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.