Rješavanje problema s točnošću pri niskim opterećenjima: Vodič za nadogradnju digitalnih brojkova u električnim mrežama naftnih polja
I. Uvod i pozadina
Električni mjerni instrumenti su ključni nadzorni uređaji za sigurnu stabilnu i ekonomičnu operaciju električnih mreža. Tradicionalno, pokazateljski elektromjerni instrumenti bili su široko upotrebljeni u podmrežnim transformatornicama naftnih polja. Međutim, s razvojem mreže i povećanim zahtjevima za točnošću i pouzdanosti mjerenja, pokazateljski instrumenti su otkrili mnoge nedostatke u dugoročnoj uporabi, poput značajnih grešaka u čitanju, netočnosti pokazivanja pri niskim opterećenjima te teškoće u usklađivanju raspona.
Da bi se modernizirao nadzor rada transformatornice i osigurala točnost, intuitivnost i pouzdanost mjerenja podataka, ovaj prijedlog preporučuje kompletnu nadogradnju postojećih pokazateljskih instrumenata na digitalne elektroničke instrumente. Digitalni instrumenti, s svojom visokom točnošću, lakoćom čitanja, jakom otpornosti na smetnje, te lakoćom instalacije i održavanja, predstavljaju idealno rješenje za trenutne probleme.
II. Trenutno stanje i analiza problema (Ograničenja pokazateljskih instrumenata)
Trenutno korišteni pokazateljski instrumenti uglavnom trpe sljedećim urgentnim problemima:
- Greške u čitanju: Ovisnost o ručnom vizualnom čitanju lako dovodi do grešaka paralakse. Netačne metode čitanja također doprinose ljudskoj grešci, kompromitirajući točnost podataka.
- Značajna netočnost pri niskim opterećenjima: Stvarno opterećenje u transformatornicama naftnih polja često se nalazi u rasponu od 5% do 10% skale instrumenta. Međutim, točan raspon pokazivanja pokazateljskih instrumenata je samo 20%-80% skale. Pri takvim niskim opterećenjima, čitanja mogu odstupati od stvarne vrijednosti za desetine ili čak stotine ampera, čime se nadzor čini besmislenim.
- Nepostojeća zamjena raspona: Da bi se pokazivanje stavilo u točan raspon, potrebno je promijeniti raspon instrumenta, ali to mora biti usklađeno s omjerom transformatora struje. Budući da se transformatori za mjerenje i zaštitu često proizvode kao jedinstvena cjelina, zamjena transformatora zahtijeva masovne inženjerske radove i visoke troškove, što ga čini nepraktičnim.
III. Rješenje: Prednosti i primjena digitalnih elektroničkih instrumenata
1. Princip mjerenja
Digitalni instrumenti koriste naprednu A/D (Analog-to-Digital) konverzijsku tehnologiju. Oni prvo pretvaraju kontinuirane analogne električne veličine (poput napona, struje) u diskretne digitalne veličine prije mjerenja, obrade i prikaza. To se temeljito razlikuje od direktnog analognog pogonskog mehanizma pokazateljskih instrumenata.
2. Usparivanje ključnih prednosti
Digitalni instrumenti imaju prekovršnu prednost nad pokazateljskim instrumentima, kako je detaljno opisano u tablici ispod:
|
Kategorija prednosti |
Specifične karakteristike digitalnih instrumenata |
|
Prikaz i čitanje |
Direktni digitalni prikaz pruža intuitivne, jasne rezultate; potpuno eliminira greške kutova gledanja; omogućuje brzo i praktično čitanje. |
|
Mjerni performansi |
Visoka točnost s malim greškama u mjerenju; visoka osetljivost, održava točno pokazivanje posebno pri niskim opterećenjima. |
|
Lakoća korištenja |
Visoki ulazni impedans minimalizira utjecaj na mjerenu vezu; nema ograničenja na kut instalacije, omogućuju fleksibilnu raspodjelu; jednostavna uporaba s brzim odgovorom mjerenja. |
|
Potrosnja energije i dugotrajnost |
Niska vlastita potrošnja energije, energo-efikasno i ekološki prihvatljivo; dobra sposobnost zaštite od preopterećenja, manje podložni oštećenju od preopterećenja. |
3. Pozicioniranje primjene
Na temelju gore navedenih prednosti, digitalni električni mjerni instrumenti predstavljaju preferirano rješenje za nadogradnju instrumenata i pametnu operaciju i održavanje u transformatornicama naftnih polja. Efektivno rješavaju intrinzične nedostatke pokazateljskih instrumenata, značajno unapređujujući razine operativnog nadzora i učinkovitost donošenja odluka.
