Контроль качества электрической энергии и снижение общих потерь в распределительных сетях 6(10)-0.4 кВ с применением интеллектуальных приборов учета

Контроль качества электрической энергии и снижение общих потерь в распределительных сетях 6(10)-0.4 кВ с применением интеллектуальных приборов учета

(тема магистерской диссертации)

 

Пояснительная записка

Студент группы 8Э-21 А.В. Рыбин

и.о., фамилия

 

Руководитель

проекта(работы) к.т.н., доцент А.Н. Попов

должность, ученое звание и.о., фамилия

 

 

БАРНАУЛ 2014

Реферат

Магистерская диссертация на тему «Контроль качества электрической энергиии снижение общих потерь в распределительных сетях 6-10/0,4 кВ с применением интеллектуальных приборов учета» выполнена в объеме 102 страницы пояснительной записки. Пояснительная записка содержит рисунков, 3 таблицы, 36 формул, использовано 22 наименования литературы.

Ключевые слова: потери электроэнергии, потери мощности,АСКУЭ, методы расчета потерь,АИИС КУЭ, PLC, маршрутизатор, прибор учета, технические потери, коммерческие потери, КИС Феникс, полезный отпуск электрической энергии РТП-3.

В работе приведено исследование расчета потерь электроэнергии различных режимах работы сети, разработано устройство, позволяющее исправлять основные параметры электроэнергии. Приведены структурная схема и принципиальная схема разработанного устройства.

Содержание

Введение. 4

1 Структура потерь электроэнергии в электрических сетях. Технические потери электроэнергии. 7

1.1 Обзор качества электроэнергии в электрических сетях. 11

1.2 Нагрузочные потери электроэнергии. 12

1.3 Потери холостого хода. 16

2 Методы расчета потерь электроэнергии для различных сетей. 17

2.1 Методы расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях 6(10)/0.4 кВ.. 25

3 Применение линейки программных комплексов РТП-3для расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях 0,38 - 6 - 10 кВ.. 27

4 Расчет полезного отпуска по потребителям электроэнергии в КИС «Феникс» 39

5. Определение и особенности АСКУЭ PLC.. 45

5.1 Типовая схема построения АСКУЭ РРЭ.. 50

5.2 АСКУЭ бытовых потребителей. 55

5.3 АСКУЭ бытовых потребителей в России и за рубежом. 66

5.4 Основные проблемы работы с бытовым сектором. 69

5.5 Анализ типовых требованиий к GPRS каналам связи. 71

5.6 Smart Grid – интеллектуальные сети. 77

6 Результаты внедрения АСКУЭ «Матрица» на ВЛ-10 кВ Л-23-11 Пригородного РЭС.. 85

Список использованных источников. 96

Приложение А Задание на выполнение магистерской диссертации. 99

Приложение Б Схема зон ВЛ-10 кВ, Л-23-11. 102

 

Введение

 

Всем известно, что в нашей стране проблема эффективного использования энергетических ресурсов с каждым годом встает все более и более острее. Больше всего данная проблема проявляется секторе населения. Так уж сложился наш менталитет – в большинстве случаев мы используем энергетические ресурсы небрежно, халатно, иногда даже не отдавая себе отчет в том, что мы делаем. О введении энергетически эффективных разработок, процессов говорится много, но на самом деле это оказалось не совсем так, как задумывалось.

Изменением данной ситуации в корне, можно считать принятие Федерального закона № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской федерации» Здесь описываются основные пути и этапы развитияведущие к практичному и целесообразному использованию ресурсов, а также гос. регулирование мероприятий которые так или иначе заставят идти к энергосбережению.

Главным шагом к энергоэффективности является представление полной картины поставки электроэнергии до потребителя и учет всех возможных потерь на всех ее этапах. Информация об энергетической эффективности будет находиться в свободном доступе и любой желающий может с ней ознакомиться.

Сейчас все потери электрической энергии рассчитываются для простых граждан, по непонятным схемам. Все потери электроэнергии в конечном счете ложатся на плечи конечного потребителя, они уже заложены в тарифы сбытовой компании. Для расчета потерь более прозрачно, было решено устанавливать общедомовые приборы учета (ОДПУ) и приборы учета у конечных потребителей поверенные и принятые в качестве расчетного.

