CN112993965A - 一种石油压裂直流传输电力系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种石油压裂直流传输电力系统，包括：发电子系统、输配电子系统、变配电子系统、驱动子系统、储能子系统、能量管理子系统；将传统电动压裂中相互独立的发电和驱动两大系统合二为一，以电能的形式统一为直流电压，通过母线将直流电传输到每个用电设备的驱动端，驱动设备通过逆变器或开关给设备供电，实现了全井场的能源的综合利用。

Description

一种石油压裂直流传输电力系统

技术领域

本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种石油压裂直流传输电力系统。

背景技术

石油压裂经历了柴油机驱动压裂、高压电机驱动压裂以及低压电机驱动压裂时代。低压电机驱动压裂泵的系统中，其中动力供电部分采用了是600V交流系统，系统特征为：发电分系统采用交流工频同步发电机组；输配电分系统采用交流工频配电网络；变配电分系统采用交流工频变压器配电装置；驱动分系统采用变频器；系统无储能分系统；能量管理分系统采用基本型能量管理系统有发电机并车系统和功率限制系统，以实现全系统的监控和基本的能量调度功能。

这种系统存在着很多弊端，多发电机组并联稳定性能差、系统抗冲击性能差、系统无功占容量大导致传输效率低、系统谐波大、设备容量大导致投资大、导致设备使用寿命缩短影响其他控制系统等等。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种石油压裂直流传输电力系统，系统采用直流发电、直流输电、驱动、辅助区域配电等子系统构成，不但实现了并联机组功率均分、系统稳定控制、系统分层协调保护，而且实现了直流综合电力系统应用。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种石油压裂直流传输电力系统，包括：发电子系统、输配电子系统、变配电子系统、驱动子系统、储能子系统、能量管理子系统；

所述发电子系统由原动机和直流发电机组构成，用于将原动机的机械能转变为电能；

所述输配电子系统由电缆、母线、直流断路器和保护装置组成，用于将电能传送到用电设备；

变配电子系统，用于根据用电设备的电能需求实现电制、电压和频率的变换，为辅助设备和日用设备、通信系统供电；

驱动子系统由驱动变频器和驱动电机组成；所述驱动变频器为驱动电机输入电能并控制其转速，驱动压裂绞车、转盘、泥浆泵以及顶驱设备；

储能子系统，用于系统电能的存储和释放，根据冲击负荷的突变率为其供电，保证系统安全稳定运行；

能量管理子系统，用于系统的监测、控制和能量的管理，以实现信息流精确控制系统的能量流。

优选的，所述能量管理子系统包括：能源管理预警模块，用于结合系统自动识别当前能量使用情况并根据压裂工艺参数，确定能源产生和消耗量；

输入功率失调预警模块，用于实时监测在线发电机输入的功率情况，对各能源源头的阈值进行判断预警；

功率限制模块，用于对于超出系统所能提供能量的能力的输出进行功率限制，以确保整个动力系统不产生震荡；

实时负载监控模块，用于通过对比相同压裂工艺的判定当前数据的合理性，并对当前负载情况进行评估，对异常现象进行预警提示；

作业工艺预警模块，用于对系统工艺流程实时监测，将获取的实时监测数据存入数据库，并对当前负载和压裂工艺进行对比，对异常情况进行报警处理；

系统短路故障判断模块，用于根据网络的短路故障特性，执行直流综合电力系统的分层协调保护策略；

故障自动恢复模块，用于系统根据当前数据判断故障设备是否恢复正常功能，当检测到故障导致的停机并检查到当前参数是否处于预设阈值范围内，直到系统对设备的评估到达使用标准后再次投入使用。

进一步地，所述能源管理预警模块包括：计算单元，用于根据设计压力和排量以及当前流体的密度计算出水马力，再根据机械和电能的转换效率计算出当前和将要需求的电气功率。

进一步地，所述压裂工艺参数包括：当前压力、排量、泥浆比重。

进一步地，所述实时负载监控模块包括：确定单元，用于对当前压力和排量计算，对比每段时间内压力的变化值，通过计算下一个阶段的压力与排量，确定将来的负载情况。

进一步地，所述系统短路故障判断模块包括：策略执行单元，用于根据各层次设备的常规负载情况，对每个网络节点的负载情况进行实时检测，当发现某个或者某几个节点出现问题时，通过系统分层判断查找短路节点。

