排子井多台抽油机共直流母线控制系统

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，具体涉及排子井多台抽油机共直流母线控制系统。

背景技术

抽油机是开采石油的一类机械，分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机，抽油机和水井抽水的原理一样，也是通过一个活塞拉杆（抽油杆）的抽吸作用把油抽上来，然后通过地下埋的管道送走，唯一不同的是拉杆动作是通过一个电机来带动，抽油机国内有很多种形式，一般常见的带有一个大大的扇形铁块并来回运动，也有直线电机带动，节能效果好但实际使用成本比较高，当抽油杆下落时，电机是不做功的，相反还有电能回馈电网，油田的抽油机比较多，这些回馈的电能使电网产生严重的畸变；

公共直流母线主要应用于多电机传动系统中，用于控制调速系统的高精度，同时将系统在制动过程中产生的再生能源加以合理利用和回收，公共直流母线采用单独的整流/回馈装置，为系统提供一定功率的直流电源，调速用逆变器直接挂接在直流母线上，当系统工作在电动状态时，逆变器从母线上获取电能；当系统工作在发电状态时，能量通过母线及回馈装置直接回馈给电网，以达到节能、提高设备运行可靠性、减少设备维护量和设备占地面积等目的，因此公共直流母线也可应用到多台抽油机形成传动系统中；

排子井可以理解为多个排列设置的抽油井，多台抽油机在对应的抽油井中同时运行，在多台抽油机运行时，会产生（回馈）一定的电能，现有技术中主要是将利用回馈单元将电能直接回馈至电网，容易使电网产生畸变，引起电源波动，上述问题亟待解决；

为此，我们提出排子井多台抽油机共直流母线控制系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中主要是将利用回馈单元将电能直接回馈至电网，容易使电网产生畸变，引起电源波动的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题，排子井多台抽油机共直流母线控制系统，包括模式选择模块、电能检测模块、制动消耗模块、电能存储模块、电能输出转换模块；

所述模式选择模块，用于根据操作人员的选择，确定立式抽油机电机产生的电能的处理模式；

所述电能检测模块，用于对直流母线上的实时电流、电压进行检测，获取实时电流、电压数据；

所述制动消耗模块，用于根据模式选择模块的选择结果，选择通过不同阻值的制动电阻将立式抽油机电机产生的电能通过热量消散于大气；

所述电能存储模块，用于根据模式选择模块的选择结果，选择不同数量及规格的超级电容器将立式抽油机电机产生的电能存储起来；

所述电能输出转换模块，用于对电能存储模块中超级电容器存储的电能进行整流滤波、稳压、变压、逆变处理工作。

更进一步地，在所述模式选择模块中，处理模式包括消耗模式、存储模式。

更进一步地，所述电能检测模块包括电流检测单元、电压检测单元、模数转换单元；所述电流检测单元用于对直流母线上的实时电流电信号进行检测，并将直流母线上的实时电流电信号发送至所述模数转换单元中；所述电压检测单元用于对直流母线上的实时电压电信号进行检测，并将直流母线上的实时电压电信号发送至所述模数转换单元中；所述模数转换单元用于将直流母线上的实时电流、电压电信号转换为实时电流、电压数据，并将实时电流、电压数据发送至所述制动消耗模块、电能存储模块中。

更进一步地，所述制动消耗模块包括第一结果接收单元、制动电阻接入选择单元、散热组件选择单元；所述第一结果接收单元用于接收根据模式选择模块的选择结果，并根据选择结果选择是否启动所述制动电阻接入选择单元，当选择结果为消耗模式时，则启动所述制动电阻接入选择单元，进行电阻热消耗工作，当选择结果为存储模式时，则不启动所述制动电阻接入选择单元，进行电能存储工作；所述制动电阻接入选择单元用于在启动后对制动电阻的阻值的进行选择，并将选择的制动电阻与直流母线连接，即接入电路；所述散热组件选择单元用于根据选择的制动电阻选择对应功率的散热组件。

