Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Принципы формирования учетной политики на рынках электрической энергии

1.1 Определение принципов учетной политики

1.2 Анализ систем энергоснабжения промышленных предприятий по системам учета энергоносителей

2. Варианты организации и построения АСКУЭ

2.1 Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт

2.2 Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, модем

2.3 Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков локальным центром сбора и обработки данных

2.4 Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы

2.5 Преимущества построения однородной системы АСКУЭ

3. Современные автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ)

3.1 Автоматизированная система коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ) "ТСУ Пчела”

3.2 Комплекс технических средств "Энергия"

3.3 Промышленная АСКУЭ "ИСТОК"

4. Примеры построения автоматизированных систем контроля и учета энергоносителей промышленных предприятий

4.1 АСКУЭ машиностроительного предприятия на базе комплекса технических средств "Энергия+"

4.2 Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии бумажного комбината

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Целью организации учета электрической энергии является процесс получения, информирования и запоминания информации для целей государственной, ведомственной и корпоративной отчетности, а также для удовлетворения требований менеджмента компании. Статистическая техническая отчетность имеет большое значение для планирования режимов работы электрического оборудования, определения технико-экономических показателей электрической энергии, экономического анализа инноваций, финансового анализа работы участника рынка.

На настоящее время в литературе не встречается четкого и конкретного определения способов учета электрической энергии, кроме того, встречаются и логические погрешности. Например, значения повсеместно употребляемых слов «коммерческий учет» и «технический учет» раскрываются в действующих нормативных документах следующим образом: первое как «учет электроэнергии для денежного расчета за нее», второе как «учет для контроля расхода электроэнергии внутри электростанций, подстанций, предприятий, для расчета и анализа потерь электроэнергии в электрических сетях». Некоторые российские специалисты объединяют данные виды учета в более обобщенный вид -- «энергетический учет».

Помимо своих главных функций, связанных с денежным оборотом, проводимая учетная политика должна обеспечивать рынок в целом и каждого его субъекта в отдельности исходным материалом для планирования -- долгосрочного, краткосрочного и оперативного. Предполагающаяся коммерциализация услуг по поддержанию показателей качества электрической энергии, надежности работы ЕЭС требует, в свою очередь, не просто фиксации факта предоставления услуги, но измерения объема ее предоставления в соответствии с Законом Республики Казахстан «Об обеспечении единства измерений». В соответствии с упомянутым законом перемещение электрической энергии через таможенную границу страны также входит в сферу распространения государственного метрологического контроля и надзора. Поэтому разработку учетной политики всех заинтересованных субъектов рынка необходимо вести с учетом исполнения внешнеторговых контрактов.

В недавнем прошлом все вопросы учета электрической энергии сводились главным образом к инструментальному определению значений первичных учетных показателей (перетоков по линиям электропередачи и трансформаторам) и к построению соответствующих измерительных систем. В этой сфере в Казахстане были достигнуты значительные успехи. Сложился полноценный рынок отечественной и импортной аппаратуры, разработана эффективная архитектура автоматизированных систем учета, охватывающая потребности всех без исключения субъектов электроэнергетики. Введено в эксплуатацию большое количество систем АСКУЭ, что позволяет проводить объективный анализ их эксплуатационных особенностей.

В то же время проблемы обработки информации, в том числе расчета погрешностей косвенных и совокупных измерений, обоснования точности измерений, выбора принципов округления численных значений учетных показателей, определения потерь в сетевых элементах и прочие, оставались за рамками интересов специалистов-практиков. Только с началом рыночных реформ возникли потребности в более строгом, «юридическом» подходе к полученным данным, понадобились новые методы обработки информации, которые бы не только устраивали финансово-расчетную систему администратора торговой системы, но и позволяли избежать конфликта интересов всех участников обращения электрической энергии, сетевых компаний системного оператора.

Предлагаемая методология коммерческого учета электрической энергии основывается на принципе раздельной постановки и решения учетных и измерительных задач. При этом результаты решения учетной задачи должны выступать в качестве основных условий измерительной задачи. Средством решения измерительной задачи служат измерительные системы, а результатом решения -- результаты измерений, которые носят принципиально вероятностный характер. Учетные задачи решаются вне измерительных компонентов измерительных систем. Результаты измерений служат исходными данными для решения учетной задачи. С другой стороны, результаты решения учетной задачи выражаются только детерминированными числами. Противоречие в характере величин, используемых при решении указанных задач, должно разрешаться средствами учетной политики, разрабатываемой для рынка в целом и для каждого его субъекта в отдельности.

