石油石化“晃电”治理装置与技术
一、成果简介
（一）成果概述
只要用电，晃电则会存在，其给连续性生产企业造成的不利影响随着数字化设备的普及而日益凸显，在所有的电能质量事件中，晃电造成的经济损失是最大的。电压暂降（晃电）是众多动态电能质量问题的一种，是指供电电压有效值在短时间内突然下降又回升恢复的现象。一般用暂降幅值、暂降持续时间、电压相角跳变、发生频次等特征量来描述其特点。在电网中这种现象的持续时间大多在0.5-1.5s。国际电气与电子工程师协会（IEEE）将电压暂降定义为供电电压有效值快速下降到额定值的90%-10%，然后回升至正常值附近；而国际电工委员会（IEC）则将其定义为下降到额定值的90%-1%，持续时间为10ms-1min。
变频设备，电动机，风机和泵、PLC、计算机系统等设备是石油石化企业的关键设备，而电压暂降则直接影响这些关键设备的工作性能，其运行状态直接影响整个电力生产过程。其中变频设备，电动机，风机和泵、PLC、计算机系统等对于晃电非常敏感的用电设备大量投入使用，使得电压暂降这一电能质量问题越来越凸显。电压暂降可能导致这些用电设备处于非正常工作状态，更严重时可能会出现跳机的现象，这些情况会给连续性生产企业造成严重的影响。
（1）石油石化电力系统电压暂降监控与评估
对电压暂降进行实时的监测，获得准确可靠的监测数据，是电压暂降评估、预防和治理的基础。从建设和运行成本、实际可操作性等方面考虑，在电力系统的每个节点和每条线路均配置电压暂降监测装置是不现实的，因此如何合理的配置电压暂降监测装置，利用最少的经济成本监测全网电压暂降的发生，成为监测点优化配置研究的重点。传统监测点优化配置方法以严格的电压阈值判断系统中是否发生了电压暂降，导致系统参数不确定和存在误差时监测点的配置结果有较大差异，方法的鲁棒性较差。此外，由于该模型对损失低、故障率低的线路也安装了电压暂降监测装置，一定程度上增加了监测装置的安装成本和运行维护成本。针对以上两个问题，提出了一种基于概率可观测的监测点优化配置方法，开发电压暂降监测系统，并在现场进行应用2套取得良好的效果。
电压暂降将导致程序逻辑控制器误动、调速装置失灵、欠电压跳闸、火电厂辅机停运触发MFT，石化企业全装置停车等问题，造成了巨大的经济损失。这些问题的核心是电压暂降造成电动机退出运行。评估感应电动机自身的低电压穿越能力对指导电动机选型、电压暂降治理、保护整定、进行暂降事故损失评估、划分事故责任具有重要意义。研发了低压小容量的实验测试平台，并在安工院推广应用。鉴于高压大容量设备可以采用仿真法，其成本低，效果也不错，但是同样存在着仿真建模中相关参数获取困难的问题，或者参数辨识精度不高的问题；利用实验的方法可以很好的检测出感应电动机的电压暂降特性，但是实际生产中进行实验实施困难，代价高。理论计算法能够得到较好的结论，但存在参数获取困难的问题，为此，提出了一种基于感应电动机铭牌参数的低电压穿越能力的评估方法，已在多个现场应用，效果良好，为治理提供有力的支撑。
（2）石油石化电力系统电压暂降定位与治理
电压暂降源上下游定位，就是利用系统中单个监测点的监测数据，判断引起电压暂降的扰动源位于监测装置的哪一侧。电压暂降源的上下游定位，对界定电压暂降事故中供用电双方各自的责任，降低用电企业损失，维护电力公司声誉，有着很大的实际意义。传统的电压暂降源上下游定位方法存在的主要问题是负荷模型的适用性较差，对于不同种类的负荷，定位的准确度不同，并且未考虑参数不确定性、测量误差和计算误差的影响，当求得的参数值接近定义指标时，很小的数值变化就会导致定位结果错误。为此，提出了一种无关负荷模型的基于上游正序参数比较的电压暂降源定位方法，提高了定位的合理性和准确性。
对于低压小容量的设备敏感环节的集中治理方法和设备比较成熟，但是高压大容量甚至过程级厂级的治理难以采用低压现有的技术进行集中治理的方式，故其成为石油石化企业的痛点难点问题。申请人提出首先基于电压暂降的HAZOP风险评估模型辨识关键过程和环节，然后对关键过程基于PIT分析的全过程电压暂降耐受能力评估，提出全过程PIT折算能量约束综合治理方法，为石化行业电压暂降的治理提供经济有效可靠的新技术方案。
（二）技术特点及技术指标
技术特点：
1、提出的电压暂降监测装置的优化配置方法，实现最少安装下的暂降完全可观测；提出的用于PIT分析和治理的电压暂降特征分析方法，明确厂区暂降特征，做到有的放矢的治理
2、提出的单体设备的抗电压暂降能力评估和测试方法，实现单体设备敏感度的评估；提出的基于PIT的全过程抗电压暂降能力的评估方法，实现全过程各个的暂降敏感度评估和暂降薄弱环节辨识。
3、基于PIT分析研发的低压分散综合治理设备，综合了暂降特征和设备抗扰能力，过程工艺连锁和控制等的要求；提出的高压设备基于PIT的全过程多点分散互补治理方案，实现了高压设备综合防护能力的提升。
前述技术方案在国内同行中处于领先地位。
二、技术成熟程度
研制开发阶段，形成样机、样品或软件
三、推广合作方式
整体转让、技术许可、作价入股、合作开发
四、团队简介
团队面向石油石化电力系统，围绕电压暂降的监测、评估、分析、定位、治理研究。依托中国石油大学新能源学院平台，已发展成为国内电压暂降领域具有重要影响的研究团队。团队先后主持/参与国家及省部级科研项目5项，在权威期刊发表SCI论文30篇；主编/参编著作2部；授权国家发明专利10项；获省部级及以上科研奖励2项。
五、专利授权及申请情况
1、国家发明专利：一种基于电动机铭牌参数的安全临界电压计算方法（实审）
2、国家发明专利：一种基于电动机铭牌参数的暂降临界切除时间计算方法（实审）
3、国家发明专利：基于综合判据和神经网络的电压暂降源定位方法（实审）
4、国家发明专利：一种用于火电厂绘制电压耐受力曲线的方法（授权）
六、受资助及获奖情况
1、企事业横向课题， 火电厂典型工艺过程免疫时间研究与应用技术开发 2018.5-2018.6
2、中石化天津LNG委托课题，供电系统动态电压稳定优化调控技术研究2019.8-2020.9
3、青岛安全工程研究院委托课题，装置抗晃电能力测试平台研制（安工院）30万
4、国家电网公司委托课题，面向责任划分的考虑负荷暂态的电压暂降源定位，2019.8-2019.12 2020.1
5、镇海炼化委托课题，典型化工装置供电系统风险评估及防控对策（镇海炼化）2020.1-2021.12
6、中国石油和化工自动化应用协会, 科技进步, 省部二等奖，基于油田电网负荷特性的电压无功协调优化关键技术开发及应用, 2020
联系方式：0532-86983018。
