Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1 Рынок электроэнергии

2. Понятие АСКУЭ

.3. Электронные счетчики для АСКУЭ

.4. АИИС КУЭ АльфаЦЕНТР

5. Задание на проведение патентного поиска

6. Описание современных технических решений

Заключение

Список литературы



Введение

В связи с переходом к рыночной экономике, возникла необходимость повысить эффективность управления энергопотреблением, поскольку это отвечает экономическим интересам поставщиков и потребителей электроэнергии. Одним из направлений решения данной задачи является точный контроль и учет электроэнергии. Именно это направление должно обеспечить значительную часть общего энергосбережения, потенциал которого составляет более 1/3 всего нынешнего объема энергопотребления.

Новые экономические отношения в сфере управления энергопотреблением проявляются в формировании единого рынка электроэнергии. Исходя из выше сказанного, рынок электроэнергии должен представлять собой многокомпонентный механизм согласования экономических интересов поставщиков и потребителей электроэнергии.

Одним из самых важных компонентов рынка электроэнергии является его инструментальное обеспечение, которое представляет собой совокупность систем, приборов, устройств, каналов связи, алгоритмов и т. п. для контроля и управления параметрами энергопотребления. Базой формирования и развития инструментального обеспечения являются автоматизированные системы контроля и учета потребления электроэнергии.

автоматизированная многотарифный учёт электроэнергия



1. Рынок электроэнергии

В условиях государственного централизованного планирования энергопотребления баланс экономических интересов производителей и потребителей электроэнергии сводился на уровне государственных планов, при этом потребитель должен был получать запланированное количество дешевой электроэнергии в удобное для него время. Поэтому основное назначение электроэнергетической отрасли состояло в надежном, бесперебойном энергоснабжении потребителей в запланированных объемах. Для достижения этой цели осуществлялось управление процессом производства, передачи и распределения электроэнергии. Нагрузка регулировалась методом прямого управления - по требованию правительственных органов и энергокомпаний. В этих условиях электрическая энергия рассматривалась, прежде всего, как физическая субстанция, поэтому первоочередным (и единственно необходимым) средством управления энергопотреблением являлась автоматизированная система диспетчерского управления (АСДУ), выполняющая роль регулятора потоков электрической энергии в процессе ее производства, передачи и распределения.

Потребность в учете больших потоков электроэнергии при ее экспорте и при перетоках между энергосистемами, объединенными энергетическими системами и в масштабах Единой энергетической системы, обусловила необходимость создания локальных автоматизированных систем измерения (контроля) электроэнергии (АСИЭ).

В период перехода к рыночной экономике электроэнергия становится полноценным товаром - объектом купли-продажи. Поскольку процесс купли-продажи завершается только после оплаты (реализации), электроэнергия как товар выражается не только количеством, но и стоимостью. При этом основными рыночными параметрами становятся количество полезно отпущенной энергии и ее оплаченная стоимость, а формирующиеся розничный и оптовый рынки электроэнергии представляют собой по сути рынок полезно потребленной электроэнергии.

Основная особенность экономического метода управления - рассмотрение энергопотребления как главного звена, управляющего рынком электроэнергии, который в свою очередь представляется совокупностью собственно технологического процесса (производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии), учетно-финансового процесса энергопотребления, а также политико-экономического (отражающего текущую политику в области энергоиспользования). Это и является предпосылкой для управления рынком электроэнергии посредством создания единой, интегрированной, системы управления энергопотреблением на базе систем АСИЭ, АСУПСЭ, АСДУ и АСКУЭ.

Достоверность и оперативность учета электрической энергии становится все более актуальной задачей как для предприятий энергетики, так и для конечных потребителей. Автоматизированные системы коммерческого учета энергии и мощности (АСКУЭ) позволяют:

Предприятиям энергетики:

· автоматизировать обмен данными с субъектами ФОРЭМ (в том числе, и с оператором ФОРЭМ)

· автоматизировать расчеты с потребителями и субъектами ФОРЭМ

· добиться повышения достоверности и оперативности учета электрической энергии

· обеспечить автоматизированный контроль технического состояния электроэнергетических систем

· реализовать различные схемы управления распределением энергии и мощности между потребителями

· повысить эффективность работы предприятия

Крупным потребителям:

· добиться повышения достоверности и оперативности учета электрической энергии

· реализовать различные схемы управления распределением энергии и мощности на предприятии с целью уменьшения затрат

· снизить (часто в несколько раз) оплату за потребляемую энергию и мощность

· автоматизировать расчеты с поставщиком энергии и мощности (энергокомпанией)

Конечным потребителям:

· добиться повышения достоверности и оперативности учета электрической энергии

· снизить (часто - существенно) оплату за потребляемую энергию и мощность за счет повышения точности измерений и расчетов

· автоматизировать расчеты с поставщиком энергии и мощности (энергокомпанией)

2. Понятие АСКУЭ

Попытки создания АСКУЭ (автоматизированной системы контроля учёта электроэнергии) связаны с появлением в относительно доступных микропроцессорных устройств, однако дороговизна последних делала системы учета доступными только крупным промышленным предприятиям. Разработку АСКУЭ вели целые НИИ.

Решение задачи предполагало:

· оснащение индукционных счетчиков электрической энергии датчиками оборотов;

· создание устройств, способных вести подсчет поступающих импульсов и передавать полученный результат в ЭВМ;

· накопление в ЭВМ результатов подсчета и формирование отчетных документов.

Первые системы учета были крайне дорогими, ненадежными и малоинформативными комплексами, но они позволили сформировать базу для создания АСКУЭ следующих поколений.

Переломным этапом в развитии АСКУЭ стало появление персональных компьютеров и создание электронных электросчётчиков. Ещё больший импульс развитию систем автоматизированного учёта придало повсеместное внедрение сотовой связи, что позволило создать беспроводные системы, так как вопрос организации каналов связи являлся одним из основных в данном направлении.

