Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Реферат

ТЕХНОЛОГИЯ, СЕГМЕНТАЦИЯ РЫНКА, РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ, РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА, ИНВЕСТИЦИИ, МАРКЕТИНГ

Целью выпускной квалификационной работы ставится автоматизация работы счетчика электрической энергии.

В рамках поставленной цели предполагается решение следующих задач:

1) Защитное отключение потребителя от сети при перегрузках и коротких замыканиях;

2) Отслеживания состояния параметров сети потребителя;

3) Отслеживание платежей за электроэнергию посредством сравнения с данными по оплате;

4) Автоматическая перепрограммируемость системы по актуальным данным

5) Многотарифность, (ночь - день), социальные нормы потребления;

6) Оперативное отключение потребителя от сети или ограничение потребления электроэнергии в случаях неоплаты услуг электроснабжения.

Содержание

Введение

1. Актуальность разработки счетчика электрической энергии с адаптивной системой управления

1.1 Проблема коротких замыканий в электрической проводке

1.2 Влияние перегрузки проводников

1.3 Проблема неплательщиков за электроэнергию

1.4 Отсутствие информационного обмена поставщика и потребителя

2. Анализ коммерческого потенциала проекта

2.1 Анализ рынка аналогичной продукции

2.2 Потребители

2.3 Конкуренты

3. Конструкторско-технологическая разработка проекта

3.1 Описание разработки

4. Анализ вариантов трансферта технологий

5. План реализации проекта

5.1 Перечень и характеристика оборудования

6. Экономическая эффективность проекта

6.1 Емкость рынка

6.2 Источники финансирования

7. Охрана труда

7.1 Техническая безопасность

7.2 Производственная санитария

7.3 Расчет искусственного освещения

Заключение

Список использованных источников

Введение

автоматизация счетчик электрический

Учет выработанной и израсходованной электроэнергии является важной частью хозяйственной деятельности любого предприятия. Для рационального и экономичного потребления энергоресурсов требования к правильной организации и точности учета электроэнергии все более возрастают.

Работа электрического счетчика с адаптивной системой управления должна обеспечивать простоту и удобство использования, а также предохранять пользователя от проблем, связанных с электропроводкой.

В связи с этим целью выпускной квалификационной работы ставится разработка проекта продвижения счетчика электрической энергии с адаптивной системой управления на рынок Дальнего Востока и России.

В рамках поставленной цели дипломной работы предполагается решение следующих задач:

а) Маркетинговые исследования;

б) Патентное исследование;

в) Установление сроков окупаемости проекта;

г) Рассмотрение основных этапов реализации проекта

1. Актуальность разработки счетчика электрической энергии с адаптивной системой управления

1.1 Проблема коротких замыканий в электрической проводке

Каждый год в России возникает более 70 тысяч пожаров, на которых погибает около 5000 человек. В 2009 году зафиксировано 72 013 пожаров, прямой ущерб от которых составил более 973 млн. руб. Вследствие пожаров погибло 7349 людей, в том числе 156 детей и подростков. Уничтожено и повреждено 42179 зданий и сооружений. Львиную долю (неофициальных) причин возникновения пожаров занимает замыкание в электропроводке. Если раньше основной причиной пожаров в жилых зданиях считалось «неосторожное обращение с огнем», то теперь всё чаще их причиной называют «короткое замыкание в электропроводке» ~47,3%. Бурная электрификация жилого сектора заставляет внимательнее анализировать домашнюю электроустановку (электропроводку, электроприборы, защитную и коммутационную аппаратуру) с точки зрения опасности возникновения пожара.

На втором месте - считаются -- нарушения правил безопасности при монтаже и эксплуатации электроустановок. Из-за них возникает ~22,8% пожаров. Правила всего В одних помещениях замер сопротивления необходимо осуществлять раз в два года, на других -- раз в год. Но ведь это -- минимум. Никто не запрещает мерить чаще. Даже наоборот, нехитрая операция может спасти жизнь и имущество. Причин того, что в последнее время электросети в помещениях горят все чаще, -- огромное множество. Например, изношенность коммуникаций, оставшихся с давних времен. Плюс резкое увеличение нагрузки, так как с каждым годом прогресс дарит миру все новые и новые электроприборы. Там, где раньше красовалась лишь «лампочка Ильича», теперь не мыслят работы без электрочайника и компьютера, микроволновой печи и телевизора, электронных весов и мощных обогревателей, кондиционеров и десятков других приборов. Именно поэтому руководству любого объекта необходимо зорко следить, чтобы совокупная мощность электрооборудования в помещениях соответствовала расчетной мощности проводки, ошибка в этом вопросе сродни ошибке сапера… И снова мы возвращаемся к вопросу об инструктаже -- огромное количество пожаров произошло из-за того, что кто-то из сотрудников (от директора до охранника) «по доброте душевной принес из дому обогреватель, чтобы коллеги не мерзли».

Несертифицированный электроприбор -- самое слабое звено. А если он еще и с открытой спиралью, не защищенной соответствующим образом, то пожар почти неизбежен. Использование несертифицированных электроустановок -- прямое нарушение Правил пожарной безопасности в России, еще одного нормативного акта, регламентирующего данные вопросы (приняты приказом министра МЧС от 19.10.2004 г.). Чтобы тот или иной прибор стал причиной пожара, вовсе не обязательно покупать его с рук на базаре, даже самый качественный, для этого достаточно просто оставить прибор включенным, без присмотра. И Правила пожарной безопасности четко регламентируют, как должно выключаться электрооборудование: одним рубильником. А те приборы, работа которых необходима постоянно, должны иметь индивидуальный подвод электроснабжения. Есть строгие правила по обогреву киосков и других замкнутых маленьких помещений, правила обустройства электропроводки, рассчитанные специалистами безопасные расстояния от различных приборов до мебели, стен, горючих предметов. Зачастую эти требования нормативов указаны и в паспортах приборов. Увы, игнорируют их предприниматели довольно часто, потому и горят.