Одним из решений данной проблемы является использование системы АСКУЭ для конечных потребителей.

Данная диссертационная работа посвящена рассмотрению задач обеспечения требуемого качества электроэнергии согласно ГОСТ 13109-97 и снижения дополнительных общих потерь энергии, которые возникают вследствии неэффективного режима работы и хищения электроэнергии.

Показатели качества электрической энергии электрических сетей общего назначения нормируются юридическими документами в большинстве стран мира, в том числе и России - ГОСТом 13109-97 [4]. И как показывает практика выполнение данных норм практически невозможно без компенсации реактивной Устройством регулирования напряжения под нагрузкой трансформатороввозможно решать данную задачу только в сетях со стабильной нединамической нагрузкой, поскольку имеют относительно большую постоянную времени отработки возмущений.

Целью данной магистерской диссертации является применение методики расчета и разработка устройства снижения потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

– анализ составляющих потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ;

– анализ существующих методик расчета и снижения потерь электроэнергии;

– анализ методов борьбы с отклонением качества электроэнергии в сетях 0,4 кВ питающих население;

– изучение различных способов и средств борьбы с отклонением качества, а так же их достоинтва и недостатки;

– разработка структурной и принципиальной схем устройства;

Объектом исследований являются распределительная сеть 0,4 кВ, имеющая электроэнергию отклоняющуюся от показателей ГОСТа и технические устройства необходимые для контроля качества электрической энергии и снижения общих потерь электроэнергии.

Предметом исследования являются расчет потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ и методы контроля и улучшения качества электроэнергии, а также снижение общих потерь с применением современных технических устройств.

Научная новизна заключается в применении методики расчета потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ и разработке устройства для снижения потерь и улучшения качества электроэнергии.

Практическая ценность работы – использование разработанного устройства позволит повысить качество электроэнергии, в результате чего снизится количество выходов из строя электрооборудования потребителей бытового сектора.

Потери холостого хода

 

В режиме холостого хода потребляемая трансформатором активная мощность расходуется только на покрытие потерь в стали магнитопровода и в первичной обмотке от тока холостого хода

, (1.1)

Потери, возникающие при этом в магнитопроводе, называют магнитными и обозначают Р_м. А суммарные потери в режиме холостого хода (при номинальных первичном напряжении и частоте) называют потерями холостого хода и обозначают Р₀:

, (1.2)

где r₁ — активное сопротивление первичной обмотки. Особенностью потерь холостого хода являются их постоянство и независимость от режима нагрузки трансформатора. Действительно, ток холостого хода I₀ определяется геометрической суммой намагничивающей и активной составляющих. Ток I_нам создает основной поток Ф₀, а активная составляющая I_а определяется только потерями в стали от гистерезиса и вихревых токов. Магнитный поток Ф₀ остается постоянным, как бы ни менялся режим нагрузки (токи I₁ и I₂) трансформатора. Следовательно, и ток I_нам останется неизменным при любой нагрузке. Активная составляющая зависит только от магнитных потерь и для данного магнитопровода, выполненного из определенной марки стали (при номинальных первичном напряжении и частоте), является также неизменной. Естественно, что и потери в первичной обмотке от протекания тока I₀ останутся неизменными. Таким образом, при номинальных первичном напряжении и частоте потери холостого хода Р₀постоянны и не зависят от нагрузки трансформатора.Потери электроэнергии холостого хода в силовом трансформаторе, которые определяют за время Т по формуле, тыс. кВт-ч:

, (1.3)

где Δ Р _х - потери мощности холостого хода трансформатора при номинальном напряжении U _Н;

U (t) - напряжение в точке подключения (на вводе ВН) трансформатора в момент времени t.

Потери в компенсирующих устройствах (КУ), зависящие от типа устройства. В распределительных сетях 0,38-6-10 кВ используются в основном батареи статических конденсаторов (БСК). Потери в них определяют на основе известных удельных потерь мощности Δр_БCК, кВт/квар:

, (1.4)

где W _{Q БCК} - реактивная энергия, выработанная батареей конденсаторов за расчетный период. Обычно Δр_БCК = 0,003 кВт/квар.