Основное назначение системы АСКУЭ - в разумных интервалах времени собрать в центрах управления все данные о потоках электроэнергии на всех уровнях напряжения и обработать полученные данные таким образом, чтобы обеспечить составление отчётов за потребленную или отпущенную электроэнергию (мощность), проанализировать и построить прогнозы по потреблению (генерации), выполнить анализ стоимостных показателей и, наконец, - самое важное - произвести расчёты за электрическую энергию.

Для организации системы АСКУЭ необходимо:

· В точках учёта энергии установить высокоточные средства учёта - электронные счётчики

· Цифровые сигналы передать в так называемые «сумматоры», снабженные памятью.

· Создать систему связи (как правило, последнее время для этого используют GSM - связь), обеспечивающую дальнейшую передачу информации в местные (на предприятии) и на верхние уровни.

· Организовать и оснастить центры обработки информации современными компьютерами и программным обеспечением.

Рис. 1. Схема АСКУЭ

Пример простейшей схемы организации АСКУЭ показан на рис. 1. В ней можно выделить несколько отдельных основных уровней:

1. Уровень первый - это уровень сбора информации.

Элементами этого уровня являются электросчётчики и различные устройства, измеряющие параметры системы. В качестве таких устройств могут применяться различные датчики как имеющие выход для подключения интерфейса RS-485, так и датчики, подключенные к системе через специальные аналого-цифровые преобразователи. Необходимо обратить внимание на то, что возможно использовать не только электронные электросчётчики, но и обычные индукционные, оборудованные преобразователями количества оборотов диска в электрические импульсы.

В системах АСКУЭ для соединения датчиков с контролерами применяют интерфейс RS-485. Входное сопротивление приемника информационного сигнала по линии интерфейса RS-485 обычно составляет 12 кОм. Так как мощность передатчика ограничена, это создает ограничение и на количество приемников, подключенных к линии. Согласно спецификации интерфейса RS-485 с учетом согласующих резисторов приёмник может вести до 32 датчиков.

2. Уровень второй - это связующий уровень.

На этом уровне находятся различные контролеры необходимые для транспортировки сигнала. В схеме АСКУЭ представленной на рис. 1 элементом второго уровня является преобразователь, преобразующий электронный сигнал с линии интерфейса RS-485 на линию интерфейса RS-232, это необходимо для считывания данных компьютером либо управляющим контролером.

В случае если требуется соединение более 32 датчиков, тогда в схеме на этом уровне появляется устройства, называемые концентраторы. На рис. 2 показана схема построения системы АСКУЭ для количества датчиков от 1 до 247шт.

Рис. 2. Схема построения системы АСКУЭ для количества датчиков от 1 до 247шт.

3. Третий уровень - это уровень сбора, анализа и хранения данных.

Элементом этого уровня является компьютер, контролер или сервер. Основным требование к оборудованию этого уровня является наличие специализированного программного обеспечения для настройки элементов системы.

В настоящее время практически все электронные электросчётчики оборудованы интерфейсом для включения в систему АСКУЭ. Даже те, которые не имеют этой функции, могут оснащаться оптическим портом для локального снятия показаний непосредственно на месте установки электросчётчика путём считывания информации в персональный компьютер. Поэтому, сегодня электросчётчик является сложным электронным устройством.

Однако не стоит думать, что только электронные счётчики можно использовать для дистанционного снятия показаний (а именно эта цель является основной в системах АСКУЭ).

3. Электронные счетчики для АСКУЭ

Электронный счетчик представляет собой преобразователь аналогового сигнала в частоту следования импульсов, подсчёт которых дает количество потребляемой энергии.

Главным преимуществом электронных счётчиков по сравнению с индукционными, является отсутствие вращающихся элементов (рис.3). Кроме того, они обеспечивают более широкий интервал входных напряжений, позволяют легко организовать многотарифные системы учёта, имеют режим ретроспективы - т.е. позволяют посмотреть количество потреблённой энергии за определённый период - как правило, помесячно; измеряют потребляемую мощность, легко вписываются в конфигурацию систем АСКУЭ и обладают ещё многими дополнительными сервисными функциями.

Разнообразие этих функций заключается в программном обеспечении микроконтроллера, который является непременным атрибутом современного электронного счётчика электроэнергии.

Конструктивно электросчётчик счетчик состоит из корпуса с клеммной колодкой, измерительного трансформатора тока и печатной платы, на которой установлены все электронные компоненты.

Рис. 3. Электросчетчик

Основными компонентами современного электронного счётчика являются: трансформатор тока, дисплей ЖКИ, источник питания электронной схемы, микроконтроллер, часы реального времени, телеметрический выход, супервизор, органы управления, оптический порт (опционально).

ЖКИ представляет собой многоразрядный буквенно-цифровой индикатор и предназначен для индикации режимов работы, информации о потребленной электроэнергии, отображении даты и текущего времени.

Источник питания служит для получения напряжения питания микроконтроллера и других элементов электронной схемы. Непосредственно с источником связан супервизор. Супервизор формирует сигнал сброса для микроконтроллера при включении и отключении питания, а также следит за изменениями входного напряжения.

Часы реального времени предназначены для отсчета текущего времени и даты. В некоторых электросчётчиках данные функции возлагаются на микроконтроллер, однако для уменьшения его загрузки, как правило, используют отдельную микросхему, например, DS1307N. Использование отдельной микросхемы позволяет высвободить мощности микроконтроллера и направить их на выполнение более ответственных задач.

Телеметрический выход служит для подключения к системе АСКУЭ или непосредственно к компьютеру (как правило, через преобразователь интерфейса RS485/RS232) (рис.4). Оптический порт, который есть не во всех электросчётчиках, позволяет снимать информацию непосредственно с электросчётчика и в некоторых случаях служит для их программирования (параметризации).

Рис. 4. Построение АСКУЭ

Сердцем электронного электросчётчика является микроконтроллер. Это может быть как микросхема компании Microchip (PIC-контроллер), так и производителей ATMEL или NEC.

