Oplossing voor problemen met lage belastingnauwkeurigheid: Een upgradehandleiding voor digitale meters in olieveldenergie-netwerken

I. Inleiding en achtergrond​

Elektrische meetinstrumenten zijn cruciale toezichtsinstrumenten voor de veilige, stabiele en economische werking van elektriciteitsnetwerken. Traditioneel werden analoge wijzer-instrumenten breed toegepast in olieveldnettransformatieposten. Met de ontwikkeling van het netwerk en de toenemende eisen aan meetnauwkeurigheid en betrouwbaarheid zijn echter talrijke tekortkomingen gebleken bij de langdurige toepassing van wijzerinstrumenten, zoals aanzienlijke leesfouten, onnauwkeurige indicatie bij lage belastingen en moeilijkheden bij het bereiken van een juiste schaal.

Om de bewaking van de transformatiepost te moderniseren en de nauwkeurigheid, overzichtelijkheid en betrouwbaarheid van de datameting te waarborgen, stelt dit voorstel een volledige upgrade voor van bestaande wijzerinstrumenten naar digitale elektronische instrumenten. Digitale instrumenten, met hun hoge precisie, gemakkelijke leesbaarheid, sterke interferentiebestendigheid en gemakkelijke installatie en onderhoud, vormen de ideale oplossing voor de huidige problemen.

​II. Huidige situatie en probleemanalyse (beperkingen van wijzerinstrumenten)​​

De momenteel gebruikte wijzerinstrumenten hebben vooral te kampen met de volgende urgente problemen:

1. ​Leesfouten:​​ Afhankelijkheid van handmatig visueel lezen brengt gemakkelijk parallaxfouten met zich mee. Onjuiste leesmethoden dragen ook bij aan menselijke fouten, waardoor de nauwkeurigheid van de gegevens wordt aangetast.
2. ​Serieuze onnauwkeurigheid bij lage belastingen:​​ De werkelijke belasting in olieveldtransformatieposten ligt vaak binnen het bereik van 5%-10% van de schaal van het instrument. Echter, het nauwkeurige indicatiebereik voor wijzerinstrumenten is slechts 20%-80% van de schaal. Bij dergelijke lage belastingen kunnen de lezingen tientallen of zelfs honderden amperes afwijken van de werkelijke waarde, waardoor de bewaking zinloos wordt.
3. ​Ongeschikt voor vervanging van schaal:​​ Om de indicatie binnen het nauwkeurige bereik te brengen, is het nodig om de schaal van het instrument te veranderen, maar dit moet overeenkomen met de verhouding van de stroomtransformator. Aangezien meet- en beschermingstransformators vaak als een geïntegreerde eenheid worden gemaakt, impliceert het vervangen van transformators enorme ingenieurswerkzaamheden en hoge kosten, waardoor het onpraktisch is.

​III. Oplossing: Voordelen en toepassing van digitale elektronische instrumenten​

​1. Meetprincipe​

Digitale instrumenten maken gebruik van geavanceerde A/D (Analoog-naar-Digitaal) conversietechnologie. Ze converteren eerst continue analoge elektrische grootheden (zoals spanning, stroom) naar discrete digitale grootheden voordat ze worden gemeten, verwerkt en weergegeven. Dit verschilt fundamenteel van het directe analoge aandrijfmechanisme van wijzerinstrumenten.

​2. Kernvoordelen vergelijking​

Digitale instrumenten hebben overweldigende voordelen ten opzichte van wijzerinstrumenten, zoals gedetailleerd in de onderstaande tabel:

​3. Toepassingspositie​

Aan de hand van de bovenstaande voordelen zijn digitale elektrische meetinstrumenten de voorkeursoplossing voor instrument-upgrades en slimme bedrijfsvoering en onderhoud in olieveldnettransformatieposten. Ze lossen effectief de inherente nadelen van wijzerinstrumenten op en verhogen aanzienlijk de niveaus van operationele bewaking en besluitvormingsefficiëntie.