进一步地，所述故障自动恢复模块包括：评估单元，用于依照IGBT或者其他功率原件自身温度是否降到最高允许温度上限。

与最接近的现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明提供一种石油压裂直流传输电力系统，将传统电动压裂中相互独立的发电和驱动两大系统合二为一，以电能的形式统一为直流电压，通过母线将直流电传输到每个用电设备的驱动端，驱动设备通过逆变器或开关给设备供电，实现了全井场的能源的综合利用。

综合分析燃气机、柴油机的调速特性和发电机的调压能力，采用直流发电技术方案，改变了传统交流发电机组并联需要电压的频率、相位和幅值相同的苛刻条件，使得各个动力源并联时间由传统交流系统的数十秒缩短至百毫秒级。与交流传动系统相比，直流电网结构具有下列优势：

1）消除了原动机转速和母线频率之间的相互影响。

2）取消了发电机控制柜和变频器整流部分，将发电机的直流电压直接引入变频器逆变部分，大大降低了电控房的空间尺寸。

3）没有电流的集肤效应，因而减轻了电缆的重量和投资成本。

4）不用传输无功功率，因而减轻了电缆的重量和投资成本。

5）发电机组采用直流发电机消和直流系统传输以及中间存在大量的容性存储设备消除了谐波的存在。

6）对原动机的调速性能要求低，调速性能、容量、频率差异大的不同类型发电机组可以并联稳定运行。

7）直流综合电力系统中的直流母线上的储能装置是由大量的超级电容组成，其特点是容量大，充放电速度快，这样提高了系统的稳定性，在负载突变时，减小了系统波动对发电机的影响，增加了系统的稳定性、提高了系统的抗冲击能力。

本发明提供一种石油压裂直流传输电力系统，在电压下垂和双闭环反馈控制的交流整流发电机励磁控制策略的基础上，采用柴油发电机机组电流负前馈的励磁控制方法。该控制方法改善了发电机组并联运行时的暂态功率均分度，降低了双机并联突加负载时柴油发电机输出电流的超调量，以加载后电流超调最大值与稳态电流值之比作为超调量的评价指标，引入该负前馈控制后，超调量显著下降。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的石油压裂直流传输电力系统结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的直流并车原理图；

图3为本发明实施例中提供的采用柴油发电机机组电流负前馈的励磁控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种石油压裂直流传输电力系统，该系统的技术特征包括：发电子系统、输配电子系统、变配电子系统、驱动子系统、储能子系统、能量管理子系统；

所述发电子系统由原动机和直流发电机组构成，用于将原动机的机械能转变为电能；

所述输配电子系统由电缆、母线、直流断路器和保护装置组成，用于将电能传送到用电设备；

变配电子系统，用于根据用电设备的电能需求实现电制、电压和频率的变换，为辅助设备和日用设备、通信系统供电；

驱动子系统由驱动变频器和驱动电机组成；所述驱动变频器为驱动电机输入电能并控制其转速，驱动压裂绞车、转盘、泥浆泵以及顶驱设备；

储能子系统，用于系统电能的存储和释放，根据冲击负荷的突变率为其供电，保证系统安全稳定运行；

能量管理子系统，用于系统的监测、控制和能量的管理，以实现信息流精确控制系统的能量流。

进一步地，发电系统采用直流发电机组；输配电子系统采用直流配电网络；变配电子系统采用直流供电的直流区域配电装置；直流区域配电装置，具体包括有电加热设备、ups进线柜、直流电机等直流设备；驱动分系统采用超小集成的逆变器，电机采用永磁或异步电机；储能分系统采用超级电容器储能；能量管理分系统采用智能化能量管理系统，以实现全系统数字化控制和智能化管理功能。

智能化管理分别为两个部分，第一个是能量来源的智能化管理，系统根据发电系统在线发电机自身功率大小和特点来调配发电功率的大小，采用了在电压下垂和闭环反馈控制的交流整流发电机励磁控制策略的基础上，采用柴油发电机机组电流负前馈的励磁控制方法。该控制方法改善了燃气机发电机组和柴油发电机组并联运行时的暂态功率均分度，降低了双机并联突加负载时柴油发电机输出电流的超调量，以加载后电流超调最大值与稳态电流值之比作为超调量的评价指标，引入该负前馈控制后，超调量显著下降。

