油田抽油机的电源装置及供电方法与流程

1.本发明涉及抽油机供电管理技术领域，尤其涉及一种油田抽油机的电源装置及供电方法。


背景技术：

2.抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”。抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。根据是否有游梁，可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。
3.在抽油机下冲程时，即，下行状态，抽油杆柱依靠自重下落，抽油机的运转速度大于电动机对它的驱动速度，电机转子转速大于电机同步转速，抽油机将势能转换成电能，此时抽油机拖动电动机发电，能量出现倒流，即“倒发电”，其发电频率、电压与供电网不同，恶化了电网品质，对电网及其它用电设备产生损害。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种油田抽油机的电源装置及供电方法，用于解决现有技术中抽油机下行状态时，产生能量倒流，影响电网及其它用电设备的问题。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提出一种油田抽油机的电源装置，包括：cpu主控单元、电压采样电路、电流采样电路、第一igbt单元、第二igbt单元、dc-dc电源、预设电容和电容管理单元；其中，所述cpu主控单元分别通过所述电压采样电路和所述电流采样电路连接至与目标抽油机连接的直流母线，所述cpu主控单元分别分别与所述第一igbt单元和所述第二igbt单元进行数据连接，所述cpu主控单元通过所述电容管理单元连接所述预设电容，所述预设电容通过所述dc-dc电源和所述第二igbt单元连接至与目标抽油机连接的直流母线，所述预设电容通过所述第一igbt单元连接至与目标抽油机连接的直流母线。
5.可选的，所述装置还包括：预充单元，所述预充单元的输入端连接所述直流母线，所述预充单元的输出端与所述预设电容进行连接，所述预充单元包括第三igbt单元和预充电路，所述第三igbt单元与所述cpu主控单元数据连接，所述预充电路与所述预设电容电连接，所述预充电路通过所述第三igbt单元与所述直流母线连接。
6.可选的，所述装置还包括：放电回路，所述放电回路设置于所述第一igbt单元与所述直流母线之间。
7.可选的，所述预设电容采用锂电子电池和电容的混合结构。
8.另一方面，本技术还提供了一种油田抽油机的供电方法，应用于如上述的油田抽油机的电源装置，包括：所述cpu主控单元通过所述电压采样电路和所述电流采样电路获取目标抽油机连接的直流母线在预设时间段内不同时刻的电数据，所述电数据包括电流数据和电压数据，进而所述cpu主控单元确定所述直流母线在预设时间段内的电数据变化信息；所述cpu主控单元根据所述电数据变化信息确定所述目标抽油机的工作状态；若
所述目标抽油机的工作状态为上行状态，则所述cpu主控单元控制所述第一igbt单元和所述电容管理单元释放所述预设电容存储的电能，对所述直流母线进行充电；若所述目标抽油机的工作状态为下行状态，则所述cpu主控单元控制所述第二igbt单元和所述电容管理单元采集所述目标抽油机产生的倒流电，并将所述倒流电存储至所述dc-dc电源和所述预设电容，存储后的倒流电用于当所述目标抽油机的工作状态为上行状态时，对所述直流母线进行充电。
9.可选的，所述根据所述电数据变化信息确定所述目标抽油机的工作状态的步骤，包括：识别出所述电数据变化信息中的电压升降数据，若所述电压升降数据达到第一阈值，则确定所述目标抽油机的工作状态上行状态，其中，所述第一阈值为升压阈值；若所述电压升降数据达到第二阈值，则确定所述目标抽油机的工作状态下行状态，其中，所述第二阈值为降压阈值。
10.可选的，所述释放所述预设电容存储的电能，对所述直流母线进行充电的步骤，包括：识别出所述电数据变化信息中的电流变化数据，并根据所述电压升降数据确定所述直流母线在预设时间段内传输能量的能量变化量；基于所述能量变化量确定所述预设电容的电能释放量，进而完成对所述直流母线的充电。
11.可选的，所述方法还包括：当所述能量变化量大于所述预设电容的最大存储量，则控制所述dc-dc电源为所述预设电容进行充电，所述dc-dc电源为所述预设电容进行充电的充电量等于所述能量变化量减所述预设电容的最大存储量的差值。
12.实施本发明实施例，将具有如下有益效果：本技术通过获取目标抽油机连接的直流母线在预设时间段内不同时刻的电数据，进而确定所述直流母线在预设时间段内的电数据变化信息；根据所述电数据变化信息确定所述目标抽油机的工作状态；若所述目标抽油机的工作状态为上行状态，则对所述直流母线进行充电；若所述目标抽油机的工作状态为下行状态，则采集所述目标抽油机产生的倒流电，并将所述倒流电进行存储，存储后的倒流电用于当所述目标抽油机的工作状态为上行状态时，对所述直流母线进行充电。将抽油机产生的倒流电进行存储并利用，避免了倒流电流入电网对电网造成影响，同时，节省了抽油机的用电成本。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.其中：图1是本技术实施例提供的一种油田抽油机的电源装置的结构示意图；图2是本技术实施例提供的一种油田抽油机的供电方法的流程图。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.如图1所示，本技术实施例提供了一种油田抽油机的电源装置，包括：cpu主控单元、电压采样电路、电流采样电路、第一igbt单元、第二igbt单元、dc-dc电源、预设电容和电容管理单元；其中，所述cpu主控单元分别通过所述电压采样电路和所述电流采样电路连接至与目标抽油机连接的直流母线，所述cpu主控单元分别分别与所述第一igbt单元和所述第二igbt单元进行数据连接，所述cpu主控单元通过所述电容管理单元连接所述预设电容，所述预设电容通过所述dc-dc电源和所述第二igbt单元连接至与目标抽油机连接的直流母线，所述预设电容通过所述第一igbt单元连接至与目标抽油机连接的直流母线。
