Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Testo
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak wyliczyc kWh z mocy pobieranej w danej chwili

31 Maj 2015 12:56 1965 23
  • Poziom 15  
    Witam, jak w temacie, chodzi mi o to czy mój tok rozumowania jest poprawny.

    Otóż ostatnimi czasy podłączyłem w domu miernik poboru prądu CT oraz mierze napięcie zasilania sieci, moc chwilowa to oczywisty wzór P=Urms * Irms.

    Czy poprawnym jest podstawianie obu wartości w RMS?

    I drugie właściwe pytanie, jak podliczać tę moc w jednostkach kWh.

    Czy zakładając, że pomiar dokonywany będzie co 1s to wzór pomiaru będzie następujący:

    Pkwh= Pkwh + ((P/1000)/3600);

    Surowe dane wyglądają następująco:
    Code:

    array (
      'dht' =>
      array (
        'pin' => '29',
        'h' => '35.0',
        't' => '25.0
    ',
      ),
      'adc' =>
      array (
        0 => '1023',
        1 => '10',
        2 => '16',
        3 => '16',
        4 => '15',
        5 => '13',
        6 => '784',
        7 => '348
    ',
      ),
    )

    Prad sieci : 5.6696A

    Napiecie sieci : 245.74V

    Moc pobierana : 1393.23W


    Kod programu który zajmuje się wyliczeniami:

    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    Powyższy program jest częścią większego projektu.
    Z góry dziękuję za porady.
  • Testo
  • Poziom 32  
    KWh możesz wyliczyć ale w pewnym przedziale czasowym. Np naciskasz start i liczy KWh bazując na chwilowej mocy.
  • Poziom 15  
  • Poziom 15  
    Zdaje sobie sprawę, że odpowiadanie samemu sobie jest trochę dziwne, ale wygląda na to, że poprzedni wzór jest prawidłowy, postanowiłem podać sposób w jaki rozwiązałem problem dla osób które mogą poszukiwać rozwiązania w przyszłości:


    efekt:
    Code:

    Array ( [current] => 10.361681329423 [voltage] => 241.6885368 [power] => 2504.2995992962 [time] => 1433097619 )
    2.9791470806373

    Prad sieci : 10.36 A
    Napiecie sieci : 241.69 V
    Moc chwilowa : 2504.30 W

    Moc pobrana : 2.98 kWh



    Rozwiązanie jest takie, że program sprawdza prąc i napięcie, wylicza moc chwilową oznacza czasem i zapisuje do zmiennej. przy kolejnym pomiarze odczytuje różnice czasu jaki upłynął pomiędzy pomiarami i wylicza kWh zużyte w tym czasie (uproszczenie ze względu na odczytywanie wartości co pewien zadany czas). Tak oto kolejny odczyt jest wyliczana moc chwilowa oznaczana czasem i zastępowany poprzedni pomiar i tak w koło.

    fragment programu:

    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    pomiary te i wyliczenia odbywają się w tle przy pomocy usługi cron na raspberry:

    Code:

    */1 * * * * bash /home/pi/power.txt


    natomiast plik power.txt zawiera:

    Kod: bash
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    Wyswietlanie wyniku odbywa się następująco :

    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    odnośnie procedury read_adc użytej w php wygląda ona tak:

    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod



    polecenie bash read-adc jest programem napisanym w C pod Raspberry Pi do obsługi 10bitowego ADC.

    Pozdrawiam
  • Poziom 26  
    "Moc pobrana : 2.98 kWh"- Chciałeś napisać - energia pobrana?
  • Poziom 15  
  • Testo
  • Poziom 26  
    Jesteś Ambasadorem - nie wybaczę - ładna mi litrówka :cry:
  • Poziom 40  
    Po pierwsze kWh odnosi się do mocy czynnej (energii). Samo napięcie i prąd daje moc pozorną lub jak kto woli energię pozorną (jeżeli moc pomnożymy przez czas).
    Do prawidłowego wyliczenia mocy czynnej potrzebny jest jeszcze cos Φ, a tego autor postu w projekcie nie zawarł (je nie zauważyłem, jeżeli jest to sorry).
  • Poziom 15  
    trochę odkurzyłem zwoje, poczytałem i... Moc pozorna jaką faktycznie mierzę jest jednak niewłaściwym wskaźnikiem (nie jakiego ja potrzebuje).

    trochę wzorów tutaj:
    http://www.korporacjasystem.pl/kompensacja_mocy_biernej_teoria.html

    rozumiem, ze po prostu wyprowadzenie z nich cos fi będzie dawało błędny wynik, bo jak policzyć cos fi od pobieranej mocy kiedy np 90% z niej jest pobierane przez rezystancje.
    jeszcze zupełnie inaczej będzie w przypadku lata, gdzie ogrzewanie nie jest wcale praktycznie używane a ponad 90% elementy charakteryzujące się właśnie poborem mocy czynnej (lodówka, TV, PC, oświetlenie energooszczędne itp).


