Курсовая работа

Автоматизированная система контроля и учета энергопотребления в коттеджном поселке

Категория:

Курсовая работа

Дисциплина:

Технические средства автоматизации (ТСА)

Город:

Беларусь, Минск

Учебное заведение:

БНТУ, ФИТР

Стоимость работы:

20 руб.

Оценка: 10
Объем страниц: 41
Год сдачи: 2021
Дата публикации: 06.09.2021

Фрагменты для ознакомления

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: «Технические средства автоматизации»

 

Автоматизированная система контроля и учета энергопотребления в коттеджном поселке

 

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

АРМ – автоматизированное рабочее место;

УСПД - устройства сбора и передачи данных;

ИВЦ - Информационно-вычислительный центр;

БД – база данных;

ПО – программное обеспечение;

ВРУ – вводно-распределительное устройство;

ЩУ – щит учёта;

ИИК – информационно-измерительный комплекс;

ЭСО – энергоснабжающая организация;

ЦСОД – цента сбора и обработки данных;

ЭЭ – электроэнергия.

ТП – трансформаторная подстанция
 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 7

1    ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.. 8

1.1    Полное наименование системы и ее условное обозначение. 8

1.2    Назначение системы.. 8

1.3    Цели и задачи системы.. 8

1.4    Цель и задачи курсового проекта. 9

2    ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ.. 10

2.1    План объекта с размещением потребителей и узлов электроснабжения  10

2.2    Характеристика объекта (структура, потребители, их особенности) 10

2.3    Характеристика схемы электроснабжения и действующего учета. 11

2.4    Характеристика потребителей, использующих электронагрев. 11

3    ОБЩЕСИСТЕМНЫЕ РЕШЕНИЯ.. 12

3.1    Структура системы.. 12

3.2    Функции системы.. 12

3.2.1    Функции на уровне электронных счетчиков. 12

3.2.2    Функции на уровне общедомового УСПД.. 13

3.2.3    Функции на уровне обмена данными с ЦСОД ЭСО.. 13

3.3    Режим функционирования системы.. 13

3.3.1    Штатный режим.. 13

3.3.2    Нештатный режим.. 14

3.4    Надежность системы.. 15

3.5    Каналы передачи информации в АСКУЭ.. 15

3.5.1    Каналы между счетчиками и УСПД.. 15

3.5.2    Каналы между УСПД и ЭСО.. 16

4    ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.. 18

4.1    Технические средства системы.. 18

4.1.1    Измерительные трансформаторы тока. 18

4.1.2    Электронные счетчики. 19

4.1.3    УСПД.. 24

4.1.4    Коммуникационное оборудование. 27

4.2    Трансформаторная подстанция. 30

4.3    Решения по размещению технических средств системы.. 34

5    ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ. 35

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 39

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 40

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 41

ПРИЛОЖЕНИЕ Б.. 42

 

ВВЕДЕНИЕ

Создание у потребителей автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) производится c целью снижения коммерческих потерь электроэнергии энергоснабжающими организациями, а также для реализации условий режимного взаимодействия потребителей с энергосистемой на основе многоставочных тарифов. Для построения системы АСКУЭ в частном жилом секторе обычно применяется технология передачи данных по радиоканалу, так как использование проводной передачи данных в частном жилом секторе или коттеджных поселках обычно затруднено. В данном случае появляется возможность дистанционного снятия показаний с приборов учета без проникновения к местам установки счетчиков. Цель курсового проекта- снижение издержек и затрат на потребление электроэнергии и уменьшение потерь за счет повышения точности данных.

Основными преимуществами разработанной системы являются:

1. Более рациональное потребление электроэнергии

2. Применение различных тарифов за пользование электроэнергией

3. Автоматизированная обработка данных

4. Многоуровневая система

5. Возможность получение мгновенных данных

6. Возможность дистанционного считывания данных

7. Возможность расширения системы

8. Архивирование данных

9. Предоставление информации в удобном формате

 

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 

1.1.  Полное наименование системы и ее условное обозначение

Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии коттеджного поселка (бытового сектора) . Условное обозначение – АСКУЭ-быт

 

1.2.  Назначение системы

Система ориентирована на работу в коттеджном поселке и может использоваться для учета электроэнергии и/или управления потреблением электроэнергии в отдельных коттеджах.

Потенциальными пользователями комплекса могут являются потребители, проживающие в частных секторах, жилых комплексах. Система способна контролировать потребление электроэнергии конечным пользователем и передавать отчетные данные в Энергосбыт. 

 

1.3. Цели и задачи системы

Цели создания АСКУЭ-быт:

  • замена технологии эпизодического самосъема потребителем значений потребленной электроэнергии с табло электросчетчика современной технологией автоматизированного учета на базе электронных электросчетчиков с дистанционным сбором их показаний;
  • повышение оперативности сбора данных по учету электроэнергии с целью контроля за потреблением и снижением задержек по оплате потребленной электроэнергии;
  • оперативное выявление потерь и безучетного потребления электроэнергии с целью безотлагательного принятия мер по их предотвращению и экономии электроэнергии в коммунально-бытовом секторе;
  • непрерывный контроль за исправной работой всех средств учета электроэнергии;

Задачи АСКУЭ-быт:

  • Учет энергоресурсов в бытовом без проникновения в помещение установки прибора;
  • Организация выносных учетов для малоэтажной застройки (частное домовладение, сельские поселки, дачные кооперативы, гаражные кооперативы);
  • Расчёт баланса поступления и потребления электроэнергии с целью выявления и ликвидации потерь;
  • Фиксация и ведение журнала фактов несанкционированного вмешательства в работу приборов учёта;
  • Контроль технического состояния приборов учёта;
  • Создание, ведение и передача на верхний уровень АСКУЭ отчётов об электропотреблении, сведение балансов.

