[发明专利]带直流微网与势能回收的钻/修井机储能电控系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种钻/修井机储能电控系统，尤其是关于一种带直流微网与势能回收的钻/修井机储能电控系统。

背景技术

石油、天然气是国民经济发展的重要能源，为保证国家生产生活能源供应，需要进行石油、天然气钻机作业，对于已开发油井、气井，由于常年开采使用，为了保证这些井能够稳产正常工作，需要对其进行清污和保养处理。所以钻/修井机是保证多种类型的井开采和正常运转不可或缺的设备。目前的钻/修井机普遍利用柴油发电机组或者电网(市电电网)为其提供动力。

发明人在实现本发明过程中发现，柴油发电机组工作效率低，怠速或空载时能源白白消耗，应对绞车这种冲击性负载时存在严重的不完全燃烧现象，导致能源严重浪费，这会使钻/修井机的作业成本增加；燃气机发电机组特性比较软，应对绞车这种冲击性负载时会导致燃气机发电机组熄火或飞车；利用市电电网为其提供动力的情况下，由于钻/修井机的作业场所通常比较偏远(如靠近农村)，且其电能需求量较大，钻/修井机电控系统不能够满负荷运行；年久的井口附近多半是居民区，修井作业时柴油机噪音和污染大，引发民事纠纷，延误工期。

有鉴于现有的为电动钻/修井机提供动力的方式存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验以及专业知识，并配合合理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构一种带直流微网和势能回收的钻/修井机储能电控系统，能够避免现有的为电动钻/修井机提供动力的方式存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究设计，并经过反复试作样品及改进，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，实现不同种类的交流电源在直流侧并网；降低发电机组的装机容量；进行势能回收和能量分配；实现直流微网中清洁电源(如市电电网)优先输出；实现储能电容大功率快速充放电；实时判断当前工况负荷及电源供电能力，保证钻/修井作业的效率，提高响应速度，避免对电网的冲击。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种带直流微网与势能回收的钻/修井机储能电控系统,其应用于石油钻/修井机，其包括：多个SCR整流器，每一SCR整流器包括：交流进线电源、第一主控制器、触发放大电路、第一采样电路、第一监控单元、以及功率单元组件，第一采样电路连接于功率单元组件的直流输出端与第一主控制器之间，并将从直流输出端采集的电压和电流信号经A/D转换反馈给第一主控制器，第一监控单元分别连接交流进线电源和DP总线，将交流进线电源信息传输到DP总线上，第一主控制器依次连接触发放大电路、功率单元组件，功率单元组件的输入端与交流进线电源连接、其输出端与公共直流母线连接，其中，多个SCR整流器的交流进线电源为不同种类的电源，该些不同种类的电源在直流侧并网，并且优先输出市电电网；双向DC/DC模块，其包括：第二主控制器、上位机、第二采样电路、以及第二IGBT功率单元组件，第二采样电路与第二IGBT功率单元组件连接，第二主控制器分别与第二采样电路、第二IGBT功率单元组件、上位机、DP总线连接，第二IBGT功率单元组件的高压侧与公共直流母线连接，双向DC/DC模块对储能电容快速大功率充放电；储能电容，其包括：超级电容模组、CMS模块，超级电容模组与双向DC/DC模块的第二IGBT功率单元组件的低压侧连接，CMS模块的采样回路与超级电容模组连接，CMS模块还和DP总线连接；VFD逆变单元，其包括第三主控制器、第三采样电路、第三IGBT功率单元组件、制动单元、速度编码器、以及绞车电机，第三主控制器分别与第三采样电路、第三IGBT功率单元组件、DP总线连接，第三采样电路与第三IGBT功率单元组件连接，制动单元分别与第三IGBT功率单元组件、公共直流母线连接，速度编码器分别与第三采样电路、绞车电机连接，第三IGBT功率单元组件的输出端与绞车电机连接；能量回馈单元，其包括：第四主控制器、IGBT逆变模块组件、相序检测器、第四采样电路、配电负载、隔离变压器，第四主控制器分别与IGBT逆变模块组件、相序检测器、第四采样电路、DP总线连接，相序检测器与配电负载的供电电源连接，第四采样电路与配电负载连接，IGBT逆变模块组件的输入端与公共直流母线连接，IGBT逆变模块组件的输出端依次连接隔离变压器、配电负载，所述多个SCR整流器的交流进线电源电气联锁后与配电负载连接；以及网络通讯设备，其包括：PLC模块、工控机、辅助控制模块，PLC模块分别与工控机、辅助控制模块、DP总线连接，辅助控制模块与绞车传感器连接，网络通讯设备自动识别和分配当前需要充电或放电的功率和能量大小。