Устройство оценки качества электрической энергии.

ВВЕДЕНИЕ………………………….…………………………….…….……..………………….........6
1 СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ……………………………..……………….........................7
1.1 Государственный стандарт качества электроэнергии………...……………………................7
1.1.1 Характеристики качества электрической энергии…………………...…………….……8
1.1.2 Задачи и методы контроля качества электроэнергии …………...……………………..15
1.1.3 Способы повышения качества электроэнергии ………………………………………..17
1.2 Методы измерения параметров электрического тока ..……………………………………..18
1.2.1 Методы измерения напряжения………………………..………………………………..18
1.2.2 Методы измерения тока ……………………………………...………………………….22
1.3 Принципы аналого-цифрового преобразования …………………………………………….25
1.3.1 Теорема Котельникова и дискретизация сигнала ……………………………………...25
1.3.2 Параметры квантования и кодирования сигнала ………………………………………29
1.3.3 Виды АЦП………………………………………………………………………………...30
1.4 Методы спектрального анализа электрического тока ……………………………………...37
1.4.1 Дискретное преобразование Фурье ………………………………….………………….37
1.4.2 Быстрое преобразование Фурье ……...…………………………………………………38
1.5 Структурная схема устройства оценки качества электрической энергии.…………..…….40
1.5.1 Структурная схема …………………………………………...…………………………..40
1.5.2 Требования к структурным блокам …………..…………………………………………41
2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ…………………………………………………...42
2.1 Принципиальная схема блока датчиков тока ………………………………….……………42
2.2 Принципиальная схема блока датчиков напряжения ………………………………………45
2.3 Принципиальная схема блока часов реального времени …………………………………...46
2.4 Принципиальная схема блока временного и спектрального анализа тока и напряжения..48
2.5 Принципиальная схема блока управления ……………………………………………...…...54
2.6 Принципиальная схема блока отображения информации ……..…………………………...55
2.7 Принципиальная схема блока питания ……………………………………….……………...55


3 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РАЗДЕЛ………………………………………………………………57
3.1 Состав устройства …………….…………………………………………………….………...57
3.1.1 Технические данные устройства оценки качества электрической энергии ………….57
3.1.2 Функциональный состав ………………………..……………………………………….57
3.2 Устройство и работа изделия и его составных частей ……………………………………...58
3.3 Общие указания по эксплуатации …………………………………………….……………...58
3.4 Указания мер безопасности ……………………………………………………...……….......58
3.5 Подготовка изделия к работе ………………………………………………………………...59
3.6 Порядок работы с изделием ………………………………………………..………………...59
3.6.1 Эксплуатационные ограничения ………………………………………..……………...59
3.6.2 Напряжения …………………………………………….………………………………...59
3.6.3 Ток… ……………………………………………………………………………………...59
3.7 Порядок установки ……………………………………………………………………………60
3.8 Техническое обслуживание …………………………………………………………………..60
3.9 Поверка ………………………………………………………………………………………...61
4 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ…………………………………………..63
4.1 Расчет затрат на разработку изделия………………………………………………………....63
4.2 Расчет затрат на элементную базу …………………………………………………………...63
4.3 Расчет затрат на оплату труда ………………………………………………………………..64
4.4 Расчет затрат на электроэнергию …………………………………………………………….64
4.5 Расчет полной стоимости и цены …………………………………………………………….65
4.6 Выводы…………………………………………………………………………………….…...65
5 РАЗДЕЛ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ………………………..66
5.1 Меры безопасности при эксплуатации на предприятии…………………………………….66
5.2 Требование к персоналу обслуживающему устройство………………………………….…67
5.3 Влияние устройства оценки качества электрической энергии на окружающую среду ….68
6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………………………..69
7 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………………………….70