第二是能量的补偿管理，即储能系统的能量释放管理。根据负载突变的变化率和周期性波动情况，来控制dc-dc系统释放对应的能量源，比如当短期较大冲击出现时主要采用超级电容为主电池为辅的能量补充方式。当出现小负载长时间周期的负载变化时候，采用电池为主电容为辅的能量补充方式。

与交流传动系统相比，直流电网结构具有下列优势：

1）消除了原动机转速和母线频率之间的相互影响。

2）取消了发电机控制柜和变频器整流部分，将发电机的直流电压直接引入变频器逆变部分，大大降低了电控房的空间尺寸。

3）没有电流的集肤效应，因而减轻了电缆的重量和投资成本。

4）不用传输无功功率，因而减轻了电缆的重量和投资成本。

5）发电机组采用直流发电机消和直流系统传输以及中间存在大量的容性存储设备消除了谐波的存在。

6）对原动机的调速性能要求低，调速性能、容量、频率差异大的不同类型发电机组可以并联稳定运行。

7）直流综合电力系统中的直流母线上的储能装置是由大量的超级电容组成，其特点是容量大，充放电速度快，这样提高了系统的稳定性，在负载突变时，减小了系统波动对发电机的影响，增加了系统的稳定性、提高了系统的抗冲击能力。

实施例1：

本实施例提供的一种压裂直流电力系统由发电、输配电、变配电、驱动、储能、能量管理6个子系统组成。

发电子系统由原动机和发电机组成，用于将原动机的机械能转变为电能，总称为发电机组，发电机组采用直流发电机组。

输配电子系统由电缆、母线、直流断路器和保护装置组成，将电能传送到用电设备，且具有自动识别和隔离系统故障的功能。

变配电子系统根据用电设备的电能需求实现电制、电压和频率的变换，给辅助设备和日用设备、通信系统供电。

驱动子系统由驱动变频器和驱动电机组成，驱动变频器为驱动电机输入电能并控制其转速，驱动压裂绞车、转盘、泥浆泵以及顶驱等设备。

储能子系统用于系统电能的存储和释放，根据冲击负荷的突变率为其供电，保证系统安全稳定运行。

能量管理子系统用于系统的监测、控制和能量的管理，以实现信息流精确控制系统的能量流。

其中，发电系统采用直流发电机组；输配电子系统采用直流配电网络；直流区域配电装置；所述直流区域配电装置，具体包括电加热设备、ups进线柜、直流电机设备；

如图2所示，发电子系统还包括交流发电机，以及对直流发电机、交流发电机励磁控制的控制器；控制器用于当并车时控制交流发电机整流后与直流发电机以及网电整流后并车。

驱动子系统采用超小集成的逆变器，电机采用永磁或异步电机；

储能子系统采用超级电容器储能；

能量管理子系统，用于采用智能化能量管理系统，以实现全系统数字化控制和智能化管理。

能量管理子系统具体的功能第一个是能量来源的智能化管理，系统根据发电系统在线发电机自身功率大小和特点来调配发电功率的大小，采用了在电压下垂和闭环反馈控制的交流整流发电机励磁控制策略的基础上，采用柴油发电机机组电流负前馈的励磁控制方法。第二是能量补偿管理，用于根据负载突变的变化率和周期性波动情况，来控制dc-dc系统释放对应的能量源。

实施例2：

在直流传输中，系统采用800VDC直流系统传输，最大电压峰值可达到1000VDC。

发电分系统采用直流发电机，输电以及配电过程采用直流输送。

直流输配电从根本上解决了传统的交流传输和发电系统中无功占容和谐波的问题；

输配电分系统采用直流配电网络，直流传输减小了系统的体量，使系统更灵活；

变配电系统采用直流供电的直流区域配电装置，系统直接将直流电供给到逆变器的前端，减少了传统变频器AC-DC-AC的策略，直接使用DC-AC即可完成电能的传递；

主驱动系统采用最新研制的超小集成的水冷逆变器，电机采用永磁或异步电机；

储能分系统采用超级电容器和电池组复合储能方式，直流系统的电能可以无需转换即可的进行充放电操作；

系统抗冲击力强，能更好的平滑负载，这样不需要并入更多的发电机来保证系统容量的稳定性，从而减少了发电机空载损耗和机械磨损。

动力并联：

我国石油压裂发电动机性能落后国外，尤其是大大功率可选机型少、调速性能落后于国外。目前主要是采购国外发电机和国内中小型机组，但是由于近年来中美贸易的摩擦，导致发电机采购出现封锁。从而导致了很多现场的柴油机种类型号不一致，当现场采用交流综合电力技术路线，将使得不同类型发电机组因功率等级和调速性能差异大而难以并联稳定运行，严重制约了我国石油压裂电控系统的发展。