В электронном счетчике выполнение практически всех функций возложено на микроконтроллер. Он является преобразователем АЦП (преобразует входной сигнал с трансформатора тока в цифровой вид, производит его математическую обработку и выдаёт результат на цифровой дисплей.) Микроконтроллер также принимает команды от органов управления и управляет интерфейсными выходами.

Возможности, которыми обладает микроконтроллер, повторюсь, зависят от его программного обеспечения (ПО). Без ПО - это просто пластмассово - кремниевый кубик. Поэтому разнообразие сервисных функций и выполняемых задач зависит от того, какое техническое задание было поставлено перед программистом.

В настоящее время развитие электронных счётчиков идёт в основном в плане добавление «наворотов», различные производители добавляют всё новые функции, например, некоторые устройства могут вести контроль состояния питающей сети с передачей этой информации в диспетчерские центры и т.д.

Довольно часто в электросчётчик вводят функцию ограничения мощности. В этом случае, при превышении потребляемой мощности, электросчётчик отключает потребителя от сети. Для управления подачей напряжения, внутрь электросчётчика устанавливают контактор на соответствующий ток. Так же отключение возможно, если потребитель превысил отведённый ему лимит электроэнергии или же закончилась предоплата за электроэнергию. Кстати, некоторые электросчётчики позволяют пополнить денежный баланс прямо через встроенные в них считыватели пластиковых карт. К электросчётчикам данной группы относятся СТК-1-10 и СТК-3-10, выпускаемые в г. Одессе.

4. АИИС КУЭ Альфа-ЦЕНТР

Состав АИИС КУЭ АльфаЦЕНТР

Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) АСКУЭ Альфа-ЦЕНТР предназначены для измерения и учета электрической энергии и мощности, а также автоматического сбора, обработки и хранения данных со счетчиков электроэнергии и отображения полученной информации в удобном для анализа виде.

Программные пакеты серии АльфаЦЕНТР (АС) позволяют удовлетворить потребности в автоматизации коммерческого и технического учета электроэнергии как потребителей с несколькими счетчиками, так и распределенных предприятий уровня АО Энерго с большим количеством объектов и пользователей. Все варианты программного обеспечения полностью совместимы на уровне справочников и данных.

Область применения АИИС КУЭ АльфаЦЕНТР

Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) АльфаЦЕНТР используются для коммерческого и технического учета электроэнергии на электростанциях, подстанциях, промышленных предприятиях и организациях, поставляющих и потребляющих электрическую энергию.

АльфаЦЕНТР служит для создания систем АСКУЭ:

· В энергосистемах (на электростанциях, подстанциях, в распределительных сетях).

· На промышленных предприятиях.

· На железных дорогах (на тяговых подстанциях, вокзалах, депо).

· В жилищно-коммунальном хозяйстве.

· В произвольных организационных структурах энергопоставщиков и энергопотребителей.

Система в параллельном режиме (одновременно) производит полностью автоматические:

· Сбор данных с счетчиков и контроллеров через выделенные и коммутируемые каналы связи.

· Самодиагностику и диагностику компонентов нижнего уровня.

· Проведение расчетов.

Анализ полноты данных и проведение дорасчетов и досбора недостающих данных.

Описание

ИВК АльфаЦЕНТР строятся на базе центров сбора и обработки данных. Центры сбора и обработки данных могут объединяться в иерархические многоуровневые комплексы. АльфаЦЕНТР может поставляться в виде:

· Однопользовательских, одноуровневых ИВК.

· Многопользовательских, одноуровневых ИВК.

· Многопользовательских, многоуровневых ИВК.

Центры сбора и обработки данных объединяют технические и программные средства, позволяющие собирать данные коммерческого учета с:

· Счётчики электрической энергии серии Альфа производства Эльстер Метроника, г. Москва: A1 (Альфа), A2 (Альфа+), EA (ЕвроАльфа), A1700, A1140, A3, A1800.

· Счётчики электрической энергии других производителей. СЭТ-4ТМ (СЭТ-4TM.02(М), СЭТ-4ТМ.03(М), ПСЧ- 4ТМ.05(М), ПСЧ- 3ТМ.05(М), СЭБ-1ТМ.02(М) (тип определяется автоматически, «Завод им. Фрунзе», г. Н.Новгород); SL 7000 типа SL761 версии ПО >= 3.5 «Actaris/ Shlumberger»; CC-301 Гран Электро «Гран Электро»; EPQS «Elgama Electronik»; Меркурий-230, «Инкотэкс», г. Москва; ZMD, ZMG «Landys & Gyr»; LZQJ-XC «EMH»; DTSD546 «Holley Metering Ltd.», КНР.

· Приборы теплоучета (тепловычислители): ЗАО «Взлет» ТСРВ-023(022) (3 теплосистемы, 6 труб); ЗАО «Взлет» ТСРВ-024 (3 теплосистемы, 12 труб); ЗАО «Логика» СПТ961 (2 теплосистемы, 5 труб); ЗАО «Логика» СПТ961.1 (6 теплосистем, 12 труб).

· Приборы учета расхода газа (нормализаторы расхода): Нормализатор расхода газа ЕК-260 «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника»; ЗАО «Логика» СПГ761.1, СПГ761.2.

· УСПД (устройства сбора и передачи данных): RTU-327, «Эльстер Метроника», г. Москва; RTU-325, «Эльстер Метроника», г. Москва; Сикон C10, C70, ЗАО ИТФ «СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ»; Эком-3000, «Прософт-Системы»; МеgaData; СЭМ-01; ВЭП-01.

Любой информационный обмен со счетчиками серии АЛЬФА подразумевает установление сессии со счетчиком и сам обмен.

Максимально возможное число счетчиков, подключаемых к RTU-300, зависит от типа используемого RTU, числа заданных тарифов, числа образуемых групп, глубины хранения архивных данных в устройствах серии RTU-300 и приведено в таблице 1.

