Solución de problemas de precisión con carga baixa: Unha guía de actualización de contadores dixitais para redes eléctricas de campos petrolíferos

I. Introdución e Antecedentes​

Os instrumentos de medida eléctrica son dispositivos de monitorización críticos para a operación segura, estable e económica das redes eléctricas. Tradicionalmente, os instrumentos de medida eléctrica analóxicos con puntero foron ampliamente utilizados nas subestacións de xazgas. No entanto, co desenvolvemento da rede e as crecentes demandas de precisión e fiabilidade na medida, os instrumentos de puntero revelaron numerosas debilidades na aplicación a longo prazo, como erros significativos de lectura, indicación inexacta baixas cargas e dificultades no emparellamento de rangos.

Para modernizar a monitorización da operación das subestacións e asegurar a precisión, intuitividade e fiabilidade da medida de datos, esta proposta recomenda unha actualización comprehensiva dende os actuais instrumentos de puntero a instrumentos electrónicos dixitais. Os instrumentos dixitais, coa súa alta precisión, facilidade de lectura, forte capacidade antinterferencia e características de instalación e mantemento cómodas, representan a solución ideal aos problemas actuais.

​II. Situación Actual e Análise de Problemas (Limitacións dos Instrumentos de Puntero)​​

Os instrumentos de puntero actualmente utilizados sofrer principalmente os seguintes problemas urgentes:

1. ​Erros de Lectura:​​ A dependencia da lectura visual manual introduce facilmente erros de paralaxe. Métodos de lectura incorrectos tamén contribúen ao erro humano, comprometendo a precisión dos datos.
2. ​Inexactitude Severa Baixas Cargas:​​ A carga real nas subestacións de xazgas adoita estar dentro do rango do 5%-10% da escala do instrumento. No entanto, o rango de indicación precisa para os instrumentos de puntero é só o 20%-80% da escala. Baixas cargas, as lecturas poden desviarse do valor real por decenas ou mesmo centos de amperios, tornando a monitorización inútil.
3. ​Sustitución de Rangos Impracticable:​​ Para levar a indicación ao rango preciso, é necesario cambiar o rango do instrumento, pero isto debe coincidir coa relación do transformador de corrente. Como os transformadores de medida e protección adoitan fabricarse como unha unidade integrada, a substitución dos transformadores implica un gran volume de traballo de enxeñaría e custos altos, facéndoo impracticable.

​III. Solución: Ventaxes e Aplicación dos Instrumentos Electrónicos Dixitais​

​1. Principio de Medida​

Os instrumentos dixitais utilizan tecnoloxía avanzada de conversión A/D (Analógico-Dixital). Primeiro convierten cantidades eléctricas analóxicas continuas (como voltaxe, corrente) en cantidades dixitais discretas antes da medida, procesamento e exhibición. Isto difire fundamentalmente do mecanismo de conducción analóxico directo dos instrumentos de puntero.

​2. Comparación de Ventaxes Principais​

Os instrumentos dixitais teñen ventaxes abrumadoras sobre os instrumentos de puntero, como se detalla na táboa a seguir:

​3. Posicionamento de Aplicación​

Baseado nas ventaxes mencionadas, os instrumentos dixitais de medida eléctrica son a solución preferida para a actualización de instrumentos e o funcionamento e mantemento intelixente nas subestacións de xazgas. Efectivamente abordan as deficiencias inherentes dos instrumentos de puntero, mellorando significativamente os niveis de monitorización operativa e a eficiencia na toma de decisións.