更进一步地，在所述制动电阻接入选择单元中，根据实时电流、电压数据的大小对制动电阻的阻值的进行选择。

更进一步地，所述电能存储模块包括第二结果接收单元、电容接入选择单元；所述第二结果接收单元用于接收根据模式选择模块的选择结果，并根据选择结果选择是否启动电容接入选择单元，当选择结果为存储模式时，则启动电容接入选择单元，进行电能存储工作，当选择结果为消耗模式时，则启动所述制动电阻接入选择单元，进行电阻热消耗工作；所述电容接入选择单元用于在启动后对超级电容器的数量及规格进行选择，并将选择的超级电容器与直流母线连接，即接入电路。

更进一步地，所述电容接入选择单元在选择超级电容器时，根据单个超级电容器的容量、实时电流、电压数据的大小选择设定数量、规格的超级电容器。

更进一步地，所述电能输出转换模块包括整流滤波单元、稳压单元、变压单元、逆变单元；所述整流滤波单元用于利用整流桥对电能存储模块中超级电容器存储的电能进行整流处理，将交流电转换为直流电，并利用滤波电路对其进行滤波处理；所述稳压单元用于利用稳压电路对经过整流滤波单元处理得到的直流电进行稳压处理；所述变压单元用于根据负载的类型和额定电压大小，利用变压器对稳压后的直流电进行变压处理，将电压转化为负载的额定电压；所述逆变单元用于根据负载的类型和额定电压大小，利用逆变器对整流滤波单元处理得到的直流电进行逆变、滤波处理，将其转化为可供负载使用的交流电。

更进一步地，在所述电能输出转换模块中，当已知负载类型为直流负载，以及负载的额定电压大小时，将利用变压器对稳压后的直流电进行变压处理，将电压转化为负载的额定电压；当已知负载类型为交流负载，以及负载的额定电压大小时，将利用逆变器对整流滤波单元处理得到的直流电进行逆变、滤波处理，将其转化为可供负载使用的交流电。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明是通过设置的制动消耗模块，能够根据选择将立式抽油机电机产生的电能通过制动电阻热消散的方式消耗，并通过散热组件加速热消散速度，还通过设置的电能存储模块，能够根据选择将立式抽油机电机产生的电能通过超级电容器存储起来，解决了抽油机不平衡的问题，避免回馈单元直接将回收电能输入电网引起的电网波动，提高回收电能的利用率。

附图说明

图1是本发明实施例中排子井多台抽油机共直流母线控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种技术方案：排子井多台抽油机共直流母线控制系统，直流母线分别与各个立式抽油机电机变频器的正负极连接，包括电能检测模块、制动消耗模块、电能存储模块、电能输出转换模块、模式选择模块；

在本实施例中，电能检测模块，用于对直流母线上的实时电流、电压进行检测，获取实时电流、电压数据，并将实时电流、电压数据发送至制动消耗模块、电能存储模块中。

具体的，电能检测模块包括电流检测单元、电压检测单元、模数转换单元；电流检测单元用于对直流母线上的实时电流电信号进行检测，并将直流母线上的实时电流电信号发送至模数转换单元中；电压检测单元用于对直流母线上的实时电压电信号进行检测，并将直流母线上的实时电压电信号发送至模数转换单元中；模数转换单元用于将直流母线上的实时电流、电压电信号转换为实时电流、电压数据，并将实时电流、电压数据发送至制动消耗模块、电能存储模块中。

