低負荷精度問題の解決：油田電力網向けデジタルメーターのアップグレードガイド

I. はじめにと背景​

電気測定器は、電力網の安全かつ安定かつ経済的な運転に不可欠な監視装置です。従来、油田の変電所ではアナログ指針式の電気測定表示器が広く使用されてきました。しかし、電力網の発展とともに測定精度と信頼性に対する要求が高まり、長期間の使用において指針式計器は多くの欠点を明らかにしてきました。例えば、読み取り誤差が大きかったり、低負荷下での表示が正確でなかったり、範囲のマッチングが難しかったりするなどです。

変電所の運転監視を近代化し、データ測定の正確性、直感性、信頼性を確保するために、本提案では既存の指針式計器からデジタル電子計器への全面的なアップグレードを推奨します。デジタル計器は、高い精度、読みやすさ、強いノイズ耐性、簡単な設置とメンテナンスといった特長を持ち、現在の問題に対する理想的な解決策と言えます。

​II. 現状と問題分析（指針式計器の制限）​​

現在使用されている指針式計器は以下の緊急な問題に直面しています：

1. ​読み取り誤差：​​ 手動視覚読み取りによるパララックス誤差が容易に発生します。適切でない読み取り方法も人為的な誤差を引き起こし、データの正確性を損ないます。
2. ​低負荷下での重大な不正確性：​​ 油田の変電所における実際の負荷は、計器の目盛りの5%〜10%の範囲内にあります。しかし、指針式計器の正確な表示範囲は目盛りの20%〜80%です。このような低負荷下では、読み取り値が実際の値から数十乃至数百アンペアもずれ、モニタリングが意味を成しません。
3. ​実用的でない範囲の交換：​​ 表示を正確な範囲に持っていくためには、計器の範囲を変更する必要がありますが、これは現在のトランス比と一致させる必要があります。測定および保護トランスはしばしば統合ユニットとして製造されるため、トランスの交換は大規模な工事と高コストを伴い、実用的ではありません。

​III. 解決策：デジタル電子計器の利点と応用​

​1. 測定原理​

デジタル計器は先進的なA/D（アナログ・デジタル）変換技術を利用します。連続的なアナログ電力量（電圧、電流など）を離散的なデジタル量に変換してから測定、処理、表示を行います。これは指針式計器の直接的なアナログ駆動メカニズムとは根本的に異なります。

​2. 核心的な利点の比較​

デジタル計器は指針式計器に対して圧倒的な利点を持っています。以下に詳細を示します：

​3. 応用位置づけ​

上記の利点に基づいて、デジタル電気測定器は油田の変電所における計器のアップグレードとスマート運用・保守のための最適な解決策です。指針式計器の固有の欠点を効果的に解消し、運用監視レベルと意思決定効率を大幅に向上させることができます。

​IV. 実施と導入のポイント​

デジタル計器改造プロジェクトの円滑な実施と長期的な安定稼働を確保するため、以下の点に注意が必要です：

1. ​補助電源の設定：​​
• ​信頼性の優先：​​ 計器の補助電源はDC電源システムから供給することを推奨します。または、非常照明回路やバックアップ電源を持つ変電所補助電源システムからの信頼できるソースからの供給を考慮してください。これにより、変電所全体の停電時に計器の電源が失われ、オペレータが誤判断することを防ぎます。
• ​独立した保護：​​ 各計器の補助電源回路には専用のヒューズまたは高遮断容量の小型ブレーカーを装備し、故障時の効果的な分離を確保します。
2. ​標準化と美観：​​
• 選択されたデジタル計器のタイプ、パネルカラー、切り抜き寸法などは標準化され、制御盤/キャビネット全体の美観と一貫性を維持する必要があります。
3. ​ノイズ対策：​​
• 変電所内の複雑な電磁環境を考慮し、強電磁場環境テストを通過した証明された製品を選択してください。
• 設計および設置段階では、シールドや適切な接地などの予防措置を講じて、厳しい電磁環境下での計器の長期安定稼働を確保します。
4. ​校正とメンテナンスサイクル：​​
• すべてのデジタル計器は定期的な校正スケジュールに組み込まれるべきで、推奨される校正周期は1年です。
• 重要な測定または校正を行う前に、計器は15分間電源を入れて予熱する必要があります。
5. ​技術サポートとフォローアップ：​​
• 改造および試運転後、サプライヤはユーザーフォローアップを行い、運用上の問題を迅速に対処し、運用担当者に必要な技術的な説明とトレーニングを提供する必要があります。

​V. 主要なデジタル計器の校正方法​

測定の正確性を保証するため、新しく設置されたすべてのデジタル計器および定期検査を受けた計器は、仕様に基づいて校正する必要があります。主な計器タイプの校正プロセスの概要は以下の通りです：

• ​一般的な初期手順：​​ 補助電源を接続し、デジタルディスプレイまたは画面が正常に表示されることを確認します。
• ​アンペラメータの校正：​​ 配線図に従って配線を接続し、標準の交流電流（例：5A）を適用します。校正ポテンショメータを調整して仕様を満たすようにします。その後、比例的な電流（例：2.5A、1.25A）を適用して直線性を確認します。
• ​ボルトメータの校正：​​ 最初に計器をゼロ調整し、次に電圧レベル（例：35KV、6KV）に対応する配線図に従って配線を接続します。標準電圧（例：100V）を入力し、対応するポテンショメータを調整して正しい表示を得ます。そして直線性を確認します。
• ​有功/無功電力計の校正：​​
• 標準源を使用して標準電圧と電流を出力し、それらの位相角を制御します。
• ​有功電力計：​​ 位相角φ=90°（cosφ=0）で計器をゼロ調整し、φ=0°（cosφ=1）で全範囲を調整します。φ=30°、60°などの点で直線性を確認します。
• ​無功電力計：​​ 位相角φ=0°（sinφ=0）で計器をゼロ調整し、φ=90°（sinφ=1）で全範囲を調整します。そして直線性を確認します。
• ​力率計の校正：​​ 位相差が0°（力率=1.00）および特定の角度（例：140°）で校正し、正確な表示値を確保します。