Потери в трансформаторах напряжения. Потери активной мощности в ТН состоят из потерь в самом ТН и во вторичной нагрузке:

 

, (1.5)

 

Потери в самом ТН ΔР _1ТН состоят в основном из потерь в стальном магнитопроводе трансформатора. Они растут с ростом номинального напряжения и для одной фазы при номинальном напряжении численно примерно равны номинальному напряжению сети. В распределительных сетях напряжением 0,38-6-10 кВ они составляют около 6-10 Вт[15, 16].

Потери во вторичной нагрузке ΔР _2ТН зависят от класса точности ТН К_ТН. Причем, для трансформаторов напряжением 6-10 кВ эта зависимость линейная. При номинальной нагрузке для ТН данного класса напряжения ΔР _2ТН ≈ 40 Вт. Однако, на практике вторичные цепи ТН часто перегружаются, поэтому указанные значения необходимо умножать на коэффициент загрузки вторичной цепи ТН β_2ТН. Учитывая вышеизложенное, суммарные потери электроэнергии в ТН и нагрузке его вторичной цепи определяют по формулам, тыс. кВтч:

 

, (1.6)

 

Потери в изоляции кабельных линий, которые определяют по формуле, кВтч:

 

, (1.7)

 

где b_c - емкостная проводимость кабеля, Сим/км;

U - напряжение, кВ;

L_каб - длина кабеля, км;

tgφ - тангенс угла диэлектрических потерь, определяемый по формуле:

 

, (1.8)

 

где Т_сл - число лет эксплуатации кабеля;

а_τ - коэффициент старения, учитывающий старение изоляции в течение эксплуатации. Происходящее при этом увеличение тангенса угла диэлектрических потерь отражается второй скобкой формулы.

 

 

АСКУЭ бытовых потребителей

Задача внедрения систем АСКУЭ бытовых потребителей приобретает на сегодняшний день всё большую актуальность. Это связано с постоянным ростом тарифов на электроэнергию и как следствие учащением фактов неплатежей и хищения электроэнергии.

Речь идёт о поквартирном учёте в многоэтажных жилых домах, а также об учёте в домах частного сектора, коттеджных посёлках и гаражах. При организации учёта бытовых потребителей на объектах возникает традиционный набор проблем:

– Большое количество приборов учёта (речь может идти о десятках и сотнях тысяч точек учёта);

– Большой объём монтажных работ, связанных с установкой приборов учёта и прокладкой линий связи;

– Сложность организации хранения, обработки и анализа большого количества показаний;

– Низкая оперативность сбора показаний с большого количества территориально удалённых приборов;

– Большие финансовые вложения на развёртывание системы.

Можно выделить следующие типовые варианты организации АСКУЭ бытовых потребителей:

Приборы учёта, входящие в состав информационной системы, установлены в квартирах абонентов и во вводных распределительных устройствах (ВРУ). Задача заключается в ежемесячном анализе расхода энергии по каждой точке учёта. Иногда (раз в 3 месяца) требуется считывать с приборов текущие показания, которые используются энергосбытовыми организациями в качестве контрольных. Такому варианту учёта обычно сопутствуют задачи удалённого управления электросчётчиками: централизованная смена тарифного расписания и ограничение нагрузки потребителей.

– Приборы учёта, входящие в состав информационной системы, установлены только во вводных распределительных устройствах (ВРУ) многоквартирных домов и на отходящих фидерах трансформаторных подстанций 0,4 кВ. Первая задача актуальна для сетевых компаний, она заключается в оперативном сборе со счётчиков, установленных в подстанциях на отходящих фидерах, полного набора показаний, включающего профиль нагрузки и параметры электросети: токи, напряжения, мощности, cosφ, частоту и др. Вторая задача актуальна для энергосбытовых компаний и заключается в ежемесячном опросе счётчиков, установленных в ВРУ домов.

Главной технической проблемойАСКУЭ бытовых потребителей является организация каналов связи с каждым электросчётчиком из центра сбора данных.

