Разработка автоматической информационной системы энергоаудита (1206813), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Исследование показателей качества (ПК) напряжения в электрических сетях 0,4– 10 кВ преследует две основные цели:
– экспериментальное определение статистик ПК напряжения;
– управление ПК напряжения по критериям уменьшения потерь или потребления электрической энергии в сети. Для более совершенного исследования показателей качества необходимо производить одновременные измерения таких показателей как:
– относительного отклонения напряжения прямой последовательности от номинального значения;
– коэффициента несимметрии напряжения по нулевой последовательности;
– коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности;
– искривление синусоидальной формы кривой напряжения.
Еще один недостаток автоматизированных систем энергоаудита на первоначальном этапе, это большие затраты на оборудование, программное обеспечение, пусконаладочные работы.
Столкнувшись с необходимостью создавать автоматизированные системы эненргоаудита в распределительных сельских сетях 0,4–10 кВ, которые смогут собирать, хранить и передавать достоверную информацию на расстояние в режиме реального времени, а так же проводить результативный анализ для рационального потребления ресурсов, необходимо сформулировать новые требования.
1.3 Разработка требований для новой автоматизированной системы энергетического обследования
В первую очередь система должна контролировать учёт потребления активной, реактивной мощностей с контролем показателей качества электрической энергии таких как:
– коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;
– коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
– коэффициент гармонической составляющей напряжения до 40–го порядка;
– суммарный коэффициент гармонической составляющей напряжения;
– фиксация провалов напряжения.
Выявление причин способствующих отклонению данных показателей от нормы способствует минимизации технических потерь.
Во–вторых, как говорилось выше, необходимо надежно и достоверно осуществлять передачу информации от низшего уровня системы к высшему. Для этого существует необходимость в применении устройств, обладающих большей пропускной способностью передачи информации. Так как передача информации о показателях качества электроэнергии имеет существенный объём.
В–третьих, применять оборудование отечественного производителя, так как на сегодняшний день цена зарубежных устройств существенно выше.
В–четвертых, выбор новых устройств должен исходить из климатических условий установки прибора. Так как не все приборы и оборудование способны работать в условиях низких температур. Следует так же определиться с расположением данных устройств, что бы они могли давать максимальный экономический эффект.
Помимо требований к приборам контролирующих параметры сети, следует так же основательно подойти к выбору и поверки измерительных трансформаторов тока. Так как новая система не сможет правильно функционировать без условия (1.1).
Информационная автоматизированная система, которая будет удовлетворять выше перечисленным требованиям, способна решить ряд задач актуальных на сегодняшний день. С помощью такой системы будет возможность произвести детальный анализ для введения мероприятий по уменьшению коммерческих потерь, а так же потерь обусловленных некачественными показателями электрической энергии.
Благодаря мониторингу и контролю ряда показателей качества электрической энергии будут решены следующие проблемы в электрических сетях:
– увеличение потерь активной мощности и электроэнергии;
– несоответствие параметров режима паспортным характеристикам электрооборудования;
– сокращение срока службы изоляции электрооборудования;
– увеличение капитальных вложений в электрическую систему;
–нарушение нормального хода технологических процессов потребителей.
2 АНАЛИЗ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
2.1 Описание современных систем передачи информации
Передавая информацию от низшего уровня системы к высшему необходимо воспользоваться устройствами которые будут выполнять свои функции в полном объёме. Такие устройства должны обладать высокой скоростью передачи информации, обладать высокой пропускной способностью.
Передача данных о потреблении электрической энергии, а так же её показателях качества имеет существенный объём. Следовательно, нужны современные технологии для надежной, достоверной и высокоскоростной передачи данных.
В настоящее время представляется возможность передачи данных на расстояние с помощью различных технологий. Самые распространенные из них такие как GSM, PLS технологии, передача информации по оптическому волокну. Произведем анализ современных передающих информационных систем.
2.1.1 Характеристика сотового стандарта GSM
Global System for Mobile Communications (GSM) — глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи, с разделением каналов по времени и частоте. Данный стандарт построен Европейским институтом стандартизации электросвязи в конце 1980–х годов.
Сегодня довольно широко применяются GSM модемы в качестве устройств связи между объектами, находящимися на большом расстоянии от центра сбора данных в АСКУЭ. Пункт сбора информации о потреблении электрической энергии производит считывание данных с разных объектов которые, как правило удалены на значительные расстояния с помощью GSM связи. GSM связь используется как один из самых распространенных и доступных видов беспроводной связи [1].
Самым дешевым и простым вариантом организации мониторинга учёта электроэнергии считается способ подключения GSM–модемов непосредственно напрямую к счётчикам. Это и стало основной причиной широкого применения GSM–модема в автоматизированных системах контроля и учёта электрической энергии как механизма установки связи между удаленными объектами и центром сбора данных.
Функциональная схема автоматизированной системы контроля и учёта электрической энергии с помощью GSM–модема показана на рисунке 2.1
Рисунок 2.1 – Функциональная схема передачи показаний с счётчиков путем GSM модема
В качестве канала связи используется GSM–канал в режиме CSD («модем–модем»).Данный канал выбран в силу преимуществ:
– надежность – обеспечивается гарантированное время доставки (данный режим имеет приоритет в сети GSM).
