Решаване на проблеми с точността при ниска нагрузка: Ръководство за актуализация на цифровите мери в петролната мрежа за електроенергия

I. Въведение и контекст​

Електрическите измервателни прибори са ключови устройства за наблюдение, които осигуряват безопасна, стабилна и икономична работа на електропредавателната мрежа. Традиционно, аналоговите стрелочни измервателни прибори са широко използвани в подстанциите на нефтени месторождения. Но с развитието на мрежата и увеличаването на изискванията за точност и надеждност на измерването, стрелочните прибори са разкрили множество недостатъци в дългосрочно приложение, като значителни грешки при четене, неточни показания при ниски натоварвания и трудности при съвпадане на диапазони.

За модернизация на наблюдението в подстанциите и гарантиране на точността, интуитивността и надеждността на измерването на данни, този проект препоручва пълна апгрейд от съществуващите стрелочни прибори към цифрови електронни прибори. Цифровите прибори, с техните висока точност, лесно четене, силна устойчивост към външни помехи и удобство при монтаж и поддръжка, представляват идеалното решение на настоящите проблеми.

​II. Състояние и анализ на проблемите (ограничения на стрелочните прибори)​​

Сегашните стрелочни прибори предимно страдат от следните спешни проблеми:

1. ​Грешки при четене:​​ Основаването се на ръчно визуално четене лесно води до паралактични грешки. Неправилни методи на четене също допринасят за човешка грешка, което компрометира точността на данните.
2. ​Значителна неточност при ниски натоварвания:​​ Фактическото натоварване в подстанциите на нефтени месторождения често се намира в диапазона 5%-10% от скалата на прибора. Но точният диапазон на показанията на стрелочните прибори е само 20%-80% от скалата. При такива ниски натоварвания, показанията могат да се различават от реалната стойност с десетки или дори стотици ампери, което прави наблюдението безсмислено.
3. ​Нереално замяна на диапазона:​​ За да се доведе указанието в точния диапазон, е необходимо да се смени диапазона на прибора, но това трябва да съответства на соотношението на трансформатора. Тъй като измервателните и защитните трансформатори често се произвеждат като интегрирана единица, замяната на трансформаторите изисква масивни инженерни работи и високи разходи, което го прави нереално.

​III. Решение: Преимущества и приложение на цифровите електронни прибори​

​1. Принцип на измерване​

Цифровите прибори използват напреднала A/D (Аналог-Дигитал) преобразувателна технология. Те първо преобразуват непрекъснатите аналого електрически количества (като напрежение, ток) в дискретни цифрови количества, преди измерването, обработката и визуализацията. Това фундаментално се различава от директния аналогов механизъм на управление на стрелочните прибори.

​2. Сравнение на основните преимущества​

Цифровите прибори имат решителни преимущества пред стрелочните, както е детайлно описано в таблицата по-долу:

​3. Позициониране на приложението​

На базата на гореспоменатите преимущества, цифровите електрически измервателни прибори са предпочитаното решение за апгрейд на приборите и интелигентна операция и поддръжка в подстанциите на нефтени месторождения. Те ефективно решават вродените недостатъци на стрелочните прибори, значително подобрявайки нивото на оперативното наблюдение и ефективността на вземането на решения.

​IV. Ключови точки за реализация и развертане​

За да се гарантира гладката реализация и дългосрочната стабилна работа на проекта за ретрофит на цифровите прибори, следващите аспекти изискват акцент:

1. ​Конфигурация на вспомогателното захранване:​​
• ​Приоритет на надеждността:​​ Предлага се вспомогателното захранване на приборите да се доставя от DC системата за захранване, или от надеждни източници като резервни светлинни вериги или вериги с резервно захранване във вспомогателната система за захранване на подстанцията. Това предотвратява загубата на захранване на приборите при изключване на цялата подстанция, което може да доведе до грешки в оценката на оператора.
• ​Независима защита:​​ Всяка вспомогателна верига за захранване на приборите трябва да бъде оборудвана със специален предпазен пръстен или миниатюрно предпазно устройство с висока капацитетна способност, за да се гарантира ефективна изолация в случай на дефект.
2. ​Стандартизиране и естетика:​​
• Типът, цветът на панела, размерите на отворите и други параметри на избрания цифров прибор трябва да бъдат стандартизирани, за да се запази общата естетика и последователност на контролните панели/шкафове.
3. ​Мерки за противодействие на помехите:​​
• Учитывайки сложната електромагнитна среда в подстанциите, трябва да се изберат проверени продукти, които са прошли тестове в условията на силни електрически и магнитни полета.
• По време на проектирането и монтажа, трябва да се предприемат предварителни мерки като екраниране и правилно заземяване, за да се гарантира дългосрочната стабилна работа на приборите в сурови електромагнитни условия.
4. ​Период на калибрация и поддръжка:​​
• Всички цифрови прибори трябва да бъдат включени в периодичен график за калибрация, с препоръчителен период на калибрация от 1 година.
• За да се гарантира точността на измерването, приборите трябва да бъдат включени и предварително нагрети за 15 минути, преди всяко важно измерване или калибрация.
5. ​Техническа подкрепа и последващо обслужване:​​
• След ретрофита и влизането в експлоатация, доставчикът трябва да провежда последващи посещения на потребителите, да решава оперативни проблеми и да предоставя необходими технически обяснения и обучение на операторския персонал.

​V. Методи за калибрация на ключовите цифрови прибори​

За да се гарантира точността на измерването, всички ново инсталирани и периодично проверяви цифрови прибори трябва да бъдат калибрирани според спецификациите. По-долу е представен обобщен процес на калибрация за основните типове прибори:

• ​Общи предварителни стъпки:​​ Свържете вспомогателното захранване; проверете дали цифровият дисплей или екран показва нормално.
• ​Калибрация на амперметъра:​​ Свържете жиците според схемата; приложете стандартен AC ток (например 5A); коригирайте потенциометъра за калибрация, за да се съответства на спецификациите; след това приложете пропорционални токове (например 2.5A, 1.25A), за да се провери линейността.
• ​Калибрация на волтметъра:​​ Първо задайте начална стойност на прибора; след това свържете жиците според схемата, съответстваща на нивото на напрежението (например 35KV, 6KV); въведете стандартно напрежение (например 100V); коригирайте съответния потенциометър за правилно показване; и проверете линейността.
• ​Калибрация на активен/реактивен мощностен метър:​​
• Използвайте стандартен източник за издаване на стандартно напрежение и ток, контролирайки техния фазов ъгъл.
• ​Активен мощностен метър:​​ Задайте начална стойност на прибора при фазов ъгъл φ=90° (cosφ=0); коригирайте пълната скала при φ=0° (cosφ=1); проверете линейността при точки като φ=30°, 60° и т.н.
• ​Реактивен мощностен метър:​​ Задайте начална стойност на прибора при фазов ъгъл φ=0° (sinφ=0); коригирайте пълната скала при φ=90° (sinφ=1); и проверете линейността.
• ​Калибрация на фактора на мощност:​​ Калибрирайте при фазов ъгъл 0° (Фактор на мощност=1.00) и конкретни ъгли (например 140°), за да се гарантира точното показване на стойностите.