Rozwiązanie problemów z dokładnością przy niskim obciążeniu: Przewodnik modernizacji cyfrowych liczników dla sieci elektroenergetycznych naftowych

I. Wprowadzenie i tło​

Przyrządy pomiarowe elektryczne są kluczowymi urządzeniami monitorującymi bezpieczny, stabilny i ekonomiczny działanie sieci elektroenergetycznych. Tradycyjnie w podstacjach polowych szeroko stosowane były wskaźnikowe przyrządy pomiarowe z igłą. Jednakże, wraz z rozwojem sieci i rosnącymi wymaganiami co do dokładności i niezawodności pomiarów, przyrządy z igłą ujawniły wiele wad w długotrwałym użytkowaniu, takich jak znaczne błędy odczytu, niedokładna wskazana wartość przy niskich obciążeniach oraz trudności w dopasowaniu zakresu.

Aby zmodernizować monitorowanie pracy podstacji i zapewnić dokładność, intuicyjność i niezawodność pomiarów danych, niniejsza propozycja zaleca kompleksową modernizację istniejących przyrządów z igłą na cyfrowe przyrządy elektroniczne. Cyfrowe przyrządy, dzięki wysokiej dokładności, łatwemu odczytowi, silnej odporności na zakłócenia oraz wygodnej instalacji i konserwacji, stanowią idealne rozwiązanie dla obecnych problemów.

​II. Obecna sytuacja i analiza problemów (Ograniczenia przyrządów z igłą)​​

Obecnie używane przyrządy z igłą mają następujące naglące problemy:

1. ​Błędy odczytu:​​ Zależność od ręcznego odczytu wzrokowego łatwo prowadzi do błędów paralaksy. Nieprawidłowe metody odczytu również przyczyniają się do błędów ludzkich, kompromitując dokładność danych.
2. ​Znaczna niedokładność przy niskich obciążeniach:​​ Rzeczywiste obciążenie w podstacjach polowych często mieści się w zakresie 5%-10% skali przyrządu. Jednakże, dokładny zakres wskazywania przez przyrządy z igłą to tylko 20%-80% skali. Przy tak niskich obciążeniach odczyty mogą odbiegać od rzeczywistej wartości o dziesiątki lub nawet setki amperów, co sprawia, że monitorowanie traci sens.
3. ​Niepraktyczna zmiana zakresu:​​ Aby wprowadzić wskazanie w dokładny zakres, niezbędna jest zmiana zakresu przyrządu, ale musi ona być zgodna z współczynnikiem transformatora prądowego. Ponieważ transformatory pomiarowe i ochronne są często produkowane jako jednostka, wymiana transformatorów wiąże się z ogromnymi pracami inżynieryjnymi i wysokimi kosztami, co czyni to niepraktycznym.

​III. Rozwiązanie: Zalety i zastosowanie cyfrowych przyrządów elektronicznych​

​1. Zasada pomiaru​

Cyfrowe przyrządy wykorzystują zaawansowaną technologię konwersji A/D (Analogowo-Cyfrowej). Najpierw przekształcają ciągłe wielkości elektryczne (np. napięcie, prąd) w dyskretne wielkości cyfrowe, a następnie dokonują pomiaru, przetwarzania i wyświetlenia. To fundamentalnie różni się od bezpośredniej analogowej mechaniki napędowej przyrządów z igłą.

​2. Porównanie kluczowych zalet​

Cyfrowe przyrządy mają ogromne przewagi nad przyrządami z igłą, jak szczegółowo przedstawiono w poniższej tabeli:

​3. Pozycjonowanie zastosowania​

Na podstawie powyższych zalet, cyfrowe przyrządy pomiarowe są preferowanym rozwiązaniem dla modernizacji przyrządów i inteligentnego zarządzania w podstacjach polowych. Efektywnie rozwiązują wewnętrzne wady przyrządów z igłą, znacząco zwiększając poziom monitorowania operacyjnego i efektywność podejmowania decyzji.

