Вирішення проблем точності при низькому навантаженні: Гід по оновленню цифрових лічильників для електромереж нафтогазових підприємств

I. Вступ та фон​

Електричні вимірювальні прилади є критичними моніторинговими пристроями для безпечного, стабільного та економічного функціонування електромереж. Традиційно, аналогові стрілкові електричні вимірювальні прилади широко застосовуються на підстанціях нафтових промислових об'єктів. Однак, з розвитком мереж і зростанням вимог до точності та надійності вимірювань, стрілкові прилади у довгостроковому використанні виявили багато недоліків, таких як значні похибки читання, неточне показання при низьких навантаженнях та труднощі з налаштуванням діапазону.

Для модернізації моніторингу операцій на підстанціях та забезпечення точності, інтуїтивності та надійності вимірювання даних, ця пропозиція рекомендує повну оновлення існуючих стрілкових приладів на цифрові електронні прилади. Цифрові прилади, з їх високою точністю, легкістю читання, сильними антиінтерференційними можливостями та зручними встановленням та обслуговуванням, представляють ідеальне рішення для поточних проблем.

​II. Поточна ситуація та аналіз проблем (Обмеження стрілкових приладів)​​

Поточні стрілкові прилади головним чином страждають від наступних не терпящих відкладення проблем:

1. ​Похибки читання:​​ Залежність від ручного візуального читання легко вводить паралаксні похибки. Неправильні методи читання також сприяють людським помилкам, що погіршує точність даних.
2. ​Суттєва неточність при низьких навантаженнях:​​ Фактичне навантаження на підстанціях нафтових промислових об'єктів часто знаходиться в діапазоні 5%-10% шкали приладу. Однак, точний діапазон показання для стрілкових приладів становить лише 20%-80% шкали. При таких низьких навантаженнях показання можуть відрізнятися від реального значення на десятки або навіть сотні ампер, що робить моніторинг безглуздим.
3. ​Непрактична заміна діапазону:​​ Для того, щоб привести показання в точний діапазон, необхідно змінити діапазон приладу, але це повинно відповідати коефіцієнту перетворення трансформатора струму. Оскільки вимірювальні та захисні трансформатори часто виготовляються як інтегрована одиниця, заміна трансформаторів включає масштабні інженерні роботи та високі витрати, що робить це непрактичним.

​III. Рішення: Переваги та застосування цифрових електронних приладів​

​1. Принцип вимірювання​

Цифрові прилади використовують передову A/D (аналогово-цифрову) технологію перетворення. Вони спочатку перетворюють неперервні аналогові електричні величини (наприклад, напругу, струм) на дискретні цифрові величини перед вимірюванням, обробкою та відображенням. Це кардинально відрізняється від прямої аналогової механіки керування стрілкових приладів.

​2. Порівняння основних переваг​

Цифрові прилади мають надзвичайно переважні переваги над стрілковими приладами, як детально показано в таблиці нижче:

​3. Позиціонування застосування​

На основі вищезазначених переваг, цифрові електричні вимірювальні прилади є приоритетним рішенням для оновлення приладів та інтелектуального обслуговування на підстанціях нафтових промислових об'єктів. Вони ефективно вирішують вбудовані недоліки стрілкових приладів, значно підвищуючи рівень операційного моніторингу та ефективність прийняття рішень.

​IV. Ключові моменти для реалізації та розгортування​

Для забезпечення гладкої реалізації та тривалого стабільного функціонування проекту модернізації цифрових приладів, наступні аспекти потребують акценту:

1. ​Конфігурація допоміжного живлення:​​
• ​Пріоритет надійності:​​ Рекомендується, щоб допоміжне живлення приладів було підключено до системи DC-живлення, або до надійних джерел, таких як резервні освітлювальні кола або кола з резервним живленням в системі допоміжного живлення підстанції. Це запобігає втраті живлення приладів під час загального відключення живлення підстанції, що може призвести до помилкових висновків оператора.
• ​Незалежна захиста:​​ Кожен допоміжний коло живлення приладів повинен бути оснащений окремим предохранителем або мініатюрним автоматичним вимикачем з високою здатністю розімкнення, щоб забезпечити ефективну ізоляцію у разі аварії.
2. ​Стандартизація та естетика:​​
• Тип, колір панелі, розміри розрізів тощо обраних цифрових приладів повинні бути стандартизовані, щоб зберегти загальну естетику та послідовність контрольних панелей/шкафів.
3. ​Антиінтерференційні заходи:​​
• З урахуванням складного електромагнітного середовища в підстанціях, слід вибирати доведені продукти, які пройшли тестування в умовах сильних електро- та магнітних полів.
• На етапах проектування та встановлення необхідно впроваджувати передбачувані заходи, такі як екранирування та правильне заземлення, для забезпечення тривалого стабільного функціонування приладів у складних електромагнітних умовах.
4. ​Періодична верифікація та обслуговування:​​
• Усі цифрові прилади повинні бути включені в графік періодичної верифікації, з рекомендованим циклом верифікації 1 рік.
• Для забезпечення точності вимірювання, прилади повинні бути включені та попередньо нагріті протягом 15 хвилин перед будь-якими важливими вимірюваннями або верифікацією.
5. ​Технічна підтримка та наступне супроводження:​​
• Після модернізації та введення в експлуатацію, постачальник повинен проводити відвідини користувачів, швидко вирішувати питання експлуатації та надавати необхідні технічні пояснення та навчання для операторів.

​V. Методи верифікації ключових цифрових приладів​

Для забезпечення точності вимірювання, всі ново встановлені та періодично перевіряльні цифрові прилади повинні бути верифіковані відповідно до специфікацій. Нижче наведено огляд процесу верифікації основних типів приладів:

• ​Загальні попередні кроки:​​ Підключити допоміжне живлення; перевірити, що цифровий дисплей або екран показує нормально.
• ​Верифікація амперметра:​​ Підключити дроти відповідно до схеми; застосувати стандартний черговий струм (наприклад, 5A); налаштувати потенціометр верифікації, щоб задовольнити специфікації; потім застосувати пропорційні струми (наприклад, 2.5A, 1.25A), щоб перевірити лінійність.
• ​Верифікація вольтметра:​​ Спочатку занулити прилад; потім підключити дроти відповідно до схеми, що відповідає рівню напруги (наприклад, 35KV, 6KV); ввести стандартну напругу (наприклад, 100V); налаштувати відповідний потенціометр для правильного відображення; та перевірити лінійність.
• ​Верифікація активного/реактивного ваттметра:​​
• Використовувати стандартне джерело для виведення стандартної напруги та струму, контролюючи їх фазовий кут.
• ​Активний ваттметр:​​ Занулити прилад при фазовому куті φ=90° (cosφ=0); налаштувати повну шкалу при φ=0° (cosφ=1); перевірити лінійність в точках, таких як φ=30°, 60° тощо.
• ​Реактивний ваттметр:​​ Занулити прилад при фазовому куті φ=0° (sinφ=0); налаштувати повну шкалу при φ=90° (sinφ=1); та перевірити лінійність.
• ​Верифікація ваттметра коефіцієнта ефективності:​​ Верифікувати при різниці фазового кута 0° (Коефіцієнт ефективності=1.00) та конкретних кутах (наприклад, 140°), щоб забезпечити точні значення відображення.