Řešení problémů s přesností při nízkém zatížení: Průvodce aktualizací číslicových měřičů pro elektrické sítě ropných polí

I. Úvod a pozadí​

Elektrické měřicí přístroje jsou klíčovými monitorovacími zařízeními pro bezpečné, stabilní a ekonomické provozování elektrických sítí. Tradičně byly v ropných síťových transformátorových stanicích široce používány analogové ukazatelové elektrické měřicí přístroje. Avšak s rozvojem sítí a rostoucími požadavky na přesnost a spolehlivost měření se ukázalo, že ukazatelové přístroje mají v dlouhodobém použití řadu nedostatků, jako jsou značné chyby čtení, nepřesné ukazování při nízkých zatěžovacích podmínkách a obtížné nastavení měřeného rozsahu.

Pro modernizaci monitorování provozu stanice a zajištění přesnosti, intuitivity a spolehlivosti měření dat tento návrh doporučuje komplexní upgrade z existujících ukazatelových přístrojů na digitální elektronické přístroje. Digitální přístroje, s jejich vysokou přesností, snadným čtením, silnou odolností proti rušení a pohodlným montážem a údržbou, představují ideální řešení současných problémů.

​II. Současná situace a analýza problémů (Omezení ukazatelových přístrojů)​​

Současně používané ukazatelové přístroje trpí následujícími naléhavými problémy:

1. ​Chyby čtení:​​ Závislost na manuálním vizuálním čtení snadno způsobuje paralaktické chyby. Nekorektní metody čtení také přispívají k lidským chybám, což narušuje přesnost dat.
2. ​Značná nepřesnost při nízkých zatěžovacích podmínkách:​​ Skutečná zátěž v ropných transformátorových stanicích často padá do rozmezí 5-10% stupnice přístroje. Přesný rozsah ukazování pro ukazatelové přístroje je však jen 20-80% stupnice. Při tak nízkých zatěžovacích podmínkách mohou čtení odklonit od skutečné hodnoty desítky nebo dokonce stovky amperů, což dělá monitorování zbytečným.
3. ​Neproveditelná změna rozsahu:​​ Pro přivedení ukazování do přesného rozsahu je třeba změnit rozsah přístroje, ale to musí odpovídat poměru transformátoru proudu. Protože měřicí a ochranné transformátory jsou často vyráběny jako integrovaná jednotka, jejich výměna vyžaduje obrovské inženýrské práce a vysoké náklady, což ji činí nereálnou.

​III. Řešení: Výhody a aplikace digitálních elektronických přístrojů​

​1. Princip měření​

Digitální přístroje využívají pokročilou A/D (Analog-Digital) konverzní technologii. Nejprve převádějí spojité analogové elektrické veličiny (jako napětí, proud) na diskrétní digitální hodnoty, které jsou následně měřeny, zpracovány a zobrazovány. To je v zásadě odlišné od přímého analogového ovládání ukazatelových přístrojů.

​2. Srovnání hlavních výhod​

Digitální přístroje mají přehledné výhody nad ukazatelovými přístroji, jak je uvedeno v níže uvedené tabulce:

​3. Aplikační pozicionování​

Na základě výše uvedených výhod jsou digitální elektrické měřicí přístroje preferovaným řešením pro upgrade přístrojů a inteligentní provoz a údržbu v ropných síťových transformátorových stanicích. Efektivně řeší vrozené nedostatky ukazatelových přístrojů, což významně zvyšuje úroveň operačního monitorování a efektivitu rozhodování.

