Проектирование вычислительной сети для сбора информации от предприятий о потреблении электроэнергии

Томский Политехнический Институт

(Технический Университет)

Кафедра Автоматизированных Систем Управления Тепловыми Процессами

Курсовая работа по курсу

Вычислительные машины, системы и сети

 

по теме

«Проектирование вычислительной сети

для сбора информации от предприятий о потреблении электроэнергии»

 

Оборудование фирмы Asus

Группа: ТФ-06-05

Студент: Баженова Н.А.

Преподаватель: Зверьков В.П.

2008

Содержание:

Содержание: 2

Задание. 3

Выберем топологию сети. 4

Определение потока информации от предприятий. 5

Необходимое оборудование. 5

Сеть на базе оптоволокна. 13

Сеть на базе xDSL модемов. 14

Сеть на базе радиосвязи. 16

Выводы.. 19

Задание

Спроектировать вычислительную сеть для сбора информации о потреблении электроэнергии от 40 предприятий, потребляющих до 100 кВт электрической мощности 2 фазной электрической сети 220в.

Рассчитать необходимое количество электросчетчиков исходя из условия, что максимальный ток через электросчетчик 150 а. С одного электросчетчика снимается поток информации 10000 бит с циклом опроса 1 мин. Информация от всех счетчиков на предприятии поступает через устройство сбора и передачи данных (УСПД) на одну ПЭВМ и далее передается на центральный диспетчерский пункт (ЦДП), расположенный расстоянии 8 км от предприятий. На центральном диспетчерском пункте в двух комнатах должны быть размещены: сервер, принтер и 4 рабочие станции (ПЭВМ).

Определить поток информации от каждого предприятия и общий поток информации, поступающей на сервер ЦДП. Рассмотреть и сравнить несколько вариантов связи между предприятиями и ЦДП. Подобрать оборудование для реализации вычислительной сети и оценить стоимость каждого варианта.

Для построения ЛВС использовать оборудование производителя Asus

Расчет состоит из следующих компонентов:

1. Расчет количества электросчетчиков и компьютеров.

2. Обоснование топологии предлагаемых вариантов сети на предприятии и ЦДП.

3. Топология объединения сетей предприятия и ЦДП.

4. Схема разводки кабелей по цехам предприятия и ЦДП для ЛВС по топологии «звезда».

5.Расчет необходимой пропускной способности каналов связи между зданиями.

6. Спецификации на компьютеры, активное и пассивное сетевое оборудование и системное ПО для всех вариантов.

7. Рассмотреть и сравнить следующие варианты связи между предприятиями и ЦДП:

 оптоволокно,

 хDSL модемы,

 радиосвязь.

8. Выводы и рекомендации.

Выбор топологии сети.

Топология сети - геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению друг к другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Выделяют три основных топологии: звезда, кольцо и шина.

Очевидным является выбор топологии типа «звезда», так как кольцевая и шинная сети выходят из строя при повреждении всего лишь одного участка провода, к тому в их построении используется коаксиальные кабель, а современное оборудование уже давно перешло на «витую пару». И соответственно интерфейсы, которые подходят для работы с коаксиальным кабелем, также отсутствуют в современном оборудовании.

Определение потока информации от предприятий

Количество предприятий: 40

Общая мощность электрической сети: 4000 кВт

Определим ток в электрической сети

I = 18181.8 A

Определим необходимое количество электросчетчиков

n = 122 шт.

Определим количество электросчетчиков на предприятии

k = 4 шт.

Определим поток информации от каждого предприятия

= 0.67 КБит/с

Определим поток информации от всех предприятий

= 26.67 КБит/с

Необходимое оборудование

Сервер:

№	Наименование	Цена, руб	Количество	Стоимость, руб
1	M/B ASUSTeK P5E3 (RTL) Socket775 <X38> 2xPCI-E+GbLAN+1394 SATA RAID U133 ATX 4DDR-III <PC-10664>	7372.8	1	7372.8
2	CPU Intel Pentium D 915 2.8 ГГц/ 4Мб/ 800МГц BOX 775-LGA	3645	1	3645
3	Original SAMSUNG DDR-II DIMM 512Mb <PC-5300>	2430	2	4860
4	HDD 250 Gb SATA-II 300 Seagate Barracuda 7200.10 <3250620AS> 7200rpm 16Mb	2592	2	5184
5	FDD 3.5 HD NEC <BLACK>	205.2	1	205.2
6	DVD RAM&DVD±R/RW&CDRW NEC ND-4570A <Black> IDE (OEM) 5x&16(R9 8)x/8x&16(R9 8)x/6x/16x&48x/32x/48x	1117.8	1	1117.8
7	Asus Miditower BSB Black ATX 350/ 360W (20+4пин) TA250	1751	1	1751
8	ASUS <P5M2-8SB4W> Socket 775 (4000об/мин, Al)	326	1	326
9	Кл-ра Defender KS-940B Black <USB> 104КЛ	163.8	1	163.8
11	Defender Optical Mouse <2330B>Black (RTL) PS/2 3btn+Roll	83.7	1	83.7
11	17" MONITOR Samsung 710N SKS (LCD, 1280x1024)	6084	1	6084
12	SerialATA Cable 60 cm	35	1	35
	Итого:	30828.3	1	30828.3

