中数字发电与模拟传动间的控制问题简化，本发明通过实时性的检测电路对发电机组有功功率、电流进行快速采集，得到满足接口电路要求的信号，各发电机组的接口电路I对检测信号进行运算处理，计算出反应本机组有功功率、电流的控制信号。各机组控制信号的综合与处理，处理后的信号进入接口电路II通过功率限制单元的运算得出与模拟传动系统完全匹配的控制信号，输入传动系统。输入传动系统的功率限制信号按照设定的要求限制功率。 实现发电系统超负荷时的功率限制，保护柴油发电机组运行安全可靠，使传统的控制方式有所改进和提升，具有一定的社会效益和经济效益。
2.本发明接口电路II与两种系统特性的匹配，接口电路II运算速度满足模拟传动对实时性的要求，控制器件选择与参数整定与模拟传动电位匹配，从并网机组端检测的信号经接口电路I运算输入接口电路II，在接口电路II中经过运算与变换，得到模拟传动系统的限制值信号输出信号投入模拟传动系统控制时其电位和实时性均能满足要求；在功率限制投入的全过程中数字发电与模拟传动系统都能平稳过渡，并能正常运行，满足钻井工况的要求。
3.本发明接口电路输出信号输送到模拟传动系统，这种外部控制信号线的传输方式，及电磁兼容性的处理办法，保证了接口电路输出的控制信号不受干扰，对模拟传动系统的功率限制快速有效。
附图说明
图1.是本发明使用状态图；
图2.是本发明图1的局部放大图。
图中：1、1号柴油发电机组、2、2号柴油发电机组、3、3号柴油发电机组、4、4号柴油发电机组、5、5号柴油发电机组。
具体实施方式
一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，包括多台柴油发电机组，每一柴油发电机组设有一接口电路，接口电路I包括有功模块和转换模块，有功模块的输入端分别接有两路，其中一路检测柴油发电机组的电压信号，另一路检测发电机组的电流信号，通过电压互感器和电流互感器检测并计算柴油发电机组有功功率输出电流信号输入转换模块，该信号经转换模块转化为电压信号输出至接口电路II，接口电路II对每台机组接口电路I中转换模块输入的电压信号通过二极管取最大值进入功率限制单元运算得出与模拟传动系统完全匹配的一功率限制控制信号，该信号分别输入各模拟传动系统进行各柴油发电机组功率限制协调控制。
接口电路I由有功能模块TAP-210DG/3和转换模块MCR-C-UI-UI-DCI组成；在有功能模块TAP-210DG/3的端子2、5、8输入来自电压互感器的信号，电压值120V；端子1、3输入A相电流互感器的信号，端子7、9输入C相电流互感器的信号，电流互感器变比4000A/5A; 端子X1、X2为模块24V电源；端子B1、B2为模块输出4-20mA的电流信号。转换模块MCR-C-UI-UI-DCI的端子1、2（2、3端子短接）为输入4-20mA的电流信号；端子10、11（11、12端子短接）为模块24V电源；端子8、9为转换模块输出0-10V的电压信号。
有功能模块TAP-210DG/3的输出端子B1、B2连接转换模块MCR-C-UI-UI-DCI的输入端子1、2。转换模块的端子8、9输出就是接口电路I的输出端子8、9。
接口电路II由二极管电路和功率限制模块组成；接口电路II的端子1、2、3、4、5、为信号输入端，端子6为0V端；端子1、2、3、4、5在接口电路II内分别连接5个二极管的阳极，这5个二极管的阴极连接在一起，输入功率限制模块的11端，接口电路II的端子8、9（端子9为0V端）为24V电源；接口电路II的端子12、13为输出控制信号。
1号柴油发电机组接口电路I的输出端子8、9（端子9为0V端）连接接口电路II的端子1、6（端子6为0V端）；2号柴油发电机组接口电路I的输出端子8、9（端子9为0V端）连接接口电路II的端子2、6（端子6为0V端）；3号柴油发电机组接口电路I的输出端子8、9（端子9为0V端）连接接口电路II的端子3、6（端子6为0V端）；4号柴油发电机组接口电路I的输出端子8、9（端子9为0V端）连接接口电路II的端子4、6（端子6为0V端）；5号柴油发电机组接口电路I的输出端子8、9（端子9为0V端）连接接口电路II的端子5、6（端子6为0V端）；
接口电路II中的端子12、13为输出控制信号，分别与各模拟传动系统中的直流调速器电连接。
一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，具体包括以下步骤：
步骤（1）.接口电路I通过控制线采集发电机端电流、电压等信号进行运算处理，计算出单台机组的有功功率、电流信号，电流信号转化为电压信号输出至接口电路II或有功功率和电流信号均输入到接口电路II；