IV. Ključni aspekti implementacije i deploya
Da bi se osigurala gladka implementacija i dugotrajan stabilan rad projekta nadgradnje digitalnih instrumenata, sljedeći aspekti zahtijevaju naglasak:
- Konfiguracija pomoćne napaje
- Prioritet pouzdanosti: Preporučuje se da se pomoćna napaja instrumenta dobiva iz DC napajnog sustava, ili iz pouzdanih izvora poput rezervnih svjetiljki ili krugova sa rezervnim napajanjem unutar pomoćnog napajnog sustava transformatornice. To sprečava gubitak napajanja instrumenta tijekom ukupnog padanja napajanja transformatornice, što bi moglo dovesti do pogrešnog sudovanja operatera.
- Nezavisna zaštita: Svaki pomoćni napajni krug instrumenta treba biti opremljen posebnim štapom ili miniaturnim prekidačem visokog kapaciteta za efektivnu izolaciju u slučaju greške.
- Standardizacija i estetika:
- Vrsta, boja panela, dimenzije rezanja itd. odabranih digitalnih instrumenata trebaju biti standardizirani kako bi se održala ukupna estetika i konzistentnost kontrolnih ploča/kabina.
- Mjere protiv smetnji:
- Uzimajući u obzir složeni elektromagnetski okruženje unutar transformatornice, odaberite dokazane proizvode koji su prošli testove za snažna elektromagnetska okruženja.
- Tijekom faza dizajna i instalacije, moraju se provesti preventivne mjere poput štitnja i pravilnog zemljenja kako bi se osigurala dugotrajna stabilna operacija instrumenata u teškim elektromagnetskim uvjetima.
- Ciklus kalibracije i održavanja:
- Svi digitalni instrumenti trebaju biti uključeni u redovni ciklus kalibracije, s preporučenim ciklusom kalibracije od 1 godine.
- Da bi se osigurala točnost mjerenja, instrumenti trebaju biti uključeni i zagrijani 15 minuta prije svakog važnog mjerenja ili kalibracije.
- Tehnička podrška i praćenje:
- Nakon nadgrade i komisioniranja, dobavljač treba provesti praćenje korisnika, pravočasno riješiti operativne probleme i pružiti potrebne tehničke objašnjenja i trening operativnom osoblju.
V. Metode kalibracije ključnih digitalnih instrumenata
Da bi se osigurala točnost mjerenja, svi novoinstalirani i redovno pregledani digitalni instrumenti moraju biti kalibrirani prema specifikacijama. Ispod je skica postupka kalibracije glavnih vrsta instrumenata:
- Opća predhodna koraka: Povežite pomoćno napajanje; provjerite da digitalni displej ili zaslon prikazuje normalno.
- Kalibracija ampermetra: Povežite žice prema dijagramu žicnja; primijenite standardni AC strujni tok (npr. 5A); prilagodite potenciometar za kalibraciju prema specifikacijama; zatim primijenite proporcionalne strujne tokove (npr. 2.5A, 1.25A) kako biste provjerili linearnost.
- Kalibracija voltmetra: Prvo nulirajte instrument; zatim povežite žice prema dijagramu žicnja koja odgovara naponu (npr. 35KV, 6KV); unesite standardni napon (npr. 100V); prilagodite odgovarajući potenciometar za točan prikaz; i provjerite linearnost.
- Kalibracija mjerača aktivne/reactivne snage:
- Koristite standardni izvor za izlaz standardnog napona i strujnog toka, kontrolirajući njihov fazni kut.
- Mjerilac aktivne snage: Nulirajte instrument na fazni kut φ=90° (cosφ=0); prilagodite puni raspon na φ=0° (cosφ=1); provjerite linearnost na točkama poput φ=30°, 60° itd.
- Mjerilac reaktivne snage: Nulirajte instrument na fazni kut φ=0° (sinφ=0); prilagodite puni raspon na φ=90° (sinφ=1); i provjerite linearnost.
- Kalibracija mjerača faktora snage: Kalibrirajte na razlici faznih kutova od 0° (Faktor snage=1.00) i specifičnih kutova (npr. 140°) kako biste osigurali točne prikazne vrijednosti.
