Главная >  Энергосбережение 

 

Принципы построения и работы АСКУЭ. Переход экономики России на рыночные методы хозяйствования предъявляет жесткие требования к достоверности и оперативности учета электрической энергии. Эти требования могут быть удовлетворены только путем создания автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), оснащенных современной вычислительной техникой.

 

А.В. Данилин, Объединенное диспетчерское управление
энергосистемами Урала РАО ЕЭС России
В.А. Захаров, кандидат физико-математических наук,
Уральский научно исследовательский институт метрологии
Госстандарта России

 

Задачи АСКУЭ как измерительной системы

 

Использование в составе АСКУЭ персональных ЭВМ со специализированным программным обеспечением (ПО) придает этим системам дополнительную гибкость. Помимо решения основной задачи по обеспечению функционирования АСКУЭ, эти ЭВМ могут обеспечивать решение ряда прикладных задач по оценке состояния электроэнергетических систем и достоверизации измерений, например, выявление потерь энергии и локализацию мест этих потерь.

 

Контроль достоверности учета электроэнергии достигается за счет ежемесячного составления баланса поступившей и отпущенной электрической энергии с учетом потерь и расхода электрической энергии на собственные нужды. Баланс составляется на основе показаний счетчиков электрической энергии, снимаемых в 24 часа местного времени последних суток каждого расчетного месяца. Принятая в настоящее время ручная запись показаний счетчиков, по которым составляется баланс электроэнергии, не вполне корректна и приводит к дополнительным погрешностям, поскольку трудно обеспечить одновременную и безошибочную запись этих показаний, особенно при большом числе контролируемых счетчиков.

 

Основной целью учета электрической энергии является получение достоверной информации о количестве произведенной, переданной, распределенной и потребленной электрической энергии и мощности на оптовом и розничном рынке. Эта информация позволяет:
производить финансовые расчеты между участниками рынка;
управлять режимами энергопотребления;
определять и прогнозировать все составляющие баланса электроэнергии (выработка, отпуск с шин, потери и так далее);
определять и прогнозировать удельный расход топлива на электростанциях;
выполнять финансовые оценки процессов производства, передачи и распределения электроэнергии и мощности;
контролировать техническое состояние систем учета электроэнергии в электроустановках и соответствие их требованиям нормативно-технических документов.

 

АСКУЭ должны выполняться на базе серийно выпускаемых технических средств и программного обеспечения. В состав технических средств АСКУЭ должны входить:
счетчики электрической энергии, оснащенные датчиками-преобразователями, преобразующими измеряемую энергию в пропорциональное количество выходных импульсов или цифровой код (при использовании электронных реверсивных счетчиков - раздельно на каждое направление);
устройства сбора и передачи данных (УСПД), обеспечивающие сбор информации от счетчиков и передачу ее на верхние уровни управления;
каналы связи с соответствующей каналообразующей аппаратурой для передачи измерительной информации;
средства обработки информации (как правило, персональные ЭВМ).

 

Внедрение АСКУЭ дает возможность:
оперативно контролировать и анализировать режим потребления электроэнергии и мощности основными потребителями;
осуществлять оптимальное управление нагрузкой потребителей;
собирать и формировать данные на энергообъектах;
собирать и передавать на верхний уровень управления информацию и формировать на этой основе данные для проведения коммерческих расчетов между поставщиками и потребителями электрической энергии;
автоматизировать финансово-банковские операции и расчеты с потребителями.

 

Различают измерительные системы (ИС) трех типов:
ИС широкого применения, разрабатываемые для серийного производства в виде законченных изделий, для установки которых на месте эксплуатации достаточно указаний, изложенных в их эксплуатационной документации;
ИС целевого применения, разрабатываемые для единичного (разового или повторяющегося мелкими партиями) изготовления, для установки которых на месте эксплуатации достаточно указаний, изложенных в их эксплуатационной документации;
ИС целевого применения, проектируемые для определенных объектов (групп однородных объектов) и возникающие как законченное изделие непосредственно на объекте эксплуатации путем комплектации из компонентов серийного или единичного изготовления и соответствующего монтажа и наладки, осуществляемых в соответствии с проектной документацией.

 

С метрологической точки зрения АСКУЭ представляет собой специфический тип измерительной системы, которая реализует процесс измерения и обеспечивает автоматическое (автоматизированное) получение результатов измерений. Метрологическое обеспечение АСКУЭ должно проводиться в соответствии с общими правилами, распространяющимися на измерительные системы.

 

Положительные результаты испытаний являются основанием для утверждения типа ИС и регистрации ее в Государственном реестре средств измерений с выдачей сертификата об утверждении типа системы.

 

Следует заметить, что, в соответствии с Законом РФ Об обеспечении единства измерений , ИС, используемые для коммерческого учета электрической энергии, подлежат обязательным испытаниям для целей утверждения типа. Испытаниям подлежат все перечисленные типы ИС, в том числе и системы третьего типа, скомплектованные на объекте эксплуатации из средств измерений, каждое из которых в отдельности зарегистрировано в Государственном реестре средств измерений. Цель испытаний - проверка системы в целом, в частности, установление:
наличия нормированных метрологических характеристик системы;
наличия эксплуатационной документации, определяющей, в том числе, требования к линиям связи и каналообразующей аппаратуре, при которых гарантируется функционирование системы с заданными метрологическими характеристиками;
фактических значений метрологических характеристик системы в рабочих условиях эксплуатации.