– Самым надёжным способом на сегодняшний день является прокладка по стоякам дома кабелей для подключения каждого счётчика по интерфейсу RS-485/CAN. Шина, к которой подключены счётчики, подводится к ВРУ, рядом с которым устанавливается УСПД и каналообразующее оборудование;

– Гораздо менее надёжной альтернативой первому способу является применение PLC технологии, предложенной фирмой «Инкотекс». Решение заключается в том, что счётчики объекта автоматизации объединяются в PLC сеть, передающей средой которой являются силовые линии переменного напряжения 220В;

– Альтернативой PLC сети являются сети, образованные устройствами передачи данных по радиоэфиру в диапазоне ISM (частота 433 МГц). Такое решение было предложено ФГУП Нижегородский завод им. М. В. Фрунзе (НЗиФ).

Все три решения находятся в одном ценовом диапазоне, но имеют ряд существенных различий в объёмах наладочных работ, удобстве эксплуатации и стабильности работы. Рассмотрим три описанных выше подхода подробнее:

Наиболее часто в проектах автоматизации учёта электроэнергии бытового сектора, с участием специалистов фирмы «Аналитика» использовались однофазные счётчики активной энергии ЗАО «Инкотекс» Меркурий 200 с интерфейсом CAN и счётчики ФГУП НЗиФ СЭБ-2А.07, СЭБ-2А.08, СЭБ-1ТМ.02 с интерфейсом RS-485. Для учёта электроэнергии на вводе в дом использовались счётчики ЗАО «Инкотекс» Меркурий 230 и счётчики ФГУП НЗиФ ПСЧ-3TA.07, ПСЧ-4ТМ, СЭТ-4ТМ.02. Все эти счётчики поддерживаются системами фирмы «Аналитика». Большим неудобством использования счётчиков Меркурий 200 является нестандартная реализация фирмой «Инкотекс» CAN интерфейса. Для данной реализации CAN практически отсутствуют преобразователи интерфейса в RS-232/RS-485/Ethernet. Это вызвало необходимость заказать изготовление такого преобразователя у третей фирмы. Сама фирма «Инкотекс» подобные преобразователи серийно не выпускает.

Обвязка кабелем счётчиков в доме возможна при наличии следующих условий:

– дом построен по современному проекту, в котором предусмотрена прокладка коммуникационного кабеля и объединение счётчиков в единую сеть;

– счётчики установлены в щитах на лестничных площадках или в тамбурах (не в квартирах).

Обвязка счётчиков, расположенных непосредственно в квартирах абонентов, весьма проблематична. Как правило, жильцы не соглашаются на проведение в собственной квартире работ по прокладке кабеля и подключению счётчика.

имеется два законченных, готовых решения для автоматизации учёта многоквартирных домов, где приборы учёта обвязаны проводными линиями:

– «Integrity DH» - упрощенная система, рассчитанная на массовую установку в организациях типа ДУК, ТСЖ, ЖСК, реализующая необходимый и достаточный набор функций учёта. Упрощение заключается только в программном обеспечении верхнего уровня: интерфейс рассчитан на пользователей с низким уровнем подготовки; работы по установке, настройке и обслуживанию сведены к минимуму; на компьютере не ведётся долгосрочное хранение показаний – непосредственно после опроса они отображаются в виде отчётов и сразу передаются в биллинговые системы. Тем не менее, показания в течение достаточно долгого периода сохраняются в энергонезависимой памяти полнофункциональных контроллеров-концентраторов и могут быть в любой момент представлены в виде отчётов по команде пользователя и повторно переданы в биллинг. Такой подход позволяет предлагать заказчикам «Integrity DH» по достаточно привлекательным по меркам бытовых АСКУЭ ценам. При этом заказчик не несёт дополнительных расходов на обслуживание системы и найму высокооплачиваемых специалистов по эксплуатации.

– «Integrity» - полнофункциональная система, рассчитанная на полную автоматизацию большого количества точек учёта (более 15 000), интеграцию с биллинговыми системами, предназначенная для установки в энергосбытах.

«Integrity DH» позволяет:

– использовать для передачи данных каналы связи GSM/GPRS, GSM/CSD, Ethernet. Контроллеры – концентраторы «Integrity» имеют встроенный вход Ethernet и порт DB-9 для подключения модемного оборудования с интерфейсом RS-232.

