项目名称
数字化油井电机管理系统
项目地址
系统厂家
西安卡米通信科技有限公司
编制日期
2018年12月21日
1、油井电机设备现状
目前油田大规模应用普通电动机监控器,由于油田面积大,且磕头机比较分散,所以不能通过有线方式连接至监控后台系统,具体分析如下:
1.1抄表工作量大
由于磕头机数量众多,如需获取电流、电压或电度等参数,需要大量工作人员定期抄表,造成抄表工作量大。
1.2用户使用不方便
由于电动机监控器不能通过后台进行操作,如需对磕头机进行启动、停止操作,需工作人员到现场进行操作,如需对磕头机进行参数设定,需工作人员到现场进行操作,从而造成用户使用不便。
1.3设备故障无法及时得知
当磕头机故障后,只有在日常维护检查时才能发现,具有一定滞后性。
2、通讯设备现状
目前市场规模应用GPRS,3G,4G,因运营商网络规划,信号强度,功耗,传输距离,穿透能力等问题都是制约物联网技术新领域应用的关键,具体分析如下:
2.1 2G网络
特点:小数据量传输,主要用作小规模数据采集
缺点:运营商规划中已不在建设2G基站
2G网络逐步退网,并完成全网退服
2G承载语音业务转向数字通讯承载,数据通信转由其他数据方式承载。
2.23G网络
特点:语音+数据承载
缺点:目前移动3G网络已全线退服,退出历史舞台
2.34G网络
特点:高带宽数据无线传输
缺点:整体模组功率较高,需配电源支撑整体设备加模组功耗需求
无线信号穿透性较差,使用地点需在开放区域,且因基站传输覆盖距离较近
第二部分 解决方案伴随运营商网络通讯技术发展,物联网应用领域越来越宽,已从单纯的数据采集、设备状态监控等方面进行深度延展。通讯业务容量与速率不断提升,物联网应用场景也越来越宽,万物互联实现也成为可能,基于互联网+、智能化应用的发展方向,物联网作为广域大面积自动化数据传输接入层,解决客户大规模化应用需求。而NB-IOT的出现,拓宽了物联网应用技术使用场景和大面积应用的可能。NB-IOT(窄带物联网)传输技术出现,主要用作目前小数据量(200Kb/秒)数据采集设备无线传输使用,具有以下特点:
广覆盖:基站覆盖半径15公里;
低功耗:单模组AA电池供电理论可使用8-10年免维护;
高穿透:可穿透地下3米;
高连接:单基站承载接入量理论可达10万用户数。
数字化油井电机管理系统以NB智能电动机监控器为基础,以无线传输为纽带,以云平台为信息管理中心,以智能手机等为用户终端,在实现互联的基础上,向自动化、智能化、规模化的方向发展,从而使互联网+深度业务的物联网应用在数字化油田中得以应用。
1、系统基本功能
为适应用户的使用要求,CMS6100数字化油井电机管理系统具备较多功能,包括系统已有功能、二次开发定制功能,为方便了解相应功能,特列表如下:
系统名称
功能分类
具体功能描述
数字化油井电机管理系统
数据采集
电参数采集功能
通讯
无线通讯功能
远程控制
远程分合闸功能
缺相保护
三相不平衡保护
堵转保护
短路保护
过压保护
欠压保护
欠载保护
过载保护
业务管理
抄表功能
历史数据存储与分析
数据报表功能
远程查询功能
用户管理功能
互联接口功能
2、系统功能介绍
2.1数据采集
2.1.1数据采集功能:具有采集电压、电流、有功电度等电参数。
2.2通讯
2.2.1无线通讯功能:具有NB-I0T无线通讯模块与服务器进行数据交换。
2.3远程控制
2.3.1远程分合闸功能:具有的远程控制智能电动机监控器内继电器以实现分合闸控制功能。
2.3.2缺相保护:当任何一相断开时,动作时间≤3s。
2.3.3三相不平衡保护:当最大相反相电流值>0.8倍的额定电流时,动作时间≤4s。
2.3.4堵转保护:当工作电流达到额定电流的3.5倍及以上时,动作时间≤1s。
2.3.5短路保护:当工作电流达到额定电流的8倍以上时,动作时间≤0.2s。
2.3.6过压保护:当电压超过过压设定值时,动作时间≤10s。
2.3.7欠压保护:当电压低于过压设定值时,动作时间≤10s。
2.3.8欠载保护:当电流小于欠载保护设定值时,保护器在30s内动作。
2.3.9过载保护:过载动作时间序号用户可根据实际需要自行设定。
