Rešavanje problema tačnosti pri niskim opterećenjima: Vodič za nadogradnju digitalnih merila u naftnim električnim mrežama
I. Uvod i pozadina
Električni merne instrumente su ključni nadzorno-merne uređaje za sigurno, stabilno i ekonomično funkcionisanje mreže. Tradicionalno, analogni kazaljasti električni merne instrumente su široko korišćeni u podstajanjima naftnih poljana. Međutim, sa razvojem mreže i povećanim zahtevima za tačnost i pouzdanost merenja, kazaljasti instrumenti su pokazali mnoge nedostatke u dugoročnoj primeni, kao što su značajne greške čitanja, netačna indikacija pod niskim opterećenjima i teškoće u usklađivanju raspona.
Da bi se modernizirao nadzor rada podstajanja i osigurala tačnost, intuicija i pouzdanost merenja podataka, ovaj predlog preporučuje kompletnu nadogradnju postojećih kazaljasti instrumenta na digitalne elektronske instrumente. Digitalni instrumenti, sa svojom visokom tačnošću, lakoćom čitanja, snažnom otpornosti na smetnje, i praktičnim instalacijama i održavanjem, predstavljaju idealno rešenje za sadašnje probleme.
II. Trenutno stanje i analiza problema (Ograničenja kazaljasti instrumenta)
Trenutno korišćeni kazaljasti instrumenti su uglavnom izloženi sledećim urgentnim problemima:
- Greške pri čitanju: Ovisnost o ručnom vizualnom čitanju lako dovodi do paralaksnih grešaka. Nepravilne metode čitanja takođe doprinose ljudskim greškama, kompromitirajući tačnost podataka.
- Značajna netočnost pod niskim opterećenjima: Stvarno opterećenje u podstajanjima naftnih poljana često se nalazi u opsegu od 5% do 10% skale instrumenta. Međutim, tačan opseg indikacije za kazaljaste instrumente je samo 20%-80% skale. Pod takvim niskim opterećenjima, čitanja mogu odstupati od stvarne vrednosti za desetine ili čak stotine ampera, čime se nadzor čini besmislenim.
- Nepouzdanost zamene raspona: Da bi se indikacija stavila u tačan opseg, potrebno je promeniti raspon instrumenta, ali to mora da bude u skladu sa odnosom transformatora struje. Kako su merne i zaštitne transformatore često proizvedene kao integralni jedinici, zamena transformatora zahteva masovnu inženjersku radnju i visoke troškove, čime postaje nepraktično.
III. Rešenje: Prednosti i primena digitalnih elektronskih instrumenta
1. Princip merenja
Digitalni instrumenti koriste naprednu A/D (Analog-to-Digital) konverzijsku tehnologiju. Prvo pretvaraju kontinuirane analogne električne veličine (kao što su napon i struja) u diskretne digitalne veličine pre merenja, obrade i prikaza. To fundamentalno razlikuje od direktnog analognog mehanizma vođenja kazaljastih instrumenta.
2. Poređenje ključnih prednosti
Digitalni instrumenti imaju premoćne prednosti nad kazaljastim instrumentima, kako je detaljno prikazano u tabeli ispod:
|
Kategorija prednosti |
Specifične karakteristike digitalnih instrumenta |
|
Prikaz i čitanje |
Direktni digitalni prikaz pruža intuitivne, jasne rezultate; potpuno eliminira greške ugla gledanja; omogućava brzo i praktično čitanje. |
|
Merenje performansi |
Visoka tačnost sa malim greškama merenja; visoka osetljivost, održava tačnu indikaciju posebno pod niskim opterećenjima. |
|
Lakoća korišćenja |
Visoki ulazni impedans minimalizuje uticaj na merenu vezu; nema ograničenja na uglove instalacije, omogućava fleksibilnu raspodelu; jednostavna operacija sa brzim odgovorom merenja. |
|
Energija i otpornost |
Niska potrošnja sopstvene energije, energetski efikasno i ekološki prihvatljivo; dobra sposobnost zaštitne prekomjerne snage, manje podložno oštećenju od preopterećenja. |
3. Pozicioniranje primene
Na osnovu gore navedenih prednosti, digitalni električni merne instrumenti su preferentno rešenje za nadogradnju instrumenta i inteligentno održavanje i upravljanje u podstajanjima naftnih poljana. Efektivno rešavaju intrinzične nedostatke kazaljasti instrumenta, znatno unapređuju nivo operativnog nadzora i efikasnost donošenja odluka.