Актуальность проблемы заключается в том, что в системе учета электроэнергии, как и в любой другой системе, существует определенные недостатки, связанные с техническими и математическими моментами. На настоящее время в системе автоматического учета электрической энергии есть две явные проблемы. Первая проблема-проблема метрологического баланса или недостаточности измерений, которая возникает вследствие неточности показаний приборов учета. Вторая проблема-небаланс обусловленный моделированием сети при расчетах, то есть исходя из неправильных показаний электросчетчика, невозможно правильно смоделировать математическую модель автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии или АСКУЭ.

Также существует тенденция перекочевки населения из села в город. При этом люди, переехавшие жить в город, начинаю обзаводиться всякой автоматизированной техникой (стиральные машины, пылесосы и т. д), что приводит к увеличению энергопотребления на душу населения. Вводимые ограничения по энергопотреблению (100 кВт на человека) со стороны энергоснабжающих компаний не приводит к уменьшению потребления электроэнергии, а позволяет лишь сбалансировать график электрических нагрузок на подстанции.

Цель исследования:проанализировать и изучить методы применения системы автоматизированного коммерческого учета электроэнергии для анализа и снижения потерь в электрических сетях.

Задачи исследования: проанализировать влияние состояния электрических цепей тока и напряжения на точность измерений автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии.

Объект исследования: внедрение системы автоматизированного коммерческого учета электроэнергии на промышленные предприятия.

Предмет исследования: автоматизированная система коммерческого учета энергоресурсов "ТСУ Пчела".

Методы исследования: анализ различных конструкций, исследование преимуществ и недостатков различных систем автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии.

Структура дипломной работы отражает логику исследования и его результаты и состоит из введения, 4 разделов, заключения списка использованных источников и приложений.

электроснабжение автоматизированный контроль учет



1 Принципы формирования учетной политики на рынках электрической энергии

«Учет» рассматривается как форма регистрации информации по экономическому состоянию фирмы или организации. Различают три вида учета: оперативный, статистический и бухгалтерский. Последний определяется как детальный экономический учет всех событий и операцийна предприятии, проводящийся непрерывно и по определенной, установленной государственными органами методике, использующей различные измерители и разнообразные формы документов.

Учет и описание различных по характеру предметов и процессов производятся на основании информации, полученной в результате измерений, посредством измерителей. Ими являются трудовой, натуральный и денежный (обобщенный) измерители. Нас интересует натуральный измеритель электрической энергии, т. е. тыс. кВт*ч (млн. кВтч).

По сложившейся в энергетике терминологии, технический учет с точки зрения хозяйственной деятельности соответствует оперативному и статистическому учету, а коммерческий учет -- бухгалтерскому учету.

В английском языке «учет», «бухгалтерский учет» переводится как accounting (от account -- счет, отчетность). С другой стороны, измерение электроэнергии всегда называется metering.

Коммерческим учетом электроэнергии следует понимать систему регистрации информации для проведения финансовых расчетов на оптовом или розничном рынке о ее производстве и (или) реализации с использованием установленных государственными органами методики и форм документов. Информацией для коммерческого учета могут служить результаты измерений или иные предусмотренные договорами величины, размерность которых определяется регламентированным натуральным измерителем. Последний случай возможен при согласованной сторонами оплате электроэнергии по заданному объему электропотребления (например, при отсутствии счетчика у абонента в бытовом секторе). С другой стороны, бессмысленно называть учетом ситуацию, когда отпущенная потребителю электроэнергия измеряется счетчиком, но не оплачивается и результаты измерения не находят отражения в отчетности сбытовой организации.

Иными словами, «учет» и как действие (процесс), и как система документирования включает в себя в широком смысле измерения, сбор и передачу информации, а также в обязательном порядке регистрацию информации по заданным правилам. Так как данные о поставке (покупке) электроэнергии используются не только в бухгалтерском учете энергоснабжающей организации или органа администрирования торговой системой, но и непосредственно в бухгалтерском учете субъекта оптового или розничного рынков электроэнергии, система учета (регистрации информации) электроэнергии охватывает обе эти стороны.