Таблица 1

Наименование RTU	Максимальное число каналов измерения	Максимальное число подключаемых счетчиков
RTU320	32	32
RTU310	128	96
RTU300	512	256

Передача данных может быть осуществлена как непосредственно с УСПД или счетчиков, так и другими способами (например, по линиям связи с использованием модемов, радиомодемов, по вычислительным сетям с использованием протоколов ТСР/IP и др.).

На любом из центров сбора и обработки могут быть сформированы расчетные группы счетчиков. Группы имеют период действия и составляются с упреждением (заранее). ПО позволяет формировать расчетные группы из счетчиков, установленных на разных объектах. ПО расчетного сервера производит автоматические расчеты по группам счетчиков с учетом полноты пришедших данных и автоматические дорасчеты.

Для непосредственного опроса отдельных УСПД или опроса счетчиков, подключенных к одному мультиплексору (например, в случае повреждения линии связи), предусматривается использование переносного портативного компьютера типа Notebook с последующей загрузкой данных в центр сбора и обработки данных.

ИВК "Альфа ЦЕНТР" решает следующие задачи:

· Измерение параметров

· Автоматические расчеты в соответствии с описаниями расчетных групп и временных зон.

· Ведение архивов по результатам расчетов.

· Диагностика полноты данных.

· Поддержание единого системного времени с целью обеспечения синхронных измерений.

· Отслеживание превышения мощности заданных лимитов.

Для обеспечения высокой степени работоспособности комплекс осуществляет встроенный контроль работоспособности и фиксирует все случаи неисправности в собственном журнале событий.

Для защиты измерительных данных и параметров комплекса от несанкционированных изменений предусмотрена многуровневая система защиты.Все кабели, приходящие на счетчик от измерительных трансформаторов и сигнальные кабели от счетчика, кроссируются в пломбируемом отсеке счетчика. Все подводимые сигнальные кабели к УСПД кроссируются в пломбируемом отсеке корпуса УСПД или в отдельном пломбируемом кросс - блоке. Все электронные компоненты УСПД установлены в пломбируемом отсеке.

Все виды прикладного ПО предусматривают автоматический рестарт после пропадания-возобновления питания.

Счетчики, объединенные по интерфейсу "токовая петля" на мультиплексор (типа МПР-16) или на общую шину по RS485 (рис.5). Между счетчиками и центром сбора нет связи. Опрос производится с помощью программы, размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опроса.

Рис. 5. Объект АИИС КУЭ со счетчиками, объединенными по интерфейсу RS485

На сервере сбора данных необходимы программные модули, формирующие файл-задание на опрос и загружающие информацию в основную БД. Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем переносного компьютера. Синхронизация времени компьютера производится со временем сервера БД в момент приема файлов заданий на опрос счетчиков.

Рис. 6. Узел сбора и обработки данных со счетчиков по прямым линиям на базе ПЭВМ

Связь с объектом отсутствует. На локальной ПЭВМ происходит сбор данных с заданным периодом (рис.6). На ней же происходит их обработка. В зависимости от количества пользователей, количества счетчиков и интервалов их профиля, квалификации пользователей, сложности математической обработки и т.д., локальная БД может функционировать либо под MS Access, либо под СУБД ORACLE8.X . Сбор данных в центральную БД происходит периодически. Первичная информация для центральной БД считывается напрямую со счетчиков по варианту 1 (в целях обеспечения полного разделения пользователей по должностным обязанностям и по правам доступа). Синхронизация времени на счетчиках осуществляется либо по часам переносного компьютера, либо по часам локальной ПЭВМ.

Рис. 7. Центр сбора и обработки данных АИИС КУЭ с применением ЛВС и АРМ пользователей

Основа (рис. 7): каналы связи с объектами, на которых размещены счетчики.

Базовая конфигурация программного комплекса АльфаЦЕНТР позволяет организовать параллельный сбор данных по 4, 8, 16, 32 каналам связи (рис.8). При 16, 32 каналах необходимо вынести коммуникационный сервер на отдельную ЭВМ. Каналы связи могут быть выделенными, коммутируемыми, с прямым соединением.

Параметры каждого канала настраиваются индивидуально, в зависимости от типа линии и ее характеристик. В системе может параллельно работать несколько коммуникационных серверов. При этом, описание всей параметризации системы сбора данных, описание всех электрических и расчетных схем объектов, а также все первичные и расчетные данные хранятся только на сервере БД и приложений.

Рис. 8. Многопользовательский вариант АИИС КУЭ для многоуровневых распределенных систем с несколькими центрами сбора и обработки данных

Программное обеспечение Альфа ЦЕНТР

Программный комплекс АльфаЦЕНТР базируется на принципах клиент-серверной архитектуры (ОС Windows или UNIX, СУБД ORACLE). Многопользовательская версия программного обеспечения позволяет организовать доступ к информации с нескольких десятков рабочих мест и состоит из:

· ПО коммуникационного сервера, которое реализует параллельный опрос счетчиков и устройств сбора и передачи данных (УСПД) по одной или нескольким линиям связи, а также информационное взаимодействие между центрами сбора и обработки данных.

· ПО расчетного сервера, которое реализует автоматическую диагностику полноты данных, автоматические расчеты.

· ПО сервера базы данных и приложений.

· Клиентского ПО.

Варианты физического размещения ПО:

· Сервер базы данных и приложений, расчетный сервер и коммуникационный сервер размещаются на одном компьютере-сервере. Клиентское ПО размещается на компьютерах пользователей.

· Сервер базы данных и приложений, расчетный сервер размещаются на одном компьютере-сервере. Коммуникационный сервер размещается на отдельном компьютере. Клиентское ПО размещается на компьютерах пользователей.

· Сервер базы данных и приложений, расчетный сервер размещаются на одном компьютере-сервере. Несколько коммуникационных серверов размещаются на нескольких компьютерах и собирают данные на один сервер базы данных и приложений. Клиентское ПО размещается на компьютерах пользователей.

