Контроль и управление тех процессами. ЛБ 2. Методические указания Качество электроэнергии важный аспект, не только влияющий на эффективность работы любого учреждения, предприятия, но и во многом определяющий комфорт нашей повседневной жизни.
 Скачать 62.17 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.П. ОГАРЁВА» (ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва») Институт механики и энергетики Кафедра теплоэнергетических систем ОТЧЁТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2 по дисциплине: Контроль и управление теплотехнологическими процессами Контроль и анализ параметров потребления электрической энергии портативным анализатором качества и количества электрической энергии AR-5L Автор отчёта о лабораторной работе _______________________Д. Ф. Канин подпись, дата Обозначение лабораторной работы ЛР–02069964–13.03.01–62–22 Направление подготовки 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника Руководитель работы _______________________А. В. Ениватов подпись, дата Саранск 2022 Лабораторная работа №2 Контроль и анализ параметров потребления электрической энергии портативным анализатором качества и количества электрической энергии AR-5L Цель работы: изучение способов и методов контроля параметров электрической энергии и их анализ. Методические указания Качество электроэнергии – важный аспект, не только влияющий на эффективность работы любого учреждения, предприятия, но и во многом определяющий комфорт нашей повседневной жизни. В связи с этим особую значимость приобретают вопросы контроля качества электрической энергии. Большой шаг в сторону улучшения энергоснабжения вообще и качества электроэнергии в частности был сделан в нашей стране с принятием федерального закона №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» от 23 ноября 2009 г., а также с введением в действия ГОСТ Р 317.4.30 -2008 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии», и ГОСТР 51317.4.7-2008 «Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств». Совокупное действие этих нормативных документов требует проведение энергетического обследования с применением строго определенных средств измерения. В части контроля качества электрической энергии, речь идет об анализаторах электроэнергии, работающих в соответствии с вышеперечисленными ГОСТ. Следует отметить, что отечественное и зарубежное приборостроение предлагает широкий спектр анализаторов электроэнергии. Подавляющее большинство этих приборов соответствуют требованиям ГОСТ Р 51317.4.30 и ГОСТ Р 51317.4.7, однако зачастую в корпусе анализатора электроэнергии пользователь, хочет иметь не только регистратор напряжения, но и измеритель тока, мощности и др, а требования указанных норм распространяются только на параметры относящиеся к напряжению. Учитывая эти пожелания, ряд компаний оснащает свои анализаторы электроэнергии различными дополнительными функциями - так ряд трехфазных анализаторов поставляются с токоизмерительными клешами, наличие которых даст возможность контролировать силу тока, мощность, электроэнергию. Наряду с негативными явлениями, которые описаны в ГОСТ Р (провалы, перенапряжения, прерывания напряжения, фликер, переходные процессы напряжения и др.) в сетях часто возникают и другие проблемы, например нередко пусковые токи различных устройств значительно превышают (в 10-15 раз) их токи в режиме полной нагрузки. Почти все анализаторы электроэнергии снабжены дополнительными режимами регистрации, которые позволяют отслеживать все эти процессы. Многие специалисты используют подобные приборы и при проведении пуско-наладочных, регулировочных работ, для таких пользователей нелишней окажется и такой режим работы анализаторов электроэнергии как регистрация по пользовательским уставкам. В настоящее время на рынке анализаторов качества электрической энергии представлено большое количество моделей различных производителей. Основными производителями данного являются компании FLUKE, Metrel, Sonel, Satec, Circutor и другие. Анализатор качества электроэнергии Fluke 435 II снащенная усовершенствованными функциями оценки качества электроэнергии и денежного выражения стоимости потерь, модель может решить задачи инструментального энергоаудита в системе электроснабжения. Области применения Fluke 435: - сбор данных PowerWave - быстрые замеры среднеквадратичных значений для быстрого просмотра каждой формы сигнала, в результате чего можно определять, как взаимодействуют значения напряжения, тока и частоты. - эффективность инвертора мощности - эффективность инвертора мощности. - монетизация электроэнергии – вычисление потерь энергии из-за ee низкого качества в денежном выражении. - оценка электроэнергии – вычисление улучшений до и после установки в потреблении энергии для регулировки энергосберегающих устройств. - устранение основных неполадок быстрая диагностика на экране для восстановления работы сети. - профилактика - обнаружение и предотвращение проблем с качеством электроэнергии до того, как