Ясно, что использование термина «учет» в качестве синонима термина «измерение» не просто некорректно, но и может привести к построению автоматизированных систем, архитектура и функциональные возможности которых не будут соответствовать продекларированным целям. Кроме того, нечеткая терминология вводит в заблуждение тех, кто не знаком с той узкопрофессиональной областью энергетики, которую до настоящего времени привыкли называть коммерческим учетом. Например, непосвященным затруднительно объяснить, почему счетчик электроэнергии называется прибором учета, хотя сам учет происходит где-то в бухгалтерии. Точно так же техническими средствами учета скорее можно назвать персональные компьютеры с программным комплексом «1C. Бухгалтерия», чем измерительные трансформаторы или устройства сбора и передачи данных (УСПД).

Какие же физические величины подлежат учету в электроэнергетике? Чтобы ответить на данный вопрос, обратимся к основам математического моделирования электроэнергетических систем (ЭЭС).

Известно, что в общем виде ЭЭС, представляющая собой упрощенную модель энергетической системы при условии пренебрежения процессами неэлектрической природы, может быть описана в своем движении во времени t системой дифференциальных и алгебраических матричных уравнений (по своему виду аналогичных уравнениям, описывающим поведение системы автоматического управления)

где X(t) -- вектор переменных состояния; U(t) -- вектор управляющих воздействий (управлений); D(t) -- вектор возмущающих воздействий (возмущений); W(t) -- вектор выходных переменных.

Эти уравнения в стационарном режиме при t = const превращаются в систему алгебраических уравненийкоторые и служат основой планирования и отчетности при функционировании рынка электрической энергии.

0

Переменные состояния x_i -- это внутренние (промежуточные) переменные, совокупность которых полностью характеризует свойства системы. В случае установившегосярежима ЭЭС, как это обычно принято в практике расчетов, переменные состояния представляют собой комплексные величины напряжений во всех узлах расчетной модели U_i или пары действительных величин: модули напряженийU_i и углы напряжений относительно базисного узла д_i. К переменным состояния можно отнести и частоту переменного тока f_t в момент времени ее контроля t, считая, что контроль этих динамических переменных производится в режимах, которые можно назвать квазистатическими (при которых не учитываются быстрые переходные процессы в ЭЭС).

Переменные возмущения d_i -- это по логике планирования и оперативного управления нагрузки (потребление) в узлах модели, которые имеют принципиально стохастический характер.

В целях сохранения баланса потребления и выработки электроэнергии (мощности) при номинальной частоте 50 ГД (с допустимыми отклонениями по ГОСТ 13109-97) необходимо вводить управляющие воздействия -- автоматические и автоматизированные -- на генерирующие источники активной мощности. Таким образом, переменные управления ц- представляют собой активные мощности генераторов. Реактивные мощности генераторов и других источников реактивной мощности (ИРМ), выработка которых подчинена выбранным законам регулирования напряжения в узловых точках модели управления ЭЭС, также следует отнести к переменным управления.

Выходные переменные wt можно определить как контролируемые переменные, используемые для целей управления ЭЭС в различных его аспектах. Эти переменные представляют собой также «вторичные» переменные состояния -- контролируемые переменные, служащие для целей управления (планирования, оперативного ведения режимов, ликвидации аварийных ситуаций). В их число входят широко применяемые на практике для анализа статическойи динамической устойчивости перетоки активной мощности по «слабым» сечениям, частным случаем которых является переток мощности по сетевому элементу.

В рыночных условиях «коммерческими» переменными, в прямом смысле этого слова (т. е. теми переменными, значения которых прямо или косвенно используются для оформления финансовых обязательств субъектов рынка являются переменные возмущения и переменные управления. Иначе говоря, это «внешние» по отношению к модели ЭЭС переменные, связанные с процессами преобразования электрической энергии в энергию иной природы. Коммерческие переменные (переменные управления, переменные возмущения) в современных условиях функционирования ЭЭС выступают двояким образом: во-первых, их значения используются для оценки технического состояния системы в целях технологического управления; во-вторых, те же значения служат основой для расчета коммерческих обязательств субъектов рынка. Разница между этими двумя функциями состоит лишь во времени усреднения значений переменных: на интервале 30-60 мин -- для целей планирования и коммерческого управления, на интервале от нескольких секунд до нескольких десятков секунд для оперативного управления.