​IV. Puntos Clave para a Implementación e Despregamento​

Para asegurar a implementación sinxela e a operación estable a longo prazo do proxecto de renovación de instrumentos dixitais, os seguintes aspectos requiren ser destacados:

1. ​Configuración da Alimentación Auxiliar:​​
• ​Prioridade de Fiabilidade:​​ Recoméndase que a alimentación auxiliar do instrumento sexa alimentada polo sistema de alimentación DC, ou de fontes fiables como circuitos de iluminación de emergencia ou circuitos con alimentación de reserva dentro do sistema de alimentación auxiliar da subestación. Isto evita a perda de alimentación do instrumento durante un corte total de enerxía na subestación, que podería levar a un mal xuízo do operador.
• ​Protección Independente:​​ Cada circuito de alimentación auxiliar do instrumento debe estar equipado cun fusible dedicado ou un interruptor de circuito miniatura de alta capacidad de interrupción para asegurar unha efectiva isolación en caso de fallo.
2. ​Estándarización e Estética:​​
• O tipo, cor do panel, dimensións de corte, etc., dos instrumentos dixitais seleccionados deben ser estandarizados para manter a estética e consistencia global dos paneis/cabineiros de control.
3. ​Medidas Antinterferencia:​​
• Dado o ambiente electromagnético complexo dentro das subestacións, seleccione produtos comprobados que hayan pasado pruebas en ambientes de campos eléctricos e magnéticos fortes.
• Durante as fases de deseño e instalación, deben implementarse medidas preventivas como blindaxe e correcta conexión a terra para asegurar a operación estable a longo prazo dos instrumentos en condicións electromagnéticas adversas.
4. ​Ciclo de Calibración e Mantemento:​​
• Todos os instrumentos dixitais deben incluírse nun calendario de calibración periódica, cun ciclo de calibración recomendado de 1 ano.
• Para asegurar a precisión da medida, os instrumentos deben encenderse e precalentarse durante 15 minutos antes de calquera medida ou calibración importante.
5. ​Soporte Técnico e Seguimento:​​
• Despois da renovación e puesta en marcha, o fornecedor debe realizar visitas de seguimento ao usuario, resolver oportunamente os problemas operativos e proporcionar as explicacións e formación técnicas necesarias ao persoal operativo.

​V. Métodos de Calibración para Instrumentos Dixitais Clave​

Para garantizar a precisión da medida, todos os instrumentos dixitais novos e inspeccionados periodicamente deben calibrarse segundo as especificacións. A continuación, presenta un esquema do proceso de calibración para os principais tipos de instrumentos:

• ​Pasos Preliminares Xerais:​​ Conectar a alimentación auxiliar; comprobar que a exhibición dixital ou pantalla amosa normalmente.
• ​Calibración do Amperímetro:​​ Conectar os cables segundo o diagrama de conexión; aplicar unha corrente AC estándar (por exemplo, 5A); axustar o potenciometro de calibración para cumprir as especificacións; a continuación, aplicar correntes proporcionais (por exemplo, 2.5A, 1.25A) para verificar a linearidade.
• ​Calibración do Voltímetro:​​ Primeiro zerar o instrumento; a continuación, conectar os cables segundo o diagrama de conexión correspondente ao nivel de voltaxe (por exemplo, 35KV, 6KV); introducir un voltaxe estándar (por exemplo, 100V); axustar o potenciometro correspondiente para a exhibición correcta; e verificar a linearidade.
• ​Calibración do Contador de Potencia Activa/Reactiva:​​
• Utilizar unha fonte estándar para producir un voltaxe e corrente estándar, controlando o seu ángulo de fase.
• ​Contador de Potencia Activa:​​ Zerar o instrumento no ángulo de fase φ=90° (cosφ=0); axustar a escala completa en φ=0° (cosφ=1); comprobar a linearidade en puntos como φ=30°, 60°, etc.
• ​Contador de Potencia Reactiva:​​ Zerar o instrumento no ángulo de fase φ=0° (sinφ=0); axustar a escala completa en φ=90° (sinφ=1); e comprobar a linearidade.
• ​Calibración do Contador de Factor de Potencia:​​ Calibrar nunha diferenza de ángulo de fase de 0° (Factor de Potencia=1.00) e ángulos específicos (por exemplo, 140°) para asegurar valores de exhibición precisos.