– организовать резервирование каналов связи (например, одновременно использоваться GPRS и Ethernet), таким образом, выполняя технические требования многих энергосбытовых организаций;

– организовать сбор данных с 400 бытовых счётчиков одним контроллером-концентратором «Integrity»;

– использовать различное количество контроллеров «Integrity» и каналов связи; количество точек учёта в системе ограничивается только количеством приобретённых контроллеров-концентраторов «Integrity» и количеством каналов связи;

– организовать дистанционную смену тарифного расписания и индикации счётчиков, а также управление нагрузкой, с возможностью дистанционного наблюдения за ходом выполнения задачи;

– организовать централизованный сбор данных по различным каналам связи без использования базы данных;

– сохранять считанные данные в виде отчётов формата Excel или web-страниц, а также формировать файлы экспорта, в том числе по формам АСКУЭМосэнергосбыт (файлы ASQ) и 80020 (файлы XML);

– автоматически отправлять отчёты и файлы экспорта по электронной почте и выкладывать их в сетевые папки.

Более подробную информацию о возможностях системы «Integrity DH» можно получить из руководства по её эксплуатации.

Полнофункциональная система «Integrity» имеет тот же состав оборудования, что мини система, но комплектуется другим программным обеспечением. Программное обеспечение «Integrity» позволяет:

– производить опрос многофункциональных счётчиков, установленных в ТП 0,4 кВ, для получения следующих данных: показания на начало суток по четырём тарифам и четырём видам энергии; показания на начало месяца по четырём тарифам и четырём видам энергии; текущие показания по четырём тарифам и четырём видам энергии; параметры электросети: токи, напряжения, активные и реактивные мощности, коэффициенты мощности (cosφ), частоту; получасовые профили мощности по четырём видам энергии;

– сохранять показания в центральной базе данных, работающей под управлением СУБД Microsoft SQL Server 2005, рассчитанной на хранение данных по большому количеству абонентов (более 15 000). Под данными абонентов понимается: показания приборов учёта: текущие показания, показания на начало месяца, показания на начало суток по активной энергии прямого направления по четырём тарифам; карточка абонента: ФИО, адрес проживания, лицевой счёт, серийный номер прибора учёта, тип прибора учёта;

– автоматически (по расписанию) либо вручную выполнять задания на опрос;

– автоматически (по расписанию) либо вручную строить отчёты и получать файлы экспорта данных;

– просматривать данные в виде Web-страниц через Internet с помощью обычных Web-браузеров (IE, Opera и т.п.);

– управлять глубиной хранения информации в базе данных;

– хранить и отображать в системе технологические операции по установке/снятию приборов учёта и трансформаторов;

– учитывать технологические операции по установке/снятию приборов учёта и трансформаторов при построении отчётов и файлов экспорта.

Более подробную информацию о возможностях системы «Integrity» можно получить из руководства по её эксплуатации.

Эти решения позволяют эффективно собирать данные с большого количества приборов учёта различных производителей по дистанционным каналам связи, изменять параметры приборов учёта, ограничивать нагрузку потребителей с использованием возможностей счётчиков, строить балансовые отчёты, производить экспорт данных в другие системы, организовывать защищённый просмотр данных через Internet.

Рассмотрим решение c применением PLC устройств ЗАО «Инкотекс» для задачи учёта электроэнергии в бытовом секторе. Речь пойдёт об устройствах, поддерживающих технологию PLC-I.

Рисунок 5.2.1. Вариант реализации с использованием PLC технологии

 

В состав системы, основанной на применении PLC оборудования фирмы «Инкотекс», входят: счётчики со встроенными PLC модемами (Меркурий 200, Меркурий 201, Меркурий 230), комплект однофазных PLC концентраторов Меркурий 225, концентратор «Integrity» на базе контроллера I7188XAD со встроенным программным обеспечением фирмы «Аналитика», GSM коммуникатор «Integrity» на базе модема Siemens TC65 со встроенным программным обеспечением, программное обеспечение верхнего уровня «Integrity».