– простота эксплуатации и настройки.
Описание работы данной системы передачи данных. По отчетным дням или запросу оператора диспетчерского пункта в соответствии с программой, установленной на персональный компьютер, производится последовательный опрос подключенных через модем электрических счетчиков с последующей обработкой считанной информации. Опрос производится путем дозвона модема из центра на удаленные модемы, которые находятся в режиме автоподъёма трубки. После подъема трубки удаленным модемом устанавливается канал связи между электричесим счетчиком и программным обеспечением в центре сбора информации, которое и производит считывание информации.
Основные преимущества технологии GSM:
– при достаточной плотности размещения базовых станций обеспечивается хорошее качество обмена данными;
– относительно большая ёмкость сети, возможность значительного количества одновременных соединений;
– широкое распространение, колоссальный выбор оборудования и возможности технической реализации;
– высокая степень защиты от несанкционированного использования, достигается путем алгоритмов шифрования;
– простота эксплуатации.
Так же существуют и недостатки стандарта передачи данных GSM:
– невозможность быстрого обмена большого количества информации;
– для передачи информации на определённой площади необходимо организовать покрытие с большим количеством передатчиков.
Из–за недостатков стандарта GSM автоматизированные системы учёта электрической энергии не могут работать в полном объёме. Следовательно, существует необходимость в принятии решений, которые способны решить данные проблемы.
2.1.2 Обмен данными с помощью PLS–технологий
PLC (Power Line Communication) — это технология передачи данных с помощью существующих электрических сетей. Концентраторы собирают информацию с приборов учёта и других устройств управления и транспортирует их на верхние уровни в центр сбора информации по заданному расписанию, используя один из каналов связи (GSM). Помимо транзита данных концентраторы выполняет следующие функции:
– синхронизация времени;
– автоматическое определение всех устройств системы;
– перенаправление потребительской информации со счетчиков на внешние дисплеи;
– сохранность данных до момента передачи их в диспетчерский пункт, либо до истечении их «времени жизни».
Стоит обратить внимание что передача данных к центру сбора информации осуществляется с помощью всё того же GSM стандарта. Так как напрямую передавать показания не представляется возможности [13].
В качестве среды передачи данных для информационного обмена между концентраторами и счётчиками электрической энергии используются электросети напряжением 230 В 50 Гц. Для обеспечения высокой помехоустойчивости концентраторы автоматически выбирают для передачи одну из пяти частот, наиболее свободную от сетевых помех. При обмене информацией с токами учёта используется технология последовательной ретрансляции запросов и ответов от точки к точке. Допустимое количество ступеней ретрансляции пятнадцать. Дистанция между точками не должна превышать трёхсот метров. Приведённые параметры позволяют реализовать надёжную PL связь на большинстве реальных распределительных сетей вне зависимости от их вида, структуры и технического состояния.
На рисунке 2.2 изображен простейший пример организации передачи данных с помощью PLS– технологий в городской черте.
Рисунок 2.2 – Функциональная схема передачи показаний с помощью PLS– технологий
Основные преимущества PLS– технологий и их недостатки:
– данная технология не требует прокладки дополнительных кабелей;
– возможность управлять всеми устройствами, которые запитаны от электрической сети;
– довольно дешевый и простой способ передачи не больших по объёму данных;
– электрические сети могут быть зашумлены и иметь соединительные скрутки на отдельных участках линий, в связи с этим либо от концентратора сигнал не приходит к счетчику, или, в свою очередь, пропадает сигнал, посланный в ответ концентратору от счетчика.
Проблему высокочастотных помех можно устранить, применяя соответствующие фильтры, либо заменяя полностью или отключая на определенное время, создающее помехи оборудование.
Следует учитывать, что при передачи данных с приборов учёта до центра питания по воздушной линии электропередачи 0,4 кВ, существует высокая вероятность того что данная линия будет подвержена грозовым перенапряжениям, а так же механическим повреждениям. Из этого следует, что применение PLS– технологий в сельских распределительных сетях может не оправдать ожиданий.
2.1.3 Организация передачи информации по оптическому волокну
Оптическое волокно– представляет собой нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), которое используется для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.
Стеклянные оптические волокна производятся из кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут использоваться другие материалы. На сегодняшний день развивается применение пластиковых оптических волокон. Сердечник в таком волокне изготовеается из полиметилметакрилата, а оболочку из фторированных (фторполимеров).
Главное применение оптоволокна находят в качестве среды передачи на волоконно–оптических телекоммуникационных сетях различных уровней: от межконтинентальных магистралей до домашних компьютерных сетей. Применение оптических волокон для линий связи обусловлено тем, что оптическое волокно обеспечивает высокую защищённость от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала при передаче информации на большие расстояния и возможность оперировать с чрезвычайно высокими скоростями передачи. При этом каждое волокно, используя технологию спектрального уплотнения каналов может передавать до нескольких сотен каналов одновременно, обеспечивая общую скорость передачи информации, исчисляемую терабитами в секунду.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