 

С целью ускорения работ по автоматизации коммерческого учета перетоков электроэнергии РАО ЕЭС России разработало концепцию создания АСКУЭ. Эта концепция должна стать методологической и организационно-технической основой для создания АСКУЭ не только в РАО ЕЭС России , но и на промышленных предприятиях, у потребителей электрической энергии. В соответствии с этой концепцией структура и иерархия АСКУЭ должны соответствовать современной структуре управления в электроэнергетике и включать в себя несколько уровней:
РАО ЕЭС России (верхний уровень управления);
региональные отделения РАО ЕЭС России ;
субъекты оптового рынка - энергосистемы (региональные АО-энерго, электростанции, АЭС и электрические сети 330-1150 кВ РАО ЕЭС России );
структурные подразделения АО-энерго (сетевые предприятия, электростанции) и промышленные предприятия.

 

Концепция создания АСКУЭ

 

В рамках данной концепции удобно осуществлять поэтапный ввод АСКУЭ в промышленную эксплуатацию, исходя из приоритетности решаемых задач и наличия технических средств.

 

На каждом уровне АСКУЭ решаются свои технологические и коммерческие задачи, происходит обмен измерительной информацией с выше- и нижестоящими уровнями системы, создается база данных, в которой производится хранение и обработка собранной информации.

 

Локальная АСКУЭ

 

По принципу организации существующие АСКУЭ можно разделить на два типа: локальные (для отдельных предприятий) и региональные (многоуровневые).

 

Выбор технических средств для построения ЛАСКУЭ определяется, в первую очередь, количеством измерительных каналов системы.

 

Локальная АСКУЭ (ЛАСКУЭ), расположенная на одном предприятии (например, на подстанции или заводе), имеет следующую структуру:
счетчики электрической энергии и мощности;
устройства сбора и передачи данных (УСПД) - телесумматоры, мультиплексоры и другие;
сервер опроса УСПД - ЭВМ, соединенная с УСПД или счетчиками электрической энергии (если они имеют соответствующий интерфейс); на ЭВМ устанавливается специализированное ПО, способное принимать данные от УСПД и сохранять их в базе данных результатов измерений;
рабочие места технологов - ЭВМ, подключенные к локальной вычислительной сети (ЛВС) предприятия, в которой находится сервер опроса УСПД и сервер баз данных (БД). В этом случае сервер опроса УСПД и сервер БД определяются как узел локальной АСКУЭ. Как вариант, возможна организация удаленных рабочих мест. ЛВС АСКУЭ, как правило, имеет топологию звезда или общая шина и строится с использованием стандартных технических и программных средств.

 

При построении ЛАСКУЭ с числом измерительных каналов до нескольких сотен более дешевыми оказываются системы, построенные на базе счетчиков, оснащенных числоимпульсным телеметрическим выходом, и стандартных УСПД. В качестве примера можно привести широко распространенный комплекс технических средств Энергия .

 

При построении относительно небольшой системы с высокими требованиями к погрешности результата измерения ЛАСКУЭ обычно строится на базе относительно дорогих интеллектуальных счетчиков электрической энергии, в частности, счетчиков типа Альфа производства АББ ВЭИ Метроника (Москва). В качестве примеров подобных систем можно упомянуть комплексы электронных средств автоматизированного учета электроэнергии на базе ИВК Метроника .

 

Региональная АСКУЭ

 

При построении ЛАСКУЭ с числом измерительных каналов порядка тысячи возникают проблемы с организацией передачи значительного объема измерительной информации по относительно небольшому числу линий связи. Для повышения производительности передачи измерительной информации в таких случаях применяют линии связи с уплотнением измерительной информации до ее архивирования в УСПД. Для уплотнения измерительной информации между счетчиками электрической энергии и УСПД включают устройства сбора данных (УСД), осуществляющие прием измерительной информации от ряда счетчиков системы (количество счетчиков, приходящихся на одно УСД, обычно кратно 1 , накопление этой информации в течение 10-15 с и передачу накопленной информации в цифровой форме на УСПД системы. В качестве примера подобной системы можно привести телемеханическую систему учета Пчела .

 

Например, ставится задача организовать на предприятии Г обработку данных, поступающих от предприятий А, Б и В, и, кроме того, обеспечить обмен данными предприятий А, Б и В между собой. В таком случае каждое из предприятий А, Б и В должны иметь ЛВС с присутствующим в ней узлом ЛАСКУЭ, узлом РАСКУЭ и шлюзом к корпоративной сети или сети Интернет. Тип шлюза и коммуникаций не имеет значения и зависит от возможностей конкретного предприятия. Предприятие Г должно иметь также узел РАСКУЭ и шлюз корпоративной сети. При этом в базах данных АСКУЭ всех предприятий должно содержаться описание обрабатываемых результатов измерений.