针对上述问题，我们采用了以下方案：

1）综合分析燃气机、柴油机的调速特性和发电机的调压能力，采用直流发电技术方案，改变了传统交流发电机组并联需要电压的频率、相位和幅值相同的苛刻条件，使得各个动力源并联时间由传统交流系统的数十秒缩短至百毫秒级。

2）在电压下垂和双闭环反馈控制的交流整流发电机励磁控制策略的基础上，采用柴油发电机机组电流负前馈的励磁控制方法。该控制方法改善了发电机组并联运行时的暂态功率均分度，降低了双机并联突加负载时柴油发电机输出电流的超调量，以加载后电流超调最大值与稳态电流值之比作为超调量的评价指标，引入该负前馈控制后，超调量显著下降。其中，励磁控制方法的具体步骤如图2所示。

系统稳定性：

系统采用专门的电源管理系统，从发电、输电以及配电等各个方面来控制电力能量的流向，使系统稳定安全的运行。

1、输入动力的稳定

交流电网结构中，原动机调速器调节发电机的有功功率。发电机励磁系统调节发电机的机端电压和无功功率，双环调节是独立运行的，这样在动力机组负荷分配上容易出现波动和不稳定性。

为了适应压裂各种不同配置的需求，发电系统可以由任意的容量发电机组并联组构成。发电机组和发电机组的容量、工作频率可能不同。发电机的调速性能差异极大，尤其是突加、突卸负载时转速稳定时间相差一个量级以上。传统交流发电机组并联运行调速特性差异太大，将导致不同容量发电机组并联运行时功率分配严重不均，系统无法稳定地并联运行。

采用直流网络将发电机电压整流后并联，利用整流后的发电机不受系统频率限制的特点，将直流发电机或带6相整流的交流发电机相连。

直流电网结构中，并联的整流发电机输出直流电压越高，其输出功率越大。

稳态时发电机的有功功率由调速器决定，发电机功率的动态响应由发电机的励磁系统决定。这在很大程度上弱化了对于柴油机和燃气机调速性能的要求。利用直流电网中发电机励磁控制和原动机调速控制共同承担系统有功功率调节任务的特点，通过快速精确的励磁控制来弥补原动机调速特性差的不足，从而系统地解决了系统动力稳定的问题。

2、输出动力的稳定

压裂过程中驱动负载的突变特性是影响电力系统稳定性的主要影响因素。采用的高集成性能的水冷变频器，大大节省了传统变频器所用的空间，这样为我们提供了充足的空间来配置较多的电容器组，同功率的新型变频器受到相同冲击负载时，由于电容组的容量变大，一部分突变电流由电容器提供，另外一部分由系统配置在母线上的超级电容器组和电池组提供，电流的突变对母线电压的影响大大降低，电源管理系统增强系统抗冲击能力，避免发电机带驱动负载时振荡失稳的问题。

电能质量：

发电系统采用直流发电机，从根本上解决了传统的电能传输和发电系统中无功占容和整流过程中谐波过大的的问题。

复合型储能装置：

随着压裂工艺的提高，泵冲和泵压的要求越来越高现场负载越来越大，在压裂作业时候需要的功率越来越大。

系统的容量的增大，这给现场功率储备要求越来越高。同时现场突变负载也越来越大，冲击负荷大、时间极短、短时负载容量大于当前在线发电容量，如果为了提高系统的抗冲击性而多并联发电机组，这样造成了很多能源浪费。

首先，由于单一储能元件的功率密度、能量密度、响应时间差别较大，难以同时满足综合电力系统不同运行工况下的各类控制目标，如输出脉冲功率（功率需求高、能量需求低、响应时间快）和维持能量平衡（功率需求低、能量需求高、响应时间慢）。建立差异明显的多种储能方式之间的复合协调配置模型，并设计相应的协调控制方案，以全面满足不同运行工况下压裂综合电力系统的电气特性需求。

