Автоматизированная информационно-измирительная система коммерческого учёта электроэнергии ПС 110/10 КВ

Электрический ток может вызвать как местное повреждение тканей, так и тяжелые нарушения жизненных функций. Это определяет необходимость первой медицинской помощи вплоть до сердечно-легочной реанимации. Признаки:В местах входа и выхода тока наблюдаются ожоги: от округлых темных пятен (метки тока) до обугливания. Особенно опасно прохождение тока через сердце, головной мозг, так как это может вызвать остановку дыхания и сердечной деятельности. Кроме того, иногда встречается характерная для действия электротока металлизация кожи, в тяжёлых случаях - разрывы внутренних органов, сосудов, нервов, переломы и ампутации конечностей. Первая помощь:• Прекратить действие электрического тока на пострадавшего (строго соблюдая технику безопасности): выключить или изолировать источник электроэнергии; удалить свободнолежащий провод сухим токонепроводящим предметом; подложить под провод резиновый коврик; перерубить провод предметом с изолированной рукояткой.• Наложить повязку на электроожоговую рану.• При необходимости провести сердечно-лёгочную реанимацию.ГЛАВА 5. ТЕХНИКО –ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ5.1 Экономические параметры разработкиРазработка технико-экономического обоснования в рамках выпускной квалификационной работы, прежде всего, позволит закрепить теоретические знания, связанные с определением экономической оценки затрат, возникающих при проведении работ по написанию программы, и выработать практические навыки проведения расчета.В рамках составления технико-экономического обоснования выполнены следующие расчеты:составлен детализированный план-график выполнения работ, позволяющий определить совокупную трудоемкость разработки системы;оценена величина заработной платы и социальных отчислений участников исследования;оценены затраты, связанные с содержанием и эксплуатацией оборудования используемого при разработке);определены величину амортизационных отчислений используемых основных средств;оценены накладные расходы;Разработка системы измерения энергоресурсов — это трудоемкий, длительный и динамичный процесс, охватывающий весь спектр задач от выявления требований до непосредственного внедрением системы.5.2 Организация и планирование работ по теме.В составе работы задействовано 3 человека: руководитель (руководитель выпускной квалификационной работы) – отвечает за грамотную постановку задачи, контролирует отдельные этапы работы, вносит необходимые коррективы и оценивает выполненную работу в целом;консультант (консультант по специальной части ВКР) – отвечает за консультирование в области технической части проекта: предлагает возможные пути решения задач, выбора инструментов разработки, способов разработки;инженер (разработчик) – реализация всех поставленных задач, в том числе проведение тестирования готового продукта и подготовка проектной документации. Этапы разработки представлены в таблице 5.1.Таблица 5.1 – Перечень этапов разработки проекта№Название этапаИсполнительТрудоемкость,чел/дниПродолжительность работ, дни1Разработка и утверждение технического заданияРуководитель552Технические предложенияРуководитель77Консультант33Эскизный проект:213.1Анализ исходных данных и требованийИнженер93.2Постановка задачиКонсультант53.3Разработка общего описания алгоритма функционированияРуководитель2Инженер74Технический проект:154.1Определение формы представления входных и выходных данныхРуководитель2Инженер54.2Разработка структуры программы и логической структуры базы данныхРуководитель2Консультант2Инженер105Рабочий проект:475.1Программирование и отладка программыИнженер245.2Испытание программыИнженер4Продолжение таблицы 5.1 5.3Корректировка программы по результатам испытанийИнженер55.4Подготовка технической документации на программный продуктКонсультант3Инженер75.5Сдача готового продукта и внедрениеРуководитель2Консультант2Инженер7Итого11390Состав задействованных в работе участников представлен на схеме. Рисунок 5.1 – Состав задействованных в работе участниковНа разработку отводится 90 рабочих дней.5.3 График проведения работ:Календарный график исполнения работы представлен на рисунке 5.2. Из рисунка 5.2 так же видно, что общий срок разработки составит 90 дней.