PLC сеть организуется между счётчиками со встроенными PLC модемами и однофазными PLC концентраторами Меркурий 225. Комплект PLC концентраторов устанавливается в подстанции 0,4 кВ (по одному на фазу). Показания счётчиков поступают в буфер концентратора и остаются в нём до момента вытеснения новыми данными. Показания счётчиков из концентратора могут быть считаны контроллером «Integrity» по интерфейсу RS-485. При развёртывании системы на основе технологии PLC-I фирмы «Инкотекс» нужно учитывать следующие особенности:

– Встроенные в счётчики PLC модемы, работающие в рамках одной физической PLC сети, должны иметь уникальные PLC адреса. PLC адреса можно задать только при помощи специального устройства «Т-модем» и специального ПО фирмы «Инкотекс». «Т-модем» имеет USB интерфейс для связи с компьютером и должен быть подключен в одну силовую сеть с программируемым счётчиком. Программировать PLC адреса счётчикам можно только индивидуально, при этом в PLC сети не должно быть «видно» других счётчиков. Такой вариант подготовки оборудования к работе крайне неудобен, так как требует индивидуального доступа к каждому прибору, гальванически изолированному от других счётчиков.

– Ранние версии PLC концентраторов Меркурий 225 работали нестабильно и могли зависать в ходе работы. При наладке системы нужно прошить концентраторы последней версией встроенного программного обеспечения, загруженного с сайта Инкотекс.

– Качество передачи данных от счётчиков в концентратор сильно зависит от физических параметров силовых линий: длины линии, уровня помех, количества скруток.

– Данные от счётчиков в концентратор поступают через непредсказуемый интервал времени. Под данными понимаются текущие показания приборов учёта (нарастающий итог) раздельно по тарифам.

– Показания, считываемые с PLC концентратора Меркурий 225 в кВт•ч, содержат 4 знака, хотя счётчик отображает на индикаторе показания с пятью знаками. Этот факт делает программное обеспечение верхнего уровня, которое обязано рассчитывать пятый знак самостоятельно, сложным и трудоёмким в реализации. Пользователи такой системы обязаны при конфигурировании счётчиков вводить в систему показания на момент установки.

– При монтаже счётчиков бытовых потребителей, обычно не известно от какой фазы запитана квартира конкретного абонента. Соответственно показания счётчиков, подключенных к разным фазам, могут попадать в разные концентраторы из комплекта, установленного в подстанции. Для получения показаний всех счётчиков объекта учёта возникает необходимость сканирования контроллером «Integrity» каждого концентратора на предмет поиска данных по нужному счётчику.

– Уровня PLC сигнала на одном концентраторе, расположенного в подстанции может быть не достаточно для опроса всех счётчиков объекта учёта. Для решения этой проблемы используются PLC концентраторы в режиме ретрансляции.

– Возможно применение только счётчиков фирмы «Инкотекс». Счётчики других производителей, использующих PLC технологию, не могут быть встроены в такую систему.

– В связи с непредсказуемостью времени прихода данных от счётчиков в концентратор весьма затруднительным является составление методики поверки такой системы при подготовке пакета сертификационных документов.

Специалисты имеют опыт внедрения систем автоматизации энергоучёта на основе технологии PLC-I фирмы «Инкотекс». Применение этих решений всегда осложнено рядом проблем. Однако в некоторых случаях подобные решения работали вполне приемлемо - удавалось добиться устойчивого опроса более 90% от необходимого количества точек учёта.

Рассмотрим решение с применением устройств ФГУП НЗиФ для задачи учёта электроэнергии в бытовом секторе. ФГУП НЗиФ серийно выпускает два типа устройств: радиоадаптеры с интерфейсом RS-485, и GSM коммуникаторы. С помощью этих устройств можно организовать радиосеть для дистанционного снятия показаний счётчиков. В состав системы, основанной на оборудовании ФГУП НЗиФ, входят: счётчики производства ФГУП НЗиФ, радиоадаптеры, GSM коммуникатор «Кедах Электроникс Инжиниринг», модем Siemens MC35, программное обеспечение верхнего уровня «Integrity».