IV. Ključne tačke za implementaciju i deploy
Da bi se osigurala glatka implementacija i dugoročno stabilno funkcionisanje projekta nadogradnje digitalnim instrumentima, potrebno je naglasiti sledeće aspekte:
- Konfiguracija pomoćne napajajuće snage:
- Prioritet pouzdanosti: Preporučuje se da pomoćna napajajuća snaga instrumenta bude ishranjena iz DC sistema napajanja, ili iz pouzdanih izvora poput rezervnih svetlosnih krugova ili krugova sa rezervnom snagom unutar sistema pomoćne snage podstajanja. To sprečava gubitak napajanja instrumenta tokom ukupnog padanja snage u podstajanju, što bi moglo dovesti do pogrešnog sudstva operatera.
- Nezavisna zaštita: Svaki instrument treba da ima dedikirani žički ili miniaturni prekidač visokog kapaciteta za pomoćnu napajajuću snagu kako bi se osigurala efikasna izolacija u slučaju greške.
- Standardizacija i estetika:
- Tip, boja panela, dimenzije otvora i slično izabranih digitalnih instrumenta treba da budu standardizirani kako bi se održala ukupna estetika i konzistentnost kontrolnih panela/sklopova.
- Mere protiv smetnji:
- Uzimajući u obzir složeno elektromagnetno okruženje unutar podstajanja, odaberite dokazane proizvode koji su prošli testove u snažnim elektromagnetskim poljima.
- Tokom faza dizajna i instalacije, moraju biti implementirane preprečiteljske mere kao što su ekraniranje i pravilno zemljenje kako bi se osiguralo dugoročno stabilno funkcionisanje instrumenta u teškim elektromagnetskim uslovima.
- Ciklus kalibracije i održavanja:
- Svi digitalni instrumenti treba da budu uključeni u periodični plan kalibracije, sa preporučenim ciklusom kalibracije od 1 godine.
- Da bi se osigurala tačnost merenja, instrumenti treba da budu upali i zagrijani 15 minuta pre svakog važnog merenja ili kalibracije.
- Tehnička podrška i praćenje:
- Nakon nadogradnje i komisijovanja, dobavljač treba da provede praćenje korisnika, pravočasno reši operativne probleme i pruži potrebna tehnička objašnjenja i obuku operativnom osoblju.
V. Metode kalibracije ključnih digitalnih instrumenta
Da bi se garantovala tačnost merenja, svi novoinstalirani i periodično pregledani digitalni instrumenti moraju biti kalibrirani prema specifikacijama. Ispod je naveden pregled procesa kalibracije za glavne tipove instrumenta:
- Opšti početni koraci: Povežite pomoćnu napajajuću snagu; proverite da li digitalni displej ili ekran prikazuje normalno.
- Kalibracija ampermetra: Povežite žice prema dijagramu veza; primenite standardnu AC struju (npr. 5A); podešavajte kalibracioni potenciometar kako biste zadovoljili specifikacije; zatim primenite proporcionalne struje (npr. 2.5A, 1.25A) kako biste proverili linearnost.
- Kalibracija voltmetra: Prvo nulirajte instrument; zatim povežite žice prema dijagramu veza koja odgovara nivou napona (npr. 35KV, 6KV); unesite standardni napon (npr. 100V); podešavajte odgovarajući potenciometar za tačni prikaz; i proverite linearnost.
- Kalibracija merilaca aktivne/reactivne snage:
- Koristite standardni izvor za izlaz standardnog napona i struje, kontrolujući njihov fazni ugao.
- Merilac aktivne snage: Nulirajte instrument na fazni ugao φ=90° (cosφ=0); podešavajte pun skalni prikaz na φ=0° (cosφ=1); proverite linearnost na tačkama kao što su φ=30°, 60° itd.
- Merilac reaktivne snage: Nulirajte instrument na fazni ugao φ=0° (sinφ=0); podešavajte pun skalni prikaz na φ=90° (sinφ=1); i proverite linearnost.
- Kalibracija merilaca faktora snage: Kalibrirajte na razlici faznog ugla 0° (Faktor snage=1.00) i specifičnim uglom (npr. 140°) kako biste osigurali tačne vrednosti prikaza.