Рабочая станция:

№	Наименование	Цена, руб	Количество	Стоимость, руб
1	M/B ASUSTeK M2A-MX (RTL) SocketAM2+ <AMD 690V> PCI-E+SVGA+GbLAN SATA RAID U133 MicroATX 2DDR-II <PC-8500>	1715.2	1	1715.2
2	CPU Intel Celeron D 356 3.33 ГГц/ 512K/ 533МГц 775-LGA	2457	1	2457
3	Original SAMSUNG DDR DIMM 512Mb <PC-3200>	1606.5	1	1606.5
4	HDD 80 Gb SATA-II 300 Seagate/Maxtor 7200.9/DiamondMax 20 <STM380811AS/6P080E0> 7200rpm 8Mb	1404	1	1404
5	FDD 3.5 HD NEC <BLACK>	205.2	1	205.2
6	CD ROM DRIVE 52X IDE NEC CD-3002A/B/C <Black> (OEM)	442.8	1	442.8
7	Asus MidiTower WSW White ATX 300W (20+4пин) TA211	1570	1	1570
8	ASUS <P5M2-8SB4W> Socket 775 (4000об/мин, Al)	326	1	326
9	ASUS <K8P2-8SB4S> Cooler for Socket AM2/754/939/940 ( об/мин, Al+тепловые трубки)	550.4	1	550.4
10	Defender Slalom <KM-4910> Black&Silver <PS/2> 104КЛ+18КЛ М/Мед	329.4	1	329.4
11	Defender Optical Mouse <2330B>Black (RTL) PS/2 3btn+Roll	83.7	1	83.7
12	17" MONITOR Samsung 710N SKS (LCD, 1280x1024)	6084	1	6084
13	IDE Cable (3 connectors)	13	1	13
	Итого:	16787.2	4	67148.8

Программное обеспечение:

№	Наименование	Цена, руб	Количество	Стоимость, руб
1	Linux gentoo 2006	0	4	0
2	Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition Рус.	13554	1	13554
	Итого:	13554		13554

Другое:

№	Наименование	Цена, руб	Количество	Стоимость, руб
1	hp LaserJet 1020 <Q5911A> 14стр/мин 2Мб USB	5049	1	5049
2	Кабель USB-USB AmAF v2.0 LED blue 1.8м, экранир	103	1	103
	Итого:			5152

Сетевое оборудование в ЦДП:

№	Наименование	Цена, руб	Количество	Стоимость, руб
1	LinkSys 10/100/1000 5-Port Gigabit (Metal Casing) SD2005	2673	1	2673
2	Патч-корд UTP cat 5e. 5,0 m	35	1	35
3	Коннекторы RJ45	8.1	8	64.8
	Итог:			2772.8

Измерительное оборудование:

№	Наименование	Цена, руб	Количество	Стоимость, руб
1	Счетчик электроэнергии АЛЬФА А1800	16120	160	2579200
2	RTU-325-E1-512-M3-B4-G	156000	40	6240000
	Итого:			8819200

 

Счетчик электроэнергии АЛЬФА А1800

Назначение

Многофункциональный микропроцессорный счетчик АЛЬФА A1800 трансформаторного включения предназначен для учета активной и реактивной энергии и мощности в трехфазных сетях переменного тока в режиме многотарифности, хранения измеренных данных в своей памяти, а также передачи их по цифровым и импульсным каналам связи на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению электроэнергии.

Счетчик АЛЬФА А1800 предназначен для установки на перетоки, генерацию, высоковольтные подстанции, в распределительные сети и на промышленные предприятия.

Функциональные возможности счетчиков АЛЬФА А1800

          Измерение активной и реактивной энергии и мощности с классом точности 0.2S, 0.5S в режиме многотарифности.

