1. 目的

  中国石油化工集团有限公司南川页岩气田积极响应国家战略、助力“双碳”目标的实现，目前已经实现整个工区钻井、压裂、采气的全流程电力开发，并且整个电网保持一体化运行模式，其中钻井、压裂所用的动态负荷约为7.5×104 kVA，约占工区电网总负荷的80%，但各流程的电力监测设备存在着通讯协议不一致、网络不通、监测设备频繁流转等问题，导致无法实时监测钻井、压裂的电力负荷。因此需对电力监测系统开展技术攻关，统一监测设备型号，组合使用4G 流量模块、无线网桥等设备，以期实现对电网全节点负荷的实时监测，确保电网调度安全、运行稳定。

2.方法

  目前工区的用电负荷类型主要分为钻井、压裂、采气三大类。其中采气平台均安装了箱式变电站（以下简称箱变），各变电站内均安装了智能电表且支持数据远程传输，因此借助平台内的数据采集（以下简称数采）设备可以直接接入SCADA 系统；目前工区大规模使用压缩机进行增压开采，而压缩机也是采气阶段最主要的耗能设备，为了实现对于采气阶段电量的精细化管理，在箱变内针对每台压缩机安装了子电表，该电表价格远低于智能电表，但是可以通过改线借助智能电表实现数据远程传输，目前已经实现了35 个采气平台单台压缩机的用电计量及监测。钻井、压裂属于非固定的滚动作业，其用电负荷占比高，虽然同样配备了箱变，但是各作业队伍安装的电表规格型号、功能都不尽相同，为了实现对各点用电负荷的监测，给各个作业队伍配备了型号统一的高压智能电表。压裂的用电负荷可以通过上述方法将数据直接传入SCADA 系统，但是钻井平台没有现成的数采设备，因此无法直接实现数据远程传输。为了解决上述问题，借助4G 流量模块通过无线方式将数据接入SCADA 系统。针对钻井队、压裂队作业地点频繁变动的问题，特地将电表安装在其箱变内而非电网线路上，让电表及数据传输设备随着队伍实现流转，最大限度地减少了工区各节点电表的安装数量。为了确保整个电网系统的安全稳定运行，还在工区主要的6 条供电主干线的起点安装了高压智能电表，用于监测各供电主干线的总负荷。将电网系统各节点的数据接入SCADA 系统后，专门开发了枝网形状的“工区电网总览”界面，实现了数据实时监控、实时曲线展示、历史曲线回溯、停电预警、电压不稳预警、超负荷运行预警等功能。

3. 效果

  现场应用结果表明，采用上述电力监测技术，电力数据传输稳定、准确，实现了对整个工区电网系统60个监测节点的实时监测。采气平台，实现了对整个工区约70 台压缩机用电负荷的单台计量，总采气用电负荷约为0.9×104 kVA ；钻井和压裂平台，实现了对7 个钻井队、2 个压裂队的用电实时负荷监测，并且不受钻井、压裂流转作业影响，钻井总负荷约为1.5×104 kVA，压裂总负荷约为6×104 kVA。电网全节点电力负荷监测的实现，方面可以自动判断电网超负荷、电压不稳、停电等异常工况并预警；另一方面在电网调度时，保障了倒电工人的人身安全，还能够判断各节点的负荷分配是否合理，为将来工区全局的电力资源优化配置、大数据分析奠定了数据基础。

  工区采用的电力监测系统与我公司的油气管网全时智能运行管理系统有异曲同工之妙，旨在提升智能化在工区的应用，促进国家节能减排，尽早实现碳中和目标！