Рассмотрим условия, при которых короткое замыкание действительно может стать причиной пожара. Нормативные требования: Согласно ПУЭ, электрические сети напряжением до 1 кВ жилых и общественных зданий должны защищаться от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Приведем несколько выдержек из ПУЭ: п. 3.1.10. "Сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией, должны быть защищены от перегрузки. Кроме того, должны быть защищены от перегрузки сети внутри помещений: осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебнобытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, электроплит, холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т. п.), а также в пожароопасных зонах". п. 3.1.11. "В сетях, защищаемых от перегрузок проводники следует выбирать по расчетному току, при этом должно быть обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более: 80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), - для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, допускается 100%; 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) - для проводников всех марок".

Схема электроснабжения: Рассмотрим характерную схему электроснабжения жилого здания. Источник питания - это, как правило, отдельно стоящая ПС со своим распределительным щитом 10(6)/0,4/0,23 кВ. На вводе в здание расположено вводнораспределительное устройство - ВРУ0,4/0,23 кВ. Следующая ступень - этажный групповой распределительный щиток (ГРЩ), последняя ступень - квартирный распределительный щиток (КРЩ). Упомянутые распредустройства связаны между собой проводниками, минимально допустимые сечения. Номинальные токи аппаратов, защищающие кабели и провода как от токов КЗ, так и от перегрузки.

Условия возгорания электропроводки: Возникает вопрос, может ли при выполнении вышеуказанных и других требований ПУЭ произойти возгорание электропроводки при коротком замыкании (далее КЗ)? Считается, что возгорание электропроводки происходит при достижении проводником определенной температуры, зависящей от типа изоляции кабеля. Так, для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией, широко применяемых в настоящее время, эта температура равна: Q = 350 OС.

Граничное значение токов кз: Минимально допустимые значения токов КЗ Анализируя защитные времятоковые характеристики автоматических выключателей, мы видим две области: область работы отсечки, предназначенной для отключения токов КЗ, и область работы тепловых расцепителей, предназначенных для защиты от перегрузки. Время действия отсечки измеряется сотыми и тысячными долями секунды, а время действия защиты от перегрузки - от нескольких секунд до нескольких минут. Очевидно, что КЗ должны отключаться как можно быстрее, т.е. отсечкой автоматического выключателя. Если КЗ будет отключаться медленно действующей тепловой защитой, то неминуемо произойдет повреждение горящей дугой соседних проводников, на которых вследствие этого также произойдут короткие замыкания. При этом пожар неминуем.

1.2 Влияние перегрузки проводников

Перегрузка электрической сети в быту может наступить, в частности, при использовании дополнительных обогревательных электроприборов в холодное время года, в случае аварии в системе водяного отопления и т.п.

Несмотря на то, что согласно ПУЭ внутренние электросети жилых и административных зданий должны быть защищены от перегрузки, всё же защитные аппараты допускают некоторую перегрузку проводников. Это связано с тем, что надежное срабатывание предохранителей происходит при токах, превышающих 1,6Iном, а автоматов - 1,45Iном. Поэтому, если, например, автомат выбран в соответствии с требованиями ПУЭ, т.е. его номинальный ток равен длительно допустимому току проводника, то последний может длительно работать с нагрузкой 145% Iдоп. Эта величина больше длительно допустимой температуры для кабелей с пластмассовой изоляцией, указанной в ПУЭ и равной 65 OС.

При возникновении КЗ в процессе длительной перегрузки температура проводника превысит предельно допустимое значение 350 OСю На основании вышеизложенного напрашивается вывод о том, что для исключения возможного превышения допустимых температур электропроводки при перегрузках и КЗ номинальные токи защитной аппаратуры следует выбирать несколько ниже, чем требует ПУЭ, как, например, для автоматических выключателей: Iном.авт. 80% Iдоп.

Обратим внимание на то, что действующие ПУЭ не требуют проверки проводников до 1 кВ на термическую стойкость к токам КЗ. Однако в отношении жилых и административных помещений с этим трудно согласиться с учетом возможных тяжелых последствий.

Реальные значения токов в кз в схеме электроснабжения зданий.

Токи КЗ в системе электроснабжения напряжением до 1 кВ рассчитываются согласно методике, изложенной в ГОСТ 2824993. Расчет оказывается более сложным, чем для сетей напряжением 6-35 кВ, что объясняется рядом обстоятелств:

* необходимостью учета не только реактивных, но и активных сопротивлений элементов схемы;

* необходимостью учета сопротивлений контактных соединений;

* необходимостью учета увеличения активных сопротивлений проводника при росте температуры;

* необходимостью учета сопротивления дуги;

* отсутствием точных данных по сопротивлениям нулевой последовательности некоторых элементов системы электроснабжения (кабели с непроводящей оболочкой, силовые трансформаторы со схемой соединения обмоток Y/Yн, Y/Zн).

Как показывают расчеты, при установке на подстанциях трансформаторов мощностью 630 кВ·А и более, токи КЗ у потребителя могут превышать максимально допустимые значения. С целью ограничения токов КЗ в электросети жилого помещения можно применять питающие трансформаторы со схемами соединения обмоток Y/Yн. Такие трансформаторы обладают повышенными сопротивлениями нулевой последовательности, снижающими токи однофазного КЗ. В ряде случаев следует идти на увеличение сечения проводников внутренней электропроводки по сравнению с требуемым по условиям допустимой нагрузки и минимально допустимыми значениями, указанными в ПУЭ. Из всего вышеизложенного следует, что даже при выполнении действующих нормативных требований, в результате КЗ на отдельных участках электропроводки жилых зданий могут создаться условия для возгорания. Однако в этом случае само КЗ было бы неправильно квалифицировать как причину пожара. Истинными причинами пожара являются либо неправильные технические решения, либо недостаточная надежность и быстродействие примененной защитной аппаратуры, либо превышение нормативного срока эксплуатации электрооборудования и т.п.