          Измерение параметров электросети с нормированными погрешностями.

          Фиксация максимальной мощности нагрузки с заданным усреднением.

          Фиксация даты и времени максимальной активной и реактивной мощности для каждой тарифной зоны.

          Запись и хранение данных графика нагрузки и параметров сети в памяти счетчика.

          Передача результатов измерений по цифровым и импульсным каналам связи.

          Автоматический контроль нагрузки и сигнализация о выходе параметров сети за установленные пределы.

          Учет потерь в силовом трансформаторе и линии электропередачи.

Счетчик АЛЬФА A1800 может быть оборудован одновременно несколькими независимыми цифровыми интерфейсами (RS-485, RS-232) для поддержки различных задач в информационном обмене.

Счетчик АЛЬФА А1800 обладает увеличенной памятью, что позволяет ему вести запись трех независимых массивов профиля нагрузки по энергии и мощности с разными интервалами усреднения (1, 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30 и 60 мин.) А также до 32 различных графиков параметров сети с двумя различными интервалами.

Кроме того, записанные за последний интервал данные параметров сети, которые хранятся в отдельном блоке памяти счетчика, можно считывать напрямую с частотой порядка нескольких секунд. Коммерческие данные по электроэнергии и мощности можно считывать при этом по второму цифровому интерфейсу, с другой частотой, например 30-мин. Что позволяет использовать счетчик АЛЬФА А1800 одновременно в качестве прибора коммерческого учета и как датчика (с замещающими данными) для систем оперативно-диспетчерского и технологического управления SCADA.

Встроенная плата дополнительного питания, замена батареи без вскрытия счетчика, 16-сегментный дисплей с подсветкой, открытый протокол ANSI для чтения счетчика – дополнительные опции, которые обеспечивают удобство работы с новым счетчиком.

Расширенные функции защиты

Счетчик АЛЬФА А1800 отличается повышенным уровнем защиты коммерческой информации от ошибок и преднамеренных действий.

          Защита от несанкционированного доступа (паролями на ПО, счетчик и пломбированием).

          Фиксация даты и времени снятия крышки счетчика и крышки клеммника.

          Запись фактов изменения конфигурации счетчика.

          Фиксация попыток связи с неверным паролем.

          Фиксация отключения фаз напряжения.

          Измерение мощности по модулю для каждой фазы.

          Фиксация фактов реверса энергии.

          Фиксация превышения заданных порогов по мощности.

          Самодиагностика.

          Увеличенный журнал событий (до 255 записей во всех журналах, до 35 наборов авточтения) .

Счетчик АЛЬФА A1800 защищен прочным поликарбонатным корпусом и обладает исключительными рабочими характеристиками, даже при изменчивых и суровых внешних условиях, будь то экстремальные температуры, вода или пыль.

Стандарты и сертификаты

Счетчики АЛЬФА А1800 успешно прошли все необходимые испытания и внесены в Государственный реестр средств измерений РФ под №31857-06.

Счетчики АЛЬФА А1800 выпускаются в соответствии с ТУ 4228-011-29056091-05 и стандартами:

          ГОСТ Р 52320-2005. Общие требования. Испытания и условия испытаний.

          ГОСТ Р 52323-2005. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S.

          ГОСТ Р 52322-2005. Статические счетчики активной энергии кл. точности 1 и 2.

          ГОСТ 26035-83 (в части измерений реактивной энергии).

          ГОСТ 22261-94. Средства измерений электрических и магнитных величин.

Производство Эльстер Метроника сертифицировано по международным стандартам качества ISO 9001. Сертификат выдан международной независимой организацией КЕМА (Голландия) по сертификации продукции в области энергетики.

Основные модификации

Счетчик АЛЬФА А1800 выпускается в двух основных модификациях:

A18xxRL-P4G-DW

- 2 величины в многотарифном режиме (активная и реактивная, либо активная в двух направлениях)

- память (L) для хранения данных графиков нагрузки и параметров электросети (4 графика с 30-мин. интервалами 180 дней),

- 4 гальванически развязанных реле (Р4)

- цифровой порт (G) с двумя интерфейсами RS-485 или RS-232

- W для подключения внешнего источника питания 70 -280В

- D – подсветка дисплея

A18xxRAL-P4G-DW

- 6 величин в многотарифном режиме (активная и реактивная в двух направлениях, реактивная по 4 квадрантам)

- память (L) для хранения данных графиков нагрузки и параметров электросети (4 графика с 30-мин. интервалами за 180 дней),

- 4 гальванически развязанных реле (Р4)

