Ақылды энергия мониторингі жүйесі: 3 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Энергияға сұраныс күн санап артып келеді, қазіргі уақытта электр энергиясының тарифін есептеу үшін электрмен жабдықтау бөлімінің техниктері жиі келіп тұратын аудандағы пайдаланушылардың электр энергиясын тұтынуы бақыланады және есептеледі. Бұл көп уақытты қажет ететін жұмыс, себебі бір ауданда мыңдаған үйлер мен бір пәтерлерде көптеген пәтерлер болады. Қалаға немесе қалаға келетін болсақ, бұл өте күрделі процесс. Уақыт өте келе үйлердің жеке энергия тұтынуын тексеруге немесе талдауға немесе белгілі бір аймақтағы энергия ағыны туралы есеп құруға ешқандай ереже жоқ. Бұл әлемнің көптеген елдерінде дәл осындай жағдай.

Жоғарыда аталған мәселені шешу үшін қолданыстағы шешімдер жоқ. Осылайша, біз энергияны бақылауды, бақылауды, талдауды және есептеуді жеңілдететін ақылды энергия мониторингі жүйесін әзірлеп жатырмыз. STEMS жүйесі қосымша тұтыну мен энергия ағынына талдау жасау үшін пайдаланушыға немесе арнайы диаграммалар мен есептер шығаруға мүмкіндік береді.

1 -қадам: Жұмыс процесі

STEMS модулі негізінен Seeedstudio Wio LTE модулінен тұрады, оған энергия шығынын өлшеу қажет болатын белгілі бір корпусты анықтау үшін бірегей пайдаланушы коды беріледі. Қуат тұтынуды Wio LTE модулі аналогтық тоғай байланысы арқылы қосылған ток сенсорының көмегімен бақылайды.

Энергияны тұтыну деректері, бірегей пайдаланушы коды және модульдің орналасқан жері (Wio кіріктірілген GPS/GNSS) Wio LTE қосылымы мен Soracom Global SIM көмегімен нақты уақытта STEMS бұлтына (AWS орналастырылған) жүктеледі. Бұлттан алынған деректерге жеке энергия тұтынуды есептеу, жеке және ұжымдық энергия кестелерін құру, энергия есептерін құру және энергияны егжей -тегжейлі тексеру үшін қол жеткізуге және талдауға болады. Сондай -ақ, энергия шығыны шекті мәннен асып кеткен жағдайда қосылған құрылғыларды өшіру үшін реле қосылады. СКД дисплей модулін энергияны нақты уақытта өлшеу мәндерін көрсету үшін жергілікті STEMS модуліне біріктіруге болады. Құрғақ ұялы батарея немесе Li-Po аккумуляторы сияқты портативті қуат көзі қосылған жағдайда жүйе өздігінен жұмыс істейді. Орнату Аппараттық қондырғы төменде көрсетілген:

STEMS Жабдықты орнату

GPS сигналы ғимарат ішінде әлсіз екені анықталды. Бірақ модульдер сыртқа ауыстырылған кезде, біз жақсы қабылдауды бастаймыз. Модульден алынған GPS координаттары Google Maps -тегі нақты GPS координаттарымен салыстырылды. Әділ мөлшерде дәлдік алынды.

Айнымалы ток көзінен қуат үй тізбегіне қосылған ток датчигі арқылы алынады және өтеді. Жүктеме арқылы өтетін айнымалы ток ток тоғының сенсорлық модулімен сезіледі және сенсордан шығатын деректер WIO LTE модулінің аналогтық түйреуішіне беріледі. Аналогтық кірісті WIO модулі қабылдағаннан кейін, қуатты/энергияны өлшеу бағдарлама ішінде болады. Содан кейін есептелген қуат пен энергия СКД дисплей модулінде көрсетіледі.

Айнымалы токты талдау кезінде кернеу де, ток та уақыт бойынша синусоидальды түрде өзгереді.

Нақты қуат (P): Бұл құрылғы пайдалы жұмыс жасау үшін қолданатын қуат. Ол кВт -та көрсетілген.

Нақты қуат = Кернеу (V) x Ток (I) x cosΦ

Реактивті қуат (Q): Көбінесе бұл ойдан шығарылған қуат деп аталады, бұл қуат көзі мен жүктеме арасында ауытқып тұрады, ол пайдалы жұмыс жасамайды.

Реактивті қуат = Кернеу (V) x Ток (I) x sinΦ

Көрінетін қуат (S): Ол орташа квадраттық (RMS) кернеу мен RMS токының туындысы ретінде анықталады. Мұны нақты және реактивті қуаттың нәтижесі ретінде де анықтауға болады. Ол кВА -да көрсетілген

Көрінетін қуат = Кернеу (V) x Ток (I)

Нақты, реактивті және көрінетін күш арасындағы байланыс:

Нақты қуат = Көрінетін қуат x cosΦ

Реактивті қуат = Көрінетін қуат x sinΦ

Біз тек талдау үшін Нағыз билікке алаңдаймыз.

Қуат факторы (pf): нақты қуаттың тізбектегі көрінетін қуатқа қатынасы қуат коэффициенті деп аталады.

Қуат факторы = нақты қуат/көрінетін қуат

Осылайша, біз тізбектегі кернеу мен токты өлшеу арқылы қуаттың барлық түрін, сондай -ақ қуат коэффициентін өлшей аламыз. Келесі бөлімде энергия шығынын есептеу үшін қажет болатын өлшемдерді алу үшін жасалатын шаралар талқыланады.

Ағымдық сенсордан шығатын ток айнымалы кернеу толқыны болып табылады. Келесі есептеу жүргізіледі:

• Ең жоғары кернеуді өлшеу (Vpp)
• Ең жоғары кернеуді алу үшін шыңды ең жоғары кернеуге (Vpp) екіге бөліңіз (Vp)
• Rms кернеуін алу үшін Vp -ны 0,707 -ге көбейтіңіз (Vrms)
• Айнымалы токты алу үшін ток сенсорының сезімталдығын көбейтіңіз.
• Vp = Vpp/2
• Vrms = Vp x 0.707
• Irms = Vrms x Сезімталдық
• Ағымдағы модуль үшін сезімталдық 200 мВ/А құрайды.
• Нақты қуат (Вт) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (белгілі)
• pf = 0,85 (белгілі)
• Irms = Жоғарыда келтірілген есептің көмегімен алынған

Энергияның құнын есептеу үшін ватт қуаты энергияға айналады: Wh = W * (уақыт / 3600000.0) Ватт сағат бір сағат ішінде бір ватт энергия тұтынуға эквивалентті электр энергиясының өлшемі. КВт / сағ үшін: кВтсағ / Вт / 1000 Энергияның жалпы құны: Құн = Бір кВт * сағ * кВт.сағат Ақпарат СКД дисплейінде көрсетіледі және бір мезгілде SD картасына жазылады.

2 -қадам: тестілеу

Сынақ балконға жақын жерде жүргізілгендіктен, GNSS қабылдаудың жеткілікті мөлшері алынды.

3 -қадам: Болашаққа жоспарлар

Қолданушы энергияны тұтынуды нақты уақыт режимінде бақылауға және энергия талдауы туралы есептерді қарауға немесе жасауға арналған STEMS бұлтты деректеріне қол жеткізуге арналған қосымша құрылады. STEMS модулін жаңарту Arduino IDE үйлесімділігіне байланысты оңай жасалуы мүмкін. Сәтті аяқталғаннан кейін бұл модуль нарықта шығарылуы мүмкін және оны бүкіл әлем бойынша энергия қызметтерін жеткізушілер пайдалана алады.