Весь текст будет доступен после покупки

Качество электроэнергии является ключевым показателем, влияющим на надёжность работы технологического оборудования и энергосистемы предприятия в целом. Если качество электроэнергии не соответствует параметрам, определенным в ГОСТ, могут возникать нарушения в работе оборудования, снижаться экономические показатели работы энергосистемы. Причинами нарушения качества электрической энергии являются включенные в электросеть сварочные установки, вентильные преобразователи, индукционные и дуговые электрические печи, преобразователи частоты, тяговые подстанции железных дорог, троллейбусов и трамваев, электродуговые сталеплавильные и рудотермические печи, газоразрядные лампы, специальные однофазные нагрузки и ряд других электронных технических средств с нелинейной вольтамперной характеристикой (телевизоры, ПЭВМ, противопожарные средства, системы кондиционирования и т. д.). Следует отметить, что одна из основных причин, по которой у потребителя электрической энергии уровень напряжения может не соответствовать требованиям ГОСТ – это превышение разрешенной к использованию мощности самим потребителем. Это приводит к неоптимальным режимам работы и даже к повреждениям элементов систем электроснабжения и приёмников электроэнергии, а также к увеличению потерь энергии. Поэтому в настоящее время весьма актуальной является проблема контроля и поддержания (регулирования) качества электроэнергии.
Разрабатываемое устройство предназначено для измерения следующих параметров качества электроэнергии в электрических сетях: отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности напряжения, коэффициент несимметрии, отклонения частоты, провалы напряжения, импульсные напряжения и временные перенапряжения.

Весь текст будет доступен после покупки

Качество электрической энергии регламентируется ГОСТ 32144-2013.
Данный ГОСТ был разработан Обществом с ограниченной ответственностью «ЛИНВИТ» и Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 «Электромагнитная совместимость технических средств» на основе применения ГОСТ Р 54149-2010. Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) и принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (Протокол N 55-П от 25 марта 2013 г.). Данный стандарт соответствует европейскому региональному стандарту EN 50160:2010. Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution networks (Характеристики напряжения электричества, поставляемого общественными распределительными сетями).
Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июля 2013 г. N 400-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32144-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2014 г.
Стандарт устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии (КЭ) в точках передачи электрической энергии пользователям электрических сетей низкого, среднего и высокого напряжения систем электроснабжения общего назначения переменного тока частотой 50 Гц.
Требования стандарта ГОСТ 32144-2013 применяют при установлении норм КЭ в электрических сетях:
? систем электроснабжения общего назначения, присоединенных к Единой энергетической системе;
? изолированных систем электроснабжения общего назначения.
Требования данного стандарта применяют во всех режимах работы систем электроснабжения общего назначения, кроме режимов, обусловленных:
? обстоятельствами непреодолимой силы: землетрясениями, наводнениями, ураганами, пожарами, гражданскими беспорядками, военными действиями;
? опубликованием нормативно-правовых актов органов власти, устанавливающих правила временного энергоснабжения;
? введением временного электроснабжения пользователей электрических сетей в целях устранения неисправностей или выполнения работ по минимизации зоны и длительности отсутствия электроснабжения.
Стандарт предназначен для применения при установлении и нормировании показателей КЭ, связанных с характеристиками напряжения электропитания, относящимися к частоте, значениям и форме напряжения, а также к симметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения. Данные характеристики напряжения подвержены изменениям из-за изменений нагрузки, влияния кондуктивных электромагнитных помех, создаваемых отдельными видами оборудования, и возникновения неисправностей, вызываемых, главным образом, внешними событиями. В результате возникают случайные изменения характеристик напряжения во времени в любой отдельной точке передачи электрической энергии пользователю электрической сети, а также случайные отклонения характеристик напряжения в различных точках передачи электрической энергии в конкретный момент времени.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Изд-во стандартов, 2014.
2. Моделирование систем обеспечения надежности и качества электроснабжения: учеб. пособие / О. И. Хомутов, А. Н. Попов, Е. В. Кобзев. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009.
3. Гатуллин, А. М. Основные принципы построения системы контроля, анализа и управления качеством электроэнергии А. М. Гатуллин, М. Н. Бадретдинов, В. Л. Матухин, Д. Ф. Губаев // Известия высших учебных заведений.
4. Сташин, В. В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах В. В. Сташин, А. В. Урусов, О. Ф. Мологонцева [и др.]. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

Весь текст будет доступен после покупки