2.3.10接地保护:当接地及漏电电流大于或等于设定电流值时,动作时间≤5s。
2.3业务管理
2.3.1抄表功能:
2.3.1.1自动抄表:根据设定的日期及时间自动读取远方终端智能电动机监控器数据。
2.3.1.2随机抄表:根据用户需要,可随时读取指定的远方终端智能电动机监控器数据。
2.3.1.3主动上报:当有报警信号发生时,远方智能电动机监控器主动上报数据。
2.3.2历史数据存储与分析:对读取的远方终端智能电动机监控器数据存储在云服务器中,以便于系统的处理与统计分析。
2.3.3数据报表功能:根据用户的实际需要,自动生成日报表、月报表、年报表等相关的统计报表。
2.3.4远程查询功能:
2.3.4.1管理用户远程查询:管理用户只要在客户端输入云服务器地址、账号、密码就可进入数字化油井电机管理系统的后台管理系统,以浏览相关页面,按权限进行相关操作。
2.3.4.2使用用户远程查询:使用用户只要在客户端输入云服务器地址、账号、密码就可进入数字化油井电机管理系统,已查看用电流、电压、电度等相关信息。
2.3.5用户管理功能:用户管理兼容了工业自动化及电力系统变电站的特点,支持按各种分类方式对用户分类管理。
2.3.6互联接口功能:具有良好的开放性,可以与多种管理系统进行数据交换。
数字化油井电机管理系统由现场设备层、通讯网络层、云管理平台和客户端四部分构成,具体介绍如下:
1、现场设备层:
NB智能电动机监控器
NB智能电动机监控器设计符合GB/T17215.321-2008国家标准和电力行业标准DL/T614-2007对电能表的各项技术性能指标。该仪表采用了高精度计量芯片和高速MCU数据处理单元,从而实现了电压、电流、电能的高精度宽准确计量。该仪表采用LED显示,其可靠性高,并具有高倍过载、高稳定性、低功耗、停电数据自动保存等优点;采用DIN35mm导轨式安装,可安装于配电柜和小型配电箱内;采用NB-IOT通讯接口与服务器实现数据交换,无需数据线连接,体积小巧、精度高、可靠性好优点。
主要功能:
1.1测量功能:电压、电流、电度等电参数的测量。
1.2电能计量:有功总电能的计量及存储。当前组合有功总电能= 正向有功总电能 + 反向有功总电能。
1.3显示功能:LED显示。显示项目有组合有功总电能、电压、电流,显示为自动循环显示,停电不显示。
1.4无线通讯功能:具有一路NB-IOT通讯与云端服务器进行数据交换。
1.5指示功能
1.5.1计量指示:具有一个红色有功脉冲指示灯,有功电能计量时闪烁。
1.5.2跳闸指示:正常工作时,跳闸指示灯灭,跳闸时,红色跳闸指示灯常亮。
1.7安装指南:外形尺寸图
2、互感器外形尺寸图
2、通讯网络层:基于三大运营商的4GLTE(NB-IOT)移动通讯网。
3、云管理平台:收集现场设备层上传的数据,应用数字化油井电机管理系统软件进行集中管理和分析,执行相关操作,同时作为中转单元,接受管理用户客户端下发的指令,转发给现场设备层的装置。
4、客户端:由管理用户客户端和使用用户客户端两部分构成。
4.1管理用户客户端:由监控室管理用户端设备和移动管理用户客户端两部分构成。
4.1.1监控室管理用户端设备:安装于监控室内,硬件设备主要有服务器、显示器、不间断电源、打印机、键盘、鼠标等,负责与云服务平台的数据交互,具体配置根据用户需求而定。操作人员操作时,需凭登录地址、登录密码、验证号、管理权限等进行操作,以实现数字化油井电机管理系统的运行、维护和设置。
4.1.2移动管理用户客户端:为适应管理的需求,管理人员可在不同PC端或移动设备上登录与服务平台,操作人员操作时,需凭登录地址、登录密码、验证号、管理权限等进行操作,以实现数字化油井电机管理系统的运行、维护和设置。
4.2使用用户客户端:为适应用户使用的需求,用户可在不同PC端或移动设备上输入云服务器地址、账号、密码登录云服务平台,进入数字化油井电机管理系统,实现查看用电流、电压、电能、分合闸等业务的操作。
5、系统拓扑结构
6、施工说明
NB智能电动机监控器采用无线通信方式,因此可直接安装使用,无需进行线路改造和架设任何通讯线缆。