Анализ видов измерителей электроэнергии

Скачать

Контроль расхода электроэнергии в промышленности в цеху. Допустимые уровни импульсных перенапряжений в цепях питания оборудования. Разработка структурной схемы интеллектуальной информационной системы. Выбор измерительного преобразователя электроэнергии.

Размер: 1,1 M
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Радиолюбительские измерительные приборы на транзисторах
Описаны схемы тестеров, измерителей RLC, генераторов, частотомеров, осциллографов, измерителей параметров ПП приборов, доступные для изготовления ради...

Анализ потенциала энергосбережения на примере эффективности Нижне-Свирская ГЭС каскада Ладожских ГЭС
Выработка электроэнергии Нижне-Свирской ГЭС. Основное электротехническое оборудование. Анализ системы производства, преобразования, распределения элек...

Бесконтактные измерители линейных и угловых скоростей
В книге описываются схемы и конструкции магнитных, магнитоиндукционных, электронных и других типов измерителей, линейных и угловых скоростей; большое...

Разработка системы визуализации автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии
Автоматизированная информационно-измерительная система "Телеучет". Автоматизированный коммерческий учет электроэнергии субъектов оптового рынка электр...

Оптоэлектронные контрольно-измерительные устройства
Рассмотрены основы анализа и синтеза, а также вопросы практического построения аналоговых и аналого-цифровых контрольно-измерительных устройств типа и...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

На сегодняшний день на предприятиях производственной сферы используются промышленные электросчетчики, в том числе электронные, многотарифные и многофункциональные. Данные счетчики обладают широкими возможностями и позволяют эффективно решать задачи измерения активной и реактивной электроэнергии и мощности, энергии потерь и ряда других параметров, влияющих на общий объем потребления и расхода электрический энергии в процессе производства. Важной функцией промышленных многотарифных электросчетчиков является организация учета электроэнергии по нескольким тарифам в зависимости от различных временных интервалов, что позволяет достичь существенной экономии. Электронные счетчики способны работать в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии, позволяющих эффективно анализировать данные о потреблении энергии как на отдельных участках производства, так и на предприятии в целом и устранять причины повышенного расхода. Что касается многофункциональных электросчетчиков, то область их применения также широка. Помимо стандартных функций учета электроэнергии, они позволяют решать и ряд других задач, в частности измерение параметров электросети, учет сетевых и межсистемных перетоков. Такие счетчики также могут быть использованы в составе автоматизированных систем учета.

Применение цифровой базы делает возможным создание автоматизированной изолированной системы потребления, учёта, распределения энергии и платежей. В такой системе может быть, например, предусмотрена предварительная оплата электроэнергии. Пользователь, в этом случае, заранее оплачивает определённое количество энергии. Информация об оплате либо непосредственно поступает на счётчик по внешнему интерфейсу, либо может быть записана на специальную электронную карточку, индивидуальную для каждого пользователя. Карточка программируется в пункте оплаты, после чего записанная информация считывается СЭ с помощью встроенного картридера. Если лимит купленной энергии будет исчерпан, а новая оплата не внесена, счётчик отключает пользователя от энергосети. Таким образом в подобной системе исключается задолженность платежей за электроэнергию.

Цифровые СЭ могут выполняться в различных конструктивных исполнениях. Масса и объём цифровых СЭ значительно меньше электромеханических. Применение цифровых дисплеев позволяет значительно повысить удобство представления информации для пользователя.

Следует отметить, что стоимость СЭ на микроконтроллерном управлении в настоящее время несколько выше стоимости механических СЭ. Однако в перспективе следует ожидать значительного снижения цены первых.

Расчёт энергии, потребляемой за определённый промежуток времени любой нагрузкой, требует интегрирования текущих значений активных мощностей в течение всего времени измерения. В электромеханических СЭ это осуществляется механическим счётчиком. В цифровых СЭ необходимо реализовать постоянное суммирование вычисленной величины активной мощности за определённые промежутки времени.

В общем случае, значение потребленной энергии выражается формулой:

[1]

где S = UI - полная мощность потребления [ВА].

где p(t) - значение мгновенной мощности в момент времени t; Т - время измерения. При синусоидальных формах тока и напряжения в сети

[2]

где u(t) и i(t) - мгновенные значения, соответственно, напряжения и тока в сети; Um и 1щ - амплитудные значения напряжения и тока; U и I - действующие значения напряжения и тока (U = Um/ 2; I = 1т/ 2); >coj - угол сдвига фаз между током и напряжением. Интегрирование выражения (2) по периоду даёт значение активной потребляемой мощности:

[3]

где S = UI - полная мощность потребления [ВА].