Из всего вышеизложенного делаем ВЫВОД:

1. В результате коротких замыканий, при значительных величинах тока КЗ и недостаточном быстродействии защитной аппаратуры, существует реальная опасность возгорания или серьезного ухудшения состояния изоляции внутренней электропроводки зданий.

2. Учитывая особую опасность возгорания, целесообразно ввести нормативное требование о выполнении проверки термической стойкости электропроводки в жилых зданиях.

3. Для исключения перегрузок внутренней электропроводки номинальные токи защитных аппаратов необходимо выбирать ниже длительно допустимых токов защищаемых проводников.

4. При выборе защитных аппаратов особое внимание следует уделять надежным автоматическим выключателям с гарантированным быстродействием в зоне мгновенного расцепления 0,02 с и менее.

1.3 Проблема неплательщиков за электроэнергию

На розничном рынке ситуация с неплательщиками обстоит остро. Как сообщает НП «Совет рынка», на декабрь 2013 года задолженность потребителей розничный рынков перед энергосбытовыми компаниями и гарантирующими поставщиками составляет 163,5 млрд рублей. При этом значительная часть задолженности приходится на долю «неотключаемых» потребителей. В основном к таким «неотключаемым» потребителям предприятия и организации прерывание энергоснабжения может быть связано с серьезными социальными и технологическими последствиями. В промышленном секторе это 19% ~30млрд.рублей от всей задолженности. В Бытовом секторе 17% ~27,9млрд. рублей. Эти цифры поднимают большую проблему, которую способно решить мое изобретение, путем принудительного удаленного отключения неплательщиков от электрической сети.

1.4 Отсутствие информационного обмена поставщика и потребителя

В Российском законодательстве под жилищно-коммунальными услугами понимаются услуги, обеспечивающие комфортное проживание потребителя в определенном жилищном фонде. Наверное, в этом законе не хватает пункта, который позволил потребителям не только комфортно проживать, но и комфортно оплачивать эти услуги.

Приближается Новый год и желающих до начала праздников оплатить коммунальные услуги и всё больше, из-за этого создаются очереди. Особенно из-за этого страдают пожилые люди, привыкшие оплачивать квитанции вовремя и не дожидаться начисления пени. До конца месяца всем гражданам станицы рекомендуется погасить платежи за холодное и горячее водоснабжение, водоотведение, электроснабжение, газоснабжение (в том числе поставки бытового газа в баллонах), отопление (теплоснабжение, в том числе поставки твердого топлива при наличии печного отопления).

При оплате за свет ситуация немного сложнее. Очереди здесь создаются не только из-за количества людей, но и из-за размеров помещения, которое вместить всех просто не может, и рабочее время организации ограничено, а людей, желающих внести платеж за свет очень много. Некоторые граждане вспоминают, как было удобно в те времена, когда квитанция была одна единственная и не надо было целый месяц собирать бумажки от разных организаций, а потом искать, куда же нужно подать показания счетчиков, а в последствии внести плату. «И ещё все было понятно с компенсацией оплаты коммунальных услуг, а теперь выдадут квиточек, а ничего в нем непонятно и ничего не разберешь. Государство говорит, что все для удобства народа делается, да разве же кому-то удобнее стало?» - вздыхают местные пенсионеры. Некоторые жители станицы находят выход и вносят оплату за коммунальные услуги через почту, но и там возникают свои проблемы.

Очередь при оплате за услуги света также связаны с введением социальной нормы потребителей электроэнергии. Не все могут в этом нововведении разобраться, взять во внимание пенсионеров. Получается, что при оплате электроэнергии приходится отстаивать целых 2 очереди. Сначала идет расчет потребления по социальным нормам и сверхнормам, а уже после этого вторая очередь скапливается у кассы, чтобы произвести оплату.

2. Анализ коммерческого потенциала проекта

2.1 Анализ рынка аналогичной продукции

Известен цифровой счетчик электроэнергии «Альфа» (AlR-AL) (см. описание к патенту №2131611), включающий датчики тока и напряжения, коммутатор сигналов упомянутых датчиков, аналого-цифровой преобразователь, цифровой однопроцессорный вычислитель, связанные с ним ПЗУ и энергонезависимое ОЗУ, и блок питания счетчика, орган ручного управления счетчиком и телеметрический приемопередатчик.

К достоинствам указанного счетчика, выполненного на базе микропроцессора, можно отнести высокую точность подсчета расходуемой электроэнергии, возможность сохранения данных при отключении питания, возможность автоматизированного сбора данных. К недостаткам счетчика можно отнести отсутствие отключающего устройства, позволяющего ограничивать потребляемую мощность, а также отключать потребителя от сети в случаях аварийных ситуаций.

До настоящего времени для защиты потребителя электрической энергии в случаях перегрузок или других аварийных ситуаций в основном применяются защитные устройства, устанавливаемые дополнительно к электрическому счетчику, например пробки с плавкими вставками, тепловые реле, автоматы, размыкающие электрическую сеть при резком увеличении нагрузки. Повторное включение автоматов или замену пробок необходимо производить вручную. Кроме того, указанные устройства подвержены несанкционированному постороннему вмешательству со стороны человека, что снижает безопасность использования электрической энергии.

Известен электронный счетчик электрической энергии (патент №2050550, МПК: G01R 11/00, опубл. 2005.12.20), в котором предусмотрено защитное отключение потребителя от сети при перегрузках и коротких замыканиях за счет включения в состав счетчика наряду с измерительным блоком двух пороговых элементов, блока выдержки времени, элемента или и автоматического выключателя. Однако счетчик не позволяет производить оперативное отключение потребителя от сети или ограничивать потребление электроэнергии в случаях неоплаты услуг электроснабжения.