Рисунок 5.2 – Календарный график исполнения работы2. Расчёт стоимости проведения работ.Себестоимость конечного продукта складывается из следующих статей затрат:1 статья «Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты + ТЗР (15%) от ∑ итого по материалам2 статья «Специальное оборудование» - как правило, затрат нет3 статья «Основная заработная плата»4 статья «Дополнительная заработная плата» 20-30% от основной заработной платы5 статья «Страховые отчисления» - 30% от ФОТ6 статья «Командировочные расходы» - как правило, затрат нет7 статья «Контрагентские услуги» - как правило, затрат нет8 статья «Накладные расходы» - 250% от основной заработной платы9 статья «Прочие расходы» - затрат нетВ выпускной квалификационной работе объем затрат на НИР и ОКР был проведен методом калькулирования.1 статья «Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты».К этой статье относится: стоимость материалов, покупных изделий, полуфабрикатов, комплектующих изделий и других материальных ценностей, расходуемых непосредственно в процессе выполнения НИР и ОКР по темеТаблица 5.2 – Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты№ ппНаименованиематериаловЕдиницы измеренияКоличествоЦена за единицу (руб)Стоимость (руб)1234561Флешка 2Гбшт15505502Бумага А 4пачка11751753Картридж для принтерашт1235023504Ручкашт10151505Карандашшт10770Итого материалов3 295Транспортно-заготовительные расходы659Итого3 9542 статья «Специальное оборудование»На данную статью относятся затраты, связанные с приобретением специального нестандартного оборудования, стендов, контрольно-измерительной аппаратуры, выполненных по документации главного конструктора или «исполнителя». При определении общей стоимости специального оборудования необходимо учесть затраты на их доставку и монтаж в размере 10-20% от его стоимости.Как правило, затрат нет или расходы на специальное оборудование отсутствуют.3 статья «Основная заработная плата»Сведем расчет основной заработной платы в таблице 5.3Таблица 5.3 – Расчет основной заработанной платы№ ппНаименование этапаИсполнитель (должность)Мес. оклад (руб)Трудоемкость (чел/дни)Оплата за день (руб)Оплата за этап (руб)12345671ТЗРуководитель40 0005181890902ТПРуководитель40 0007181812726Консультант35 0003159147733Эскизный проектРуководитель40 000218183636Консультант35 000515917955Инженер29 000161318210884Технический проектРуководитель40 000418187272Консультант35 000215913182Инженер29 000151318197705Рабочий проектРуководитель40 000218183636Консультант35 000515917955Инженер29 00047131891946Итого 163029Оплата за день рассчитывается делением месячного оклада на 22 дня.4 статья «Дополнительная заработная плата»На эту статью относятся выплаты, предусмотренные законодательством о труде за неотработанное по уважительным причинам время; оплата очередных и дополнительных отпусков; времени, связанного с выполнением государственных и общественных обязанностей; выплата вознаграждения за выслугу лет и т.п. (в среднем она составляет 20-30% от суммы основной заработной платы). В процессе определения сметы затрат проявляется понятие «фонд оплаты труда», представляющую собой сумму основной и дополнительной заработной платы. Фонд оплаты труда используется при расчете взносов в социальные фонды. Во всех других случаях (накладные расходы, командировки и др.) расчеты ведутся от базы основной заработной платы.ДЗП = 163029 х 0,2 = 32606 руб.Дополнительная заработная плата научного и производственного персонала составляет по проекту 32 606 руб.5 статья «Страховые отчисления»Отчисления на социальные нужды составляют 30% от фонда оплаты труда (ФОТ), который состоит из основной и дополнительной заработной платы. Например,ФОТ = ОЗП + ДЗП = 163029+ 32606= 195 635 руб.СВ = ФОТ х 30% = 195635 х 0,30 = 58 691 руб.6 статья «Командировочные расходы»Величина этих расходов определяется или прямым счетом, или их можно принять равными 8-10% от суммы основной заработной платы научного и производственного персонала.