Магистерский диплом на тему Анализ, выявление и ликвидация очагов потерь электроэнергии для создания автоматизированной системы учета электрической энергии

Содержание:

Содержание

Список используемых сокращений 4
Введение 6
Глава 1. Исследование теоретических аспектов выявления и ликвидации очагов потерь электрической и тепловой энергии 9
1.1 Обоснование необходимости применения минимизации потерь электрической и тепловой энергии 9
1.2 Исследование основных видов потерь электрической и тепловой энергии и причин их возникновения 15
1.3 Анализ современных технических средств для выявления и ликвидации очагов потерь энергии 30
1.3.1 Защитные релейные приборы 31
1.3.2 Индикаторы поиска скрытых токовых цепей 35
1.4 Применение автоматизированных систем учета энергии 37
1.5 Технические средства для минимизации потерь тепловой энергии 39
Выводы по первой главе 43
Глава 2. Разработка основных направлений по организации анализа, выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии 45
2.1 Исследование современных методов анализа, выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии 45
2.2 Актуальность применения систем учета электрической энергии 53
2.3 Исследование современных автоматизированных систем учета электрической энергии 57
2.3.1 АИИС КУЭ на базе УСПД ЭКОМ-3000 58
2.3.2 АИИС КУЭ на базе счетчиков «РИМ» 59
2.3.3 АИИС КУЭ на базе Smart IMS «Матрица» 64
Выводы по второй главе 67
Глава 3. Разработка модели измерительной системы для учета расхода электрической и тепловой энергии 68
3.1 Разработка структуры измерительной системы для учета расхода электрической и тепловой энергии 68
3.2 Выбор необходимых технических средств 74
3.3 Тепловой расчет и выбор способа охлаждения 86
3.4 Алгоритм работы системы для учета расхода электрической и тепловой энергии 88
Выводы по третьей главе 90
Глава 4. Социальная ответственность 91
4.1 Анализ опасных и вредных факторов при работе с системами электроснабжения и системами учета электрической энергии 91
4.2 Меры защиты от поражения электрическим током 93
4.3 Пожарная безопасность 94
4.4 Экологическая безопасность 97
Выводы по четвертой главе 98
Заключение 99
Список используемых источников 102

Введение:

Электроэнергетика — одна из важнейших областей народного хозяйства. Ее значение в современном обществе тяжело переоценить. Развитие производства, внедрение новых технологий в основном приводят к постоянному повышению мощностей систем, машин и агрегатов. Одновременно выдвигаются повышенные требования к их экономичности, безопасности, ремонтопригодности, экологичности.
Огромное внимание в настоящее время уделяется вопросам энергосбережения во всех отраслях народного хозяйства.
Одним из способов уменьшения затрат на электроэнергию является борьба с фактами хищения и незаконного использования электроэнергии.
Долгое время системы электроснабжения промышленных и гражданских объектов в нашей стране проектировались без должного внимания к проблеме хищения электроэнергии, из-за чего имели место значительные финансовые убытки.
Из-за огромного числа случаев хищения электроэнергии предприятия несут колоссальные убытки, которые ежегодно исчисляются сотнями миллионов рублей. Иногда, подобные убытки несут и сами потребители электроэнергии, от сетей которых питаются недобросовестные потребители — субабоненты.
Именно поэтому тематика разработки мероприятий по созданию эффективных систем обнаружения и борьбы с хищениями электроэнергии является в высшей степени актуальной.
Тема данной магистерской диссертации – «Анализ, выявление и ликвидация очагов потерь электроэнергии для создания автоматизированной системы учета электрической энергии».
Целью диссертации является проведение научного анализа методологии выявление и ликвидация очагов потерь электроэнергии для создания автоматизированной системы учета электрической энергии, а так же особенностей ее применения.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи магистерской диссертации, которые необходимо решить в процессе ее выполнения:
– обосновать необходимость применения минимизации потерь электроэнергии в электросетях;
– исследовать основные виды потерь электроэнергии и причин их возникновения;
– произвести анализ современных технических средств для выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии;
– исследовать современные методы анализа, выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии;
– обосновать актуальность применения систем учета электрической энергии;
– исследовать современные автоматизированные системы учета электрической энергии;
– разработать структуру измерительной системы для учета расхода электроэнергии;
– произвести выбор необходимых технических средств;
– разработать алгоритм работы системы для учета расхода электроэнергии;
– произвести анализ опасных и вредных факторов при работе с системами электроснабжения и системами учета электрической энергии;
– разработать меры защиты от поражения электрическим током;
– исследовать особенности организации пожарной и экологической безопасности.
Объектом исследования настоящей магистерской диссертации является совокупность методов анализа, выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии для создания автоматизированной системы учета электрической энергии.
Предмет исследования – поиск оптимальных подходов в процессе научного исследования методологии анализа, выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии для создания автоматизированной системы учета электрической энергии.
Теоретическая значимость работы – в процессе выполнения магистерской диссертации предполагается разработать методы анализа, выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии для создания автоматизированной системы учета электрической энергии.
Практическая значимость работы – практическим результатом магистерской диссертации будет являться апробация методологии разработанной методологии анализа, выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии для создания автоматизированной системы учета электрической энергии.
Научная новизна исследования состоит в применении новых моделей анализа, выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии для создания автоматизированной системы учета электрической энергии.
При написании магистерской диссертации будут применяться такие методы научного исследования, как изучение научной литературы по теме исследования, нормативно-правовой базы, аналитический и сравнительный методы. Среди теоретических методов, используемых при разработке, отмечу анализ, применяемый к исследованию особенностей выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии и метод классификации. Практические методы, используемые в работе – наблюдение и сравнение.

