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 …………………………………………….......16
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 ……………………………………............36
1.4.1 Дискретное преобразование Фурье ………………………………….…………………….….....36
1.4.2 Быстрое преобразование Фурье ……...…………………………………………………….....….37
1.5 Структурная схема устройства оценки качества электрической энергии.…………..…………..39
1.5.1 Структурная схема …………………………………………...…………………………………...39
1.5.2 Требования к структурным блокам …………..……………………………………………….…40
1.6 Вывод ……………………...…………………………………………………………………………40
2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ………………………………………………...…....41
2.1 Разработка принципиальной схемы……………………………………………………………......41
2.1.1 Принципиальная схема блока датчиков тока ……….……………………….……………….…41
2.1.2 Принципиальная схема блока датчиков напряжения ..…………………………………...….…43
2.1.3 Принципиальная схема блока часов реального времени …….………………………………...44
2.1.4 Принципиальная схема блока временного и спектрального анализа тока и напряжения …...46
2.1.5 Принципиальная схема блока управления …………………………….……………...………...53
2.1.6 Принципиальная схема блока отображения информации ……..…………….………………...54
2.1.7 Принципиальная схема блока питания …………….……………………….……………….......54
2.2 Разработка блок-схемы программы микроконтроллера…………………………………………..55

2.3 Эксплуатация устройства ..…...…………………………………………………….………….......57
2.3.1 Технические характеристики ……………………………………………….……………….......57
2.3.2 Функциональный состав ………………………..………………………………..…………..….58
2.3.3 Общие указания по эксплуатации …….…………………………………….………….…...…..60
2.3.4 Указания мер безопасности ….………………………………………………...………..............60
2.3.5 Подготовка изделия к работе ……………………………………………………………....….....61
2.3.6 Порядок установки ………………………………………………………………………….……61
2.3.7 Техническое обслуживание …………………………………………………………………......62
2.3.8 Поверка ……………………………………………………………………………………….…..62
2.4 Вывод………………………………………………………………………………………………...63
3 Моделирование………………………………………………………………………………………..64
3.1 Построение принципиальной схемы в системе Proteus…………………………………………..64
3.2 Исследование напряжений на аналоговых входах микроконтроллера……………………….…67
3.3 Вывод...………………………………………………………………………………………………67
4 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ……………………………………….…....68
4.1 Расчет затрат на разработку изделия…………………………………………………………..…..68
4.2 Расчет затрат на элементную базу ………………………………………………………………....68
4.3 Расчет затрат на оплату труда ……………………………………………………………………...69
4.4 Расчет затрат на электроэнергию …………………………………………………………..……...69
4.5 Расчет полной стоимости и цены ……………………………………………………………....….70
4.6 Вывод..………………………………………………………………………………..…….………..70
5 РАЗДЕЛ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ……………….……...….71
5.1 Меры безопасности при работе с устройством………………………………………….…..........71
5.2 Требование к персоналу обслуживающему устройство……………………………….…….…...72
5.3 Влияние устройства оценки качества электрической энергии на окружающую среду ….…....73
6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………………………..74
7 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………………….……...75

Весь текст будет доступен после покупки

Качество электроэнергии играет важную роль в надежности работы технического оборудования и энергосистемы предприятия. Если качество электроэнергии не соответствует ГОСТу, это может привести к сбоям в работе оборудования и снижению экономических показателей энергосистемы. В качестве причин снижения качества электрической энергии могут выступать сварочные установки, вентильные преобразователи, электрические печи, преобразователи частоты, тяговые подстанции железных дорог, троллейбусов и трамваев, сталеплавильные и рудотермические печи, газоразрядные лампы, технические средства с нелинейной вольтамперной характеристикой (телевизоры, компьютеры, системы кондиционирования и т.д.). Важно отметить, что одной из основных причин, по которой уровень напряжения может не соответствовать требованиям ГОСТ, является превышение мощности потребителя. Это может привести к неоптимальной работе системы электроснабжения, повреждению ее элементов и увеличению потерь энергии. Поэтому важным является контроль и регулирование качества электроэнергии. Разрабатываемое устройство предназначено для измерения таких параметров качества электроэнергии, как напряжение, искажение синусоидальности, несимметрия, частота, провалы напряжения, импульсные напряжения и временные перенапряжения.

Весь текст будет доступен после покупки

1.СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Государственный стандарт качества электроэнергии
ГОСТ 32144-2013 - это стандарт, который регулирует качество электрической энергии. Он был разработан компанией "ЛИНВИТ" и Техническим комитетом по стандартизации, ТК 30 "Электромагнитная совместимость технических средств" на основе ГОСТ Р 54149-2010. Этот стандарт был одобрен и введен в действие Росстандартом и Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации. Он соответствует европейскому стандарту EN 50160:2010, который определяет характеристики напряжения электричества, поставляемого общественными распределительными сетями.

Стандарт ГОСТ 32144-2013 введен в действие в России с 1 июля 2014 года по приказу Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июля 2013 года N 400-ст. Он устанавливает показатели и нормы качества электрической энергии в точках передачи электрической энергии пользователям электрических сетей низкого, среднего и высокого напряжения систем электроснабжения общего назначения переменного тока с частотой 50 Гц.

Требования стандарта ГОСТ 32144-2013 применяются в электрических сетях общего назначения, присоединенных к Единой энергетической системе, и в изолированных системах электроснабжения общего назначения. Однако эти требования не применяются в режимах, вызванных обстоятельствами непреодолимой силы, опубликованием нормативно-правовых актов органов власти, устанавливающих правила временного энергоснабжения, или введением временного электроснабжения для устранения неисправностей или выполнения работ по минимизации отсутствия электроснабжения.

Стандарт ГОСТ 32144-2013 предназначен для использования при установлении и нормировании показателей качества электрической энергии, связанных с характеристиками напряжения электропитания, включая частоту, значения и форму напряжения, а также симметрию напряжения в трехфазных системах электроснабжения. Эти характеристики напряжения могут меняться из-за изменения нагрузки, влияния кондуктивных электромагнитных помех, создаваемых оборудованием, и возникновения неисправностей, вызванных внешними событиями. В результате в различных точках передачи электрической энергии могут возникать случайные изменения характеристик напряжения во времени в любой отдельной точке передачи электрической энергии пользователю электрической сети.

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.
5. Мозгалев В. С. Оценка эффективности контроля качества электроэнергии в ЭЭС В. С. Мозгалев, В. А. Богданов, И. И. Карташев, И. С. Пономаренко, С. Ю. Сыромятников // Электрические станции. – 1999.
Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. – 2-е изд. исправленное. – М.: Радио и связь, 1989. – 352 с., ил.
6. Бондарев В., Рукавишников А. Применение микросхемы К174ПС1 Радио 1989, №2
7. Бирюков С. А. Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах, вып. 1132, с. 60-65; вып. 1220,с. 105-111. - М.: Радио и связь, 1990; 1996 (МРБ).
8. Бирюков С. Генераторы и формирователи импульсов на микросхемах КМОП. - Радио,1995,№ 7,с.36,37.
9. Справочник по электрическим конденсаторам / М. Н. Дьяконов, В. И. Карабанов, В. И. Присняков и др.; Под общ.ред. И. И. Четверткова и В. Ф. Смирнова. – М.: Радио и связь, 1983. – 576 с.

Весь текст будет доступен после покупки