    To co u mnie wskazuje powyższy program to S, nie P. choć między nimi w życiu nie ma bardzo dużej różnicy, jednak jest to wskazanie niewłaściwe.

    Rozumiem moc, czynna nie będzie równa pozornej (sama wartość) w przypadku odbiorników indukcyjnych/pojemnościowych. W domu mam zrobione CO elektryczne (grzałki rezystancyjne), są też małe ogrzewacze w każdym pokoju - również rezystancyjne, prysznic jest elektryczny (rezystancyjny). Z faktycznych odbiorników którymi musiałbym się przejmować to np odkurzacz, lodówka, TV, komputery itp.

    Jak sprawa się ma w przypadku właśnie zasilaczy nie posiadającymi transformatora a przetwornice.

    Chodzi mi o to, że nie można całego otrzymanego wyniku S wrzucić do "jednego worka" i pomnożyć go przez cos fi skoro posiada on również elementy bierne (czyt rezystancyjne).

    Dziś po prostu spisałem wartość pokazującą przez klasyczny mierni energii jaki mam zainstalowany przez zakład energetyczny i wartość jaką już mój układ osiągnął. Jutro się okaże jak daleko te dwie wartości się rozjeżdżają w czasie. choć jak myślę to rozbieżność nie będzie stała w czasie a bardziej zależna od czasu pracy "tych konkretnych" urządzeń elektrycznych.

    Czy sam pomiar różnicy w czasie pomiędzy przejściem przez zero dla prądu i napięcia będzie zawsze właściwym pomiarem? Chodzi o to, że pomiar dokonywany jest na przewodzie idącym od licznika, prąd rozchodzi się na wiele różnego rodzaju urządzeń.
  • Poziom 26  
    Wydaje mi się, że diabeł tkwi w djablju. Jednostka energii elektrycznej dystrybucyjnej to w = 1[kWh].
    Co się ma do zapisu naukowego SI tak: E = W = 1[J] = 1[W*s] = 1/3600000[kWh].
    P.S.
    W≠[W].
  • Poziom 40  
    DarekMich napisał:


    Czy sam pomiar różnicy w czasie pomiędzy przejściem przez zero dla prądu i napięcia będzie zawsze właściwym pomiarem? Chodzi o to, że pomiar dokonywany jest na przewodzie idącym od licznika, prąd rozchodzi się na wiele różnego rodzaju urządzeń.


    I nic z tego nie wnika, miernik widzi tylko wartość w danej chwili,a do wyliczenia mocy czynnej potrzebne jest przesunięcie między U a I.
    Mogę dla Ciebie zrobić taką czarną skrzyneczkę gdzie prąd będzie miał wartość 10 A (oczywiście przy 230 V) a moc czynna wyniesie przykładowo około 500 W.
    Z ZE rozliczamy się tylko z mocy czynnej, dlatego duzi odbiorcy prądu muszą stosować baterie C, a tak na prawdę oni rozliczani są ze wszystkich parametrów (moc bierna, tg Φ itd).
    Jeżeli Twój odbiornik jest prawie czystą R to śmiało możesz przyjąć moc pozorną jako czynną z uwzględnieniem 5 % błędu.
  • Poziom 15  
    Ok 1 doba testu i jedynie 0.5kWh różnicy (przy 33 zużytych - dodatkowy odbiorniki włączone na test), więc mówimy tutaj teoretycznie ok 15 kWh/m-c, co w praktyce po kilku tygodniach pomiarów jak się uśredni wyniki (różnice) można też sobie je dodać. Przecież i tak nie zrezygnuje z klasycznego licznika (jak bym miał w końcu jakikolwiek wybór), a margines błędu jest satysfakcjonujący. To w końcu ma być "orientacyjny" pomiar co i jak w danej chwili dzieje się w domu. Efekt osiągnięty. Teraz żeby uzyskać dokładność zbliżoną do Miernika z zakładu sporo większym nakładem pracy musiałbym bym to osiągnąć(czas, program i dodatkowe elementy w układnie pomiarowym), jak czas pozwoli to może posiedzę nad tą częścią programu/sprzętu więcej. Niezależnie od osiągniętej dokładności pomiary i tak nie będę w stanie zakwestionować pomiarów z już zainstalowanego licznika (analogowy) który i tak idealnych pomiarów też zapewne nie dokonuje, gra nie "warta świeczki". W końcu nie mierzę jednego gniazdka a cały dom i dosłownie wszystkie włączone do zasilania odbiorniki dlatego uważam trochę za przesadzone dążenie do dokładnego pomiaru prądu jaki zużywa np aktualnie 1 PC, czy żarówka energooszczędna, kiedy dokładność pomiary przy 10 bitach ADC wynosi ok 50W.

