Аттестационная работа (ИАР/ВАР) на тему Устройство учета расхода электроэнергии жилого дома

Содержание:

Введение............................................................................................................ 14

1 Обзор литературных
источников................................................................. 17

1.1 Назначение
устройства учета расхода.................................................... 17

1.2 Принципы построения
устройств учета.................................................. 19

1.3 Обзор существующих
устройств............................................................. 22

1.3.1 АСКУЭ «СТРИЖ».............................................................................. 22

1.3.2
Программно-аппаратный комплекс "Корона».................................. 26

1.3.3
Многофункциональные счетчики электрической энергии «Энергия» 29

1.4 Выводы по разделу.................................................................................. 31

2 Разработка
структурной схемы.................................................................... 33

2.1 Анализ основных
элементов.................................................................... 33

2.2 Требования к
основным элементам......................................................... 35

2.3 Разработка
блок-схемы алгоритма работы............................................. 37

3 Разработка
принципиальной схемы.............................................................. 39

3.1 Выбор элементной
базы........................................................................... 39

3.1.1 Модуль обработки
сигналов.............................................................. 39

3.1.2 АЦП..................................................................................................... 41

3.1.3 ЖКИ..................................................................................................... 46

3.1.4 ОЗУ...................................................................................................... 48

3.1.5 Часы..................................................................................................... 48

3.1.6 Связь с ПК........................................................................................... 49

3.2 Расчет силовой
части................................................................................ 50

3.3 Расчет
энергопотребления........................................................................ 56

3.4 Расчет надежности.................................................................................... 57

3.5 Разработка печатной
платы..................................................................... 60

3.6 Разработка корпуса
устройства............................................................... 67

Выводы.............................................................................................................. 68

Литература........................................................................................................ 69

КИПР.411711.001.Э1
Схема электрическая структурная.............................. 71

КИПР.411711.001.Э3
Схема электрическая принципиальная....................... 72

КИПР.411711.001.ПЭ3
Перечень элементов.................................................. 73

КИПР.411711.001 Чертеж
печатной платы..................................................... 75

КИПР.411711.002.СБ
Сборочный чертеж печатного узла............................ 76

КИПР.411711.001  Спецификация печатного узла......................................... 77

КИПР.411711.001
Чертеж детали Корпус

Введение:

Работы по автоматизации контроля и управления электропотреблением
в стране берут свое начало с середины 70-х годов.

Основными разработчиками аппаратных средств автоматизированных
систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) в тот период были Белорусская филиал
ВТИ (а потом ЭНИН) и Вильнюсский завод электроизмерительной техники (ВЗЕТ) [1].
Первые промышленные устройства типа "ИИСЭ1-48", названные информационно-измерительными
системами (ИИС) и имеющие 48 каналов учета, были ориентированы на промышленные предприятия
и предназначались для коммерческих расчетов с потребителями по двухставочным и многозоновым
тарифам, а также для контроля за соблюдением лимитов электропотребления .

Устройства комплектовались электросчетчиками с датчиками импульсов,
импульсы от которых, кратные числу оборотов дисков индукционных электросчетчиков,
суммировались в ИИС для вычисления расхода электроэнергии. Несмотря на значительные
габаритные размеры информационно-вычислительного устройства (800x650x1000 мм), массу
(737 кг вместе с электросчетчиками) и относительно невысокую надежность, "ИИСЭ1-48"
нашла применение в промышленности и ее можно считать прототипом всех отечественных
ИВС.

Следующим этапом развития АСКУЭ было появление микропроцессорных
устройств типа "ИИСЭЗ" (потом "ИИСЭ4", "ИИСЭ5") и
"ЦТ-5000". Эти устройства уже могли образовывать иерархические системы
с передачей информации между уровнями по каналам связи и получили более широкое
распространение в энергосистемах. На регулярную основу работы по созданию АСКУЭ
в энергосистемах были поставлены в 1986 г. Приказом Минэнерго СССР №180, которым
определялись основные направления и планы работ, а также идеологи-организаторы (Главгосэнерго),
генпроектировщик (Энергосетьпроект) и главная научная организация (ВНИИЭ). Этими
организациями был разработан и выпущен целый ряд нормативно-методических документов,
заложившие основы по АСКУЭ: Основные положения по созданию АСКУЭ в энергосистемах,
Типовое техническое задание и типовой проект АСКУЭ, Типовые технические требования
к средствам автоматизации контроля и учета электроэнергии и мощности в системах
АСКУЭ и ряд других материалов. В 1987-1991 гг. были приняты в эксплуатацию первые
очереди АСКУЭ более чем в 20 энергосистемах.

Переход страны на рыночную экономику, образование АО-энерго,
а также новые сложившиеся условия, при которых традиционные разработчики аппаратуры
АСКУЭ остались в других государствах, поставили перед ее организациями и специалистами
новые задачи.

