
I. معرفی و پسزمینه
وسایل اندازهگیری برقی ابزارهای نظارتی حیاتی برای عملکرد ایمن، پایدار و اقتصادی شبکههای برق هستند. به طور سنتی، دستگاههای اندازهگیری نشانگر نوع آنالوگ در زیرстанسیونهای شبکه نفتی گسترده استفاده شدهاند. با این حال، با توسعه شبکه و افزایش نیازها به دقت و قابلیت اطمینان اندازهگیری، دستگاههای نشانگر مشکلات متعددی را در کاربرد بلندمدت نشان دادهاند، مانند خطاهای خواندن قابل توجه، نشانگری نادرست در بارهای کم، و دشواری در تطابق دامنه.
برای مدرنسازی نظارت عملیات زیرستانسیون و تضمین دقت، واضحیت و قابلیت اطمینان اندازهگیری دادهها، این پیشنهاد بهروزرسانی جامع از دستگاههای نشانگر موجود به دستگاههای الکترونیکی دیجیتال را توصیه میکند. دستگاههای دیجیتال با دقت بالا، خوانایی آسان، قابلیت مقاومت علیه تداخل قوی و ویژگیهای نصب و نگهداری آسان، راه حل ایدهآل برای مشکلات فعلی هستند.
II. وضعیت فعلی و تحلیل مشکلات (محدودیتهای دستگاههای نشانگر)
دستگاههای نشانگر فعلی عمدتاً با مشکلات فوری زیر مواجه هستند:
- خطاهای خواندن: وابستگی به خواندن دیدی دستی به راحتی خطاهای زاویهای را موجب میشود. روشهای نادرست خواندن نیز به خطاهای انسانی کمک میکند و دقت دادهها را کاهش میدهد.
- ناصحیحی شدید در بارهای کم: بار واقعی در زیرستانسیونهای نفتی معمولاً در محدوده ۵٪-۱۰٪ مقیاس دستگاه قرار دارد. با این حال، محدوده نشانگری دقیق دستگاههای نشانگر فقط ۲۰٪-۸۰٪ مقیاس است. در چنین بارهای کمی، خواندنها میتوانند از مقدار واقعی تا دهها یا حتی صدها آمپر انحراف داشته باشند و نظارت را بیمعنی میکنند.
- تعویض غیرعملی دامنه: برای برد دامنه به محدوده دقیق، لازم است دامنه دستگاه را تغییر داد، اما این باید با نسبت ترانسفورماتور جریان مطابقت داشته باشد. از آنجا که ترانسفورماتورهای اندازهگیری و حفاظت معمولاً به صورت واحد یکپارچه ساخته میشوند، تعویض ترانسفورماتورها شامل کار مهندسی عظیم و هزینههای بالا است که آن را غیرعملی میکند.
III. راهحل: مزایا و کاربرد دستگاههای الکترونیکی دیجیتال
1. اصل اندازهگیری
دستگاههای دیجیتال از فناوری پیشرفته A/D (آنالوگ به دیجیتال) استفاده میکنند. آنها ابتدا مقادیر برقی آنالوگ مداوم (مانند ولتاژ، جریان) را به مقادیر دیجیتال گسسته تبدیل میکنند قبل از اندازهگیری، پردازش و نمایش. این اساساً با مکانیسم مستقیم محرک آنالوگ دستگاههای نشانگر متفاوت است.
2. مقایسه مزایا اصلی
دستگاههای دیجیتال مزایای قاطعی نسبت به دستگاههای نشانگر دارند، که در جدول زیر توضیح داده شده است:
|
دسته مزیت
|
ویژگیهای خاص دستگاههای دیجیتال
|
|
نمایش و خواندن
|
نمایش دیجیتال مستقیم نتایج واضح و واضح را فراهم میکند؛ کاملاً خطاهای زاویه دید را حذف میکند؛ خواندن سریع و آسان را ممکن میسازد.
|
|
عملکرد اندازهگیری
|
دقت بالا با خطاهای اندازهگیری کوچک؛ حساسیت بالا، نشانگری دقیق به ویژه در شرایط بار کم.
|
|
آسانی استفاده
|
امپدانس ورودی بالا تأثیر بر مدار اندازهگیری را کاهش میدهد؛ محدودیتهای زاویه نصب وجود ندارد و اجازه میدهد تا ترتیببندی انعطافپذیر باشد؛ عملکرد ساده با واکنش سریع اندازهگیری.
|
|
مصرف انرژی و دوام
|
مصرف انرژی خود کم، کارآمد و محیطزیستدوست؛ قابلیت محافظت از بار متجاوز خوب، کمتر آسیبپذیری از بار متجاوز.
|
3. موقعیت کاربردی
با توجه به مزایای فوق، دستگاههای اندازهگیری برقی دیجیتال راهحل ترجیحی برای بهروزرسانی دستگاهها و عملیات هوشمند و نگهداری در زیرستانسیونهای شبکه نفتی هستند. آنها به طور موثر مشکلات ذاتی دستگاههای نشانگر را حل میکنند و سطح نظارت عملیاتی و کارایی تصمیمگیری را به طور قابل توجهی افزایش میدهند.