КР = ОЗП x 8%= 163029 х 0.08 = 13042,32 руб.7 статья «Контрагентские услуги»На эту статью относится стоимость контрагентских работ, осуществляемых сторонними организациями и предприятиями непосредственно для данной НИОКР, в частности, стоимость изготовления и испытания макетов и опытных образцов, стоимость других работ и услуг опытного производства, испытательных баз, полигонов и т.п.В процессе разработки данного проекта услуги сторонних организаций не использовались.8 статья «Накладные расходы»К накладным расходам относятся расходы на содержание и ремонт зданий, сооружений, оборудования, инвентаря. Это затраты, сопутствующие основному производству, но не связанные с ним напрямую, не входящие в стоимость труда и материалов.Она определяется процентом от суммы основной заработной платы научного и производственного персонала и на разных предприятиях в зависимости от их структуры, технологического процесса и системы управления находится в широком диапазоне от 200 до 300%.НР = ОЗП х 200% = 163029* 2,0 = 326 058 руб.9 статья «Прочие расходы»Например, расходы, связанные с арендой машинного времени.При разработке, отладке и тестировании программного продукта использовался один компьютер, за которым было проведено 90 рабочих дней по 8 часов. Исходя из расчета оплаты 30 рублей за 1 час машинного времени, сумма составит:ПР = 1х90х8х30 = 21 600 руб.Таблица 5.4 – Полная себестоимость проекта № ппНоменклатура статей расходовЗатраты (руб)1231Материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (за вычетом отходов)3 9542Специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ -3Основная заработная плата научного и производственного персонала 163 0294Дополнительная заработная плата научного и производственного персонала 32 6065Страховые взносы в социальные фонды 58 6916Расходы на научные и производственные командировки13042,327Оплата работ, выполненных сторонними организациями и предприятиями-8Прочие прямые расходы21 6009Накладные расходы326 058Итого618 980Определим договорную стоимость конечного устройства.Цена договорная = себестоимость + прибыль + НДСНорма прибыли составляет 20-30% от стоимости разработки.Прибыль определим по формуле:П= 618 980x 30% = 185694 руб.Данный вид работы облагается налогом на добавочную стоимость (НДС) в размере 20%:НДС = (С+П)х20% = (618 980+185694)х0,2= 160934,8 руб.Таким образом, договорная цена конечной системы по управлению вентиляцией в ожоговой палате составит:ДЦ = С+П + НДС = 618 980+185694 + 160934,8 = 965608,8руб.Уровень экономической эффективности новой техники с учетом производственных затрат и объема производства:Тогда срок окупаемости затрат составит: .С помощью проведенных в рамках оценки экономической эффективности расчетов, были получены следующие результаты:индекс технического уровня составил 2,61 ;норматив отчислений на социальные нужды составляет 30,2% от фонда заработной платы, 92160 руб.итоговые затраты на разработку техники составили 934430 рублей;показатель экономической эффективности равен 1.35;срок окупаемости готовой техники составляет приблизительно 9 месяцев.Приведенные результаты позволяют нам сделать выводы о том, что, во-первых, проводимая в данной работе разработка целесообразна, и, во-вторых, экономически рентабельна и эффективна.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данной работе были проведены исследования автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии. В работе проведен анализ существующих АСКУЭ, проанализированы их недостатки, разработаны принципиальные схемы, конструкция, ПО и приведены необходимые расчёты. Актуальным при этом является вопрос о применении счётчика потребляемой электроэнергии, позволяющем учитывать потребление при наличии гармоник тока электрической сети. Очевидно, что в случае применения указанного счётчика информационные данные о подключенных нелинейных и линейных потребителях электрической энергии увеличатся, поскольку появится дополнительный показатель – потребляемая активная энергия, учитывающая потребление нелинейных токов.