Версии ПО Альфа ЦЕНТР

Однопользовательская версия для ПК (AC_PE - personal edition)

Предназначено для построения на предприятии АСКУЭ с одновременной возможностью оперативного контроля параметров электросети и мощности по различным интервалам графика нагрузки. Простой и интуитивно понятный графический интерфейс делает программу доступной и легкой в использовании даже для начинающих пользователей персональных компьютеров. Благодаря наличию системы помощи и подсказок программа удобна в изучении.

В качестве базы данных (БД) используется ORACLE Personal Edition. В программе предусмотрено разграничение доступа к функциям для различных категорий пользователей. А также фиксация действий в журнале.

Программа осуществляет:

· Автоматический, параллельный опрос всех счетчиков серии АЛЬФА или УСПД (RTU-300, СЭМ) с использованием различных типов каналов связи и коммуникационного оборудования согласно расписанию.

· Опрос счетчиков с разными интервалами графика нагрузки, начиная от 1 мин. профиля.

· Считывание со счетчиков или УСПД данных графика нагрузки, показаний и журнала событий, а для счетчиков АЛЬФА и ЕвроАЛЬФА - параметров электросети.

· Синхронизация времени на счетчиках и УСПД со временем системы.

· Оперативный контроль параметров электросети и совмещенной мощности по профилю одновременно по разным группам счетчиков в режиме, близком к реальному.

· Нахождение максимумов мощности по фидерам объекта за произвольный период времени.

· Составление групп из разных счетчиков для более сложного анализа данных.

· Раскладка энергии (мощности) по временным (тарифным) зонам.

· Нахождение совмещенного максимума мощности для каждой временной зоны.

· Расчет электроэнергии с учетом тарифных коэффициентов и т. д.

· Расчет балансов как по активной, так и по реактивной энергии.

· Представление данных в таблице или графическом виде для анализа с возможностью печати или экспорта в файл формата Excel.

· Экспорт данных в Excel или ASCII формат для дальнейшего использования в других системах.

Расширение AC_PE на дополнительное рабочее место AC_PE2

Позволяет установить клиентское ПО на дополнительный компьютер, подсоединенный к основному по локальной сети на основе TCP/ IP. Таким образом, на базе AC_PE можно создать дополнительный АРМ. БД при этом размещается на одном компьютере. К компьютеру с установленным AC_PE может быть подсоединено не более 1-го дополнительного рабочего места. Ограничение жестко введено на уровне ПО.

Многопользовательская версия для центров сбора и обработки данных (AC_SE - standard edition)

Стандартная поставка на 5 пользователей. Плюс СУБД ORACLE на 5 пользователей, Windows 2000 Serv, Windows 2000 Рro на 5 клиентов. ПО AC_SE включает в себя:

· Многопользовательская версия для центров сбора и обработки данных и иерархических систем (AC_UE - unlimited edition)

· Модуль сбора данных для портативного компьютера (AC_L - Laptop)

· Модуль мониторинга и оперативного контоля (AC_Monitoring)

· Поставляется как дополнительный модуль к AC_PE или AC_SE

· Редактор электрических схем.

· Отображение данных по фидерам (включая параметры электросети - фазные токи, напряжения, мощности, углы) с циклом от 10с до 1 мин, 3 мин, 5 мин.

· Расчет и отображение групповых характеристик объектов (балансы, суммарное потребление и т.д.) с циклом 1 мин, 3 мин, 5 мин, 10 мин, 15 мин.

· Модуль для создания пользовательских отчетов и их экспорта в файл MS Excel (AC_Генератор отчетов)

· Модули автоматического формирования, отправки и приема макетов энергорынков России, Респулики Казахстан и Украины (AC_XML, АC_OРЭ РК, AC_F_UA)

· Модуль для организации доступа к информации коммерческого учета через Интернет/Интранет (AC_Web)

· Модуль учета потребления тепло- и водоресурсов (AC_Тепло Вода)

· Модуль учета расхода газа (АС_Газ)

· Коммуникационный сервер

Основное назначение - обеспечить взаимодействие с УСПД счетчиков, контроллеров, коммуникационных серверов, удаленных серверов БД, охватываемых данным центром сбора и обработки, по различным типам каналов связи. Предназначен для автоматических асинхронных расчетов в соответствии с заданными схемами. Также для автоматических асинхронных дорасчетов неполных наборов данных.

Модули управления системой предназначены для:

Удаленного управления расчетным сервером.

Удаленного управления коммуникационными серверами.

Синхронизации функционирования системы.

Планирования заданий.

Клиентское ПО

Экранные интерфейсы.

Модули формирования отчетов.



5. Задание на проведение патентного поиска

СПРАВКА о результатах патентных исследований по теме курсового проекта

Разработка автоматизированной системы контроля и учета энергоресурсов НПФ «ТЭМП»

Цель патентных исследований - установление уровня техники

1. Задание на проведение патентного поиска

Студент	Группа	Когда выдано
Козлов М. Н.	Аиб-110	15.03.2014 г.

Предмет поиска: Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии

Страны поиска: Россия, Япония, Франция, США, Германия

Глубина поиска - 5 лет

Руководитель проекта Бакутов А.В.

2. Результаты проведения патентного поиска

Страна	№ патента	Авторы	Название
РФ	2445636	Шерьязов С. К., Сидоренков В. А., Чурсин Д. В., Коробков Д. С., Николаевский А. Б.	Способ учета электрической энергии
РФ	2167427	Казанский Е. Б., Рожнов Е. И.	Электронный счетчик электрической энергии
РФ	2224260	Бунин А.В., Геворкян В.М., Добосин С.Н., Казанцев Ю.А., Новиков Б.С., Полукаров В.И.	Автоматизированная система контроля и учёта электроэнергии (варианты)
РФ	2446065	Онуфриев А. С., Черемисин В. Т., Чижма С. Н., Кондратьев Ю. В., Никифоров М. М.	Информационная система для учета электроэнергии в тяговых сетях
Япония, Франция, США, Германия	G01	Биллютень «Изобретения стран мира»	Аналоги не обнаружены