 

1.4. Цель и задачи курсового проекта

Цель курсового проекта- снижение издержек и затрат на потребление электроэнергии и уменьшение потерь за счет повышения точности данных.

 

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ

 

2.1. План объекта с размещением потребителей и узлов электроснабжения

Рис.2.1- План объекта с размещением потребителей

Данный проект разработан для коттеджного поселка. На рис 2.1 представлена общая схема электроснабжения данного коттеджного поселка. В нем размещена ТП, позволяющая обеспечить электроснабжение потребителей и передачу данных о потребленной электроэнергии на верхний уровень.

 

2.2. Характеристика объекта (структура, потребители, их особенности)

Объект проектирования – коттеджный поселок, который и является основным потребителем электроэнергии.  В данном поселке находятся 2 частных дома и минимаркет.  Всего установлено 3 однофазных счетчика, 2 балансных трехфазных счетчика, которые находятся в трансформаторной подстанции, а также 1 УСПД и 1 радиомаршрутизатор. Структура системы имеет иерархический вид. 

 

2.3. Характеристика схемы электроснабжения и действующего учета

В данном коттеджном поселке электроснабжение идет от трансформаторной подстанции, которая в свою очередь получает электроэнергию от электроснабжающей организации. Данная электроустановка, предназначенная для приема, преобразования напряжения в сети переменного тока и распределения электроэнергии в системе электроснабжения коттеджного поселка. Учет электроэнергии на трансформаторной подстанции ведется двумя трехфазными счетчиками. 

 

2.4. Характеристика потребителей, использующих электронагрев

В проекте отсутствуют потребители, использующие электронагрев.

 

3. ОБЩЕСИСТЕМНЫЕ РЕШЕНИЯ

 

3.1. Структура системы

Структурная схема автоматизации объекта

Рис.3.1 – Структурная схема автоматизации объекта

Схема автоматизации объекта, представленная на рисунке 3.1, описывает принцип передачи данных от потребителя в Энергосбыт. Электроэнергия от трансформаторной подстанции поступает в коттеджный поселок. У каждого отдельного потребителя установлен однофазный счетчик учета потребленной электроэнергии, находящийся в выносном шкафу.  От счетчика при помощи радиомодема, установленного в нем, учтенные данные передаются на устройство сбора и передачи данных находящееся в трпансформаторной подстанциии. GPRS технология позволяет передать данные в базу данных энергосбытовой организации.

 

3.2. Функции системы

 

3.2.1 Функции на уровне электронных счетчиков

Счетчик предназначен для измерения активной и реактивной энергии в прямом (потребляемой) и обратном (генерируемой) направлениях в однофазных/трехфазных цепях переменного тока, организации многотарифного учета электроэнергии, ведения массивов профиля мощности с программируемым временем интегрирования, измерения параметров однофазной/трехфазной сети.

 

3.2.2 Функции на уровне общедомового УСПД

Устройство сбора и передачи информации предназначено для сбора и хранения информации со счетчиков электрической и тепловой энергии по интерфейсам типа RS-485 и радио (с применением внешнего радиомодема) и передачи накопленной информации на удаленный сервер сбора по каналам GSM/GPRS и Ethernet.

 

3.2.3 Функции на уровне обмена данными с ЦСОД ЭСО

Основными функциями филиала «Энергосбыт» являются:

  • реализация электрической и тепловой энергии и обеспечение своевременного и полного сбора денежных средств от реализации энергии;
  • производство расчетов с потребителями за потребленную ими электрическую и тепловую энергию на основании показаний коммерческих приборов учета;
  • организация установки приборов учета потребления электрической и тепловой энергии, а также техническое обслуживание приборов учета на месте их установки, обеспечение периодической государственной поверки электросчетчиков в сроки, установленные Госстандартом.
  •  

3.3. Режим функционирования системы

 

3.3.1 Штатный режим

В штатном режиме все компоненты АСКУЭ работают в заданных режимах. Сбор, обработка и передача информации, синхронизация системного времени с единым календарным временем в компонентах АСКУЭ производится в автоматическом режиме. Отсутствуют диагностические сообщения об ошибках, о сбоях в работе счетчиков электрической энергии, УСПД, сервера АСКУЭ предприятия и оборудования передачи информации.

Счетчики электрической энергии включаются в работу сразу после включения измерительных трансформаторов тока и напряжения.

УСПД после подачи электропитания:

  • выполняет определение конфигурации и тестирование внутренних устройств;
  • загружает программное обеспечение;
  • переходит в штатный режим работы.

Счетчик электроэнергии в штатном режиме работы автоматически, в заданных интервалах времени, выполняет измерение и расчет данных о потреблении электроэнергии.

В результате функционирования в памяти счетчика происходит накопление результатов измерений с указанием времени проведения измерения, и записей журнала событий (диагностических данных) с указанием времени возникновения события.

 

3.3.2 Нештатный режим

К нештатному режиму работы относится автономный режимы. В автономный режим работы оборудование 1-го уровня АСКУЭ переходит при отказе линии связи УСПД со счетчиками (с одним из счетчиков). При этом происходит отказ. Отказ данного измерительного канала не оказывает влияния на работу остальных каналов. Счетчики продолжают функционировать и накапливать результаты измерений и информацию о состоянии средств измерений в энергонезависимой памяти в пределах установленной глубины хранения.

При восстановлении связи сервер автоматически производит сбор пропущенных данных из УСПД и запись их в базу данных. Таким образом, потери результатов измерений не происходит, если время восстановления не превышает глубину хранения.

17