Intelligens energiafigyelő rendszer: 3 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az energiaszükséglet napról napra növekszik. Jelenleg az adott területen élő felhasználók villamosenergia -fogyasztását ellenőrzik és számítják ki a villamosenergia -osztály technikusainak gyakori helyszíni látogatásain az energiadíj kiszámításához. Ez időigényes feladat, mivel több ezer ház lesz egy területen, és számos lakás ugyanabban a lakásban. Ha egy városról van szó, ez egy nagyon mozgalmas folyamat. Nincs előírás a házak egyedi energiafogyasztásának ellenőrzésére vagy elemzésére egy adott időszakban, vagy egy adott terület energiaáramlásáról szóló jelentés elkészítésére. Ez csak így van a világ számos pontján.

A fenti probléma kezelésére nincs meglévő megoldás. Ezért kifejlesztünk egy intelligens energiafelügyeleti rendszert, amely megkönnyíti az energiaárak ellenőrzését, nyomon követését, elemzését és kiszámítását. A STEMS rendszer ezenkívül lehetővé teszi felhasználó- vagy területspecifikus diagramok és jelentések készítését az energiafogyasztás és az energiaáramlás elemzésére.

1. lépés: Munkafolyamat

A STEMS modul főként a Seeedstudio Wio LTE modult tartalmazza, amely egyedi felhasználói kóddal rendelkezik az adott házegység azonosításához, ahol meg kell mérni az energiafogyasztást. Az áramfogyasztást a Wio LTE modul felügyeli egy analóg liget -csatlakozással összekapcsolt áramérzékelő segítségével.

Az energiafogyasztási adatok, az egyedi felhasználói kód és a modul helye (Wio beépített GPS/GNSS) valós időben kerülnek feltöltésre a STEMS felhőbe (az AWS-en), a Wio LTE kapcsolat és a Soracom Global SIM használatával. A felhőből származó adatok hozzáférhetők és elemezhetők az egyéni energiafogyasztás kiszámításához, egyéni és kollektív energiaábrák készítéséhez, energiajelentések készítéséhez és a részletes energiaellenőrzéshez. A relék szintén interfésszel vannak ellátva, hogy lekapcsolják a csatlakoztatott készülékeket, ha az energiafogyasztás meghaladja a küszöbértékeket. Egy LCD kijelző modul integrálható a helyi STEMS modulba a valós idejű energiamérési értékek megjelenítéséhez. A rendszer önállóan fog működni, ha hordozható áramforrást, például szárazcellás akkumulátort vagy Li-Po akkumulátort csatlakoztat. Beállítás A hardver beállítása az alábbiakban látható:

STEMS Hardver beállítása

A GPS -jel gyengébbnek bizonyult az épületen belül. De amint a modulok kint vannak, elkezdjük a jó vételt. A modulból kapott GPS -koordinátákat összehasonlították a Google Térkép valós GPS -koordinátáival. Megfelelő pontosságot értek el.

A váltakozó áramú hálózatból származó áramot a háztartási áramkörbe integrált áramérzékelőn keresztül vezetik be. A terhelésen áthaladó váltakozó áramot a ligetáram -érzékelő modul érzékeli, és az érzékelő kimeneti adatai a WIO LTE modul analóg tűjére kerülnek. Miután az analóg bemenetet megkapta a WIO modul, a teljesítmény/energia mérése a programon belül történik. A számított teljesítmény és energia megjelenik az LCD kijelző modulon.

A váltakozó áramkör elemzésében mind a feszültség, mind az áram szinuszosan változik az idő múlásával.

Valódi teljesítmény (P): Ez az a teljesítmény, amelyet a készülék hasznos munkához használ. Ezt kW -ban fejezik ki.

Valódi teljesítmény = feszültség (V) x áram (I) x cosΦ

Reaktív teljesítmény (Q): Ezt gyakran képzeletbeli teljesítménynek nevezik, amely a teljesítmény mértéke a forrás és a terhelés között ingadozik, és nem végez hasznos munkát. Ezt kVAr -ban fejezik ki

Reaktív teljesítmény = feszültség (V) x áram (I) x sinΦ

Látszólagos teljesítmény (S): A gyök-közép-négyzet (RMS) feszültség és az RMS áram szorzata. Ezt úgy is meg lehet határozni, mint a valós és a meddő teljesítmény eredményét. Ezt kVA -ban fejezik ki

Látszólagos teljesítmény = feszültség (V) x áram (I)

A valódi, a reaktív és a látszólagos erő kapcsolata:

Valódi teljesítmény = látszólagos teljesítmény x cosΦ

Reaktív teljesítmény = látszólagos teljesítmény x sinΦ

Csak az elemzés valódi erejével foglalkozunk.

Teljesítménytényező (pf): Az áramkörben a valós teljesítmény és a látszólagos teljesítmény arányát nevezzük teljesítménytényezőnek.

Teljesítménytényező = Valódi teljesítmény/látszólagos teljesítmény

Így mérhetjük a teljesítmény minden formáját, valamint a teljesítménytényezőt az áramkör feszültségének és áramának mérésével. A következő szakasz az energiafogyasztás kiszámításához szükséges mérések elvégzéséhez szükséges lépéseket tárgyalja.

Az áramérzékelő kimenete váltakozó feszültségű hullám. A következő számítást végezzük:

• A csúcs -csúcs feszültség (Vpp) mérése
• Ossza el a csúcs -csúcs feszültséget (Vpp) kettővel, hogy megkapja a csúcsfeszültséget (Vp)
• Szorozza meg a Vp -t 0,707 -gyel, hogy megkapja az effektív feszültséget (Vrms)
• Szorozza meg az áramérzékelő érzékenységét, hogy megkapja az effektív áramot.
• Vp = Vpp/2
• Vrms = Vp x 0,707
• Irms = Vrms x érzékenység
• Az aktuális modul érzékenysége 200 mV/A.
• Valódi teljesítmény (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (ismert)
• pf = 0,85 (ismert)
• Irms = A fenti számítással kaptuk

Az energiaköltség kiszámításához a wattban megadott teljesítményt energiává alakítják át: Wh = W * (idő / 3600000,0) Wattóra az elektromos energia mértéke, amely egyenértékű egy wattos energiafogyasztással egy órán keresztül. KWh esetén: kWh = Wh / 1000 A teljes energiaköltség: Költség = kWh -ára * kWh. Az információ ezután megjelenik az LCD -kijelzőn, és egyidejűleg az SD -kártyára íródik.

2. lépés: Tesztelés

Mivel a vizsgálatot az erkély közelében végezték, meglehetős mennyiségű GNSS vételt értek el.

3. lépés: Jövőbeli tervek

Létrejön egy alkalmazás a STEMS felhőadatok eléréséhez, hogy valós időben figyelemmel kísérhesse a felhasználók energiafogyasztását, és megtekinthesse vagy generálhassa az energiaelemzési jelentéseket. A STEMS modul frissítése könnyen elvégezhető az Arduino IDE kompatibilitás miatt. Sikeres befejezése után ez a modul gyártható a piacon, és az energiaszolgáltatók világszerte használhatják.