6. Описание современных технических решений

Способ учета электрической энергии

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а также к средствам распределения, контроля, учета расхода электроэнергии, защиты от хищений, дистанционной индикации режимов работы сети и управления средствами коммутации питающих сетей. Изобретение может быть использовано для создания систем электроснабжения бытового и мелкомоторного сектора в цепях переменного тока с целью снижения коммерческих и технических потерь в сетях 0,4 кВ. Способ учета электрической энергии заключается в том, что потребителей электроэнергии подключают через экранированный разделительный трансформатор, расположенный в заземленном корпусе, к контрольно-измерительным устройствам, расположенным в точках непосредственного присоединения к распределительной сети 0,4 кВ, состоящим из счетчика электроэнергии, блока управления, разделительного высокочастотного фильтра, первого электросетевого модема, подключенного непосредственно к распределительной сети 0,4 кВ, второго электросетевого модема, подключенного к линии электроснабжения потребителя, и третьего электросетевого модема, на который принимают информацию о потреблении электроэнергии. Технический результат заключается в сокращении коммерческих и технических потерь электроэнергии, возникающих при электроснабжении бытовых и мелкомоторных абонентов.

Формула изобретения

Сущность изобретения поясняется схемой системы электроснабжения (фиг.), включающей:

контрольно-измерительное устройство, состоящее:

- из счетчика электроэнергии 1, вход которого подключен непосредственно к распределительной сети 12, а выход подключен к входу разделительного высокочастотного фильтра 2, выход которого подключен через управляемый выключатель 6 к началу линии электроснабжения 13 потребителя 8;

- первого электросетевого модема 3, подключенного непосредственно к распределительной сети 12;

- второго электросетевого модема 5, подключенного к началу линии электроснабжения 13 потребителей 8;

- устройства управления 4, управляющего работой электросетевых модемов 3,5 и выключателя 6, получающего информацию о расходе электроэнергии от счетчика 1.

К окончанию линии электроснабжения 13 потребителей 8 подключен экранированный разделительный трансформатор 14, к вторичной обмотке которого подключены потребители 8, и третий электросетевой модем 7.

Экранированный разделительный трансформатор служит для создания гальванической развязки между контрольно-измерительным устройством и нагрузкой (потребителями электроэнергии), что, в свою очередь, позволяет исключить негативное влияние мощности искажения, появление которой обусловлено наличием потребителя с нелинейной вольт-амперной характеристикой, на источники сигналов, пропорциональных току.

Разделительные трансформаторы выпускаются промышленностью.

К третьему электросетевому модему 7 подключен блок индикации 9, на который поступает информация от контрольно-измерительного устройства.

Для сбора информации в центр и для управления группой контрольно-измерительных устройств к началу линии распределительной сети 12 подключен концентратор 11 через электросетевой модем 10. Концентраторы размещают в помещениях трансформаторных подстанций или щитовых помещениях многоквартирных домов.

Электронный счетчик электрической энергии

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения электрической энергии в однофазных и трехфазных цепях переменного тока в различных отраслях народного хозяйства, в автоматизированных системах контроля и управления энергоресурсами. Технический результат заключается в повышении точности и скорости измерений и расширении функциональных возможностей электронного счетчика электрической энергии. Высокая точность измерений и стабильность характеристик многофункционального электронного счетчика обеспечиваются благодаря эффективному использованию вычислительных возможностей выполненного на сигнальном процессоре контроллера и датчиков тока и напряжения, выполненных на основе широтно-импульсных преобразователей с высокой частотой следования импульсов. При таком включении контроллер и датчики образуют оптимальную систему автоматического регулирования, осуществляющую автоматическую коррекцию характеристик датчиков для минимизации их погрешности и адаптации к дестабилизирующим факторам.

Электронный счетчик электрической энергии содержит датчик тока 1 и датчик напряжения 2, каждый из которых содержит по одному трансформатору тока 3 и 4, состоящих из ферромагнитных сердечников 5 и 6, токовых обмоток 7 и 8, обмоток возбуждения 9 и 10, обмоток обратной связи 11 и 12, компенсационных обмоток 13 и 14, а также токоограничивающий резистор 15, два генератора ШИМ-сигналов 16 и 17, два устройства автоматической регулировки уровня сигнала 18 и 21, два устройства автоматической компенсации погрешностей 19 и 20, контроллер счетчика 22 с шинами адреса и данных 23 и 24.

Предлагаемый электронный счетчик электрической энергии работает следующим образом.

Датчики тока 1 и напряжения 2 преобразуют входные воздействия в нормированные по амплитуде импульсные сигналы, в которых длительность импульсов содержит в себе информацию об уровне значений текущих амплитуд входных воздействий (напряжения или тока).

Принцип действия ДН мало отличается от принципа действия ДТ, так как ДН фактически представляет собой датчик тока, измеряющий пропорциональный напряжению сети ток эталонного резистора, поэтому рассмотрим принцип действия ДТ более подробно.

Датчик тока работает следующим образом. Ток, протекающий через токовую (первичную) обмотку 7 трансформатора 3, создает в его ферромагнитном сердечнике 5 магнитное поле, пропорциональное силе (величине) этого тока.

Обмотка возбуждения 9 (вторичная обмотка) трансформатора является времязадающей цепью для генератора 16 ШИМ-сигналов. Длительность импульсов на выходе этого генератора определяется индуктивным сопротивлением обмотки возбуждения. Оно изменяется пропорционально изменению магнитного поля в сердечнике трансформатора.

Для работы с несинусоидальными сигналами в ДН и ДТ целесообразно использовать ШИМ третьего рода (ШИМ-3), в которой выборки дискретных значений входного сигнала производятся в течение времени, равного интервалу формирования выходного импульса. Это дает возможность свести к минимуму динамические искажения преобразуемого сигнала, так как ширина выходного импульса соответствует интегральному значению входного сигнала за время между точками отсчета.