Наиболее близким по наличию конструктивных признаков к заявляемому решением является счетчик электрической энергии (см. патент №2098835, МПК: G01R 11/00, опубл. 1997.12.10), содержащий микропроцессор, блок измерения потребляемой мощности, включающий датчики тока и напряжения, соединенные с перемножителем-преобразователем, выход которого подключен к микропроцессору, связанному с блоком памяти, и вакуумный выключатель с управляющим приводом, соединенным с микропроцессором, отключающий нагрузку потребителя от сети. Счетчик позволяет отслеживать платежи за электроэнергию посредством сравнения с данными по оплате, занесенными в память, и производить оперативное ограничение потребляемой мощности при задолженностях и неуплате. Недостатком счетчика является отсутствие контроля состояния цепи нагрузки и возможности ее защитного отключения при выявленных неполадках.

2.2 Потребители

Рынок потребителей - это предприятия, занимающиеся учетом электрической энергии. Потенциальными потребителями (заказчиками) электрических счетчиков будут являться следующие компании: ООО "АВС-электро","220-вольт", ООО "Инкомос", ООО "ПриборКомплект"

Предприятие ООО "ПриборКомплект" занимается комплексными поставками строительного оборудования и в частности электрооборудования в которые входит счетчики электрической энергии.

ООО «Инкомос» успешно работает в сфере снабжения электрооборудованием и стройматериалами широкого спектра. Основная специализация нашей фирмы напрямую связана с поставкой материалов, техники и оборудования, а также оказанием услуг в сфере строительства и электромонтажа по конкурентоспособным ценам на всей территории России.

"220-вольт" это крупнейшая в стране сеть магазинов по продаже бензо и электроинструментов, основана в 2003 году, как структурное подразделение Промышленно строительной группы «Система».

На сегодняшний день «220 Вольт» это: лидер в сфере розничных продаж электроинструмента в стране, один из ведущих оптовых операторов на рынке инструмента и расходных материалов, имеет 74 магазина в 39 городах России (информация на 01.05.2011 г), 220 вольт является ведущим Интернет-магазином по данному профилю в России.

По итогам на 2010 год в Российской Федерации проживает 142 856 536 человек. Это примерно 47 618 846 семей/квартир, потенциальных покупателей электрических счетчиков.

2.3 Конкуренты

ОАО "Концерн Энергомера" (Ставрополь) -- один из наиболее современных производителей измерительного оборудования. Помимо установок для проведения поверочных работ в лабораторных условиях, концерн выпускает портативные переносные устройства для проверки приборов и правильности их подключения на месте установки.

ВЗАО "АСЭН" работает в области энергетики на внутреннем и зарубежном рынках более 12 лет. С 1995 г. является основным акционером Мытищинского электротехнического завода (МЭТЗ), выпускающего более 30 разновидностей электронных счетчиков, а также измерительно-вычислительный комплекс учета электроэнергии ИВК "ЭМОС -- МЭТЗ" для автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии с передачей информации по силовой сети.

Московский завод электроизмерительных приборов (МЗЭП) -- старейший в России производитель счетчиков электрической энергии. В 2005 г. заводу исполнится 70 лет. Сегодня это динамично развивающееся предприятие с современной технологией. Производит статические и индукционные электросчетчики, в т. ч. микропроцессорные, для многотарифного учета.

ОАО "Ленинградский электромеханический завод". В 2004 г. произвел около 1300 тыс. электросчетчиков. По данным предприятия, доля рынка ЛЭМЗ в России к 2006 г. составит 23,5%, доля экспорта вырастет на 6%.

Доли основных участников рынка производства приборов измерения электрической энергии показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 - Доли основных участников рынка производства приборов измерения электрической энергии

3. Конструкторско-технолгическая разработка проекта

3.1 Описание разработки

Объектом рассмотрения в дипломном проекте является изобретение «счетчик электрической энергии с адаптивной системой управления.

Изобретение относится к электронно-измерительной технике, в частности к устройствам учета и контроля потребления электрической энергии в однофазных цепях переменного тока, в бытовом и промышленном секторах. Конструкция счетчика включает микропроцессор и соединенные с ним блок измерения мощности и блок памяти, блок питания счетчика и устройство отключения цепи нагрузки с приводом, управляемым от микропроцессора, согласно заявляемому изобретению снабжен подключенными к микропроцессору набором программируемых таймеров и часами реального времени с питанием от автономного источника, узлом контроля уровня напряжения, вход которого связан с блоком питания счетчика, а выход - с микропроцессором, и блоком защиты, включающим первичный преобразователь сигнала разности токов в подводящем и отводящем проводах электроснабжения и устройство управления защитным отключением, вход которого связан с выходом упомянутого первичного преобразователя, а выход подключен к микропроцессору. Заявляемая совокупность существенных признаков является новой неизвестной из уровня техники и позволяет получить новый технический результат, а именно совмещение в одном устройстве функций учета и контроля использования электрической энергии с функциями защиты счетчика и нагрузки потребителя в процессе использования электроэнергии, в том числе возможность защиты моторного оборудования потребителя от перегорания при кратковременных отключениях напряжения сети. Счетчик характеризуется высокой степенью защищенности от внешних воздействий и постороннего вмешательства, что также повышает надежность его работы.

Предпочтительным является включение в состав счетчика модема для обеспечения двусторонней связи счетчика с внешним управляющим устройством. Связь может быть осуществлена по линии электроснабжения. С этой целью модем подключают с одной стороны к микропроцессору, а с другой к линии электроснабжения.