Радиоадаптеры предназначены для использования в режиме прозрачной ретрансляции, либо в режиме оконечного устройства радиосети. За счёт внутреннего протокола, реализованного в коммуникаторе и радиоадаптерах, данные от коммуникатора передаются по радиосети через ретрансляторы и доходят до оконечного адаптера, из которых по интерфейсу RS-485 попадают в счётчик. Ответ счётчика посредством того же внутреннего протокола проходит обратный маршрут и возвращается в коммуникатор. GSM коммуникатор «Кедах» выполняет следующие функции:

– По команде оператора обеспечивает установку на основе GPRS временного дистанционного канала связи с сервером сбора данных;

– Хранит в энергонезависимой памяти таблицу маршрутизации, описывающую однозначную связь между сетевыми адресами счётчиков и идентификаторами радиоадаптеров;

– Хранит в энергонезависимой памяти таблицу, описывающую маршруты передачи данных между радиоадаптерами;

– При получении от сервера сбора данных команды, предназначенной для конкретного прибора учёта, определяет тип протокола (только для счётчиков ФГУП НЗиФ), выделяет в команде сетевой адрес прибора и по нему находит в таблице нужный радиомаршрут; найденный маршрут используется для передачи данных прибору учёта.

В состав АСКУЭ БП входят следующие устройства:

– Счетчики электроэнергии с функцией хранения в энергонезависимой памяти промежуточных значений вычислений, что важно для обеспечения сходимости данных измерения счетчика и системы;

– Устройства сбора и передачи данных (УСПД), выполненные в виде многоканальных электросетевых модемов (ЭСМ) с интерфейсным модулем и контроллером счетчиков, – для считывания, запоминания и передачи по электросети в локальный блок сбора данных показаний приборов учета;

– Локальные блоки сбора данных (ЛБСД), служащие для управления работой электросетевых модемов, считывания из них показаний приборов учета, их накопления и передачи в центральную диспетчерскую, синхронизации «часов» автономных блоков;

– В компьютере центральной диспетчерской (ЦД) осуществляется обработка показаний приборов учета, расчет суммы платежа за потребленные ресурсы, учет социального статуса потребителя, поддержка мультитарифного регулирования, выписывание счетов.

Телеметрический выход счетчика электроэнергии подключен с помощью телеметрического кабеля к входу интерфейсного модуля многоканального электросетевого модема, устанавливаемого в этажном щитке. В электросетевых модемах телеметрическая информация интегрируется, показания привязываются ко времени и фиксируются в энергонезависимой памяти в соответствии с заданной извне программой.

Для передачи в ЛБСД первичная телеметрическая информация преобразуется в ЭСМ в вид, обеспечивающий ее передачу без потери и искажений по электросети. ЛБСД представляет собой автономный модуль с несколькими устройствами для приема и передачи информации. К каждой из трех фаз силовой электропроводки ЛБСД подключен с помощью трех встроенных ЭСМ. Устанавливается ЛБСД либо в трансформаторной подстанции, либо на вводе в здание.

ЛБСД через последовательный интерфейс и телефонный модем передает данные по коммутируемой или выделенной линии на компьютер ЦД. Для децентрализованных систем считывание первичной информации осуществляется непосредственно из ЛБСД с помощью переносного носителя информации, например ноутбука, подключаемого к ЛБСД. Один ЛБСД обслуживает до 2048 счетчиков. Центральная диспетчерская представляет собой аппаратно-программный комплекс регистрации, обработки и отображения информации о потребляемых ресурсах. Логически программное обеспечение ЦД делится на две части: это оперативная связь с ЛБСД и обработка собранной информации. Вся информация, необходимая при работе программы, и информация, предназначенная для передачи в ЛБСД, хранится в базе данных.

При обработке собранной информации программное обеспечение центральной диспетчерской реализует следующие функции:

– Выписка счетов;

– Печатание счетов для каждой квартиры;

– Обоснование счетов;

– Сведение баланса по балансным группам;

– Формирование сводной таблицы потребления за текущий и предшествующие периоды.

Для защиты метрологических характеристик системы от несанкционированных изменений (корректировок) предусмотрены шифрование информации и многоступенчатый доступ к текущим данным и параметрам.

Заключение

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

– в настоящее время несимметрия напряжения играет огромную роль для конечных потребителей, так как она снижает срок эксплуатации электрических приборов

– использующиеся в настоящее время средства снижения несимметрии в бытовомсектроре имеют узкую целевую направленность, то есть для конкретного электроприемника применяется конкретный тип устройства стабилизации напряжения и снижения несимметрии, который для другого электроприемника уже не применить. Более универсальные средства симметрирования напряжений в трехфазной системе имеют ряд значительных недостатков и, к тому же, являются дольно дорогостоящими.