Заключение:

Электроснабжение является одной из наиболее важных областей. От развития этой отрасли зависит развитие современного производства и условий жизни населения, поэтому электроснабжение должно занимать приоритетную позицию.
Электрификация обеспечивает выполнение задачи широкой комплексной автоматизации различных процессов, что позволяет усилить темпы роста производительности общественного труда, облегчить условия труда и повысить уровень комфорта проживания населения.
Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии. Для обеспечения подачи электроэнергии от энергосистем к промышленным объектам, установкам, устройствам и механизмам служат системы электроснабжения состоящие из сетей напряжением до 1000 В и выше и трансформаторных, преобразовательных и распределительных подстанций.
В настоящее время на проектировании объектов электроснабжения занято огромное количество инженерно-технических работников, накопивших значительный опыт. Однако в бурный прогресс в технике и, в частности, в энергетике выдвигают все новые проблемы и вопросы, которые должны учитываться при проектировании и сооружении современных систем.
В настоящее время огромное внимание уделяется вопросам энергосбережения во всех отраслях народного хозяйства.
В условиях увеличения потребностей в качественной электроэнергии задача разработки и внедрения систем обнаружения и борьбы с хищениями электроэнергии на предприятиях является очень актуальной.
В процессе проектирования должны предусматриваться кратчайшие сроки выполнения работ, необходимая гибкость системы. Поэтому, проектная задача является более сложной, чем расчетная.
Рационально выполненные современные системы электроснабжения должны удовлетворять ряду требований:
— экономичность;
— надежность;
— безопасность и удобство эксплуатации;
— обеспечение требуемого качества электроэнергии;
— уровень напряжения и стабильная частота.
Однако, даже в условиях применения современных систем электроснабжения часто имеют место факты хищения электроэнергии.
По результатам выполнения магистерской диссертации получены следующие результаты:
– обоснована необходимость применения минимизации потерь электроэнергии в электросетях;
– исследованы основные виды потерь электроэнергии и причин их возникновения;
– произведен анализ современных технических средств для выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии;
– исследованы современные методы анализа, выявления и ликвидации очагов потерь электроэнергии;
– обоснована актуальность применения систем учета электрической энергии;
– исследованы современные автоматизированные системы учета электрической энергии;
– разработана структура измерительной системы для учета расхода электрической и тепловой энергии;
– произведен выбор необходимых технических средств;
– разработан алгоритм работы системы для учета расхода электрической и тепловой энергии;
– произведен анализ опасных и вредных факторов при работе с системами электроснабжения и системами учета электрической и тепловой энергии;
– разработаны меры защиты от поражения электрическим током;
– исследованы особенности организации пожарной и экологической безопасности.
В процессе выполнения магистерской диссертации получен значительный объем теоретических и практических знаний, которые будут необходимы в дальнейшей научной деятельности.
По завершению работы можно утверждать, что все поставленные задачи решены и цель достигнута.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Исследование теоретических аспектов выявления и ликвидации очагов потерь электрической и тепловой энергии
1.1 Обоснование необходимости применения минимизации потерь электрической и тепловой энергии