 

В ситуации, когда необходимо организовать сбор и обработку данных от нескольких локальных АСКУЭ, создается региональная АСКУЭ (РАСКУЭ), представляющая собой многоуровневую систему. Верхние уровни этой системы образованы узлами, соединенными между собой линиями связи, содержащими соответствующую каналообразующую аппаратуру. Обычно РАСКУЭ строится на принципах организации сетей Интернет и Интранет. К нижнему уровню РАСКУЭ относятся ЛАСКУЭ, от которых поступает информация о потреблении электрической энергии. Необходимо выполнение ряда требований к форматам представления измерительной информации, протоколам обмена и базам данных, в числе которых можно назвать:
универсальный формат представления данных;
согласованный протокол обмена данными;
единую систему описания (кодировки) результатов измерений и вычислений;
возможность организации взаимодействия между узлами РАСКУЭ;
открытость протоколов обмена данными физического уровня и уровня приложения между ЭВМ и УСПД и счетчиками в локальной АСКУЭ;
наличие описания структуры и особенностей реализации базы данных локальной АСКУЭ;
наличие подробного описания принципов функционирования всех компонентов АСКУЭ - как аппаратных, так и программных.

 

Основным источником измерительной информации в любой АСКУЭ является ее нижний уровень - ЛАСКУЭ. Поэтому точность и достоверность результатов измерений обеспечиваются, в первую очередь, показателями качества и точностными характеристиками средств, используемых в составе ЛАСКУЭ.

 

Технические требования к АСКУЭ

 

При использовании в составе АСКУЭ счетчика электрической энергии, оснащенного телеметрическим выходом, информация об измеряемой электрической энергии передается по линии связи в виде последовательности импульсов, частота следования которых пропорциональна измеряемой электрической мощности. Погрешность передачи информации проявляется в этом случае как погрешность счета импульсов вследствие наличия помех и тепловых шумов в линии связи.

 

Существует и другой весьма важный для АСКУЭ показатель - погрешность передачи информации по линиям связи АСКУЭ.

 

В литературе еще встречаются утверждения, что цифровые каналы связи не вносят дополнительные погрешности в результат измерения, потому что цифровая информация и протоколы обмена имеют защиту от искажения помехами . На самом деле существует конкретное минимальное число искажений бит передаваемого сообщения, которое система контроля, реализованная в протоколе, может пропустить, - в этом случае говорят о необнаруженных ошибках. Этот недостаток присущ любому протоколу передачи информации. В настоящее время все разработчики АСКУЭ ориентируются на типовые технические требования к средствам автоматизации контроля и учета электроэнергии и мощности для АСКУЭ энергосистем, разработанные РАО ЕЭС России . Они содержат требования к точностным характеристикам, которые должны определяться, в основном, классом точности счетчика электрической энергии, установленного на входе канала, требования к показателям назначения, программному обеспечению, устойчивости к внешним воздействиям и другие требования, необходимые для создания системы.

 

В случае передачи измерительной информации в цифровой форме от счетчика электрической энергии с цифровым выводом эта информация кодируется двоичным кодом. В передаваемом сообщении каждый бит информации представлен соответствующим сигналом. Приемник измерительной информации регистрирует наличие или отсутствие сигнала и тем самым - каждый передаваемый бит сообщения. Вследствие наличия помех и тепловых шумов в линии связи передаваемый сигнал может быть также искажен.

 

АСКУЭ развиваются в двух направлениях: локальные и региональные (или территориально распределенные) АСКУЭ.
Для создания локальных АСКУЭ можно воспользоваться системами как отечественного, так и зарубежного производства. Измерительная часть локальной АСКУЭ подлежит испытаниям для целей утверждения типа и обязательной поверке в соответствии с действующими нормативными документами.
При выборе поставщика аппаратуры или создании локальной АСКУЭ под ключ следует обратить внимание на открытость системы. Необходимо наличие описаний протоколов обмена данными (как физического уровня, так и уровня приложения) с УСПД и счетчиками энергии/мощности, описание структуры и особенностей реализации базы данных, подробное описание принципов функционирования всех компонентов АСКУЭ - как аппаратных, так и программных. В противном случае могут возникнуть проблемы с интеграцией локальной АСКУЭ в региональную.
Создание региональной АСКУЭ является отдельной задачей, решение которой возможно только при выполнении ряда организационных и технических требований (универсальная идентификационная кодировка результатов измерений, универсальный формат представления данных, согласованный протокол обмена данными, физическая возможность связи между узлами региональной системы).
Соблюдение технических требований, предъявляемых к АСКУЭ, является залогом успешного ввода в промышленную эксплуатацию и надежного функционирования системы.

 

Выводы

 



 

Энергосбережение при строительстве иреконструкции жилых зданий в России. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ОТЧЁТ. Энергетические войны. Бушевская программа энергосбереж. Применение частотно-регулируемог.

 

Главная >  Энергосбережение 

0.1479