Реактивная мощность в этом случае определяется следующим образом:

[4]

Для вычисления любых мощностей (Р, Q, S) в цифровых счётчиках необходимо измерять любые два значения из четырёх величин Р, Q, S, ср. Это принципиально невозможно реализовать в электромеханическом электросчетчика из-за их конструктивных особенностей.

1. Описание объекта измерений. Постановка задачи измерения

Даная ИИС будет разрабатываться для контроля расхода электроэнергии в промышленности в цеху так как электрическая энергия является товаром, который приобретают участники оптового рынка (энергосбытовые компании и крупные потребители-участники опта) у генерирующих компаний и потребители электрической энергии на розничном рынке у энергосбытовых компаний. Цена на электрическую энергию выражается в рублях и копейках за потребленный киловатт-час (коп/кВт·ч, руб./кВт·ч) либо в рублях за тысячу киловатт-часов (руб./тыс кВт·ч). Последнее выражение цены используется обычно на оптовом рынке.

Для обеспечения надежного функционирования оборудования связи, промышленной автоматики, вычислительной техники и бытовой электроники необходимо обеспечить качество электроэнергии, которое регламентируется межгосударственным стандартом[1]

В соответствии с ним показателями качества электроэнергии являются:

установившееся отклонение напряжения;

размах изменения напряжения; доза фликера;

коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;

коэффициент гармонической составляющей напряжения;

коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;

коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;

отклонение частоты;

длительность провала напряжения;

импульсное напряжение;

коэффициент временного перенапряжения.

Значения грозовых импульсных напряжений с вероятностью 90% не превышают 10 кВ в воздушной сети напряжением 0,38 кВ и 6 кВ во внутренней проводке зданий и сооружений. Значение коммутационных импульсных напряжений может достигать 4,5 кВ.

При этом вероятность превышения указанного значения коммутационного импульсного напряжения составляет не более 5%, а значений грозовых импульсных напряжений - не более 10% для воздушных линий с металлическими и железобетонными опорами и 20% - для воздушных линий с деревянными опорами [1].

Ответственность за обеспечение допустимого уровня импульсных помех несет энергоснабжающая организация, однако, как видно из предыдущего абзаца, стандартом допускается превышение определенных в нем уровней импульсных напряжений.

Допустимые уровни импульсных перенапряжений в цепях питания оборудования. Для каждого провода электропитания или передачи информации и точкой нулевого потенциала («землей», корпусом, системой уравнивания потенциалов), а также для любой пары проводов существует импульс с определенной длительностью, уровнем и формой, который приведет к сбою в работе или к выходу из строя платы, блока или оборудования в целом. При разработке аппаратуры учитывают требования к стойкости к электромагнитным помехам. Например, в соответствии со стандартом [2], оборудование проводной связи, в зависимости от группы устойчивости к помехам, должно выдерживать воздействие импульсов с фронтом 1 и длительностью 50 мкс амплитудой:

в цепях электропитания по схеме «провод-земля» - до 2 кВ;

в цепях электропитания по схеме «провод-провод» - до 1 кВ.

Аналогичные стандарты существуют для вычислительной техники [3], персональных компьютеров [4], систем охранной сигнализации [5], лифтов и эскалаторов [6], других видов оборудования.

Защита от импульсных перенапряжений

Защита оборудования и инженерных систем от импульсных помех различного происхождения достигается экранированием внешних электромагнитных полей стенами зданий, установкой молниезащиты и другими способами, прежде всего подключением всех токоведущих частей оборудования, металлоконструкций, трубопроводов к системе уравнивания потенциалов (СУП). При этом жилы кабелей электропитания и связи, а также трубопроводы, находящиеся под напряжением катодной защиты, подключаются к СУП через устройства защиты от импульсных помех (УЗИП).

Для двух любых точек объекта существует значение разности потенциалов, превышение которого может привести к поражению людей, пожару, повреждению и сбоям в работе оборудования. Таким образом, при проектировании и эксплуатации объекта необходимо знать, каковы значения этих разностей потенциалов при конкретных воздействиях. Если они превышают определенные значения, необходимо предпринять меры до их уменьшения до допустимого уровня. Здесь мы говорим о кратковременном скачке разности потенциалов, возникшем, например, вследствие удара молнии.

Допускаемые стандартом [1] импульсные напряжения выше, чем уровень стойкости цепей питания технических средств, поэтому применение мер защиты от перенапряжений является обязательным условием надежной работы современной техники.

Специфика импульсных воздействий, непредсказуемость времени их возникновения, длительности и мощности значительно усложняет задачу определения эффективности системы уравнивания потенциалов и УЗИП при воздействии импульсных помех.

Кроме того, стоимость качественных УЗИП довольно высока, поэтому на практике, как правило, не выполняются в полном объеме требования стандарта IEC [7] и отечественного [8], разработанного на его базе.

Контроль качества электроэнергии

Контроль и анализ качества электроэнергии проводятся...