    przykłąd W maksymalnym mierzonym momencie (kilkanascie minut pracy prysznica elektrycznego, boilera od Ciepłej wody i grzejników to moc rzędu (przy dodakowo włączonych odbiornikach):

    current A
    105.07329808146

    voltage V
    233.29001050345

    energy kWh [w czasie 60s]
    0.40849039346192

    power W
    24512.719965291


    a przez większość czasu:
    current A
    4.0985895824605

    voltage V
    240.73192716429

    energy kWh [w czasie 60s]
    0.016393246715086

    power W
    986.65468953917


    przy tym wszystkim błąd rzędu 0,5 kWh na dobę wydaje się "dobrym kompromisem"


    Z góry dzięki za rady, postaram się je uwzględnić w przyszłości, pozdrawiam.
    Tematu nie zamykam, jeszcze może się coś rozwinąć.
  • Poziom 15  
    Witam, trochę czasu minęło, układ przeszedł gruntowną przebudowę zarówno pod względem sprzętowym jak i programowym.

    W skrócie:
    mierzony jest teraz sinusoidalny przebieg prądu i napięcia.
    zmieniłem przetwornik z mcp3008 (10bit) na mcp3208(12bit)
    dodałem źródło napięcia odniesienia 4,096V z dokładnością 1% do ADC.
    program odczytujący jest napisany w C++ zamiast w python, liczenie odbywa się w php.

    Pojawiło się jednak kilka problemów, otóż, uprzednio mierzone było napięcie na kondensatorze jakie odkładało się z mostka gretza z transformatora sieciowego (tak prąd jak i napięcie. teraz dodawana jest wartość stała i mierzona sinusoida bezpośrednio z transformatora prądowego i napięciowego.

    Cos fi widoczny na zdjęciu poniżej bierze udział w obliczaniu mocy czynnej jednak na razie jest on nieprawidłowo określany (tymczasowe uproszczenie), w chwili obecnej mierzona jest różnica między przejściem przez 0 prądu i napięcia względem napięcia. Przyjąłem to tak, że skoro cały okres będzie od 0-1 to jeżeli np mam 100 pomiarów na sinusoide 50 działek przesunięcia da 0.5 itp
    Aktualnie przez 99.99% czasu utrzymuje się ta wartość w okolicy 0.89-1 z przewagą dla 0.98...

    Pytanie moje jak poprawnie wyznaczać tę wartość w programie?

    Częstotliwość liczona jest na podstawie liczby pomiarów i czasu jaki im to zajęło(bez znaczenia w pomiarach - jedynie jako parametr/ciekawostka)
    tutaj wacha się w granicach 47-53Hz (błąd pomiarowy/liczeniowy czy faktycznie tak częstotliwość potrafi pływać?).


    Wartość RMS uprzednio liczona było z prostego wzoru U/0.707 teraz jest to pełnoprawna średnia kwadratowa z wszystkich zebranych próbek sinusoidy.
    żeby uzyskać odpowiednio dużą wartość próbek sumuje wszystkie zebrane unikalne próbki są zbierane w 1 tablice i następnie z nich liczona jest wartość RMS
    Pytanie moje czy takie uśrednienie jest dopuszczalne?

    Najbardziej zależy mi na poradzie odnośnie poprawnego wyliczenia cos fi.

    Układ ma być jedynie poglądowym pomiarem dającym wgląd w statystyki odnośnie kilku parametrów jakie są gromadzone przez komputer (temp z 8 czujników temp, czas działania ogrzewania łącznie i jego tym elektryczne/gazowe, pomiar ciśnienia, pomiar natężenia światła - tu jedynie wartość będzie w % między maks a min - oraz dane dotyczące odnośnie orientacyjnego poboru prądu - chwilowy, z całego dnia, wykres porównawczy z dniem poprzednim, miesiącem poprzednim, szacowanie kosztów jakie przyjdzie zapłacić za zużytą energię itp itd).

    Dokładność wyższa niż wskazania miernika z elektrowni nie jest mi potrzebna, chociaż jeżeli mogę chciałbym "wycisnąć z tego co jest najwięcej jak się da".

    Z góry dzięki za pomoc.