Выделение из ШИМ-сигнала информации о фазовой структуре измеряемого тока производится без потерь при условии, что частота следования ШИМ-сигналов будет на несколько порядков выше частоты измеряемого напряжения.

Контроллер счетчика 22 измеряет и анализирует информацию, содержащуюся в ШИМ-сигналах, сравнивает ее с характеристиками, которые должны быть у идеального датчика тока, в качестве которого используются введенные в память контроллера характеристики эталонного трансформатора тока или его математическая модель.

По результатам обработки текущих расчетных и программных данных контроллер 22 формирует цифровые команды управления характеристиками ДТ и ДН. Эти команды по шинам адреса 23 и данных 24 поступают на цифровые входы адреса и данных устройств АРУ 18 и 21 и устройств АКП 19 и 20.

Устройства АРУ 18 и 21 представляют собой цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) с встроенными узкополосными фильтрами нижних частот (ФНЧ) с аналоговыми токовыми выходами, соединенными в ДТ с обмоткой ОС 11, а в ДН с обмоткой ОС 12. ФНЧ АРУ выделяет частоту первой гармоники входного воздействия датчика.

Токи, протекающие через обмотки ОС, пропорциональны амплитуде и противоположны по фазе току, протекающему через первичную обмотку ТТ. Созданные этими токами магнитные потоки имеют противоположные направления и вычитаются в сердечнике ТТ, обеспечивая тем самым глубокую отрицательную ОС по току, необходимую для стабилизации и улучшения параметров датчика.

Помимо формирования отрицательной ОС положительным следствием вычитания магнитных потоков является то, что результирующее магнитное поле всегда стремится к нулю, то есть наиболее линейному участку характеристики намагничивания сердечника ТТ. Благодаря этому значительно увеличивается динамический диапазон измеряемых токов и расширяется диапазон рабочих частот ДТ при сохранении высокой линейности его характеристик.

Любое изменение входного тока вызывает изменение результирующего магнитного поля, под действием которого измеряется индуктивное сопротивление обмотки 9 времязадающей цепи ШИМ-генератора 16.

По изменению длительности импульсов генератора 16 контроллер 22 формирует команды управления устройствами АРУ. В результате магнитное поле в сердечниках ТТ автоматически поддерживается такого уровня, при котором ошибка измерения первой гармоники тока или напряжения минимальна.

Одновременно контроллер 22 формирует управляющие команды и для компенсации фазовых и частотных погрешностей, вызванных появлением дополнительных гармоник в спектре измеряемого тока или напряжения.

По этим командам устройства АКП 19 и 20 формируют выходные аналоговые токи, которые, протекая соответственно по обмотке 14 ДН 2 и обмотке 13 ДТ 1, создают в сердечниках трансформаторов датчиков дополнительные магнитные поля для автоматической компенсации или полного устранения фазовых и частотных погрешностей датчиков тока и напряжения.

Высокочастотные ШИМ-сигналы, поступающие с ДТ на контроллер 22, полностью эквивалентны выборкам текущих значений измеряемого тока и напряжения и содержат полную информацию о модуле и аргументе текущих значений входных воздействий.

По этим данным контроллер 22 вычисляет полную, активную и реактивную мощности и энергию, потребляемую от электросети, представляя результаты вычисления в форматах, необходимых для телеметрии, индикации и команд управления.

Контроллер 22 имеет в своей памяти необходимую для оптимальной эксплуатации электросети информацию, что позволяет реализовать следующие функции: ведение баз данных энергопотребителей, учет электросчетчиков, учет потребляемой электроэнергии, учет платежей по каждому потребителю и установленной мощности и т.д.

Содержащаяся в контроллере 22 программа дает возможность оперативно решать задачи многотарифного учета активной и реактивной мощности, прямого и обратного потоков энергии в соответствии с установленными временными зонами. Именно эти качества, а также наличие импульсных и цифровых выходов телеметрии позволяют рекомендовать такие электронные счетчики в качестве эффективных датчиков для систем автоматизированного контроля и учета электроэнергии.

В предложенном электронном счетчике контроллер и датчики образуют оптимальную систему автоматического регулирования, осуществляющую автоматическую коррекцию характеристик датчиков для минимизации их погрешностей и адаптации к дестабилизирующим факторам.

Формула изобретения

Электронный счетчик электрической энергии, содержащий датчик напряжения и датчик тока, а также выполненный на основе сигнального процессора контроллер счетчика, обеспечивающий оперативное решение задач многотарифного учета активной и реактивной электроэнергии, регистрацию и индикацию текущей информации и формирование выходных телеметрических данных, отличающийся тем, что датчик напряжения и датчик тока выполнены на одинаковых трансформаторах тока, каждый из которых содержит ферромагнитный сердечник, токовую обмотку, обмотку возбуждения, обмотку обратной связи и компенсационную обмотку, при этом токовая обмотка трансформатора датчика тока включена в разрыв цепи измеряемого тока, а токовая обмотка трансформатора датчика напряжения через токоограничивающий резистор включена параллельно цепи измеряемого напряжения, в свою очередь, каждая из обмоток возбуждения соединена с времязадающими входами одного из двух генераторов ШИМ-сигналов, выходы которых соединены с сигнальными входами контроллера счетчика, шины адреса и данных которого соединены с соответствующими входами адреса и данных двух устройств автоматической регулировки уровня сигналов, выход одного из которых соединен с обмоткой обратной связи трансформатора датчика тока, а выход другого соединен с обмоткой обратной связи трансформатора датчика напряжения, кроме того, шины адреса и данных контроллера счетчика соединены с соответствующими входами адреса и данных двух устройств автоматической компенсации погрешности, выход одного из которых соединен с компенсационной обмоткой трансформатора датчика тока, а выход другого соединен с компенсационной обмоткой трасформатора датчика напряжения, при этом свободные концы всех компенсационных обмоток и обмоток обратной связи соединены с корпусом.

