多功能电能表在油田电能计量中的改进算法研究

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1、多功能电能表在油田电能计量中的改进技术研究崔臣君1，王平2，张新东，闫敬东4，陈丽娟5（1，2中国石油大学（华东）信息与控制工程学院，4，5胜利油田技术检测中心山东东营）摘要：油田生产中，系统效率和平稳性等指标的计算与分析需要知道电机一个冲程的电压、电流和功率，由于抽油机负荷的特殊性，普通电能表的测量值用于上述指标的计算，误差很大，本文针对抽油机负荷的特点，提出一种以抽油机一个冲程时间为采样时间的电能计量算法，在胜利油田河口采油厂进行试验，取得较好的效果。关键字：抽油机，冲程，采样时间，电能表中图分类号：TE937文献标志码：A文章编号：Improvedtechnol

2、ogyresearchofenergymeteringintheoilfieldusingmulti-functionmeterCuiChen-jun,WANGPing(CollegeofInformationandControlEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),Dongying,China)Abstract:Inoilfieldproduction,ifwewanttocomputeandanalyzetheindexsuchassystemefficiencyandstationarity,wemu

3、stknowthevoltage,current,andpowerofthemotorinastroke.Becauseoftheparticularityofthepumpingload,ifweusethemeasuredresultsofthecommonenergymetertocomputetheabove-mentionedindex,wewillgetabigerror.Thispapergaveanewpowermeasuringalgorithmusingthetimeofastrokeassampletimeaccordingtothecharac

4、teristicofthepumpingload..Wehavemadeanexperimentinhekouoilproductionplantofshenglioilfieldandgotagoodresult.Keywords:pumping;stroke;sampletime;energymeter0.引言在能源愈加紧张的今天，节能是国家发展经济的一项长远战略方针。节约能源不仅关系到提高能源效率和经济效益，而且起着保护环境和保障能源安全、保障国民经济健康发展的作用，是转变经济增长方式与实施可持续发展战略的重要组成部分，是确保国家能源安全的最现实、最经济的重要手

5、段。中国石油大学（华东）信息与控制工程学院与胜利油田技术检测中心合作开发一套基于asp.net的抽油机远程监控与评价系统，能够在线监测抽油机的工作状态，并能够对油井的工作状态进行评价与节能分析，达到节能的目的。对于系统效率等重要评价指标，必须得到电机在一个冲程内功率的有效值，对于电机的平稳性指标评价，则需要电机在一个冲程内的电压、电流有效值。当前油田的电能计量手段相对较多，但是大部分都是由传统的电力网计量方法移植而来，没有考虑到抽油机这种负荷的特殊性，无法满足抽油机在线评价与分析的要求。本文充分研究抽油机负荷的特殊性，改进了原有的计量算法，取得了很好的效果。1.抽油机

6、负荷特点的分析抽油机（以游梁式抽油机为例），图1是简化为简谐振动的悬点运动规律，如果认为曲柄半径比连杆长度和游梁后臂小很多，此时可以把点看作是间歇运动，点经过时间之后的位移为：（1）式中代表曲柄转角（），代表曲柄角速度，（），代表时间（）。悬点A的位移方程为：（2）图1抽油机四连杆简图A点的速度为：（3）A点的加速度为：（4）图2悬点位移、速度、加速度曲线所以有图2所示的悬点位移、速度和加速度随曲柄转角的变化曲线，由图可以看出，抽油机在一个冲程内，悬点的速度和加速度大小和方向都在变化，而抽油机的一个冲程的时间大约在十几秒到几分钟之间。2.改进的电能计量算法的原理由于抽

7、油机的加速度和载荷有一定的线性关系，而载荷的大小又与电流有一定的比例关系，所以在一个冲程之内，抽油机的电流曲线也是波动的，并且这种波动在不同的冲程是接近重复的。而电压有效值在一个冲程之内基本是恒定的，功率因数也是接近稳定的，所以有功功率也是波动的。在传统的电能计量中，一般是取几个电力周期作为采集时间（不超过100ms），然后将采样的电流进行均方根计算，实际上抽油机在一个冲程（十几秒到几分钟）的不同的时间段，采集计算的电流是不一样的，而且不同的时间段内，差值达到好几倍，如图3所示，如果在A、B两点分别进行测量时，得到的电流、有功功率差别是很大的，这样将