Узел контроля уровня напряжения предназначен для осуществления постоянного контроля величины напряжения на входе микропроцессора и предупреждения последнего о достижении упомянутым напряжением какой-либо установленной пороговой величины. Узел может быть реализован в виде многоуровневого порогового элемента. Блок защиты предназначен для отслеживания состояния сети потребителя, осуществляемого путем контроля сигнала разности токов в подводящем и отводящем проводах электроснабжения, при этом результаты отслеживания передаются на микропроцессор, который анализирует информацию в соответствии с заложенной программой и принимает в случае необходимости решение об отключении нагрузки потребителя от сети. В конкретном случае реализации блока первичный преобразователь сигнала разности токов в подводящем и отводящем проводах электроснабжения выполнен в виде дифференциального трансформатора (ДТр), первичные обмотки которого включены в сеть, а устройство управления защитным отключением включает чувствительный элемент, вход которого связан с вторичными обмотками дифференциального трансформатора, и функциональный преобразователь сигнала, снимаемого с чувствительного элемента, связанный с микропроцессором.

Блок измерения мощности в частном случае реализации может содержать датчик тока, датчик напряжения и перемножитель-преобразователь снимаемых с упомянутых датчиков сигналов, выход которого подключен к микропроцессору.

Привод устройства отключения может быть реализован в виде двух модулей: модуля включения и модуля отключения, выполненных по принципу «защелки», что позволяет решить проблему удержания контактов без потребления электроэнергии. В качестве автономного источника питания часов реального времени обычно используют гальванический элемент. Целесообразно в схему подключения часов реального времени (ЧРВ) включить узел контроля работоспособности гальванического элемента, устанавливаемый на выходе последнего и связанный с микропроцессором. Это позволит обеспечить защиту ЧРВ от возможных сбоев при снижении работоспособности гальванического элемента и своевременное предупреждение о необходимости его замены, что повышает надежность работы счетчика в целом.

В конкретном случае реализации предпочтительно оснастить счетчик дисплеем, подключенным к микропроцессору, что позволит наглядно представлять информацию о состоянии счетчика, неполадках и проч.

На рисунке 2 представлена структурная схема счетчика электрической энергии, на которой изображены следующие узлы и блоки:

1 - микропроцессор;

2 - блок измерения мощности;

3 - блок памяти;

4 - часы реального времени;

5 - гальванический элемент;

6 - набор программируемых таймеров;

7 - многоуровневый пороговый элемент;

8 - блок защиты;

9 - блок питания счетчика;

10 - устройство отключения (далее ключ);

11 - привод устройства отключения;

12 - датчик напряжения;

13 - датчик тока;

14 - перемножитель-преобразователь;

15 - дифференциальный трансформатор

16 - устройство управления защитным отключением;

17 - чувствительный элемент;

18 - функциональный преобразователь;

19 - модем;

20 - дисплей;

21 - узел контроля работоспособности гальванического элемента;

22 - модуль включения;

23 - модуль отключения;

24 - цепь нагрузки.

Рисунок 2 - Схема элементов счетчика электрической энергии

Счетчик электрической энергии содержит микропроцессор 1 и связанные с ним блок 2 измерения мощности, блок 3 памяти, часы 4 реального времени с питанием от гальванического элемента 5, набор программируемых таймеров 6, узел контроля уровня напряжения, выполненный в виде многоуровневого порогового элемента 7, блок 8 защиты, блок 9 питания счетчика и устройство 10 отключения с приводом 11. Устройство 10 предназначено для отключения цепи нагрузки потребителя от сети и может быть реализовано любым известным из уровня техники способом. Поэтому далее будем именовать его - ключ 10.

Блок 2 измерения потребляемой мощности включает датчик 12 напряжения и датчик 13 тока, выходы которых соединены с входами перемножителя-преобразователя 14, выход которого подключен к микропроцессору 1. Перемножитель-преобразователь 14 представляет собой электронный преобразователь, выполненный на базе полупроводникового устройства, предназначенный для перемножения двух аналоговых входных величин u(t) и i(t), их модуляции и т.д.

Блок 8 защиты включает дифференциальный трансформатор 15, являющийся первичным преобразователем сигнала разности токов в подводящем и отводящем проводах электроснабжения, и устройство управления защитным отключением 16, включающее чувствительный элемент 17 и функциональный преобразователь 18. Первичные обмотки ДТр 15 включены в сеть, а вторичные подключены к входу чувствительного элемента 17. Выход последнего соединен с входом функционального преобразователя 18, связанного с микропроцессором 1.

Счетчик также содержит включенный между линией электроснабжения и микропроцессором 1 модем 19, дисплей 20 для наглядного отражения информации, подключенный к выходу микропроцессора 1, и узел 21 контроля работоспособности гальванического элемента 5.

Привод 11 ключа 10 связан с микропроцессором 1 и включает два модуля: модуль включения 22 и модуль отключения 23, что позволяет осуществлять как отключение нагрузки потребителя от сети электроснабжения, так и подключение ее к сети. Модули 22 и 23 выполнены по принципу «защелки».

Микропроцессор 1 с набором программируемых таймеров 6 может быть реализован на микросхемах серии АТ89 фирмы «ATMEL», блок 3 памяти - на микросхемах АТ24 этой же фирмы. Возможности микропроцессора позволяют осуществлять как функции счетного устройства, так и функции согласования и управления работой всех узлов и блоков схемы. Выполнение указанных функций обеспечивается как аппаратным выполнением микропроцессора 1, так и программой, записанной в его ППЗУ. Возможности микропроцессора позволяют также записывать в его память необходимые для решения поставленных задач контрольные параметры, пороговые величины, которые могут извлекаться из памяти процессором для осуществления с ними различных операций.

