Reševanje vprašanj natančnosti pri nizki obremenitvi: Vodnik za nadgradnjo digitalnih meril za napajalne mreže naftnih polj

I. Uvod in ozadje​

Električni merilni pripomočki so ključni nadzorni napravi za varno stabilno in ekonomično delovanje električnih omrežij. Tradicionalno so v podnapajalnicah naftnih polj široko uporabljani analogni kazalci s kazalcem. Vendar pa z razvojem omrežja in naraščajočimi zahtevami po točnosti in zanesljivosti meritve so kazalci s kazalcem v dolgoročnem uporabljanju razkrili veliko pomanjkljivosti, kot so znatne napake pri branju, netočna kazanje ob nizkih obremenitvah in težave pri prilagajanju obsega.

Za modernizacijo nadzora delovanja podnapajalnice in zagotavljanje točnosti intuitivnosti in zanesljivosti meritve podatkov ta predlog predlaga celovito nadgradnjo od obstoječih kazalcev s kazalcem do digitalnih elektronskih instrumentov. Digitalni instrumenti s svojo visoko točnostjo lahkostjo branja močno odpornostjo na motnje in enostavno namestitvijo in vzdrževanjem predstavljajo idealno rešitev trenutnih problemov.

​II. Trenutno stanje in analiza problemov (Omejitve kazalcev s kazalcem)​​

Trenutno uporabljeni kazalci s kazalcem predvsem trpijo zaradi naslednjih nujnih problemov:

1. ​Napake pri branju:​​ Odvisnost od ročnega vizualnega branja lahko preprosto vneseta paralaktna napaka. Napačne metode branja tudi prispevajo k človeškim napakam, ki komprometirajo točnost podatkov.
2. ​Znaten netočnost ob nizkih obremenitvah:​​ Dejanska obremenitev v podnapajalnicah naftnih polj pogosto leži v 5%-10% obsega instrumenta. Vendar je točen obseg kazanja za kazalce s kazalcem le 20%-80% obsega. Ob takšnih nizkih obremenitvah se lahko branja razlikujejo od dejanske vrednosti za desetine ali celo stotine amperov, kar izpostavljanje brez pomena.
3. ​Neprofesionalna zamenjava obsega:​​ Za prilagoditev kazanja v točen obseg je potrebna zamenjava obsega instrumenta, toda ta mora biti usklajena s stopnjo pretvorbe tokovnega transformatorja. Ker so merilni in zaščitni transformatorji pogosto izdelani kot celota, zamenjava transformatorjev vključuje obsežne gradbeni deli in visoke stroške, kar ga nerealistično.

​III. Rešitev: Prednosti in uporaba digitalnih elektronskih instrumentov​

​1. Merilni princip​

Digitalni instrumenti uporabljajo napredno A/D (Analog-Digital) pretvarjalno tehnologijo. Najprej pretvorijo zvezne analogne električne količine (kot so napetost, tok) v diskretne digitalne količine pred meritvijo, obdelavo in prikazom. To temeljito razlikuje od neposrednega analognega pogona kazalcev s kazalcem.

​2. Primerjava osnovnih prednosti​

Digitalni instrumenti imajo premočne prednosti pred kazalci s kazalcem, kot je podrobno opisano v spodnji tabeli:

​3. Uporaba in pozicioniranje​

Na podlagi zgornjih prednosti so digitalni električni merilni pripomočki prednostna rešitev za nadgradnjo instrumentov in pametno upravljanje in vzdrževanje v podnapajalnicah naftnih polj. Učinkovito rešujejo notranje pomanjkljivosti kazalcev s kazalcem, značilno izboljšujejo ravni operativnega nadzora in učinkovitost odločanja.