В выпускной работеработе спроектирована автоматизированная система контроля и учета электроэнергии на ПС 110/10. В проекте проведен анализ существующих АСКУЭ, проанализированы их недостатки, разработаны принципиальные схемы, конструкция, ПО и приведены необходимые расчёты. Отличительными чертами, разработанного устройства являются: возможность удаленного контроля и настройки, низкая , в сравнение с другими системами стоимость, применение датчиков тока на основе эффекта Холла, что позволило учитывать постоянную составляющую.Система может устанавливаться на различных объектах и производственных предприятиях.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВАганичев А., Панфилов Д., Плавич М. Цифровые счетчики электрической энергии[Текст] // ChipNews. 2000. № 2. C. 18–22.Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 2013.Счётчики-измерители показателей качества электрической энергии многофункциональные [Текст] / Техническое описание. Технико-экономическое обоснование. – 20 сADM 222/ADM232A/ADM242. RS-232 Drivers/Receivers datasheet.– analog devices, october 2001.Analog Devices. Application Notes: AN-(AD7750); AN-559 (AD7755). Rev. A;AN-564 (ADE7756). Rev. PrC_R2; AN-578 (ADE7756). Rev. 0, 2001."Об электроэнергетике" Федеральный закон от 26.03.2003 N 35-ФЗ [Текст] (ред. от 29.12.2019) "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ (ред. от 29.07.2019Мандрусов В.В. Современное оборудование для метрологического обеспечения учёта и качества электроэнергии [Текст] / В.В. Мандрусов // 7-я научно-техническая конференция «Метрология. Измерения. Учёт и оценка качества электрической энергии. «Энергия Белых ночей 2014». – С.-Петербург, 2014. – С.138 – 151.Маргелов А. Датчики тока компании Honeywell[Текст] // Электронные компоненты.– 2007. №3.– С. 121-126. Назиров Х.Б. Разработка системы управления качеством электрической энергии в электрических сетях. [Текст]: дис. … канд. техн. наук: 05.14.02: защищена 21.12.2012 / НазировХуршедБобоходжаевич // Автореферат – М., 2012. – 20 с.Никитинский В.З. Маломощные силовые трансформаторы.–М.: «Энергия», 1968.–47 с.Оздоровление воздушной среды Сост. А.И Насейкин.. Метод. Указания. Омск: ОмГТУ, 2000.–43 с.Симуткин М.Г. Методы оценки влияния гармоник тока на силовые масляные трансформаторы и кабельные линии [Текст] / М.Г. Симуткин, В.Н. Тульский// Управление качеством электрической энергии: Сборник трудов Международной научно-практической конференции (Москва, 26-28 ноября, 2014 г.) – М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2014. – С.161–169.Смирнов А.И. Мониторинг оценки показателей качества электрической энергии [Текст] / А.И. Смирнов, Я.Э. Шклярский // Современная наука и практика. – 2016, №8(13). – С.13-16.Хруслов Л.Л. Непрерывный мониторинг текущих параметров качества электрической энергии – основа инструментальной оценки эффективности систем электроснабжения 0,4 кВ. [Текст] / Л.Л. Хруслов, В.А. Шишов, М.В. Ростовиков // Управление качеством электрической энергии: Сборник трудов Международной научно-практической конференции (Москва, 26-28 ноября, 2014 г.) – М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2014. – С.223–230.Цапенко А.В. Системы мониторинга качества электрической энергии. Проблемы и пути контроля и управления качеством электрической энергии в электроэнергетике [Электронный ресурс] / А.В. Цапенко, В.А. Тухас // Электронадзор и энергобезопасность. 2007, №2. URL: www.iestream.ru (дата обращения 06.11.2019)ATMEL 8-разрядный AVR-микроконтроллерATmega 164. datasheet.–atmel, june 2005.– режимдоступа: http://atmel.ru.ATMEL 8-разрядный AVR-микроконтроллер ATmega 48. datasheet.–atmel, june 2005.– URL:http://atmel.ru.LM317. 1.2V to 37V voltage regulator. datasheet.–stmicroelectronics, 1998.MAX 13410E. RS-485 Transceiver. datasheet.– maxim, october 2007.Sentron CSA-1V Current Sensor. datasheet.–sentron, april 2005.– URL: http://www.sentron.ch.Висящев А.Н. Оценка влияния электроприёмников на уровенрть гармонических составляющих напряжения в электрической сети [Текст] / А.Н. Висящев, Д.С. Федосов, В.