Остальные узлы и блоки могут быть реализованы на следующих промышленно выпускаемых серийных элементах: часы 4 реального времени - на микросхемах серии DS13XX фирмы «Dallas Semiconductors»; чувствительный элемент 17 и функциональный преобразователь 18 могут быть выполнены на микросхемах серии ANX2X фирмы «Anadigm»: блок 9 питания счетчика - на микросхемах серии ТОР2ХХ фирмы «Power Integrations», устройство 10 отключения и его привод 11 в виде реле с защелкой типа WJ3XX фирмы «Wanjia relay». Перемножитель-преобразователь 14 может быть реализован на микросхемах серии ADE77XX фирмы «Analog Devices» на микросхемах ADM6XX этой же фирмы реализованы узел 7 контроля уровня напряжения и узел 21 контроля работоспособности гальванического элемента 5. В качестве датчика 13 тока и датчика 12 напряжения могут быть применены любые известные. Модем 19 был реализован на микросхемах серии 1446 фирмы «Ангстрем» и установлен дисплей 20 фирмы «МЭЛТ»).

Счетчик работает следующим образом:

В нормальном рабочем состоянии ключ 10 включен и нагрузка 24 подключена к питающей электрической сети. Датчик напряжения 12 измеряет напряжение электрической сети, а датчик тока 13 определяет величину тока. Сигналы с датчиков подаются на вход перемножителя-преобразователя 14, который осуществляет их перемножение, преобразование и выдает на вход микропроцессора 1 сигнал, соответствующий величине потребляемой мощности.

Микропроцессор 1 в соответствии с заданной программой осуществляет обработку данных измерений, подсчет и регистрацию оперативных данных в памяти. Сохраненная информация из внутренней памяти процессора 1 периодически переписывается в блок 3 энергонезависимой памяти, предназначенной для длительного хранения информации. Данные учета электроэнергии выводятся на дисплей 20, а также могут передаваться удаленному контролирующему органу при подключении последнего по сети электроснабжения и через модем 19 к микропроцессору 1.

Одновременно с подсчетом расхода электрической энергии микропроцессор 1 осуществляет контроль уровня мощности. Для осуществления этой функции в ПЗУ микропроцессора 1 предварительно записываются пороговые значения превышения нагрузки. В реализованном счетчике установлено 8 пороговых уровней, соответствующих превышению мощности от 10% до 300%.

Соответственно каждому из упомянутых пороговых значений мощности в наборе программируемых таймеров 6 заданы интервалы времени, причем чем ниже пороговый уровень, тем больше соответствующий ему интервал времени, и наоборот, чем больше порог превышения нагрузки, тем меньше разрешенный интервал времени, отсчитываемый таймером. К примеру: 10% превышению нагрузки соответствует интервал ?1 минуте; 20% превышению - интервал ?0.5 минуты; и т.д.

При перегрузке 300% и выше интервал составляет не более 1 секунды.

Микропроцессор (далее - МП) 1 осуществляет постоянное сравнение получаемых с блока 2 данных измерений со значениями пороговых уровней, записанными в его памяти. В нормальном режиме работы величина потребляемой мощности не превышает установленных пороговых значений. В случае превышения нагрузкой какого-либо порогового уровня МП 1 запускает соответствующий таймер 6 с заданным интервалом времени. Если до конца периода, отсчитываемого таймером 6, превышение нагрузки не снимается, то по сигналу таймера об окончании отсчетного периода МП 1 выдает на привод 11 сигнал «отключения» нагрузки 24 от сети. Модуль 23 отключения переводит ключ 10 в положение «отключено». Потребитель отключен от сети электроснабжения. Таким образом, счетчик позволяет осуществить защиту сети потребителя от перегрузки.

Через некоторое время, установленное программой, микропроцессор 1 осуществляет подключение нагрузки 24 к питающему напряжению. При этом если перегрузка остается, микропроцессор 1 производит повторное отключение.

Все осуществляемые микропроцессором 1 операции, в том числе и отключение нагрузки фиксируются в памяти с указанием кода операции, времени и даты осуществления, которые определяются микропроцессором 1 по показаниям часов 4 реального времени. Благодаря наличию независимого автономного источника питания - гальванического элемента 5 показания часов 4 не зависят от наличия напряжения питания в сети и на других блоках счетчика.

При включении потребителя в сеть существует угроза перегорания моторного оборудования, если после отключения напряжения питания не прошло достаточно времени, необходимого для подготовки оборудования к новому включению. Указанный интервал времени условно назван «защитным периодом». Защитный период, исходя из анализа существующей в настоящее время бытовой техники и аппаратуры, был принят равным 5 минутам. В памяти микропроцессора 1 наряду с пороговыми значениями мощности предварительно запрограммировано время защитного периода. Перед формированием сигнала на включение нагрузки 24 в сеть МП 1 извлекает из блока 3 памяти время и дату последнего отключения нагрузки, сравнивает эти данные с текущими показаниями часов 4 реального времени, определяет период времени, прошедший с момента отключения нагрузки 24 от питающего напряжения, и сравнивает полученную величину с записанной в его памяти величиной защитного периода. Если с момента последнего отключения нагрузки прошло более пяти минут (защитный период), то МП 1 сразу выдает сигнал на модуль 22 привода 11, осуществляющего подключение нагрузки 24 к сети электроснабжения. Если результат сравнения меньше пятиминутного защитного периода, то МП 1 запускает таймер 6 на недостающую разницу времени, и сигнал на включение потребителя подает только по сигналу таймера 6, говорящему о прошествии 5 минут после последнего отключения напряжения.

Вышеуказанная последовательность действий осуществляется при каждом включении нагрузки 24 после любых отключений. Таким образом, счетчик обеспечивает защиту моторного оборудования потребителя и бытовых приборов от перегорания, возможного при кратковременном пропадании напряжения питания.

Счетчик имеет возможность ограничения потребляемой мощности в случаях неуплаты за пользование электрической энергией. По команде внешнего управляющего устройства, подаваемой по линиям электроснабжения через модем 19, микропроцессор 1 может временно отключить нагрузку 24 потребителя от сети, при этом МП 1 записывает в таймер 6 длительность отключения, которую последний отсчитывает.