​IV. Klíčové body pro implementaci a nasazení​

Pro zajištění hladké implementace a dlouhodobého stabilního provozu projektu rekonstrukce digitálních přístrojů je třeba zdůraznit následující aspekty:

1. ​Konfigurace pomocného zdroje napájení:​​
• ​Priorita spolehlivosti:​​ Doporučuje se, aby pomocné zdroje napájení přístrojů byly napájeny z DC systému napájení, nebo z jistotných zdrojů, jako jsou okruhy nouzového osvětlení nebo okruhy s rezervním zdrojem v systému pomocného napájení stanice. Tím se zabrání ztrátě napájení přístrojů během celkové výpadky elektřiny v stanici, což by mohlo vést k nesprávnému posouzení operátorem.
• ​Samostatná ochrana:​​ Každý okruh pomocného napájení přístroje by měl být vybaven samostatným pojistkou nebo miniaturním vypínačem s vysokou kapacitou přerušení, aby zajistil efektivní izolaci v případě poruchy.
2. ​Standardizace a estetika:​​
• Typ, barva panelu, rozměry výřezu atd. vybraných digitálních přístrojů by měly být standardizovány, aby byla udržena celková estetika a konzistence ovládacích panelů/skříní.
3. ​Protirušivé opatření:​​
• Vzhledem k komplexnímu elektromagnetickému prostředí v transformátorových stanicích by měly být vybrány dokázané produkty, které prošly testy v prostředí s intenzivním elektrickým a magnetickým polem.
• Během fáze návrhu a instalace musí být implementována preventivní opatření, jako je štítění a správné zapojení zemnictví, aby byl zajistil dlouhodobý stabilní provoz přístrojů v tvrdých elektromagnetických podmínkách.
4. ​Kalibrační a údržbové cykly:​​
• Všechny digitální přístroje by měly být zahrnuty do periodického kalibračního plánu, s doporučeným kalibračním cyklem 1 rok.
• Pro zajištění přesnosti měření by měly být přístroje před každým důležitým měřením nebo kalibrací zapnuté a předehřáté po dobu 15 minut.
5. ​Technická podpora a následné sledování:​​
• Po rekonstrukci a uvedení do provozu by dodavatel měl provést následné návštěvy uživatelů, rychle řešit operační problémy a poskytnout potřebné technické vysvětlení a školení operačnímu personálu.

​V. Kalibrační metody pro klíčové digitální přístroje​

Pro zajištění přesnosti měření musí být všechny nově nainstalované a pravidelně kontrolované digitální přístroje kalibrovány podle specifikací. Níže je uveden přehled kalibračního procesu pro hlavní typy přístrojů:

• ​Obecné předběžné kroky:​​ Připojit pomocný zdroj napájení; zkontrolovat, zda digitální displej nebo obrazovka zobrazují správně.
• ​Kalibrace ampermetru:​​ Připojit dráty podle schématu zapojení; aplikovat standardní střídavý proud (např. 5A); upravit kalibrační potenciometr pro splnění specifikací; pak aplikovat proporcionální proudy (např. 2.5A, 1.25A) pro ověření linearity.
• ​Kalibrace voltmeteru:​​ Nejdříve nastavit přístroj na nulu; pak připojit dráty podle schématu zapojení odpovídajícího napěťovému stupni (např. 35KV, 6KV); zadat standardní napětí (např. 100V); upravit odpovídající potenciometr pro správné zobrazení; a ověřit lineárnost.
• ​Kalibrace přístrojů pro měření aktivní a reaktivní výkon:​​
• Použít standardní zdroj pro výstup standardního napětí a proudu, ovládání jejich fázového úhlu.
• ​Přístroj pro měření aktivního výkonu:​​ Nastavit přístroj na nulu při fázovém úhlu φ=90° (cosφ=0); upravit plný rozsah při φ=0° (cosφ=1); zkontrolovat lineárnost v bodech, jako jsou φ=30°, 60° atd.
• ​Přístroj pro měření reaktivního výkonu:​​ Nastavit přístroj na nulu při fázovém úhlu φ=0° (sinφ=0); upravit plný rozsah při φ=90° (sinφ=1); a zkontrolovat lineárnost.
• ​Kalibrace přístroje pro měření faktoru využití:​​ Kalibrovat při fázovém rozdílu 0° (Faktor využití=1.00) a specifických úhlech (např. 140°) pro zajištění přesného zobrazení hodnot.