В настоящее время актуальность проблемы создания АСКУЭ определяется
следующими факторами:

- необходимостью проведения расчетов с потребителями на розничном
рынке электроэнергии и мощности с использованием дифференцированных, многоставочных
и блочных тарифов;

- необходимостью контроля за соблюдением договорных соглашений
между энергоснабжающими организациями и потребителями;

- необходимостью осуществления энергосбережения, включая снижение
технических и коммерческих потерь электроэнергии и рационализацию электропотребления,
что невозможно без точного налаженного учета расхода электроэнергии.

Перечисленные задачи могут быть решены только путем создания
многоуровневой иерархической системы АСКУЭ, автоматизирующей контроль и учет потоков
электроэнергии и мощности в энергосистемах, и энергообъединением, основанным на
получении информации от электросчетчиков, ее сборе, обработке и хранении на объектах
по помощью ИВС с последующей передачей от них данных по каналам связи в центры обработки
информации.

Заключение:

В данном проекте разработано устройство учета расхода электроэнергии жилого
дома, предназначенное для учета активной и реактивной энергии в цепях переменного тока, а также для использования в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) для передачи измеренных или вычисленных параметров на диспетчерский пункт по контролю учета и распределении электроэнергии.

В процессе выполнения работы были разработаны структурная и
принципиальная электрические схемы, а также блок-схема алгоритма работы
устройства.

При разработке принципиальной схемы были описаны все
входящие узлы с подробным объяснением расчета элементов.

Также в процессе разработки была создана печтная плата
устройства, сгенерирован ее внешний вид с помощью специального программного
обеспечения DipTrace.

По результатам работы можно сделать вывод, что разработанное
устройство соответствует поставленной теме.

Фрагмент текста работы:

1 Обзор литературных источников

1.1 Назначение устройства учета расхода

АСКУЭ жилого дома это автоматизированная комплексная система
учета энергоресурсов, которая позволяет вести учет всех энергоносителей, используемых
в доме, с разделением этого учета по выделенным участкам (квартирам, офисам, магазинам
и т.п.). Система должна иметь возможность гибкой и оперативной настройки конфигурации
этих участков либо по территориальному, либо функциональному признакам.

АСКУЭ позволяет оценить долю каждого
энергоносителя в общем расходе ресурсов, снизить затраты на эксплуатацию общедомовых
систем учета. Она позволяет оценивать текущее состояние и эффективность использования
приборов учета, осуществлять расчет по фактически потребленным энергоресурсам, определять
уровень удельных затрат в единице выпускаемой продукции при установке системы на
промышленном предприятии. В связи с идущей реформой ЖКХ растет
интерес жильцов к системам, позволяющих вести учет фактического расхода энергоносителей.
Так Правительство Москвы 16 мая 2006г. приняло постановление №803-РП "О внедрении
единой автоматизированной системы коммерческого учета потребления энергоресурсов",
ставящее своей целью учет энергоресурсов в домах, квартирах жилых домов и нежилых
строениях, принадлежащих г. Москве. Вполне очевидно, что подобные решения будут
приниматься в ближайшее время и на региональных уровнях. Внедрение АСКУЭ дает ряд неоспоримых
преимуществ [2]: 1. Возможность оплачивать за фактически
потребленные энергоресурсы и, как следствие, создание объективной системы расчетов
между потребителями и поставщиками энергоресурсов.

2. Сокращение общего потребления
расходов угля, мазута, газа и т.п. на уровне города в связи с экономией энергоресурсов
жильцами домов. 3. Оперативная передача информации
о расходах на уровне квартир и домов энергоснабжающим службам. 4. Введение многотарифного учета
по каждому из измеряемых параметров при использовании однотарифных приборов учета. 5. Информированность ремонтных служб
о неисправностях в оборудовании. 6. Формирование платежных форм для
жильцов с учетом концепции распределения стоимости общедомовых затрат на энергоресурсы.


В состав АСКУЭ жилого дома
и входят устройства учета расхода электроэнергии (УУРЭ) каждой составной единицы
(квартиры, офиса и пр.)

УУРЭ позволяют сгруппировать данные
по территориальному признаку. Основная задача УУРЭ – хранение данных о конфигурации
подключенных к нему приборов и обеспечение доступа к ним для сбора данных. Распределенная
система позволяет уменьшить риск потери данных и упростить техническое обслуживание
системы за счет сокращения времени выполнения операций. Все УУРЭ подключаются к
единой шине обмена данными, соединенной с контроллером. Описываемая информационная система
работает следующим образом. УУРЭ, установленные в квартирах, собирают информацию
о расходе электроэнергии и передают по сети в подъездный контроллер, который реализует
функцию сервера. Кроме того, он периодически считывает данные с домовых приборов
учета и постоянно находится в режиме ожидания запроса от домового контроллера для
передачи ему очередного блока данных.