​IV. Ključne točke za izvajanje in razporejanje​

Za zagotavljanje gladkega izvajanja in dolgoročno stabilnega delovanja projekta za prenova digitalnih instrumentov, je potrebno poudariti naslednje vidike:

1. ​Namestitev pomočnega strujnega zasilovanja:​​
• ​Prioriteta zanesljivosti:​​ Predlagamo, da bo pomočno strujno zasilovanje instrumenta povzročeno iz sistemov DC struje ali iz zanesljivih virov, kot so rezervni svetlobni krugovi ali krugi z rezervnim zasilovanjem znotraj pomočnega strujnega sistema podnapajalnice. To prepreči izgubo struje instrumenta med popolno izklopom podnapajalnice, kar bi lahko vodilo do napačnega presojevanja operatorja.
• ​Samostojna zaščita:​​ Vsak pomočni strujni krug instrumenta bi moral biti opremljen z posebnim varnostnim preklopnikom ali miniaturnim preklopnikom z visokim prekinitvenim kapacitom, da zagotovi učinkovito izolacijo v primeru napake.
2. ​Standardizacija in estetika:​​
• Vrsta barva panela dimenzije rezanja itd. izbranih digitalnih instrumentov bi morali biti standardizirani, da ohranijo celotno estetiko in enotnost nadzornih plošč/predmetov.
3. ​Merila za zaščito pred motnjami:​​
• Bistva za kompleksno elektromagnetno okolje znotraj podnapajalnice, izberite dokazane izdelke, ki so prešli testiranje v močnih električnih in magnetnih poljih.
• V fazi načrtovanja in namestitve morajo biti izvedene preprečevalne ukrepi, kot so ščit in pravilno zemljenje, da zagotovite dolgoročno stabilno delovanje instrumentov v zahtevnih elektromagnetnih pogoji.
4. ​Cikel kalibracije in vzdrževanja:​​
• Vsi digitalni instrumenti bi morali biti vključeni v periodični kalibracijski načrt, z priporočenim ciklusom kalibracije 1 leta.
• Za zagotavljanje točnosti meritve bi morali biti instrumenti prižgani in segrevani 15 minut pred kakršnim koli pomembnim meritvijo ali kalibracijo.
5. ​Tehnična podpora in sledenje:​​
• Po prenovi in vpeljavi bi morali dobavitelj izvesti sledenje uporabnikom, hitro reševati operativne težave in nuditi potrebne tehnične razlage in usposabljanje operativnemu osebju.

​V. Metode kalibracije ključnih digitalnih instrumentov​

Za zagotavljanje točnosti meritve morajo biti vsi novonastavljeni in redno pregledani digitalni instrumenti kalibrirani glede na specifikacije. Spodaj je naveden pregled postopka kalibracije glavnih vrst instrumentov:

• ​Splošni začetni koraki:​​ Povežite pomočno strujno zasilovanje; preverite, da digitalni prikaz ali zaslon normalno prikazuje.
• ​Kalibracija ampermetra:​​ Povežite žice glede na shemo povezav; uporabite standardni AC tok (npr. 5A); prilagodite kalibracijski potenciometer, da ustrezata specifikacijam; nato uporabite sorazmerni tok (npr. 2.5A, 1.25A) za preverjanje linearnosti.
• ​Kalibracija voltmetra:​​ Najprej ničelirajte instrument; nato povežite žice glede na shemo povezav, ki ustreza ravni napetosti (npr. 35KV, 6KV); vnesejo standardno napetost (npr. 100V); prilagodite ustrezen potenciometer za pravilno prikaz; in preverite linearnost.
• ​Kalibracija aktivnega/neaktivnega merilca moči:​​
• Uporabite standardni vir za izhod standardne napetosti in toka, ki nadzorujejo njun fazni kot.
• ​Aktivni merilec moči:​​ Ničelirajte instrument pri faznem kotu φ=90° (cosφ=0); prilagodite celoten obseg pri φ=0° (cosφ=1); preverite linearnost na točkah, kot so φ=30°, 60° itd.
• ​Neaktivni merilec moči:​​ Ničelirajte instrument pri faznem kotu φ=0° (sinφ=0); prilagodite celoten obseg pri φ=90° (sinφ=1); in preverite linearnost.
• ​Kalibracija merilca faktorja moči:​​ Kalibrirajte pri faznem kotu razlike 0° (Faktor moči=1.00) in določenih kotih (npr. 140°) za zagotavljanje točnih prikaznih vrednosti.