В. Федчишин // Управление качеством электрической энергии: Сборник трудов Международной научно-практической конференции (Москва, 26-28 ноября, 2014 г.) – М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2014. – С.209–216.Бучкина Е.А. Динамика изменений показателей качества электроэнергии распределительных сетей ОАО “МОЭСК» [Текст] / Е.А. Бучкина, И.Ю. Аксютин, В.В. Сиренко, С.В. Бортников. // Управление качеством электрической энергии: Сборник трудов Международной научно-практической конференции (Москва, 26-28 ноября, 2014 г.) – М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2014. – С.29–36.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы [Текст]. –М.: Высшая школа, 1988. – 448 с.Безопасность жизнедеятельности: Методические указания к самостоятельным работам [Текст] / Сердюк В.С., Игнатович И.А., Кирьянова Е.Н., Стишенко Л.Г. – Омск: ОмГТУ, 2007.Бень Е.А. RS-485 для чайников//2003.– режим доступа: http://www.mayak-bit.narod.ru/index.htmlБыстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров/А.-Й. К Марцинкявичюс, Э.-А. К. Багданскис, Р.Л.Пошюнас и др.; Под.ред. А.-Й. К Марцинкявичюса, Э.-А. К. Багданскиса.– М.: Радио и связь, 1988.-224 с.; ил.Висящев А.Н. К вопросу о нормах эмиссии гармонических составляющих тока [Текст] / А.Н. Висящев, Д.С. Федосов // Управление качеством электрической энергии: Сборник трудов Международной научно-практической конференции (Москва, 26-28 ноября, 2014 г.) – М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2014. – С.217–221.Волович Г. Интегральные датчики Холла// Современная электроника.– 2004. №12.– С. 26-31.Волошко А.В. К вопросу мониторинга качества электрической энергии [Текст] / А.В. Волошко, А.Л. Харчук // Известия Томского политехнического универсистета – 2015. Т.326, №3. С.76 – 85.Гендельман Б. Обоснование выбора устройство и параметров мониторинга, контроля и анализа качества электрической энергии в современной энергетике [Электронный ресурс] URL: http://satec‐global.ru/upload/kachestvo‐elektroenergii.pdf (дата обращения 06.11.2019).Голуб В. Электронные счетсики электроэнергии// режим доступа: http://chipnews.gaw.ru/html.cgi/arhiv/02_06/9.htmЭннс В. Измерительные микросхемы для электронных счетчиков электроэнергии [Текст] // Схемотехника.–2002. №3.–С. 6-9Суднова В.В. Качество электрической энергии [Электронный ресурс] / В.В. Суднова // URL: www.ruselt.ru (дата обращения 06.11.2019)Темербаев С.А. Анализ качества электроэнергии в городских распределительных сетях 0,4 кВ [Текст] / С.А. Темербаев, Н.П. Боярская, В.П. Довгун, В.О. Колмаков // JournalofSiberianFederalUniversity. Engineering & Technologies. 2013, №3. – P.107-120.Типовые нормы времени на разработку конструкторской документации. – 2-е издание., доп. – М.: Экономика, 1991.– 44 с.Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR–микроконтроллеров.: Пер. с нем.– Киев.: «МК-Пресс», 2006. – 208с.; ил.Уткин А. Датчики тока ACS750 фирмы Allegro: теория и практика [Текст] // Современная электроника.– 2004. №12.– С. 18-20.Хемминг Р. В. Цифровые фильтры. [Текст] –М.: Недра, 1987. – 221 с.Чугунов Г.А. Мониторинг показателей качества электроэнергии [Текст] /Г.А. Чугунов, М.Н. Агапов, А.И. Тищенко // Ползуновский вестник.2010, №2. – С.98-102.Громов В.Н. Влияние качества электроэнергии на работоспособность систем автоматики, сигнализации и связи метрополитенов [Текст] / В.Н. Громов // Управление качеством электрической энергии: Сборник трудов Международной научно-практической конференции (Москва, 26-28 ноября, 2014 г.) – М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2014. – С.85–92.Данилов А. Современные промышленные датчики тока [Текст] // Современная электроника.– 2004. №11.– С. 26-35.Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 592 с.: ил.Жеребцов А.Л. Необходимость внедрения системы мониторинга качества электрической энергии на компрессорных станциях магистрального газопровода [Текст] / А.Л. Жеребцов, В.Ю. Чуйков, П.А. Шомов // Вестник ИГЭУ. 2015, вып.3. – С.1-6.Заездный А.М. Теория нелинейных электрических цепей [Текст] / А.М. Заездный, В.Ф. Кушнир, Б.А. Ферсман; под ред. А.М. Заездного. – М.: Связь, 1968. – 401 с.Зиновьев Г.