Решение проблем точности при низкой нагрузке: руководство по обновлению цифровых счетчиков для электросетей нефтяных месторождений

I. Введение и предыстория

Электрические измерительные приборы являются ключевыми устройствами для безопасной, стабильной и экономичной работы электросетей. Традиционно в подстанциях нефтяных месторождений широко использовались аналоговые указательные измерительные приборы. Однако, с развитием сетей и увеличением требований к точности и надежности измерений, указательные приборы показали множество недостатков в долгосрочном применении, таких как значительные ошибки чтения, неточность показаний при низкой нагрузке и трудности в согласовании диапазонов.

Для модернизации мониторинга работы подстанций и обеспечения точности, наглядности и надежности измерений данных, данный проект предлагает полный переход от существующих указательных приборов к цифровым электронным приборам. Цифровые приборы, обладая высокой точностью, удобством чтения, сильной устойчивостью к помехам, а также удобством установки и обслуживания, представляют собой идеальное решение текущих проблем.

II. Анализ текущей ситуации и проблем (ограничения указательных приборов)

Используемые в настоящее время указательные приборы сталкиваются со следующими острыми проблемами:

1. Ошибки чтения: Зависимость от визуального чтения человеком легко приводит к параллакс-ошибкам. Неправильные методы чтения также способствуют человеческим ошибкам, что снижает точность данных.
2. Серьезная неточность при низкой нагрузке: Фактическая нагрузка на подстанциях нефтяных месторождений часто находится в диапазоне 5%-10% шкалы прибора. Однако точный диапазон показаний для указательных приборов составляет только 20%-80% шкалы. При такой низкой нагрузке показания могут отличаться от фактического значения на десятки или даже сотни ампер, делая мониторинг бессмысленным.
3. Непрактичная замена диапазона: Для того чтобы привести показания в точный диапазон, необходимо изменить диапазон прибора, но это должно соответствовать коэффициенту трансформатора тока. Поскольку измерительные и защитные трансформаторы часто производятся как единое целое, замена трансформаторов требует значительных инженерных работ и высоких затрат, что делает это непрактичным.

III. Решение: Преимущества и применение цифровых электронных приборов

1. Принцип измерения

Цифровые приборы используют передовые технологии АЦП (аналого-цифрового преобразования). Они сначала преобразуют непрерывные аналоговые электрические величины (например, напряжение, ток) в дискретные цифровые величины, прежде чем выполнять измерения, обработку и отображение. Это принципиально отличается от прямого аналогового механизма управления указательными приборами.

2. Сравнение основных преимуществ

Цифровые приборы имеют явные преимущества по сравнению с указательными приборами, как подробно показано в таблице ниже:

3. Позиционирование применения

На основе вышеупомянутых преимуществ, цифровые электрические измерительные приборы являются предпочтительным решением для модернизации приборов и интеллектуального оперативного обслуживания на подстанциях нефтяных месторождений. Они эффективно решают врожденные недостатки указательных приборов, значительно повышая уровень оперативного мониторинга и эффективность принятия решений.

IV. Ключевые моменты реализации и развертывания

Для обеспечения успешной реализации и долгосрочной стабильной работы проекта модернизации цифровых приборов, следует обратить внимание на следующие аспекты:

1. Конфигурация вспомогательного источника питания:
• Приоритет надежности: Рекомендуется, чтобы вспомогательное питание прибора осуществлялось от системы постоянного тока или от надежных источников, таких как резервные осветительные цепи или цепи с резервным питанием в системе вспомогательного питания подстанции. Это предотвращает потерю питания прибора при полном отключении подстанции, что может привести к ошибочному суждению оператора.
• Независимая защита: Каждый вспомогательный источник питания прибора должен быть оборудован отдельным предохранителем или миниатюрным автоматическим выключателем с высокой отключающей способностью, чтобы обеспечить эффективную изоляцию в случае неисправности.
2. Стандартизация и эстетика:
• Тип, цвет панели, размеры вырезов и т.д. выбранных цифровых приборов должны быть стандартизированы, чтобы поддерживать общую эстетику и согласованность панелей управления/шкафов.
3. Меры защиты от помех:
• Учитывая сложную электромагнитную среду в подстанциях, следует выбирать проверенные продукты, прошедшие тесты в условиях сильных электрических и магнитных полей.
• На этапах проектирования и установки необходимо предпринимать превентивные меры, такие как экранирование и правильное заземление, чтобы обеспечить длительную стабильную работу приборов в жестких электромагнитных условиях.
4. Периодическая поверка и техническое обслуживание:
• Все цифровые приборы должны быть включены в график периодической поверки, рекомендуемый интервал поверки — 1 год.
• Для обеспечения точности измерений приборы должны быть включены и прогреты в течение 15 минут перед важными измерениями или поверкой.
5. Техническая поддержка и последующее сопровождение:
• После модернизации и ввода в эксплуатацию поставщик должен проводить последующие визиты к пользователям, своевременно решать вопросы эксплуатации и предоставлять необходимые технические объяснения и обучение операционному персоналу.

V. Методы поверки ключевых цифровых приборов

Для гарантии точности измерений все новые и периодически проверяемые цифровые приборы должны быть поверены в соответствии с требованиями. Ниже приведен обзор процесса поверки основных типов приборов:

• Общие предварительные шаги: Подключите вспомогательное питание; проверьте, что цифровое отображение или экран показывают нормально.
• Поверка амперметра: Подключите провода в соответствии со схемой; примените стандартный переменный ток (например, 5А); отрегулируйте потенциометр настройки в соответствии с требованиями; затем примените пропорциональные токи (например, 2,5А, 1,25А) для проверки линейности.
• Поверка вольтметра: Сначала обнульте прибор; затем подключите провода в соответствии со схемой, соответствующей уровню напряжения (например, 35 кВ, 6 кВ); введите стандартное напряжение (например, 100 В); отрегулируйте соответствующий потенциометр для правильного отображения; и проверьте линейность.
• Поверка активных/реактивных счетчиков мощности:
• Используйте стандартный источник для вывода стандартного напряжения и тока, контролируя их фазовый угол.
• Активный счетчик мощности: Обнульте прибор при фазовом угле φ=90° (cosφ=0); отрегулируйте полную шкалу при φ=0° (cosφ=1); проверьте линейность на точках, таких как φ=30°, 60° и т.д.
• Реактивный счетчик мощности: Обнульте прибор при фазовом угле φ=0° (sinφ=0); отрегулируйте полную шкалу при φ=90° (sinφ=1); и проверьте линейность.
• Поверка счетчика коэффициента мощности: Проведите калибровку при разности фазовых углов 0° (коэффициент мощности=1,00) и конкретных углах (например, 140°), чтобы обеспечить точные значения отображения.