    Jak wyliczyc kWh z mocy pobieranej w danej chwili Jak wyliczyc kWh z mocy pobieranej w danej chwili
  • Poziom 15  
    Witam, zdaję sobię sprawę, ze nie dostałem odpowiedzi odnośnie cos Fi, jednak poczytałem troszkę o samym fakcie jak narysować sunusoidę w programie kalkulacyjnym i trochę mnie olśniło.

    $fi w programie jaie posiadam jest faktycznie wartością bezwzględną proporcji o jaką sinusoida prądu jest przesunięta względem napięcia.

    0.9 = 36*
    0.8 = 72*
    0.7 = 108*
    0.6 = 144*
    0.50 = 180*

    następnie uzyskane "stopnie" przekłądam na radiany i znich własnie wyliczam cos fi

    wczesniej co nie podstawiłem pod cos fi wychodziły dziwne ułamkowe i ujemne liczby (winą jest matematyka, gdzie ostatnia jej lekcja u mnie odbyła się jakieś 11 lat temu :)

    skończyłem na czymś takim[wzór napisany w PHP]:

    cos(deg2rad(360-(360*$fi)))




    Teraz zastanawiam się nad poprawą samych odczytów, prędkość niestety wyższa już nie bedzie, nie chcę stosować zewnętrznych układów. Nie wiem czy zastosowanie przykłądowo w programie wygenerowanej sinusoidy i wyskalowaniu jej do odczytów uzyskanych z adc nie pozwoli mi na programową "korekcję szumów". Np wartości znacznie odbiegające od "wzorowej sisusoidy" będą wyrzucane z tablicy a na ich miejsce dawana wartość "wzorowa"

    Co wy na to?
  • Poziom 43  
    Nie zajmuj sie przesunięciem fazy bo to moze ładnie wygląda w podręcznikach że P=U*I*cosφ, ten wzór dotyczy tylko prądów sinusoidalnych a ile jest urzadzeń których prąd jest odkształcony - bardzo wiele, a tą metodą nie moznna ich mierzyć.
    Licz moc chwilową p=u*i kilkadziesiąt razy na okres później uśrednij i bedziesz miał moc czynną, lub energię jak zsumujesz.
  • Poziom 15  
    Czyli wystarczy prosta średnia z iloczynu wszystkich próbek U*I? czy tk jak licze aktulnie RMS

    robię sumę kwadrtów wszsytkich pomirów nastepnie dzielę przez ich liczbę i z tk uzysknej liczby wyciągam pierwiastek kwadrtowy.

    Bo z racji faktu, że prąd/napięcie są delikatnie przesunięte względem siebie i część wyników będzie równa 0


    Moc:

    (u1*i1)+...+(un*in)
    P = ------------------
    n

    Energia:

    Moc=(u1*i1)+...+(un*in)

    ?


    Jak wyliczyc kWh z mocy pobieranej w danej chwili
    Nie ukrywam, że to sporo upraszcza,
    Załączam przykładowy odczyt z ADC dla jednej sinusoidy napięcia (widać przesunięty i zniekształcony prąd). Przy wyższych poborach, kiedy obciążenie jest bardziej rezystancyjne (boiler wody/CO/prysznic elekltryczny) prd wyglda jak sinus, ale kiey dziłają same TV, komputery itp to już jest zupełnie w cały świat.


    czy uśrednienia z kilku okresów będą wystarczające, niestety ADC w raspberry pi poprzez SPI wystarcza jedynie na 120-170 próbek na każdą sinusoidę.
    Najlepsze jak pierze pralka :) prąd/napięcie potrafią się przestawić względem siebie nawet o 100*
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 43  
    Piotrus_999 napisał:
    alaczego sobie nie zafundujesz "smart meter" - masz wszystko na bierzaco - ile zużyles, ile pobierasz, ile cie to kosztowało dziennie, tygodniowo etc. Ja mam taki z see - a zgodznie z prawem maja obiowiązek wymiany "na żadanie".
    Przecież auto nie pyta, co może sobie kupić, lecz jak policzyć kWh.
    Czytaj posty ze zrozumieniem i udzielaj NA NIE odpowiedzi, jeśli potrafisz.
    Pomiar kWh wymaga czasu, który upłynął. W miernikach tego typu jest to dokonywane w ten sposób, że dokonuje się pomiaru napięcia, prądu np. co 1 sekundę, a obliczone zużycie energii jest zawsze o tą sekundę "do tyłu".
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 15  
    Witam, pomimo posiadania "smart meter" który w UK do 2017 roku mają być obowiązkiem w każdym domu i tak chcę posiadać własny "monitoring" sieci i możliwych jej parametrów. np powiadomienie SMS kiedy prąd całkowity dla całego domu spadnie do 0 (bezpiecznik ?) lub napięcie będzie wynosić 0 (brak prądu z elektrowni). Powodów jest wiele, posiadam komputery zasilane UPS i chciałbym wiedzieć tak na prawde co się dzieje, jaki mam czas na reakcje (zadzwonić do domu zapytać co się dzieje itp itd).