Многоуровневый пороговый элемент 7 контролирует уровень напряжения питания на входе микропроцессора 1. При снижении напряжения ниже нормы (по достижении напряжением нижнего порогового уровня), например в случае пропадания напряжения в сети или же при неполадках в блоке 9 питания, на выходе элемента 7 появляется сигнал, поступающий на вход микропроцессора 1 и служащий для его заблаговременного оповещения о предстоящем пропадании напряжения. По сигналу элемента 7 микропроцессор 1 выдает сигнал на запоминание текущего состояния и приостановку деятельности своим внутренним системам и запускает таймер 6 на время контроля напряжения ?5 сек, соответствующее так называемому «безопасному» периоду пропадания напряжения (или помехе). В это время МП не производит никаких операций по изменению или переадрессации данных, т.к. пропадание напряжения во время операции повлечет за собой потерю последних.

Если в течение отсчитываемого таймером 6 безопасного времени помехи происходит восстановление напряжения, то МП 1 восстанавливает работу всех систем. Если по истечении указанного времени напряжение не восстановилось, то по сигналу таймера 6 об окончании отсчета МП 1 формирует сигнал на отключение нагрузки 24 от сети и подает его на вход модуля 23 отключения.

В процессе работы счетчика блок 8 осуществляет постоянный контроль разности токов в подводящем и отводящем проводах сети. При отсутствии утечки тока геометрическая сумма токов в первичной обмотке дифференциального трансформатора (ДТр) 15 равна нулю, поэтому во вторичной обмотке ДТр 15 напряжения нет. При касании провода или коротком замыкании равенство токов в первичной обмотке ДТр нарушится, поскольку по фазному проводу помимо тока нагрузки будет проходить ток замыкания или утечки, и в его вторичной обмотке появится напряжение. Если оно равно или превышает напряжение срабатывания чувствительного элемента 17, то на выходе последнего появляется сигнал, который поступает на вход функционального преобразователя 18. Преобразователь 18 оценивает поступивший сигнал, усиливает его и преобразует в цифровую форму, воспринимаемую микропроцессором. Функциональный преобразователь 18 выполнен с возможностью интегральной и дифференциальной оценки величины разности токов. Интегральная составляющая позволяет оценивать плавное нарастание изменения показаний, что говорит о понижении изоляции в сети. Дифференциальная составляющая оценивает резкое увеличение значения разности токов, например, в случае касания провода человеком. МП 1 в соответствии с заложенной программой анализирует поступающий с преобразователя 18 сигнал, сравнивает его с предыдущими показаниями и максимально допустимым значением, также предварительно занесенным в его память. В случае резкого «скачка» или же при достижении максимально допустимого значения микропроцессор формирует управляющий сигнал «отключения» нагрузки.

Блок 8 выполняет функции известного электронного устройства защитного отключения (УЗО). Однако в отличие от последнего, где сигнал с чувствительного элемента подается непосредственно на выключатель, в заявляемом решении сигнал с чувствительного элемента 17 подается на МП 1, при этом предварительно обрабатывается функциональным преобразователем 18, позволяющим оценить характер неисправности. Кроме того, при пропадании «нуля» известное электронное УЗО не может распознать неполадку, т.к. само обесточено и не работает. В заявляемом решении в этом случае все равно произойдет отключение нагрузки потребителя от сети, т.к. появляется сигнал «пропадания напряжения» на выходе элемента 7, являющийся сигналом для МП 1 о необходимости отключения нагрузки. Таким образом блоки защиты и контроля 7 и 8 дополняют друг друга, обеспечивая отключение фазного провода от сети электроснабжения при любых неполадках, обеспечивая этим максимальную защиту потребителя от аварийных ситуаций.

Наличие программируемых таймеров и ЧРВ помогает анализировать время неполадки, осуществлять фильтрацию помех, обеспечивает возможность осуществления защиты моторного оборудования потребителя.

Счетчик предусматривает возможность оперативного изменения контрольных величин и пороговых значений, заносимых в память МП 1. Указанное изменение может быть произведено посредством доступа внешнего управляющего устройства к памяти МП, осуществляемого через модем 19 по линиям электрической связи, при этом исключен прямой доступ к микропроцессору 1, что обеспечивает надежность работы последнего.

Кроме того, в заявляемом счетчике электрической энергии закрыт прямой доступ к любым узлам и блокам, что обеспечивает высокую степень защищенности счетчика от несанкционированного вмешательства, следовательно, повышает его надежность.

Счетчик предназначен для использования в двухпроводных сетях переменного тока как самостоятельно, так и в составе автоматизированных систем учета и контроля потребления электроэнергии. Кроме того, конструкция счетчика предусматривает возможность осуществления многотарифного учета электроэнергии.

4. Анализ вариантов трансфера технологий

Существует несколько вариантов трансфера технологий. В их число входит передача технологии по лицензионному договору, торговля беспатентными изобретениями, передача «ноу-хау», инжиниринг, создание малого инновационного предприятия и др.

Все вышеперечисленные способы трансфера имеют свои достоинства и недостатки.

- Лицензионный договор может предусматривать:

1. Предоставление лицензиату права использования результата интеллектуальной деятельности или средства индивидуализации с сохранением за лицензиаром права выдачи лицензий другим лицам (простая (неисключительная) лицензия);

2. По договору исключительной лицензии лицензиар предоставляет лицензиату исключительные права на использование изобретения (секрета производства) в пределах, оговоренных в договоре, и уже не может предоставлять аналогичные по условиям лицензии другим лицам. Это, однако, не лишает лицензиара права как на самостоятельное использование данного изобретения (секрета производства), так и выдачу лицензий другим лицам на условиях, которые не противоречат условиям первого соглашения;

3. По договору полной лицензии лицензиар уступает лицензиату полностью все права на использования изобретения (секрета производства) в течение всего срока действия договора. При этом сам лицензиар в течение всего этого срока лишается права использования изобретения (секрета производства) как самостоятельно, так и путем выдачи каких-либо лицензий.