они приведут к простою. - долгосрочный анализ выявление сложных для обнаружения и нерегулярных проблем. - изучение нагрузок - проверка возможностей электрической системы перед добавлением нагрузок. Возможности и преимущества: - эффективность инвертора мощности. Имеется возможность одновременного измерения выходной мощности переменного тока и входной мощности постоянного тока для электроники силовых систем с помощью измерительных клещей постоянного тока. - сбор данных PowerWave. Приборы осуществляют высокоскоростной сбор данных по среднеквадратичным значениям, показывают полупериод и форму сигнала, которые характеризуют динамику электросистем (пуск генератора, переключение на ИБП и т. д.). - калькулятор потерь энергии. Измерение классической активной и реактивной мощности. Путем расчета дисбаланса и мощности гармоник определяется стоимость потерь тепла. - устранение неполадок в режиме реального времени. Прибор позволяет анализировать тенденции с помощью указателей и средств увеличения/уменьшения. - наивысший рейтинг безопасности в отрасли. Соответствует стандарта безопасности 600 В кат. IV/1000 В кат. III для использования на технологическом входе. - измерение всех трех фаз и нейтрали. В комплект входит четыре токоизмерительных датчика с удлиненным тонким гибким кабелем, который позволяет проникать в труднодоступные места. - автоматический анализ тенденций. Каждое измерение всегда автоматически записывается, без какой - либо настройки. - мониторинг системы. На одном экране отображается 10 параметров качества электроэнергии в соответствии со стандартом качества энергии EN50160. - функция регистрации. Анализатор качества электроэнергии позволяет выполнять настройку для любых условий тестирования благодаря памяти на 600 параметров с определяемыми пользователем интервалами. - просмотр графиков и генерация отчетов. В комплект входит программное обеспечение для анализа. - время работы от аккумулятора: Время работы - 7 часов после зарядки литий-ионного батарейного источника питания. Технические характеристики Fluke 435 II представлены в таблице 1. Таблица 1 – Технические характеристики Fluke 435 II
Серия EDL175 предлагает 2 модели: EDL175 и EDL175XR. Модель EDL175XR оснащена аккумулятором и измерительным поясом Роговского для измерения токов 30 A/300A/3000A (Flex Sensor). Основные параметры анализатора качества электрической энергии представлены в таблице 2. Таблица 2 – Основные параметры анализатора качества электрической энергии EDL175
Особенности электроанализаторов AR.5/AR5L: - возможность регистрации следующих параметров электроэнергии: гармоники, возмущения, переходные процессы, фликер, потребление энергии; - возможность установки программы в зависимости от выбранных параметров; - наличие 4-х входных каналов напряжения и 3-х (4-х для AR. 5L) каналов тока; - большой ЖК экран с возможностью отображения до 30 электрических параметров; - удобный интерфейс с помощью кнопок на лицевой панели; - объем внутренней памяти 1Мб (линейная память / циклическая память); - автоматическое вычисление имеющейся в наличии свободной памяти; - отдельные файлы для хранения значений каждого измеряемого параметра; - обмен данными с ПК; - самостоятельное обнаружение подсоединенных клещей; - специализированное программное обеспечение POWERVISION: - аккумуляторная батарея на 10 ч. - компактные размеры и малый вес (0.8 кг). - электроанализаторов AR.5 / ARSL. Анализатор подключается с помощью датчиков тока и потенциальных проводов к одно или трехфазной сети 220/380 В или к измерительным трансформаторам тока и напряжения сетей 6/10 кВ и выше. Прибор имеет 3 канала измерения тока и 3 напряжения (модель AR.5L оснащена дополнительным каналом для измерения тока нейтрали). Сменными датчиками тока служат клещи или гибкие кольца номиналом от единиц до тысяч ампер. К трансформаторам тока с выходом 5А подключение производится с помощью клещей 5А или специального 3-х фазного шунта. По измеренным величинам процессор рассчитывает множество параметров, которым отображаются на графическом ЖК дисплее и записываются в память прибора, откуда затем считываются на компьютер, снабженный программным обеспечением POWER VISION для визуализации, обработки и анализа накопленной информации. Пользователи могут приобрести и самостоятельно загрузить в прибор картриджи со следующими дополнительными программами: - «гармоники» - запись коэффициентов гармоник тока и напряжения до 49 порядка; - «искажения» - запись апериодических искажений синусоиды напряжения (импульсов, провалов и т.п.); - «быстрые процессы» - запись токов и напряжений переходных процессов (например, пуска двигателей); - «фликер» - определение интенсивности фликера (колебаний напряжения, вызывающих мигание ламп); - «проверка счетчиков» - определение погрешности электросчетчиков без их отключения. Основные параметры электроанализаторов AR.5 / AR5L. представлены в таблице 3. Таблица 3 – Основные параметры электроанализаторов AR. 5 / ARSL.