其次，合理的储能容量、位置配置将有效提升综合电力系统不同运行工况下的电气性能。综合电力系统本身的电气结构复杂，储能并网点以及储能的类型、容量可选择方案多，储能装置优化配置需要同时满足的优化目标。

复合储能装置将为综合电力系统能量调控能力的提升带来显著改善。一方面，超级电容器等储能装置，具有功率密度高（2~18 kW/kg）、能量密度低（1~10 （W•h）/kg）、响应速度快（1s~10 min）、循环使用寿命长（5~10 万次）、转换效率高（90%~100%）等特点，利用该类型储能装置的快速能量吞吐能力可以有效支撑冲击负荷的启停工作，结合蓄电池这类具有功率密度低（75~300 W/kg）、能量密度高（30~50 （W•h）/kg）、响应速度慢（1 min~3 h）的储能装置，形成复合储能的组合方案

通过协调控制方法，容量优化和拓扑优化配置策略，提高冲击负荷的运行特性，并大幅降低其对压裂综合电力系统造成的冲击，维持系统的安全稳定运行；另一方面，储能装置的接入，也可全面改善系统正常工况下的运行经济性，有利于提高系统的电能质量。在故障情况下，储能也能保障对压裂重要负荷提供电能，提高其供电连续性。

电力输配：

系统采用直流动力输配，电力从源头到驱动装置直接完全采用直流线缆传递电能，每个装置采用直流断路器隔离，既能保证单一设备故障时快速切出电力网络系统，保证了网络系统的稳定性。系统由铜排、线缆、直流断路器、快熔、直流接触器、电能控制器等设备组成。

1、与交流输电系统相比，直流输电的传输过程中的电能损耗较小。直流电缆的电能损耗主要是导体直流电阻损耗，绝缘损耗部分较小;而低压交流电缆的交流电阻比直流电阻稍大，主要是因为邻近效应和集肤效应，绝缘电阻的损耗占较大比例，主要是电容和电感产生的阻抗。

2、直流输配电系统输送效率高，线路损失小，调节电流和改变功率传送方向方便。

3、电缆线路使用成本要比交流电缆低得多。直流电缆为正负两极，结构简单；交流电缆为三相四线或五线制，绝缘安全要求高，结构较复杂，电缆成本是直流电缆的三倍多。

4、直流电缆使用安全性高:

1)直流输电固有特性，难以产生感应电流和漏电流，对其它同敷设电缆不会产电场干扰。

2)单芯敷设电缆不会因钢结构桥架的磁滞损耗而影响电缆传输性能。

3)具有比相同结构直流电缆较高的截流能力和过截保护能力。

4)同样电压的直、交流电场施加于绝缘上，直流电场比交流电场要安全得多。

5)直流电缆的安装、维护简单，而且费用较低。

保护功能以及其他功能：

为了保持系统稳态电能品质、系统动态性能、驱动功率限制、系统连续运行、系统故障保护、能量管理、系统电磁兼容、振动噪声、动态磁场、超导限流等技术要求，系统设计了能量管理子系统。

其中，能量管理子系统包括：能源管理预警模块，用于结合系统自动识别当前能量使用情况并根据压裂工艺参数，确定能源产生和消耗量。所述压裂工艺参数包括：当前压力、排量、泥浆比重。

进一步地，所述能源管理预警模块包括：计算单元，用于根据设计压力和排量以及当前流体的密度计算出水马力，再根据机械和电能的转换效率计算出当前和将要需求的电气功率，使工作人员为后期的作业提前做好能量储备。

输入功率失调预警模块，用于实时监测在线发电机输入的功率情况，对各能源源头的阈值进行判断预警；提示现场人员或自动增加发电机来满足系统对能源的需求。

功率限制模块，用于对于超出系统所能提供能量的能力的输出进行功率限制，以确保整个动力系统不产生震荡；

实时负载监控模块，用于通过对比相同压裂工艺的判定当前数据的合理性，并对当前负载情况进行评估，对异常现象进行预警提示；

所述实时负载监控模块包括：确定单元，用于对当前压力和排量计算，对比每段时间内压力的变化值，通过计算下一个阶段的压力与排量，确定将来的负载情况。

作业工艺预警模块，用于对系统工艺流程实时监测，将获取的实时监测数据存入数据库，并对当前负载和压裂工艺进行对比，对异常情况进行报警处理；

系统短路故障判断模块，为减少系统不同层次网络短路故障的影响范围、提高负载的供电连续性，各级设备和同级设备直接相互通讯、相互匹配。用于根据网络的短路故障特性，执行直流综合电力系统的分层协调保护策略；其中，分层协调保护策略，保护策略可实现系统不同层次网络内部和网络之间的协调保护。即，系统短路故障判断模块包括的策略执行单元的所属功能，用于根据各层次设备的常规负载情况，对每个网络节点的负载情况进行实时检测，当发现某个或者某几个节点出现问题时，通过系统分层判断查找短路节点。