- цифровой порт (G) с двумя интерфейсами RS-485 или RS-232

- W для подключения внешнего источника питания 70-280В

- D – подсветка дисплея

Также имеется возможность выбрать дополнительные опции:

Х - Дополнительная память для хранения данных графика нагрузки и параметров элек-тросети (например, 4 графика с 30-мин. интервалами = 1800 дней)

Q - Измерение параметров электросети с нормированной погрешностью (в соответствии с описанием типа)

B, S - Дополнительный независимый цифровой порт с интерфейсом RS-485 (В), или с интерфейсом RS-232 (S)

3, 4 - Двух- или трехэлементный счетчик

Интерфейсы

В счетчике АЛЬФА A1800 может быть установлено до 6 импульсных выходов и два независимых цифровых порта для работы одного счетчика на две системы АСКУЭ.

G - основной цифровой порт

Основной цифровой порт с двумя интерфейсами RS-485 и RS-232 всегда присутствует в базовой модификации счетчика. При этом работать единовременно можно только через один интерфейс.

B, S - дополнительный цифровой порт

Второй цифровой порт (позволяет работать независимо от первого) располагается на дополнительной плате, на которой возможно установить интерфейс RS-485 (В) или RS-232 (S).

Технические характеристики счетчика АЛЬФА A1800

Наименование величины	Значение
Класс точности - по активной энергии (ГОСТ 52323-05, 52322-05) - по реактивной энергии (ГОСТ 26035-83)	0,2S; 0,5S 0,5; 1,0
Номинальные напряжения, В	3х57/100, 3х220/380, 3х127/220, 3х100, 3х220
Номинальные (максимальные) токи, А	1(10), 5 (10)
Стартовый ток (чувствительность) по отношению к номинальному	0,001
Номинальная частота сети, Гц	50 ± 2,5
Количество тарифов	4 в сутках, 4 типа дней недели, 12 сезонов, летнее и зимнее время
Погрешность хода внутренних часов	± 0,5 с/сутки
Рабочий диапазон температур, °C	от -40 до +65
Относительная влажность (не конденсирующаяся), %	0 … 95
Запись графиков нагрузки с 3 интервалами	до 40
Запись параметров сети с 2 интервалами	до 32
Длительность интервалов записи	1, 2, 3, 5, 10, 15, 30, 60 мин.
Количество хранимых авточтений	до 35
Количество импульсных каналов	до 6-ти
Постоянная счетчика по импульсному выходу, имп/кВтч (кварч)	от 100 до 20000
Длительность выходных импульсов, мс	от 10 до 255
Цифровые интерфейсы	RS-232, RS-485
Скорость обмена информацией при связи со счетчиком по цифровым интерфейсам, бод	300 - 19200
Самодиагностика счетчика	есть
Степень защиты корпуса	IP 54
Масса, кг	3,0
Габариты, мм, не более	309 х 170 х 89
Средняя наработка до отказа, ч, не менее	120000
Межповерочный интервал, лет	12
Срок службы, лет, не менее	30

 

УСПД RTU-325

Назначение

УСПД RTU-325 предназначены для сбора, обработки, хранения данных, собранных со счетчиков электроэнергии и передачи их на верхний уровень.

Устройства предназначены для построения цифровых, пространственно распределённых, проектно-компонуемых, иерархических, многофункциональных автоматизированных систем коммерческого учёта электроэнергии и мощности (АСКУЭ) с распределённой обработкой и хранением данных. Предназначено для эксплуатации в безоператорном режиме.

Работает со счетчиками различных производителей. Возможность измерения токов, напряжений, частоты и мониторинг мощности входят в базовый комплект поставки.

Функциональные характеристики УСПД RTU-325

(версия прошивки ПО №2.06)

1. Сбор данных со счетчиков

2. Каскадное включение УСПД

3. Расчеты и архивы

4. Поддержка связи с системами верхнего уровня

5. Поддержка единого времени в системе

6. Способы ввода и отображения информации встроенного программного обеспечения

7. Конфигурирование УСПД

8. Диагностика работы УСПД

9. Журнал событий

10. Защита от несанкционированного или ошибочного доступа

Полностью соответствует требованиям НП “АТС".

В базовый комплект поставки УСПД RTU-325 входят:

          Энергонезависимая память 512 Mb

          Ethernet

          Интерфейсы – RS-232 и RS-485

          Консоль для конфигурирования

          Встроенный пульт управления

          Клеммник

          Высокопрочный корпус с защитой IP-65 с 3 пломбируемыми отсеками