17.通过所述cpu主控单元分别通过所述电压采样电路和所述电流采样电路连接至与目标抽油机连接的直流母线，所述cpu主控单元分别分别与所述第一igbt单元和所述第二igbt单元进行数据连接，所述cpu主控单元通过所述电容管理单元连接所述预设电容，所述预设电容通过所述dc-dc电源和所述第二igbt单元连接至与目标抽油机连接的直流母线，所述预设电容通过所述第一igbt单元连接至与目标抽油机连接的直流母线。将抽油机产生的倒流电进行存储并利用，避免了倒流电流入电网对电网造成影响，同时，节省了抽油机的用电成本。
18.在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：预充单元，所述预充单元的输入端连接所述直流母线，所述预充单元的输出端与所述预设电容进行连接，所述预充单元包括第三igbt单元和预充电路，所述第三igbt单元与所述cpu主控单元数据连接，所述预充电路与所述预设电容电连接，所述预充电路通过所述第三igbt单元与所述直流母线连接。
19.所述预充电路通过电阻和第三igbt单元连接母线和预设电容，当预设电容的电充到一定的值之后，就断开第三igbt单元。
20.示例性的，若所述目标抽油机启动时处于上行状态，即，不存在抽油机产生倒流电对预设电容时，为保证目标抽油机上行状态的正常运行，则需要对所述预设电容进行预充电，即，通过所述预充电路利用所述直流母线为所述预设电容进行充电。
21.在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：放电回路，所述放电回路设置于所述第一igbt单元与所述直流母线之间。
22.放电回路通过电阻和二极管组成，放电回路分别连接母线和预设电容，当母线有功率需求后，母线电压会拉低，此时预设电容的电比母线高，会通过二极管放电回母线。
23.在一种可能的实施方式中，所述预设电容采用锂电子电池和电容的混合结构。
24.预设电容是通过材料层级通过材料的不同进行混合得到的，型号包含4.2v 15000f 4.2f10600f等。
25.另一方面，如图2所示，本技术还提供了一种油田抽油机的供电方法，应用于如上述的油田抽油机的电源装置，包括：s101、所述cpu主控单元通过所述电压采样电路和所述电流采样电路获取目标抽
油机连接的直流母线在预设时间段内不同时刻的电数据，所述电数据包括电流数据和电压数据，进而所述cpu主控单元确定所述直流母线在预设时间段内的电数据变化信息；s102、所述cpu主控单元根据所述电数据变化信息确定所述目标抽油机的工作状态；s103、若所述目标抽油机的工作状态为上行状态，则所述cpu主控单元控制所述第一igbt单元和所述电容管理单元释放所述预设电容存储的电能，对所述直流母线进行充电；s104、若所述目标抽油机的工作状态为下行状态，则所述cpu主控单元控制所述第二igbt单元和所述电容管理单元采集所述目标抽油机产生的倒流电，并将所述倒流电存储至所述dc-dc电源和所述预设电容，存储后的倒流电用于当所述目标抽油机的工作状态为上行状态时，对所述直流母线进行充电。
26.在一种可能的实施方式中，所述根据所述电数据变化信息确定所述目标抽油机的工作状态的步骤，包括：识别出所述电数据变化信息中的电压升降数据，若所述电压升降数据达到第一阈值，则确定所述目标抽油机的工作状态上行状态，其中，所述第一阈值为升压阈值；若所述电压升降数据达到第二阈值，则确定所述目标抽油机的工作状态下行状态，其中，所述第二阈值为降压阈值。
27.在一种可能的实施方式中，所述释放所述预设电容存储的电能，对所述直流母线进行充电的步骤，包括：识别出所述电数据变化信息中的电流变化数据，并根据所述电压升降数据确定所述直流母线在预设时间段内传输能量的能量变化量；基于所述能量变化量确定所述预设电容的电能释放量，进而完成对所述直流母线的充电。
28.示例性的，磕头机下行时，由于重力势能关系产生倒发电，母线电压由580v左右上升至630至650左右，此时通过dcdc充电至超级电容里，磕头机上行时，由于功率需求，母线电压会降低至500-520左右，此时超级电容的电高于母线电压，会通过放电回路放电至母线中；在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：当所述能量变化量大于所述预设电容的最大存储量，则控制所述dc-dc电源为所述预设电容进行充电，所述dc-dc电源为所述预设电容进行充电的充电量等于所述能量变化量减所述预设电容的最大存储量的差值。
29.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现：获取目标抽油机连接的直流母线在预设时间段内不同时刻的电数据，进而确定所述直流母线在预设时间段内的电数据变化信息；根据所述电数据变化信息确定所述目标抽油机的工作状态；若所述目标抽油机的工作状态为上行状态，则对所述直流母线进行充电；若所述目标抽油机的工作状态为下行状态，则采集所述目标抽油机产生的倒流电，并将所述倒流电进行存储，存储后的倒流电用于当所述目标抽油机的工作状态为上行状态时，对所述直流母线进行充电。
30.本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意
组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
31.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
32.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
33.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意类型的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
34.本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
35.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里上述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
36.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。