Løsning af problemer med præcision ved lav belastning: En vejledning til digital meteropgradering for olieindustriens elektriske netværk

I. Introduktion og baggrund

Elektriske måleinstrumenter er afgørende overvågningsenheder for sikker, stabil og økonomisk drift af strømnet. Traditionelt har analoge pegeinstrumenter været bredt anvendt i oliefeltets netunderstationer. Med udviklingen af nettet og stigende krav til målnøjagtighed og pålidelighed har pegeinstrumenter imidlertid vist mange mangler i langsigtede applikationer, som betydelige læsefejl, ualmindelige indikationer under lave belastninger og vanskeligheder med skaleringsmatchning.

For at modernisere overvågningen af understationsdrift og sikre nøjagtighed, intuitivitet og pålidelighed af datamåling anbefales i denne forespørgsel en komplet opgradering fra eksisterende pegeinstrumenter til digitale elektroniske instrumenter. Digitale instrumenter, med deres høje nøjagtighed, let læsbarhed, stærk modstandskraft mod støj og bekvem installation og vedligeholdelse, repræsenterer den ideelle løsning på de nuværende problemer.

II. Nuværende situation og problemanalyse (Begrænsninger af pegeinstrumenter)

De i øjeblikket anvendte pegeinstrumenter lider primært af følgende akutte problemer:

1. Læsefejl: Afhængighed af manuel visuel læsning kan let introducere paralaksfejl. Ukorrekte læsemåder bidrager også til menneskeskabte fejl, hvilket underminerer dataets nøjagtighed.
2. Alvorlige unøjagtigheder under lave belastninger: Den faktiske belastning i oliefeltets understationer falder ofte inden for 5%-10% af instrumentets skala. Imidlertid er det præcise indikationsområde for pegeinstrumenter kun 20%-80% af skalaen. Under sådanne lave belastninger kan læsninger afvige fra den reelle værdi med titusinder eller endda hundredvis af amperer, hvilket gør overvågningen meningsløs.
3. Upraktisk skaleringsudskift: For at bringe indikationen ind i det præcise område er det nødvendigt at ændre instrumentets skala, men dette skal matche strømtransformatorens forhold. Da måle- og beskyttelses-transformatorer ofte er produceret som en integreret enhed, indebærer udskiftning af transformatorer massive ingeniørvirksomheder og høje omkostninger, hvilket gør det upraktisk.

III. Løsning: Fordele og anvendelse af digitale elektroniske instrumenter

1. Målingsprincip

Digitale instrumenter bruger avanceret A/D (Analog-Digital) konverteringsteknologi. De konverterer først kontinuerlige analoge elektriske størrelser (som spænding, strøm) til discrete digitale størrelser, før måling, behandling og visning. Dette adskiller sig fundamentalt fra den direkte analoge drevne mekanisme hos pegeinstrumenter.

2. Sammenligning af kernenfordele

Digitale instrumenter har overvældende fordele sammenlignet med pegeinstrumenter, som detaljeret i nedenstående tabel:

3. Anvendelsespositionering

På baggrund af ovenstående fordele er digitale elektriske måleinstrumenter den foretrukne løsning til instrumentopgraderinger og intelligent drift og vedligeholdelse i oliefeltets netunderstationer. De løser effektivt de indbyggede ulemper ved pegeinstrumenter, hvilket betydeligt forbedrer driftsovervågningsniveauer og beslutningsprocessernes effektivitet.

IV. Vigtige punkter for implementering og installation

For at sikre en problemfri implementering og langsigtede stabile drift af projektet med omlægning til digitale instrumenter, kræver følgende aspekter fokus:

1. Konfiguration af hjælpestrømforsyning:
• Prioritering af pålidelighed: Det anbefales, at instrumentets hjælpestrømforsyning kommer fra DC-strømsystemet, eller fra pålidelige kilder som reservebelysningskredsløb eller kredsløb med reservestrøm inden for understationshjælpestrømsystemet. Dette undgår tab af instrumentstrøm under total strømafbrydelse i understationen, hvilket kunne føre til misforståelser hos operatøren.
• Uafhængig beskyttelse: Hver instruments hjælpestrømkredsløb bør være udstyret med en dedikeret sikring eller høj-skattekrafts mikrobryder for at sikre effektiv isolation i tilfælde af fejl.
2. Standardisering og estetik:
• Typen, panel farve, udsnit dimensioner osv. af de valgte digitale instrumenter bør standardiseres for at opretholde det samlede udseende og konsistens af kontrolpaneler/skabe.
3. Antistøjforanstaltninger:
• Givet den komplekse elektromagnetiske miljø i understationer, bør man vælge beviste produkter, der har bestået test i stærke elektriske og magnetiske feltmiljøer.
• Under design- og installationsfasen skal forudgribsforanstaltninger som skjulte og korrekt jordforbindelse implementeres for at sikre langsigtede stabil drift af instrumenterne i hårde elektromagnetiske forhold.
4. Justering og vedligeholdelsescyklus:
• Alle digitale instrumenter bør inkluderes i en periodisk justeringsplan, med en anbefalet justeringscyklus på 1 år.
• For at sikre målenøjagtighed bør instrumenterne være tændt og forvarmet i 15 minutter, før vigtige målinger eller justeringer.
5. Teknisk support og opfølgning:
• Efter omlægningen og kommissioneringen bør leverandøren foretage brugeropfølgninger, behandle driftsproblemer hurtigt og give nødvendig teknisk forklaring og træning til driftspersonalet.

V. Justeringsmetoder for vigtige digitale instrumenter

For at garantere målenøjagtighed, skal alle nystalledede og periodisk inspicerede digitale instrumenter kalibreres ifølge specifikationer. Nedenfor er en oversigt over kalibreringsprocessen for hovedtyperne af instrumenter:

• Generelle forberedende trin: Tilslut hjælpestrømforsyningen; tjek, at den digitale display eller skærm viser normalt.
• Ammeterkalibrering: Forbind ledninger ifølge kablingsdiagrammet; anvend en standard AC-strøm (f.eks. 5A); juster kalibreringspotentiometeret for at opfylde specifikationer; anvend derefter proportionale strømme (f.eks. 2.5A, 1.25A) for at verificere lineærhed.
• Voltmeterkalibrering: Nulstil instrumentet først; tilslut derefter ledninger ifølge kablingsdiagrammet, der svarer til spændingsniveauet (f.eks. 35KV, 6KV); indfør en standardspænding (f.eks. 100V); juster det relevante potentiometer for korrekt visning; og verificer lineærhed.
• Aktiv/Reaktiv effektmålerkalibrering:
• Brug en standardkilde til at producere standardspænding og strøm, kontroller deres fasevinkel.
• Aktiv effektmåler: Nulstil instrumentet ved fasevinkel φ=90° (cosφ=0); juster fuld skala ved φ=0° (cosφ=1); tjek lineærhed ved punkter som φ=30°, 60° osv.
• Reaktiv effektmåler: Nulstil instrumentet ved fasevinkel φ=0° (sinφ=0); juster fuld skala ved φ=90° (sinφ=1); og tjek lineærhed.
• Effektfaktormålerkalibrering: Kalibrer ved en fasevinkel forskel på 0° (Effektfaktor=1.00) og specifikke vinkler (f.eks. 140°) for at sikre korrekte visningsværdier.