Программа POWER VISION предназначена для работы в операционной среде Windows 95/98/ME/XP и позволяет выполнить быстрый и точный анализ любой электрической системы, которая была обследована при помощи прибора AR 5. После сохранения данных во внутренней памяти AR5 они могут быть загружены в ПК при помощи кабеля RS-232. Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат для учёта расхода электроэнергии. В настоящее время счетчики подразделяются на: - индукционные (электромеханические) счетчики. Подвижная часть прибора, которая выполнена в виде металлического диска, вращается во время потребления электроэнергии. Специальный счетный механизм прибора учитывает количество оборотов диска, и выдает полученные показания. Количество потребленной энергии, в этом случае, прямо пропорционально числу оборотов диска. Самые дешёвые, качественные и простые. Недостатки отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифность, погрешности учёта. - электродинамические счетчики. Работают по несколько иному принципу - принципу взаимодействия магнитных потоков двух катушек, одна из которых неподвижна, а вторая свободно вращается в образующемся, в результате протекания электрического тока, магнитном потоке. Эти вращения катушки и учитывает считывающий механизм счетчика расхода электрической энергии. - электронные счетчики. Программируемые, c жидкокристаллическим индикатором. Электронные счетчики на порядок дороже, но гораздо удобнее для не обладающих техническими навыками пользователей, долговечнее (межповерочный период 4-16 лет) и куда точнее в подсчёте израсходованной энергии. К индукционным счетчикам следует отнести счетчик СЭТ1-1. Основные достоинства данного прибора следующие: - малые габаритные размеры корпуса для установки счетчика в евро боксы; - крепление на DIN-рейку; - негорючий ударопрочный пластмассовый корпус; - электромеханическое отсчетное устройство антиреверсного типа; - двойной технологический запас по точности измерений; - защита от хищения и недоучета электроэнергии за счет изменения направления тока на противоположное; - датчик тока - электрический шунт; - светодиодная индикация наличия тока в цепи нагрузки (при этом частота световых импульсов пропорциональна уровню энергопотребления); - малое собственное энергопотребление; - устойчивость к кратковременным воздействиям повышенного напряжения переменного тока. К электронным счетчикам следует отнести счетчик трехфазный счетчик мир С-03. Основные достоинства данного прибора следующие: - все интерфейсы независимы; - возможность ведения двух массивов срезов мощности (до 128 (256) суток независимо от интервала интегрирования); - наличие датчика вскрытия / закрытия крышки зажимов; - возможность работы от резервного источника питания 220 В (АC / DC) или 12 B. - измерение параметров качества электроэнергии (ГОСТ 13109-97 ); - возможность использования в качестве цифрового измерительного преобразователя; - наличие беспроводных интерфейсов GSM, Zigbee; - интерфейсы RS485, CAN, Ethernet в различных сочетаниях; Работа в качестве коммуникатора в сети счетчиков серии "МИР"; - вычисления линейных напряжений; Возможность управления высоковольтным выключателем; - наличие функции учета технических потерь; - измерение параметров U, I, P, Q, F и формирование событий по отклонению и выходу за порог; - широкий диапазон рабочих температур: от -40 до +55°C; - широкий диапазон рабочего напряжения. Автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ). Постоянное удорожание энергоресурсов, а также значительное увеличение их потребления в последние годы заставляет всерьез задуматься о более жестком контроле использования, а также требует внедрения эффективных средств учета, способствующих снижению затрат на электроэнергию, а также разработки энергосберегающей политики и мероприятий по энергосбережению. Использование автоматизированных систем управления в любых областях жизни и деятельности позволяет осуществлять точный и быстрый контроль за потреблением энергоресурсов, повышая достоверность учета, оптимизируя затраты на энергоресурсы и делая жизнь более комфортной и удобной. АСКУЭ служит для точного учета и оперативного контроля за потребляемой и переданной электроэнергией с учетом существующих тарифов, а также для обеспечения доступа к полученным данным с целью произведения расчетов, анализа и выработки эффективной энергосберегающей политики. Основной целью