Потери электроэнергии являются важнейшим показателем эффективности передачи и распределения электроэнергии. Для снижения потерь электроэнергии до их экономически обоснованного и технически осуществимого уровня выполняется нормирование потерь. Документально подтверждённый норматив потерь используется при расчёте тарифа на электроэнергию.
Проведем сравнительный анализ потерь электроэнергии в электрических сетях России и стран дальнего зарубежья.
Анализ динамики потерь в электрических сетях России по данным Росстат за 2003 – 2018 годы приведён на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Анализ динамики потерь в электрических сетях России по данным Росстат за 2003 – 2018 годы

Анализ зарубежной статистики по потерям электроэнергии (относительные потери электроэнергии в электрических сетях стран дальнего зарубежья за 2018 г.) приведен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Анализ зарубежной статистики по потерям электроэнергии (относительные потери электроэнергии в электрических сетях стран дальнего зарубежья за 2018 г.)
Доли фактических потерь электроэнергии в России на 2018 год приведены на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 — Доли фактических потерь электроэнергии в России на 2018 год

Исходя из результатов анализа, ориентировочные фактические потери электроэнергии по России — 130 млрд .кВт*ч или 13,6 % от отпуска в сеть.
Если учесть потери электроэнергии в электрических сетях промышленных предприятий, ОАО «РЖД» и других, оказывающих услуги по передаче электроэнергии своим субъектам, то суммарные потери могут вырасти ещё на 5÷10 млрд. кВт.ч. При этом относительные потери в электрических сетях России вырастут до 15-16% от произведенной электроэнергии, а от отпуска в сеть – до 13-15% вместо 10%, фигурирующих в данных Международного энергетического агентства.
Отмеченное следует учитывать при сравнении отечественного и зарубежного опыта снижения потерь электроэнергии в сетях, при разработке и программ снижения потерь на среднесрочную и долгосрочную перспективу. Это необходимо учитывать также при реализации Стратегии развития электросетевого комплекса Российской Федерации. Если не принять соответствующих мер по снижению потерь, суммарные фактические потери в консолидированных электросетевых компаниях могут существенно возрасти, а не снизиться как планируется.
Согласно Приложению 3 к Энергетической стратегии до 2030 года потери электроэнергии должны быть на уровне не более 8 % от отпуска в сеть.
Резерв снижения потерь электроэнергии в электрических сетях находится в диапазоне от 4-5 млрд. кВт.ч.
Минимальный резерв снижения потерь электроэнергии по сетевым компаниям РСК, составляет около 13 млрд. кВт.ч.
Минимальный резерв снижения потерь электроэнергии в муниципальных предприятиях коммунальной энергетики составляет около 8 млрд .кВт.ч.
Суммарный резерв снижения потерь электроэнергии в электрических сетях России составляет 25-35 млрд. кВт.ч или 19-27 % от суммарных потерь электроэнергии при учете всех сетевых компаний, оказывающих услуги по передаче электроэнергии.
В промышленно развитых зарубежных странах потери электроэнергии находятся в диапазоне от 4 до 8 % от выработки электроэнергии. Это в 2-2,5 раза ниже, чем по Российской Федерации.
Резерв потерь электроэнергии в электрических сетях РФ составляет от 25-35 млрд. кВт. ч.
Невыполнение мероприятий по снижению потерь электроэнергии приведет к росту относительных потерь электроэнергии до 16 %.
Теперь рассмотрим вопрос необходимости минимизации потель тепловой энергии.
Целью нормирования потерь тепловой энергии являются снижение или поддержание потерь на технико-экономически обоснованном уровне. Расчет и нормирование потерь тепловой энергии, являясь составной частью стратегической задачи по рациональному использованию природных ресурсов России, строго регламентировано и носит обязательный характер.
По данным Росстата, потери тепловой энергии составляют 2,0 % от отпуска. Даже при отсутствии расчетов можно сказать, что данное значение сильно занижено. Среднее значение потерь, принятое при тарифообразовании в целом составляет 7 — 8 %. При отсутствии утвержденных нормативов потерь тепловой энергии в тариф закладывается значение, принятое путем экспертной оценки.