С. Снова к вопросу о расширении в стандартах набора показателей качества электрической энергии [Текст] / Г.С. Зиновьев, В.А. Липков // Управление качеством электрической энергии: Сборник трудов Международной научно-практической конференции (Москва, 26-28 ноября, 2014 г.) – М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2014. – С.93–100.Иванов П. Микропроцессорный беспроводной измеритель расхода электроэнергии [Текст] //Современная электроника.– 2006. №9.– С. 48-50.Илюшин Д.Б. Влияние параметров качества электрической энергии на промышленную безопасность на опасных производственных объектах [Электронный ресурс] / Д.Б. Илюшин, Д.Г. Квашин, А.Ю. Семёнов, О.И. Борно // – Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2015, №3. URL: wwwogbus.ru (дата обращения 06.11.2019).Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Издание второе, исправленное и дополненное – М. ДОДЭКА, 1998 г., 400 с.Как работает счётчик электроэнергии старого и нового образца [Электронный ресурс] / URL: https://samelectrik.ru/kak-rabotaet-schetchik-elektroenergii-starogo-i-novogo-obrazca.html (дата обращения 19.08.2019)Калинников К. Системы непрерывного контроля качества электроэнергии электросетевой компании [Текст] / К. Калинников // Электроэнергия, 2013, №4(19), июль-август. – С.54-59.Кестер У. Аналогово-цифровое преобразование[Текст]: Под ред. У. Кестера М.: Техносфера, 2007. 1016 с.; ил.Кирьянов Д.В. Самоучитель Mathcad 11 [Текст]. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 560 с.; ил.Козенков Д. Интегральные датчики тока[Текст] // Электронные компоненты.– 2005. №9.– С. 59-63.Кравченко А.В. 10 Практических устройств на AVR-микроконтроллерах. Книга 1 – М.:Издательский дом «Додэка-XXI», Киев «МК-Пресс», 2008.–224с.; Ил.Локотков А.Интерфейсы последовательной передачи данных. Стандарты RS-422/RS-485// СТА.– 1997. № 3Семёнов А.С. Выбор контрольно-измерительной техники для регистрации показателей качества электроэнергии [Электронный ресурс] / А.С. Семёнов, В.А. Бондарев // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-4. – С. 414-416.URL: https://www.eduherald.ru/ru/article/view?id=14098 (дата обращения: 02.11.2019).СП 52.13330.2011. Естественное и искусственное освещение. - введен в действие с 20 мая 2011. - Москва: Межгосударственная научно-техническая комиссия по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве, 2011. – 76 с.ГОСТ 12.2.003-91. Оборудование производственное: Общие требования. - Введ.01.01.92.- Москва: Изд-во стандартов,1992. - 16 с.ГОСТ 30804.4.30-2013. Методы измерения показателей качества электрической энергии [Текст]. – Введ. 2014–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2013. – 57 с.ГОСТ 30804.4.7-2013. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств [Текст]. – Введ. 2014–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2013. – 39 с.ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]. – Введ. 2014–07–01. – М.: Изд-во стандартов, 2013. – 19 с.ГОСТ 32145-2013. Контроль качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]. – Введ. 2014–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2013. – 31 с.ГОСТ 33073-2014. Контроль и мониторинг качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]. – Введ. 2015–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2014. – 87 с.ГОСТ Р 8.689-2009. Средства измерений показателей качества электрической энергии. Методы испытаний [Текст] – Введ. 2010–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2010. – 23 с.ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯРасчет погрешности работы системы произведем с помощью программы MathCad.Зададим исходные данные:– частота сети; – количество выборок за один период колебания;– количество периодов наблюдения; – количество выборок;, , – вспомогательные переменные;– разность фаз напряжения и тока;– амплитудное значение напряжения;– амплитудное значение тока;– опорное напряжение АЦП;Полученные сигналы изображены на рисунке П.19:Рисунок П.19 – Исходные сигналы тока и напряженияДля того что бы правильно оцифровать полученные сигналы, необходимо привести их амплитудные значения к уровню 2,4 В, при этом среднее значение должно быть равно также 2,5 В – половина опорного напряжения.,где – функция, добавляющая шум, заданного уровня в полученный сигнал. Полученные сигналы приведены на рисунке П.20:Рисунок П.21 – Сигналы, снимаемые с датчиковОцифруем сигналы посредством 10-разрядного АЦП:,.