    Ogarnąłem już wyliczanie cos fi i działa poprawnie.

    W pierwszym przebiegu:
    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    W drugim przebiegu(np po 1-2s):
    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    Całość jest następnie sumowana:
    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    tkwh to wartosc przetrzymywana w ram (katalog /tmp mapowany jako tmpfs)

    jeżeli wartość przekroczy pewien próg (tutaj 0.2 kWh) zapisywana jest na karcie SD

    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    wyświetlanie wygląda następująco:
    Kod: php
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    Dzięki temu oszczędzam ilość cykli zapisu na karcie SD.
    Zdaje sobię sprawę, ze mogę zrobić to przy pomocy php i www żeby pobierać ze strony elektrowni dane, ale kiedy nie ma prądu chyba nie ma internetu też prawda. Całe to przedsięwzięci ma na celu ćwiczenie włąsnego umysłu oraz jak największe uniezależnienie się od największej liczby czynników zewnętrznych.

    Odczytywana jest wartosc lokalna i tymczasowa. jeżeli jakaś z nich nie istnieje jest ustawiana jako 0 następnie są sumowane i wartość tę ja widzę jako już faktyczne zużycie.
    Dla kolegi jarek_lnx który radzi nie zajmować się cos fi ze względu na krztałt prądów, musze powiedzieć że jest to u mnie ciągle w "trakcie przemyśleń", na razie monitoruje, porównuje, wyciągam wnioski i ewentualnie modyfikuje obliczenia:

    Code:

    Energia pobrana[czynna]: 280.05 kWh
    Energia pobrana[pozorna]: 282.14 kVAh


    Wartość energii czynnej jest bliższa temu co pokazuje mi miernik znajdujący się przed bezpiecznikami - póki co walcze siągle z dokłądnością samego pomiaru prądu i napięcia.

    Cos fi waha się teraz w granicach 1-0.989 (nie ciągle obserwuje i jeszcze nie zapisuje)
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Dla kolegi jarek_lnx który radzi nie zajmować się cos fi ze względu na krztałt prądów, musze powiedzieć że jest to u mnie ciągle w "trakcie przemyśleń", na razie monitoruje, porównuje, wyciągam wnioski i ewentualnie modyfikuje obliczenia:

    Są rożne materiały na ten temat, np w linku poniżej masz definicję energii jako całkę z mocy chwilowej, z palca tego nie wyssałem ;)
    Link

    Napisałem w skrócie nie zajmuj się cos φ żeby pominąć szczegóły, chociaż jak chesz, to sie da, ale to trzeba inaczej liczyć, po pierwsze przy prądach odkształconych to należy nazwać współczynnikiem mocy, a współczynnik mocy składa się z dwóch składowych jedna związana ze zniekształceniami, druga z przesunieciem fazy.
    Link
  • Poziom 43  
    Poczytaj trochę na stronie Maxima o układzie 71M6541. Ciekawie piszą i warto to zobaczyć.
  • Poziom 15  
    Chyba faktycznie zaczyna wychodzic, że dużo więcej już nie osiągnę w obecjej konfiguracji.

    Zobacze jeszcze jak układ wyliczać bedzie kiedy zastosuje się do sumowania mocy chwilowej, w jednym z komentarzy jest fajny wykres i opis pod spodem:
    The example above shows how to do this. (only the first five chunks are calculated.)
    A = -11.3*10^6 W * 0.001 s = -11300 J
    B = -6.25*10^6 W * 0.001 s = -6250 J
    C = -4.0*10^6 W * 0.001 s = -4000 J
    D = -2.5*10^6 W * 0.001 s = -2500 J
    E = -0.5*10^6 W * 0.001 s = -500 J
    Total energy Etot = A+B+C+D+E = -24550 J

    nastepnie zostaje wyliczenie wg wzoru:
    1kWh = 3600000J = 3.6·106J = 3.6MJ


    http://www.rapidtables.com/convert/energy/kWh_to_Joule.htm
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Poczytaj trochę na stronie Maxima o układzie 71M6541. Ciekawie piszą i warto to zobaczyć.
    Warto przejrzeć też Analoga (układy ADE775x), w notach aplikacyjnych jest sporo.

    Spójrz choćby na schemat blokowyade7753