故障自动恢复模块，用于系统根据当前数据判断故障设备是否恢复正常功能，当检测到故障导致的停机并检查到当前参数是否处于预设阈值范围内，直到系统对设备的评估到达使用标准后再次投入使用。如因为IGBT过热引起的逆变停机等类似故障，当检测到应为此类故障导致的停机并检查到当前参数恢复正常范围内，系统对设备进行评估。

其中，故障自动恢复模块包括：评估单元，用于依照IGBT或者其他功率原件自身温度是否降到最高允许温度上限。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种石油压裂直流传输电力系统，其特征在于，包括：发电子系统、输配电子系统、变配电子系统、驱动子系统、储能子系统、能量管理子系统；

所述发电子系统由原动机和直流发电机组构成，用于将原动机的机械能转变为电能；

所述输配电子系统由电缆、母线、直流断路器和保护装置组成，用于将电能传送到用电设备；

变配电子系统，用于根据用电设备的电能需求实现电制、电压和频率的变换，为辅助设备和日用设备、通信系统供电；

驱动子系统由驱动变频器和驱动电机组成；所述驱动变频器为驱动电机输入电能并控制其转速，驱动压裂绞车、转盘、泥浆泵以及顶驱设备；

储能子系统，用于系统电能的存储和释放，根据冲击负荷的突变率为其供电，保证系统安全稳定运行；

能量管理子系统，用于系统的监测、控制和能量的管理，以实现信息流精确控制系统的能量流。

2.如权利要求1所述的石油压裂直流传输电力系统，其特征在于，所述能量管理子系统包括：能源管理预警模块，用于结合系统自动识别当前能量使用情况并根据压裂工艺参数，确定能源产生和消耗量；

输入功率失调预警模块，用于实时监测在线发电机输入的功率情况，对各能源源头的阈值进行判断预警；

功率限制模块，用于对于超出系统所能提供能量的能力的输出进行功率限制，以确保整个动力系统不产生震荡；

实时负载监控模块，用于通过对比相同压裂工艺的判定当前数据的合理性，并对当前负载情况进行评估，对异常现象进行预警提示；

作业工艺预警模块，用于对系统工艺流程实时监测，将获取的实时监测数据存入数据库，并对当前负载和压裂工艺进行对比，对异常情况进行报警处理；

系统短路故障判断模块，用于根据网络的短路故障特性，执行直流综合电力系统的分层协调保护策略；

故障自动恢复模块，用于系统根据当前数据判断故障设备是否恢复正常功能，当检测到故障导致的停机并检查到当前参数是否处于预设阈值范围内，直到系统对设备的评估到达使用标准后再次投入使用。

3.如权利要求2所述的石油压裂直流传输电力系统，其特征在于，所述能源管理预警模块包括：计算单元，用于根据设计压力和排量以及当前流体的密度计算出水马力，再根据机械和电能的转换效率计算出当前和将要需求的电气功率。

4.如权利要求2所述的石油压裂直流传输电力系统，其特征在于，所述压裂工艺参数包括：当前压力、排量、泥浆比重。

5.如权利要求2所述的石油压裂直流传输电力系统，其特征在于，所述实时负载监控模块包括：确定单元，用于对当前压力和排量计算，对比每段时间内压力的变化值，通过计算下一个阶段的压力与排量，确定将来的负载情况。

6.如权利要求2所述的石油压裂直流传输电力系统，其特征在于，所述系统短路故障判断模块包括：策略执行单元，用于根据各层次设备的常规负载情况，对每个网络节点的负载情况进行实时检测，当发现某个或者某几个节点出现问题时，通过系统分层判断查找短路节点。

7.如权利要求2所述的石油压裂直流传输电力系统，其特征在于，所述故障自动恢复模块包括：评估单元，用于判断IGBT或者其他功率原件自身温度是否降到最高允许温度。

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