Функция округляет полученные значения до ближайшего большего целого. График сигнала после АЦП представлен на рисунке П.22:Рисунок П.22 – Оцифрованные сигналы.Выделим среднее значение сигналов, пропустив их через математический фильтр нижних частот:,– начальные значения,,,где – коэффициент характеризующий постоянную времени фильтра.Рисунок П.23 – Вычисление среднего значенияИз графика хорошо видно, что полученные значение больше истинного среднего значения сигнала в раз. Следовательно, в дальнейшем полученные средние значения необходимо поделить на.Мгновенные значения тока и напряжения найдем по следующим формулам:, .Рисунок П.24 – График мгновенных значений тока и напряженияВычислим мощность полученного и исходного сигнала:– вспомогательная переменная,– активная мощность исходных сигналов,– активная мощность оцифрованных сигналов,где коэффициенты , .Рисунок П.25 – Активная мощностьДействующие значения оцифрованных сигналов рассчитаем по формулам:,.Полученные графики приведены на рисунке П.26.Рисунок П.26 – Действительные значения тока и напряженияРассчитаем полную мощность и косинус фи;,.Рисунок П.27 – Сравнение реального и вычисленного Анализ полученных результатовРассчитаем абсолютную погрешность вычислений и проанализируем от каких параметров она наиболее зависима. Погрешность определения найдем по формуле: .Рисунок П.28 – Погрешность определения Погрешность определения активной мощности найдем по формуле:Рисунок П.29 – Погрешность определения активной мощности()Таким образом, максимальная погрешность определения активной мощности не превышает П.5%, а погрешность определения меньше процента.Проследим зависимость величины погрешности при различных значениях , которая определяет уровень помех в сети.Рисунок П.30 – График зависимости погрешности измерений от уровня помехНа представленном выше графике наблюдается зависимость увеличения погрешности расчетов с ростов величины помехи в сети. Отметить следует что погрешность определения возрастает заметно быстрее, чем погрешность определения мощности. Однако даже при уровне помех 60 В достигается необходимая точность измерений.Далее рассмотрим зависимость погрешности от сглаживающих свойств фильтра (коэффициента ).На рисунке П.31 представлена зависимость конечной погрешности от коэффициента . Хорошо видна зависимость снижения погрешности вычислений с увеличением . Однако с ростом увеличивается и время установления. Приистинное значение мощности будет получено не менее чем через 1 с, после начала измерения. При этом погрешность вычисления практически не зависит от значения .Рисунок П.31 – График зависимости погрешности измерений от параметра фильтраНа рисунке П.32 представлена зависимость погрешности измерений от уровня опорного напряжения. Хорошо прослеживается практически линейная зависимость погрешности от величины отклонения опорного напряжения (номинальное опорное напряжение равно 5 В). Очевидно, что стабильность опорного напряжения АЦП должна быть как можно выше, отклонение не должно превышать 2%. Отрицательную погрешность в начале графика вносит цифровой фильтр, т.к. график был снят при значении .Рисунок П.32 – График зависимости погрешности измерений от изменения опорного напряженияНа рисунке П.32 представлен график влияния на погрешность количества выборок за период. С увеличением частоты выборок в 4 раза погрешность снизилась на 0,4 %. Однако при 32 выборках за период, сильно возрастают требования к скорости работы микроконтроллера, который должен за 625 мкс произвести все вычисления. Это возможно только при соответствующем увеличении частоты работы МК. Поэтому 16 выборок за период – оптимальный вариант.