​IV. Belangrijke punten voor implementatie en inzet​

Om de soepele implementatie en de langetermijnstabiele werking van het project voor de retrofit van digitale instrumenten te waarborgen, vereisen de volgende aspecten nadruk:

1. ​Configuratie van de hulpkrachtvoorziening:​​
• ​Prioriteit voor betrouwbaarheid:​​ Het wordt aanbevolen dat de hulpkrachtvoorziening van het instrument wordt gevoed door het DC-stroomsystem, of door betrouwbare bronnen zoals noodverlichtingsschakelingen of schakelingen met reservevoeding binnen het hulpkrachtvoorzieningssysteem van de transformatiepost. Dit voorkomt dat het instrument tijdens een totale stroomuitval in de transformatiepost zonder stroom komt te staan, wat kan leiden tot misoordelen door de operator.
• ​Onafhankelijke bescherming:​​ Elk hulpkrachtvoorzieningscircuit van elk instrument moet uitgerust zijn met een speciaal aangepaste zekering of een hoogdoorlaatbare miniatuurcircuitschakelaar om effectieve isolatie te waarborgen in geval van storing.
2. ​Standardisering en esthetiek:​​
• Het type, paneelkleur, uitsnijdimensies, enz. van de geselecteerde digitale instrumenten moeten gestandaardiseerd worden om de algemene esthetiek en consistentie van de bedieningspanelen/kasten te behouden.
3. ​Anti-interferentiemaatregelen:​​
• Gezien de complexe elektromagnetische omgeving binnen transformatieposten, moeten bewezen producten worden gekozen die getest zijn in sterke elektrische en magnetische velden.
• Tijdens de ontwerpen installatiefasen moeten preventieve maatregelen zoals afschermen en correcte aarding worden genomen om de langetermijnstabiele werking van de instrumenten in strenge elektromagnetische omstandigheden te waarborgen.
4. ​Calibratie- en onderhoudscyclus:​​
• Alle digitale instrumenten moeten worden opgenomen in een periodieke calibratieschema, met een aanbevolen calibratiecyclus van 1 jaar.
• Om de meetnauwkeurigheid te waarborgen, moeten de instrumenten 15 minuten voor elke belangrijke meting of calibratie worden aangesloten en voorverwarmd.
5. ​Technische ondersteuning en nasynchronisatie:​​
• Na de retrofit en inbedrijfstelling moet de leverancier gebruikersnasynchronisatiebezoeken afleggen, operatielasten snel oplossen en noodzakelijke technische uitleg en training aan operationeel personeel geven.

​V. Calibratiemethoden voor belangrijke digitale instrumenten​

Om de meetnauwkeurigheid te garanderen, moeten alle nieuw geïnstalleerde en periodiek gecontroleerde digitale instrumenten volgens specificaties worden gecalibreerd. Hieronder staat een overzicht van het calibratieproces voor de belangrijkste instrumenttypen:

• ​Algemene voorbereidende stappen:​​ Sluit de hulpkrachtvoorziening aan; controleer of de digitale weergave of scherm normaal functioneert.
• ​Amperemeter kalibratie:​​ Verbind de draden volgens het bedradingsschema; pas een standaard wisselstroom toe (bijvoorbeeld 5A); stel de kalibratiepotmeter in om aan de specificaties te voldoen; pas vervolgens evenredige stromen toe (bijvoorbeeld 2.5A, 1.25A) om de lineariteit te controleren.
• ​Voltmeter kalibratie:​​ Nul het instrument eerst; verbind de draden vervolgens volgens het bedradingsschema dat overeenkomt met het spanningniveau (bijvoorbeeld 35KV, 6KV); voer een standaardspanning in (bijvoorbeeld 100V); stel de bijbehorende potmeter in voor de juiste weergave; en controleer de lineariteit.
• ​Actieve/Reactieve vermogensmeter kalibratie:​​
• Gebruik een standaardbron om standaardspanning en -stroom uit te voeren, met controle over hun fasehoek.
• ​Actieve vermogensmeter:​​ Nul het instrument bij fasehoek φ=90° (cosφ=0); stel de volledige schaal in bij φ=0° (cosφ=1); controleer de lineariteit bij punten zoals φ=30°, 60°, enz.
• ​Reactieve vermogensmeter:​​ Nul het instrument bij fasehoek φ=0° (sinφ=0); stel de volledige schaal in bij φ=90° (sinφ=1); en controleer de lineariteit.
• ​Kwaliteitsfactor meter kalibratie:​​ Kalibreer bij een fasehoekverschil van 0° (Kwaliteitsfactor=1.00) en specifieke hoeken (bijvoorbeeld 140°) om de juistheid van de weergegeven waarden te waarborgen.