внедрения автоматических систем коммерческого учета электроэнергии является снижение издержек и затрат на потребление энергоресурсов, минимизация потерь за счет повышения точности полученных данных и сокращения времени сбора обработки. Автоматизация учета электроэнергии на всех этапах, от производства до потребления, становится непременным условием эффективного функционирования современных энергосистем. Вопросы энергосбережения, а так же оптимизации энергопотребления одинаково остро стоят как в промышленности, так и в быту. Внедрение автоматизированных систем учета и контроля потребления энергоресурсов позволяет получать оперативные данные, контролировать параметры всех энергоносителей, выявлять возможные пути экономии. Что, соответственно, ведет к снижению участия энергоресурсов в себестоимости продукции, повышению оперативности обнаружения и устранения отклонений от установленных режимов потребления, получению стабильной прибыли. Результатом внедрения систем по учету электроэнергии в быту является оптимизация затрат на энергоресурсы, снижение объема потребления, а также обеспечение защиты от хищений. Функции автоматизированных систем учета энергоресурсов: 1. Автоматизированный контроль и измерение параметров; 2. Сбор и учет данных по каждому счетчику индивидуально; 3. Хранение параметров учета в базе данных устройства; 4. Обеспечение контроля за соблюдением установленных режимов энергопотребления; 5. Формирование отчетов для расчетов и анализа; 6. Вывод расчетных параметров на устройство печати. Важнейшим преимуществом системы АСКУЭ является возможность анализа потребления, что позволяет выявить допущенные просчеты в организации энергопотребления и разработать мероприятия по снижению расходов. Современная система автоматизированного учета строится в виде ступеней и состоит из трех уровней: - первый уровень - измерительный. Включает в себя средства измерения и выполняет функцию проведения измерений (нижний уровень). Элементами этого уровня являются приборы, измеряющие различные параметры системы. В качестве таких устройств могут применяться различные датчики. - второй уровень - связующий. Включает в себя шкафы устройств сбора и передачи данных и выполняет функцию передачи информации по данному объекту, либо группе объектов (средний уровень); - третий уровень - сбора и храпения данных. Включает в себя оборудование центра сбора данных или информационно - вычислительный комплекс (компьютер, контролер или сервер) (верхний уровень). Для передачи информационных потоков используются различные каналы: выделенные проводные линии, беспроводные радиочастотные, инфракрасные и радиорелейные линии, спутниковые каналы и т.д. В последние годы активно осваивается новая среда для передачи информации и построения на ее основе специализированных автоматизированных систем сбора и обработки информации. Сюда относят распределенные силовые линии питания низкого, среднего и высокого напряжения. Их преимуществами являются: низкая стоимость установки, т.к. не требуется прокладка специальных проводных линий связи, а также быстрота настройки коммутационной сети. При этом любой из вариантов имеет как достоинства, так и недостатки. Ключевыми моментами выбора элементов АСКУЭ, независимо от объекта, для которого создается система, является качество и безопасность связи между уровнями, а также экономический аспект. Обеспечение надежной, эффективной и недорогой системы доставки информации, которая обеспечит надежную и безопасную передачу и обмен данными, в том числе и между потребителями и продавцами энергии, является ключевым моментом выбора сетям электроснабжения. Система может передавать данные в биллинговую систему, что позволяет полностью автоматизировать процесс коммерческого учета энергоресурсов. Сбор данных с приборов происходит по настраиваемым расписаниям: - в определенные дни месяца; - ежедневно; - в определенные часы суток; - периодически; - по требованию оператора. Организация связи с приборами. Сбор данных со счётчиков может производиться по различным каналам связи: - пакетная передача данных GPRS; - передача данных по голосовому каналу CSD; - интернет; - локальная компьютерная сеть; - радиосвязь; - проводные телефонные линии. Результаты измерений представлены в таблице 4 . Таблица 4 – Результаты измерений параметров электрической энергии
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- +40
за исключением батареи