Рисунок П.32 – График зависимости погрешности измерений от количества выборокРассмотрим случай когда измеряемая мощность мала(максимальный ток составит ). На рисунках П.33-П.35 представлены графики зависимости погрешности измерения малой мощности от отклонения опорного напряжения, уровня помех и от разрядности АЦП, соответственно.Рисунок П.33 – График зависимости погрешности измерений от изменения опорного напряженияРисунок П.34 – График зависимости погрешности измерений от уровня помехРисунок П.35 – График зависимости погрешности измерений от разрядности АЦПКак видно из приведенных выше графиков, зависимости в целом сохранились и при измерении небольшой мощности. Однако, очень сильно возросло влияние помех, даже при небольшом их уровне погрешность выходит за пределы заданной. Заметно возрастает среднее значение погрешности при снижении разрядности АЦП до 8 бит. Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:Абсолютная погрешность измерений не выходит за пределы, указанные в техническом задании;Погрешность определения практически не зависит от параметров устройства;Наибольшее влияние на уровень погрешности оказывают стабильность опорного (а следовательно и питающего) напряжения и значение параметра фильтра. Для учета этого влияния необходимо ужесточить требования к стабилизатору напряжения и максимально увеличить постоянную фильтра.ПРИЛОЖЕНИЕ 2#include #include #include #define a 6 //2^6=64char ser_num;long Sum_U,Sum_I,Sum_P;int n;__eepromintPe;__eepromcharcos_fe;//=====================прерываниедляТаймера0===============#pragma vector=TIMER1_COMPA_vect__interrupt void sempl2(void);#pragmatype_attribute=__interruptvoid sempl2(void)// РАЗ МЫ СЮДА ПОПАЛИ ТО ЗНАЧИТ ПРИШЛО ВРЕМЯ ;){intIv,Uv,i,u;static intSu,Si;//====================измерение тока====================SETBIT(ADMUX,MUX0); // выбор источника ADC1(PC1)SETBIT(ADCSRA,ADSC); //начало преобразованияwhile (TSTBIT0(ADCSRA,ADIF));Iv=ADC; //созранение результата преобразованияSETBIT(ADCSRA,ADIF);//=====================измерение напряжения====================CLRBIT(ADMUX,MUX0); // выбор источника ADC0(PC0)SETBIT(ADCSRA,ADSC); //начало преобразованияwhile (TSTBIT0(ADCSRA,ADIF));Uv=ADC; //созранение результата преобразованияSETBIT(ADCSRA,ADIF);//==================Обработка результатов=======================Si=Si+(Iv-(Si>>a)); //Вычисление среднего//значения тока и напряженияSu=Su+(Uv-(Su>>a));i=Iv-(Si>>a);u=Uv-(Su>>a);Sum_I=Sum_I+i*i; //Суммирование отсчетов мгновенных//значений тока напряжения и мощностиSum_U=Sum_U+u*u;Sum_P=Sum_P+(i*u);n++; //Счетчик отсчетов}//=====================прерывание для UART ===============#pragma vector=USART_RX_vect__interrupt void sempl0(void);#pragma type_attribute=__interruptvoid sempl0(void){char data;data=UDR0; if (data=ser_num) { }}//===============Основнаяпрограмма=============================int main(){ char k,z;intId,Ud,cosf,Sr_P;long P,S;char Sr_cosf;n=0; //Первоначальные значения переменныхSETBIT(DDRD,PD0);//====================Насторойка таймера 1SETBIT(TIMSK1,OCIE1A); // Разрешение прерывания при переполнении таймера//TCCR1A=BIT(COM1A0); //выборрежимаработыTCCR1B=BIT(WGM12);OCR1A=20000;__enable_interrupt();TCCR1B|=BIT(CS10);// Запусктаймераивыборчастотыработы//===================НастройкаАЦПADCSRA=(BIT(2)|BIT(1)|BIT(7)); //Разрешенеие ADC, делитель//на 64(время преобразования //104 мкс)//SETBIT(ADCSRA,ADATE); //установка непрерывного //преобразованияADMUX=BIT(6); //выбор источника опорного //напряжения (питание Vcc)//====================Настройка UART ===========================SETBIT(UCSR0A,RXC0); //Флаг завершения приемаSETBIT(UCSR0B,RXCIE0); //Разрешение прерывания по завершению приемаSETBIT(UCSR0B,RXEN0); //Разрешение работы приемникаSETBIT(UCSR0B,TXEN0); //Разрешение передачи SETBIT(UCSR0C,USBS0); //Включение 2 стоп-битовSETBIT(UCSR0C,UCSZ01);SETBIT(UCSR0C,UCSZ00); //Разрядность посылки 8 битUBRR0=12; //Скорость передачи 76,8 kbitfor (;;){if (n>=4096){n=0;k++;Sum_I=Sum_I>>12;Sum_U=Sum_U>>12; P=Sum_P>>12; Id=(long)sqrt((double)Sum_I);Ud=(long)sqrt((double)Sum_U); S=Id*Ud; if (S!==0)cosf=(float)P/(float)S; (char)cos_f=cos_f<<8;Sr_P=Sr_P+P;Sr_cosf=Sr_cosf+cos_f }; if (k==176){ k=0; // пересылкав EEPROM };};}