IV. نقاط کلیدی برای اجراییسازی و گسترش
برای تضمین اجرای موفق و عملکرد پایدار بلندمدت پروژه بهروزرسانی دستگاههای دیجیتال، جنبههای زیر نیاز به تأکید دارند:
- پیکربندی منبع تغذیه کمکی:
- اولویت قابلیت اطمینان: توصیه میشود منبع تغذیه کمکی دستگاه از سیستم تغذیه DC یا منابع موثق مانند مدارهای روشنایی ذخیره یا مدارهای با تغذیه پشتیبان در سیستم تغذیه کمکی زیرستانسیون تغذیه شود. این امر جلوگیری میکند از از دست دادن تغذیه دستگاه در صورت قطع کامل تغذیه زیرستانسیون که میتواند به اشتباه عملیاتی منجر شود.
- محافظت مستقل: هر دستگاه باید دارای دیود فیوز یا مدارکسر کوچک با ظرفیت قطع بالا در مدار تغذیه کمکی خود باشد تا تضمین کند که در صورت وقوع خرابی، جداشدگی مؤثر انجام شود.
- استانداردسازی و زیبایی:
- نوع، رنگ پنل، ابعاد برش و غیره دستگاههای دیجیتال انتخابی باید استاندارد شوند تا زیبایی و یکپارچگی کلی پنلها/کابینتهای کنترلی حفظ شود.
- تدابیر ضد تداخل:
- با توجه به محیط الکترومغناطیسی پیچیده درون زیرستانسیونها، محصولات اثبات شده که در محیطهای الکتریکی و مغناطیسی قوی تست شدهاند را انتخاب کنید.
- در مرحله طراحی و نصب، تدابیر پیشگیرانه مانند محافظت و زمیندهی صحیح باید انجام شود تا تضمین کند که دستگاهها در شرایط الکترومغناطیسی سخت در طول دوره عملکرد بلندمدت پایدار باشند.
- دوره کالیبراسیون و نگهداری:
- تمام دستگاههای دیجیتال باید در برنامه کالیبراسیون دورهای قرار گیرند، با دوره کالیبراسیون توصیه شده یک سال.
- برای تضمین دقت اندازهگیری، دستگاهها باید قبل از هر اندازهگیری یا کالیبراسیون مهم برای ۱۵ دقیقه روشن شوند و پیشگرم شوند.
- پشتیبانی فنی و دنباله:
- پس از بهروزرسانی و راهاندازی، تأمینکننده باید بازدیدهای پیگیری کاربران را انجام دهد، مشکلات عملیاتی را به طور فوری برطرف کند و توضیحات فنی و آموزش ضروری به کارکنان عملیاتی ارائه دهد.
V. روشهای کالیبراسیون دستگاههای دیجیتال کلیدی
برای تضمین دقت اندازهگیری، تمام دستگاههای دیجیتال نصب شده جدید و بررسیشده دورهای باید طبق مشخصات کالیبراسیون شوند. زیر چکیده فرآیند کالیبراسیون برای انواع اصلی دستگاهها آورده شده است:
- مراحل مقدماتی عمومی: منبع تغذیه کمکی را وصل کنید؛ بررسی کنید که نمایش دیجیتال یا صفحه نمایش به طور عادی نمایش داده شود.
- کالیبراسیون آمپرمتر: سیمها را بر اساس نمودار سیمپیچی وصل کنید؛ جریان AC استاندارد (مانند ۵A) اعمال کنید؛ پتنتیومتر کالیبراسیون را تنظیم کنید تا مشخصات را برآورده کند؛ سپس جریانهای متناسب (مانند ۲.۵A، ۱.۲۵A) را برای تأیید خطی بودن اعمال کنید.
- کالیبراسیون ولتمتر: ابتدا دستگاه را صفر کنید؛ سپس سیمها را بر اساس نمودار سیمپیچی مربوط به سطح ولتاژ (مانند ۳۵KV، ۶KV) وصل کنید؛ ولتاژ استاندارد (مانند ۱۰۰V) را وارد کنید؛ پتنتیومتر مربوطه را برای نمایش صحیح تنظیم کنید؛ و خطی بودن را تأیید کنید.
- کالیبراسیون دستگاههای اندازهگیری توان فعال/غیرفعال:
- از منبع استاندارد برای خروجی ولتاژ و جریان استاندارد استفاده کنید، کنترل زاویه فاز آنها را انجام دهید.
- دستگاه اندازهگیری توان فعال: دستگاه را در زاویه فاز φ=۹۰° (cosφ=۰) صفر کنید؛ محدوده کامل را در φ=۰° (cosφ=۱) تنظیم کنید؛ و خطی بودن را در نقاط مانند φ=۳۰°، ۶۰° و غیره تأیید کنید.
- دستگاه اندازهگیری توان غیرفعال: دستگاه را در زاویه فاز φ=۰° (sinφ=۰) صفر کنید؛ محدوده کامل را در φ=۹۰° (sinφ=۱) تنظیم کنید؛ و خطی بودن را تأیید کنید.
- کالیبراسیون دستگاه اندازهگیری عامل توان: در اختلاف زاویه فاز ۰° (عامل توان=۱.۰۰) و زوایای خاص (مانند ۱۴۰°) کالیبراسیون کنید تا مطمئن شوید مقادیر نمایش داده شده دقیق هستند.