在本实施例中，制动消耗模块，用于根据模式选择模块的选择结果，选择通过不同阻值的制动电阻将立式抽油机电机产生的电能通过热量消散于大气。

具体的，制动消耗模块包括第一结果接收单元、制动电阻接入选择单元、散热组件选择单元；第一结果接收单元用于接收根据模式选择模块的选择结果，并根据选择结果选择是否启动制动电阻接入选择单元，当选择结果为消耗模式时，则启动制动电阻接入选择单元，进行电阻热消耗工作，当选择结果为存储模式时，则不启动制动电阻接入选择单元，进行电能存储工作；制动电阻接入选择单元用于在启动后对制动电阻的阻值的进行选择，并将选择的制动电阻与直流母线连接，即接入电路；散热组件选择单元用于根据选择的制动电阻选择对应功率的散热组件，以保证散热速度。通过设置的制动消耗模块，能够根据选择将立式抽油机电机产生的电能通过制动电阻热消散的方式消耗，并通过散热组件加速热消散速度。

作为更具体的，在制动电阻接入选择单元中，根据实时电流、电压数据的大小对制动电阻的阻值的进行选择。

作为更具体的，散热组件为散热扇。

在本实施例中，电能存储模块，用于根据模式选择模块的选择结果，选择不同数量及规格的超级电容器将立式抽油机电机产生的电能存储起来。

具体的，电能存储模块包括第二结果接收单元、电容接入选择单元；第二结果接收单元用于接收根据模式选择模块的选择结果，并根据选择结果选择是否启动电容接入选择单元，当选择结果为存储模式时，则启动电容接入选择单元，进行电能存储工作，当选择结果为消耗模式时，则启动制动电阻接入选择单元，进行电阻热消耗工作；电容接入选择单元用于在启动后对超级电容器的数量及规格进行选择，并将选择的超级电容器与直流母线连接，即接入电路。通过设置的电能存储模块，能够根据选择将立式抽油机电机产生的电能通过超级电容器存储起来。

作为更具体的，电容接入选择单元在选择超级电容器时，根据单个超级电容器的容量、实时电流、电压数据的大小选择设定数量、规格的超级电容器。

在本实施例中，电能输出转换模块，用于对电能存储模块中超级电容器存储的电能进行整流滤波、稳压、变压、逆变处理工作。

具体的，电能输出转换模块包括整流滤波单元、稳压单元、变压单元、逆变单元；整流滤波单元用于利用整流桥对电能存储模块中超级电容器存储的电能进行整流处理，将交流电转换为直流电，并利用滤波电路对其进行滤波处理；稳压单元用于利用稳压电路对经过整流滤波单元处理得到的直流电进行稳压处理；变压单元用于根据负载的类型和额定电压大小，利用变压器对稳压后的直流电进行变压处理，将电压转化为负载的额定电压；逆变单元用于根据负载的类型和额定电压大小，利用逆变器对整流滤波单元处理得到的直流电进行逆变、滤波处理，将其转化为可供负载使用的交流电。

具体的，在电能输出转换模块中，当已知负载类型为直流负载，以及负载的额定电压大小时，将利用变压器对稳压后的直流电进行变压处理，将电压转化为负载的额定电压；当已知负载类型为交流负载，以及负载的额定电压大小时，将利用逆变器对整流滤波单元处理得到的直流电进行逆变、滤波处理，将其转化为可供负载使用的交流电。

作为更具体的，在本实施例中，逆变器对整流滤波单元处理得到的直流电进行逆变、滤波处理后得到的交流电规格为220V、50Hz。

在本实施例中，模式选择模块，用于根据操作人员的选择，确定立式抽油机电机产生的电能的处理模式。

具体的，在模式选择模块中，处理模式包括消耗模式、存储模式。

综上所述，上述实施例的排子井多台抽油机共直流母线控制系统，可以通过设置的制动消耗模块，能够根据选择将立式抽油机电机产生的电能通过制动电阻热消散的方式消耗，并通过散热组件加速热消散速度，还可以通过设置的电能存储模块，能够根据选择将立式抽油机电机产生的电能通过超级电容器存储起来，解决了抽油机不平衡的问题，避免回馈单元直接将回收电能输入电网引起的电网波动，提高回收电能的利用率。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。