– разработанное устройство позволяет поддерживать уровень несимметрии напряжений в трехфазной сети в заданном уровне. Применяемая микропроцессорная система не только говорит о быстродействии прибора, но и возможности постоянного усовершенствования прибора, например, для исполнения таких задач как сбор статистических данный о состоянии параметров качества электроэнергии и вывод их на экран. Разработанное устройство способно регулировать сразу несколько параметров качества электроэнергии, при этом его цена значительно меньше предназначенных для тех же задач приборов.

 

 

 

Приложение А

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

 

Кафедра Электроснабжение промышленных предприятий ­

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой С. О. Хомутов

подпись и.о., фамилия

«» 2014 г. ­­

 

ЗАДАНИЕ № 08

Контроль качества электрической энергии и снижение общих потерь в распределительных сетях 6(10)-0.4 кВ с применением интеллектуальных приборов учета

(тема магистерской диссертации)

 

Пояснительная записка

Студент группы 8Э-21 А.В. Рыбин

и.о., фамилия

 

Руководитель

проекта(работы) к.т.н., доцент А.Н. Попов

должность, ученое звание и.о., фамилия

 

 

БАРНАУЛ 2014

Реферат

Магистерская диссертация на тему «Контроль качества электрической энергиии снижение общих потерь в распределительных сетях 6-10/0,4 кВ с применением интеллектуальных приборов учета» выполнена в объеме 102 страницы пояснительной записки. Пояснительная записка содержит рисунков, 3 таблицы, 36 формул, использовано 22 наименования литературы.

Ключевые слова: потери электроэнергии, потери мощности,АСКУЭ, методы расчета потерь,АИИС КУЭ, PLC, маршрутизатор, прибор учета, технические потери, коммерческие потери, КИС Феникс, полезный отпуск электрической энергии РТП-3.

В работе приведено исследование расчета потерь электроэнергии различных режимах работы сети, разработано устройство, позволяющее исправлять основные параметры электроэнергии. Приведены структурная схема и принципиальная схема разработанного устройства.

Содержание

Введение. 4

1 Структура потерь электроэнергии в электрических сетях. Технические потери электроэнергии. 7

1.1 Обзор качества электроэнергии в электрических сетях. 11

1.2 Нагрузочные потери электроэнергии. 12

1.3 Потери холостого хода. 16

2 Методы расчета потерь электроэнергии для различных сетей. 17

2.1 Методы расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях 6(10)/0.4 кВ.. 25

3 Применение линейки программных комплексов РТП-3для расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях 0,38 - 6 - 10 кВ.. 27

4 Расчет полезного отпуска по потребителям электроэнергии в КИС «Феникс» 39

5. Определение и особенности АСКУЭ PLC.. 45

5.1 Типовая схема построения АСКУЭ РРЭ.. 50

5.2 АСКУЭ бытовых потребителей. 55

5.3 АСКУЭ бытовых потребителей в России и за рубежом. 66

5.4 Основные проблемы работы с бытовым сектором. 69

5.5 Анализ типовых требованиий к GPRS каналам связи. 71

5.6 Smart Grid – интеллектуальные сети. 77

6 Результаты внедрения АСКУЭ «Матрица» на ВЛ-10 кВ Л-23-11 Пригородного РЭС.. 85

Список использованных источников. 96

Приложение А Задание на выполнение магистерской диссертации. 99

Приложение Б Схема зон ВЛ-10 кВ, Л-23-11. 102

 

Введение

 

Всем известно, что в нашей стране проблема эффективного использования энергетических ресурсов с каждым годом встает все более и более острее. Больше всего данная проблема проявляется секторе населения. Так уж сложился наш менталитет – в большинстве случаев мы используем энергетические ресурсы небрежно, халатно, иногда даже не отдавая себе отчет в том, что мы делаем. О введении энергетически эффективных разработок, процессов говорится много, но на самом деле это оказалось не совсем так, как задумывалось.

Изменением данной ситуации в корне, можно считать принятие Федерального закона № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской федерации» Здесь описываются основные пути и этапы развитияведущие к практичному и целесообразному использованию ресурсов, а также гос. регулирование мероприятий которые так или иначе заставят идти к энергосбережению.