步骤（2）. 接口电路II对输入的各路电压信号取最大值或接口电路II对各路有功功率和电流信号分别进行最大值选择，得出最大有功功率Pmax和最大电流Imax；（这个最大值作为接口电路II计算功率限制的输入值，）这个最大值经逻辑运算后输出完全匹配模拟传动系统的控制信号输出，该信号分别输入各模拟传动系统；
步骤（3）.当多台柴油发电机组中有任一机组出现超负荷时刻，根据输出的限制临界值，模拟传动系统的负荷不超过这个限制临界值，有效控制模拟传动系统的负荷。
实施例
每一台柴油发电机组由机组本体和全数字发电系统组成，如果1 、 2 、 3 、 4 、5号柴油发电机组同时并网发电运行，各机组的电能经各发电主开关汇总交流母线，每台机组的接口电路I检测本机组电压、电流信号，在接口电路I中计算出有功功率和信号转换，5台机组的5路接口电路I的输出，接入接口电路II，在接口电路II内完成五路输入信号的最大值选择，再经功率限制单元运算，接口电路II输出功率限制控制信号；这个信号分别输入模拟直流调速器SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5进行功率限制控制，图1中SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5模拟直流调速器经断路器连接交流母线。SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5模拟直流调速器工作时它的断路器闭合，交流母线为直流调速器供电；当并网的1 、 2 、 3 、 4 、5号柴油发电机组中任何一台出现超负荷时，接口电路II输出的功率限制控制信号，使模拟直流调速器SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5的功率限制，因此5台机组的负荷不再增加。如：当并网的1 、 2 、 3 、 4 、5号柴油发电机组中任何一台的有功功率达到其额定值的90%时，这时接口电路II输出的信号正好是各模拟直流调速器功率限制投入点的值，这个信号分别输入模拟直流调速器SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5进行功率限制控制，使模拟直流调速器SCR1、SCR2、SCR3、SCR4、SCR5驱动的负载功率不能再增加。也就是说在网的任何一台柴油发电机组有功功率达到其额定值的90%时，通过模拟传动系统的功率限制起作用，负载功率不能再增加。

Claims (4)

1.一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，其特征在于：包括多台柴油发电机组，每一台柴油发电机组由机组本体和全数字发电系统组成，每一柴油发电机组设有一接口电路I，接口电路I包括有功模块和转换模块，有功模块的输入端接有两路检测柴油发电机组的电压、电流等信号，经计算得出机组有功功率、输出电流信号至转换模块，该信号经转换模块转化为电压信号输出至接口电路II，接口电路II对每台机组接口电路I中转换模块输入的电压信号取最大值，经逻辑运算后得出一功率限制控制信号，该信号分别输入各模拟传动系统进行各柴油发电机组功率限制协调控制。
2.根据权利要求1所述的一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，其特征在于：通过电压互感器和电流互感器检测并计算柴油发电机组有功功率。
3.根据权利要求1所述的一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，其特征在于：接口电路II中通过二极管对输入的各路电压信号取最大值。
4.根据权利要求1所述的一种钻井平台全数字发电与模拟传动接口控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤（1）接口电路I检测并计算单台机组的有功功率和信号转化为电压信号输出至接口电路II；
步骤（2）接口电路II对输入的各路电压信号取最大值，这个最大值经逻辑运算后输出完全匹配模拟传动系统的功率限制控制信号，该信号分别输入各模拟传动系统；
步骤（3）当多台柴油发电机组中有某一机组出现超负荷时刻，根据限制临界值，模拟传动系统的负荷不超过这个限制临界值，有效控制模拟传动系统的负荷。
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