​IV. Kluczowe punkty implementacji i wdrożenia​

Aby zapewnić płynne wdrożenie i długotrwałą stabilną pracę projektu modernizacji cyfrowych przyrządów, należy podkreślić następujące aspekty:

1. ​Konfiguracja zasilania pomocniczego:​​
• ​Priorytet niezawodności:​​ Zaleca się, aby zasilanie pomocnicze przyrządu pochodziło z systemu zasilania DC, lub z niezawodnych źródeł, takich jak obwody oświetlenia awaryjnego lub obwody z zasilaniem zapasowym w systemie zasilania pomocniczego podstacji. Zapobiega to utracie zasilania przyrządu podczas całkowitego wyłączenia zasilania podstacji, co może prowadzić do błędnego oceniania przez operatora.
• ​Oddzielna ochrona:​​ Każdy obwód zasilania pomocniczego przyrządu powinien być wyposażony w dedykowany bezpiecznik lub mikroprzerzutnik o dużej mocy przerzutowej, aby zapewnić skuteczne izolowanie w przypadku awarii.
2. ​Standardyzacja i estetyka:​​
• Typ, kolor panelu, wymiary otworu itp. wybranych cyfrowych przyrządów powinny być standaryzowane, aby zachować ogólną estetykę i spójność pulpitu sterownika/szafy.
3. ​Środki antyinterferencyjne:​​
• Ze względu na złożone środowisko elektromagnetyczne w podstacjach, należy wybrać udowodnione produkty, które przeszły testy w środowisku o silnym polu elektrycznym i magnetycznym.
• Podczas faz projektowania i montażu należy zastosować prewencyjne środki, takie jak ekranowanie i odpowiednie zazemienie, aby zapewnić długotrwałą stabilną pracę przyrządów w trudnych warunkach elektromagnetycznych.
4. ​Cykl kalibracji i konserwacji:​​
• Wszystkie cyfrowe przyrządy powinny być uwzględnione w okresowym harmonogramie kalibracji, z zalecanym cyklem kalibracji wynoszącym 1 rok.
• Aby zapewnić dokładność pomiaru, przed każdym ważnym pomiarem lub kalibracją przyrządy powinny być włączone i podgrzewane przez 15 minut.
5. ​Wsparcie techniczne i śledzenie:​​
• Po modernizacji i uruchomieniu, dostawca powinien przeprowadzać wizyty użytkowników, szybko rozwiązywać problemy operacyjne i dostarczać niezbędne wyjaśnienia techniczne i szkolenia dla personelu operacyjnego.

​V. Metody kalibracji kluczowych cyfrowych przyrządów​

Aby zagwarantować dokładność pomiaru, wszystkie nowo zainstalowane i okresowo inspekcjonowane cyfrowe przyrządy muszą być skalibrowane zgodnie ze specyfikacjami. Poniżej przedstawiono zarys procesu kalibracji głównych typów przyrządów:

• ​Ogólne wstępne kroki:​​ Podłączyć zasilanie pomocnicze; sprawdzić, czy wyświetlanie cyfrowe lub ekran pokazuje normalnie.
• ​Kalibracja amperomierza:​​ Podłączyć przewody zgodnie z diagramem kablowym; zastosować standardowy prąd przemienny (np. 5A); dostroić potencjometr kalibracyjny, aby spełniał specyfikacje; następnie zastosować proporcjonalne prądy (np. 2.5A, 1.25A), aby zweryfikować liniowość.
• ​Kalibracja woltomierza:​​ Najpierw wyzerować przyrząd; następnie podłączyć przewody zgodnie z diagramem kablowym odpowiadającym poziomowi napięcia (np. 35KV, 6KV); wprowadzić standardowe napięcie (np. 100V); dostroić odpowiedni potencjometr, aby uzyskać poprawne wyświetlanie; i zweryfikować liniowość.
• ​Kalibracja licznika mocy czynnej/biernych:​​
• Użyć standardowego źródła do generowania standardowego napięcia i prądu, kontrolując ich kąt fazowy.
• ​Licznik mocy czynnej:​​ Wyzerować przyrząd przy kącie fazowym φ=90° (cosφ=0); dostroić pełną skale przy φ=0° (cosφ=1); sprawdzić liniowość w punktach, takich jak φ=30°, 60° itp.
• ​Licznik mocy biernych:​​ Wyzerować przyrząd przy kącie fazowym φ=0° (sinφ=0); dostroić pełną skale przy φ=90° (sinφ=1); i sprawdzić liniowość.
• ​Kalibracja licznika współczynnika mocy:​​ Skalibrować przy różnicie kąta fazowego 0° (Współczynnik mocy=1.00) i określonych kątach (np. 140°), aby zagwarantować dokładne wartości wyświetlane.