一种智能控制油井供电装置及供电优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田电力供电技术领域，具体涉及一种智能控制油井供电装置及供电 优化方法。
【背景技术】
[0002] 油田抽油机是一种大惯量变化负载，所采用的拖动设备是三相异步电机，普遍存 在效率低，功率和速度无法调整，上、下冲程速度不可调，功率因数低等弊端，西部地区采用 的是高产量油井，而东部大部分是典型的低压、低渗、低产的"三低"油气井，西部油井采用 工频运行，靠皮带轮调参，东部大部分采用工频间抽运行。在管理上每组抽油机组分布在不 同的范围，设备运行状况无法集中控制监控管理，存在对设备的控制操作要花费大量的时 间和路程，设备的参数运行状态数据无法监控采集等现状。这种采油方式相当于闭着眼睛， 存在有油无油都在抽，液位高低同样速度抽的现象，存在效率低、能耗大、设备损耗大、维护 工作量大等弊端。
【发明内容】
[0003] 为解决上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种高可靠性智能控制油井供 电装置，包主回路T2和控制回路T1，其中：
[0004] 所述主回路T2由控制器、主控制箱以及变压器构成，所述控制器分别和主控制箱 和变压器连接；
[0005] 所述控制回路Tl由第一电机反馈器、第一电机、第一电抗器、第二电机反馈器、第 二电机以及第二电抗器构成，所述第一电机反馈器分别和第一电机以及第一电抗器连接， 所述第二电机反馈器分别和第二电机以及第二电抗器连接，所述第一电机反馈器和所述第 二电机反馈器相连。
[0006] 其中，所述控制器为可编程的PLC。
[0007] 所述第一电机反馈器和第二电机反馈器均为1100V/100kW四象限牵引电机反馈 器。
[0008] 所述第一电抗器和第二电抗器均为IOOkW输入电抗器。
[0009] 所述第一电机和第二电机均为1100V变频电机。
[0010] 所述控制器与主控制箱之间，控制器与第一电机反馈器和第二电机反馈器以及第 一电机反馈器和第二电机反馈器之间采用CAN通讯。
[0011] 本发明的有益效果为：高可靠性装置干扰小、省掉了传统技术输入端的LC滤波 器；并且采用CAN通讯控制，控制线路简单，方便维护。
[0012] 同时，本发明还提供了一种智能控制油井供电装置的优化方法，所述主回路T2和 控制回路Tl采用一拖二控制方式，将第一电机反馈器和第二电机反馈器电流信号传送至 至控制器，经PID控制组成闭环控制系统，其输出频率的大小由作用控制器，使第一电机和 第二电机的转速自动增加或降低；当压力超过设定的目标值时即其中第一台电机转为工频 运行，变频器启动第二台电机变频运行，其过程遵循如下方程式：
[0013] 由于电机是典型的变转矩负载，变转矩负载的特性是转矩随速度的上升而上升， 固假设注第一电机和第二电机的轴功率为，与其流量为Q，扬程H之间的关系式如下：
[0014] P °c QXH (1)
[0015] 当流量Ql由变化到Q2时，电动机的转速为N1、N2,此时Q、H、P相对于转速的关系 如下：
[0016] Q2 = QlX (N2/N1)
[0017] H2 = HlX (N2/N1)2 (2)
[0018] P2 = PlX (N2/N1)3
[0019] 由式⑴和式⑵可以看出，水泵的电动机的轴功率（功率输出）与转速的3次 方成正比，而转矩与转速的2次方成正比。
[0020] 所述第一电机反馈器（4)和第二电机反馈器（5)电流信号为4~20mA。
[0021] 所述PID控制组为包含主回路和二次回路的控制电路。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明各回路连接关系不意图；
[0023] 图2是本发明实施例的连接关系示意图；
[0024] 图3显示出本发明第一电机和第二电机的扬程与流量的关系曲线；
[0025] 图4显示出本发明转矩与电机速度的关系曲线；
[0026] 图5是本发明PID控制组的控制电路图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本发明做详细说明。
[0028] 如图1所示，一种智能控制油井供电装置，包主回路T2和控制回路T1，其中：
[0029] 所述主回路T2由控制器1、主控制箱3以及变压器2构成，所述控制器1分别和主 控制箱3和变压器2连接；
[0030] 所述控制回路Tl由第一电机反馈器4、第一电机6、第一电抗器8、第二电机反馈器 5、第二电机7以及第二电抗器9构成，所述第一电机反馈器4分别和第一电机6以及第一 电抗器8连接，所述第二电机反馈器5分别和第二电机7以及第二电抗器9连接，所述第一 电机反馈器4和所述第二电机反馈器5相连。
[0031] 以下结合实施例加以说明。
[0032] 实施例1
[0033] 如图2所示，工作中，有两种控制模式，分别如下：
[0034] 一、通过主电控箱3发出指令，到可编程控制器1转换为具体执行信号，到第一电 机反馈器4和第二电机反馈器5,通过第一电机反馈器4或第二电机反馈器5控制输出的电 压频率，达到控制第一电机6和第二电机7的转速。
[0035] 二、通过主电控箱3发出指令，通过编码器10到可编程控制器1转换为具体执行 信号，到第一电机反馈器4和第二电机反馈器5,通过第一电机反馈器4或第二电机反馈器 5控制输出的电压频率，达到控制第一电机6和第二电机7的转速。
[0036] 所述主回路T2和控制回路Tl采用一拖二控制方式，将第一电机反馈器（4)和第 二电机反馈器（5)电流信号传送至至控制器，经PID控制组成闭环控制系统，其输出频率 的大小作用于控制器，使第一电机（6)和第二电机（7)的转速自动增加或降低；当压力超过 设定的目标值时即其中第一台电机转为工频运行，变频器启动第二台电机变频运行，其过 程遵循如下方程式：
[0037]由于电机是典型的变转矩负载，变转矩负载的特性是转矩随速度的上升而上升， 固假设注第一电机（6)和第二电机（7)的轴功率为，与其流量为Q，扬程H之间的关系式如 下：
[0038] P QXH (1)
[0039] 当流量Ql由变化到Q2时，电动机的转速