4. Если лицензионным договором не предусмотрено иное, лицензия предполагается простой (неисключительной).

- Подавляющая часть лицензионной торговли приходится на беспатентные лицензии, поскольку приобретение "чистого патента", как правило, требует дополнительных НИОКР, расходов на внедрение в производство. При этом лицензиат должен иметь развитую технологическую базу. Все это связано с коммерческим риском и может оказаться экономически неэффективным и технологически труднореализуемым. Однако в последнее время в мире наметилась тенденция к сокращению объема продаж беспатентных лицензий, так как в развитых странах патентуются новые технические решения, изобретения и товары, произведенные по новой технологии.

- Инжиниринг - это подготовка технико-экономических обоснований проектов, предоставление рекомендаций в области организации производства и управления. Помимо всего прочего, инжиниринг включает в себя предоставление рекомендаций относительно путей и приемов реализации продукции. Основной процесс инжиниринга - разработка производственных технологий. От качества данной услуги непосредственно зависит скорость развития и эффективность работы предприятия. Инжиниринг действенен только в том случае, если все работы проводят специалисты: технологи, инженеры, чертежники. Главная задача технолога - оптимизация технологического процесса с целью выпуска качественной продукции с наиболее низкой себестоимостью. Среди вопросов, находящихся в области инжиниринга - модернизация и рационализация производственных процессов предприятия.

В нашем же случае логично и более выгодно будет создание МИП (на основе Федерального закона № 217-ФЗ от 02.08.2009г.). Это обусловлено тем, что права на патент, который изначально взят за основу написания дипломного проекта, принадлежат Тихоокеанскому Государственному Университету, Изобретение ТОГУ № 2014108256 «Счетчик электроэнергии с адаптивной системой управления», автор Ханцевич А.В.

Следовательно, университет заинтересован во внедрении данной инновации на рынок. Более того, на базе ВУЗа создан департамент инновационной деятельности и образовательных технологий, с помощью ресурсов которого будет несложно это сделать. Также университет имеет все технические и технологические возможности для реализации данного проекта (станки, обрабатывающие центры, оборудование, инструменты и многое другое).

Созданное малое инновационное предприятие будет заниматься проектированием, изготовлением, продажей, монтажом и сервисным обслуживанием счетчиков электрической энергии с адаптивной системой управления.

- Проектирование

- Изготовление

- Продажа Малое инновационное предприятие

- Монтаж

- Сервис

Рисунок 3 - Состав департамента инновационной деятельности и образовательных технологий

На данный момент оформляется заявка на полезную модель «Система повышения визуализации взлетно-посадочной полосы и рулежных дорожек аэродрома с применением лазера с целью повышения безопасности движения воздушного судна».

5. План реализации проекта

Одной из основных целей планирования работ является определение общей продолжительности их проведения. Наиболее удобным, простым и наглядным способом для этих целей выступает линейная диаграмма Ганта (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Диаграмма сроков выполнения этапов проекта

Начальной стадией плана реализации проекта является исходное проектирование. Основанием для разработки проекта и документом, регулирующим правовые и финансовые отношения, взаимные обязательства и ответственность сторон, является договор, заключаемый на проектирование здания с заказчиком, неотъемлемой частью которого является задание на проектирование. Задание на проектирование здания должно содержать комплекс основных требований заказчика, условий исходно-разрешительной документации, требований городских служб.

Вместе с утвержденным заданием на проектирование здания заказчик передает проектировщику исходные данные, необходимые для проектирования. Перечень исходных данных на проектирование уточняется в зависимости от специфики объекта. Сбор исходных данных на проектирование осуществляется заказчиком, если привлечение к данной работе проектировщика не предусмотрено договором.

Неотъемлемой составляющей плана реализации является подбор и аренда помещений, в которых будет разрабатываться вся технологическая документация, стоять необходимое оборудование и непосредственно осуществляться сборка продуктов. Нам понадобятся как минимум три помещения, в одном из них будет стоять офисная мебель, оборудование, необходимое для проектирования и разработки плана реализации, в другом (цехе) будет стоять оборудование и все необходимые инструменты и установки для осуществления сборки. Третье помещение будет предназначаться для директора, бухгалтера и менеджера по продажам.

После того как найдены помещения нужно зарегистрировать наше малое инновационное предприятие.

Последовательность действий по созданию при вузе МИП на основе РИД:

1. Выявление результата интеллектуальной деятельности и его оценка.

Принятие решения о введении режима коммерческой тайны в отношении результата интеллектуальной деятельности, сроке правовой охраны и оценке его стоимости принимается Научно-техническим советом НИУ ИТМО.

Вынесение вопроса о создании хозяйственного общества на рассмотрение Ученого совета НИУ ИТМО и принятие решения Ученого совета о создании предприятия.

2. Оформление учредительных документов для регистрации в органе Федеральной Налоговой службы (Межрайонная инспекция федеральной налоговой службы), в частности:

1. Заявление по форме 11001

2. Протокол

3. Устав

4. Платежные поручения

5. Заявление на применение УСН

6. Договор об учреждении

7. Документы на учредителей - юридических лиц:

- свидетельство о государственной регистрации (копия);

- свидетельство о внесении в ЕГРЮЛ (копия);

- устав (копия);

- свидетельство о постановке на налоговый учет (копия);

- коды статистики (копия);

- копия бухгалтерского баланса на последнюю отчетную дату.

8. Документы на Директора и Главного бухгалтера МИП:

- копия паспорта и свидетельства (уведомления) о присвоении ИНН на Генерального директора (Директора);

- копия паспорта главного бухгалтера.

9. Открытие счета созданного предприятия в банке.

10. Регистрация в Фонде обязательного медицинского страхования, Пенсионном фонде, и в Фонде социального страхования.

11. Заключение лицензионного договора с НИУ ИТМО