Автоматизированная система контроля и учёта электроэнергии (варианты)

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в упрощении конструкций системы, упрощении процессов поверки измерительных трансформаторов тока и напряжения при одновременном повышении их точности, обеспечивающим возможность простого алгоритма ее периодического проведения, а также упрощении решения задачи обеспечения нормального функционирования при повышении надежности и точности измерительной системы первичной и вторичной обработки и передачи данных. Для этого автоматизированная система контроля и учета электроэнергии содержит измерительные трансформаторы напряжения и тока, устройство первичной обработки данных, передающее устройство, устройство электроснабжения с блоком питания, корпус, который образован проводящими стенками, в виде клетки Фарадея, изолирующие прокладки, высоковольтный изолятор, которым корпус последовательно закреплен в рассечку высоковольтного силового провода, при этом измерительный трансформатор напряжения образован емкостным делителем напряжения из двух сосредоточенных конденсаторов, первый из которых образует низковольтное плечо емкостного делителя напряжения, а второй сосредоточенный конденсатор образует высоковольтное плечо емкостного делителя напряжения, устройство электроснабжения снабжено трансформатором тока, размещенным на внешней стороне корпуса, причем устройство первичной обработки данных, блок питания устройства электроснабжения и передающее устройство размещены внутри корпуса. В другом варианте автоматизированная система контроля и учета электроэнергии содержит измерительные трансформаторы напряжения и тока, устройство первичной обработки данных, передающее устройство, устройство электроснабжения с блоком питания, корпус, который образован проводящими стенками, в виде клетки Фарадея, изолирующие прокладки, высоковольтный изолятор, которым корпус последовательно закреплен в рассечку высоковольтного силового провода, подставку, расположенную на земле, проводник, при этом измерительный трансформатор напряжения выполнен в виде емкостного делителя напряжения, образованного блоком из последовательно включенных сосредоточенных конденсаторов, установленных на подставке, низковольтное плечо емкостного делителя напряжения образовано первой частью сосредоточенных конденсаторов блока, а вторая часть которых образует высоковольтное плечо емкостного делителя напряжения, устройство электроснабжения снабжено трансформатором тока, размещенным на внешней стороне корпуса, причем устройство первичной обработки данных, блок питания устройства электроснабжения и передающее устройство размещены внутри корпуса.

Формула изобретения

1. Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии, содержащая измерительные трансформаторы напряжения и тока, устройство первичной обработки данных, передающее устройство, например, радиопередатчик, с изолированным по напряжению каналом передачи данных измерения на диспетчерский центр с приемником информационных сигналов, и устройство электроснабжения с блоком питания, отличающаяся тем, что она снабжена корпусом, образованным проводящими стенками, в виде клетки Фарадея, изолирующими прокладками, расположенными на внешних сторонах корпуса, высоковольтным изолятором, которым корпус последовательно закреплен в рассечку высоковольтного силового провода, измерительный трансформатор напряжения образован емкостным делителем напряжения из двух сосредоточенных конденсаторов, первый из которых образует низковольтное плечо емкостного делителя напряжения, а второй сосредоточенный конденсатор образует высоковольтное плечо емкостного делителя напряжения, первая обкладка первого сосредоточенного конденсатора подключена к проводящей стенке корпуса, а вторая его обкладка присоединена к первой обкладке второго сосредоточенного конденсатора, вторая обкладка которого заземлена, соединение обкладок сосредоточенных конденсаторов плеч емкостного делителя напряжения подключено ко входу устройства первичной обработки данных, измерительный трансформатор тока установлен на внешней стороне корпуса и укреплен на ней через одну из изолирующих прокладок, а его выходные выводы подключены ко входу устройства первичной обработки данных, устройство электроснабжения снабжено трансформатором тока, размещенным на внешней стороне корпуса и укрепленным на ней через другую изолирующую прокладку, при этом выходные выводы трансформатора тока соединены со входом блока питания устройства электроснабжения, причем устройство первичной обработки данных, блок питания устройства электроснабжения и передающее устройство размещены внутри корпуса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый сосредоточенный конденсатор расположен внутри корпуса.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что второй сосредоточенный конденсатор выполнен в виде батареи высоковольтных конденсаторов связи.

4. Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии, содержащая измерительные трансформаторы напряжения и тока, устройство первичной обработки данных, передающее устройство, например, радиопередатчик, с изолированным по напряжению каналом передачи данных измерения на диспетчерский центр с приемником информационных сигналов, и устройство электроснабжения с блоком питания, отличающаяся тем, что она снабжена корпусом, образованным проводящими стенками, в виде клетки Фарадея, изолирующими прокладками, расположенными на внешних сторонах корпуса, высоковольтным изолятором, которым корпус последовательно закреплен в рассечку высоковольтного силового провода, подставкой, расположенной на земле, проводником, измерительный трансформатор напряжения выполнен в виде емкостного делителя напряжения, образованного блоком из последовательно включенных сосредоточенных конденсаторов, установленных на подставке, один вывод блока сосредоточенных конденсаторов через проводник подключен к земле, а другой его вывод соединен с корпусом, низковольтное плечо емкостного делителя напряжения образовано первой частью сосредоточенных конденсаторов блока, а вторая часть которых образует высоковольтное плечо емкостного делителя напряжения, соединение выводов низковольтного и высоковольтного плеч емкостного делителя напряжения подключено ко входу устройства первичной обработки данных, устройство электроснабжения снабжено трансформатором тока, размещенным на внешней стороне корпуса и укрепленным на ней через другую изолирующую прокладку, при этом выходные выводы трансформатора тока соединены со входом блока питания устройства электроснабжения, причем устройство первичной обработки данных, блок питания устройства электроснабжения и передающее устройство размещены внутри корпуса.

5. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что вторичная обмотка измерительного трансформатора тока расположена на кольцевом магнитопроводе, охватывающем высоковольтный силовой провод в месте его присоединения к корпусу.

6. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающееся тем, вторичная обмотка измерительного трансформатора тока выполнена в виде пояса Роговского охватывающего высоковольтный силовой провод в месте его присоединения к корпусу.

...