1.1 Определение принципов учетной политики

Определим учетную политику как набор публично заявленных методик и форм ведения коммерческого и технического учета (включая бухгалтерский учет), а также конкретных способов сбора информации исходя из установленных правил работы рынка, особенностей деятельности органа администрирования торговой системой, требований производственной необходимости и контролирующих органов. Субъектами учетной политики являются юридические лица -- субъекты оптового и розничного рынков: администратор торговой системы оптового рынка, органы администрирования торговыми системами розничных рынков, участники обращения электрической энергии, сетевые компании. Объект учетной политики представляет собой сферу обращения электрической энергии (мощности) -- оптовый или розничный рынок, потребитель, энергосбытовая компания, генерирующая компания, сетевая компания.

Учетную политику следует формулировать, ориентируясь на конкретные субъекты и объекты учетной политики и основываясь на принципах:

- соответствия действующим и перспективным правилам работы оптового и розничного рынков, другим нормативно-правовым актам, техническим регламентам и (в специально оговоренных случаях) национальным стандартам, стандартам отрасли, корпорации, предприятия;

- создания условий полного информационного обеспечения стратегии и тактики субъекта учетной политики в сфере внешних товарно-денежных отношений, связанных с электрической энергией (мощностью);

- создания условий полного информационного обеспечения процесса планирования объемов внутреннего обращения электрической энергии (мощности) субъекта учетной политики в соответствии с требованиями внутренних производственно-экономических и финансовых отношений этого субъекта;

- обеспечения регистрации фактических объемов внутреннего обращения электрической энергии (мощности) субъекта учетной политики в формах и в сроки, обусловленные требованиями внутренних производственно-экономических и финансовых отношений этого субъекта;

- открытости, гибкости, универсальности по отношению к внешним и внутренним влияющим факторам политического, экономического, финансового и производственного характера;

- оптимальности технического воплощения в системах коммерческого учета с обязательной ориентацией на квалифицированный перспективный прогноз всех факторов, влияющих на учетную политику.

При разработке учетной политики должны быть приняты во внимание интересы государства (налоговая политика, формы государственной статистической отчетности), интересы субъектов (территориальная налоговая политика, формы территориальной статистической отчетности), интересы отрасли (формы внутриведомственной отчетности), субъектов рынка (бухгалтерский учет у субъектов рынка, внутрифирменная отчетность, отчетность предприятия, задачи управления и т. д. ). Учетная политика предусматривает наличие определенного набора учетных показателей, т. е. физических и финансовых величин, необходимых для количественного описания ее проведения. Каждому физическому учетному показателю ставится в соответствие его информационный аналог, полученный либо с помощью измерений, либо расчетным способом, либо комбинацией измерений и расчетов. Так как информация о конкретном учетном показателе может быть получена несколькими способами, будем различать его основной и дополнительные информационные аналоги.

Рассмотрим в качестве примера поставку электроэнергии электростанцией (ЭС) на оптовый рынок вне ценовой зоны оптового рынка переходного периода. В данном случае учетный показатель -- переток электроэнергии в точке поставки на элементе сети, по которому ЭС присоединена к сетевой компании. Точка поставки совпадает с границей балансовой принадлежности станций, т. е. обычно на зажимах гирлянд изоляторов линейных порталов открытых распределительных устройств (ОРУ). Основной информационный аналог -- измерение электроэнергии в точке учета, расположенной в распределительном устройстве ЭС. Дополнительные информационные аналоги: измерение электроэнергии в точке учета, расположенной на подстанции сетевой компании; интегрированные телеизмерения мощности, используемые в оперативном информационно-управляющем комплексе системного оператора; статистические данные о часовых приращениях энергии по контролируемому сетевому элементу.

Учетная политика должна ответить на следующие вопросы: с какой целью, что, каким образом, с какой точностью и когда необходимо мерить, как получить данные и каким способом их зарегистрировать, чтобы удовлетворить требованиям, поставленным перед учетом? Разработка и согласование учетной политики -- одна из самых главных фаз создания системы учета электроэнергии, в том числе автоматизированной системы, начиная с оптового рынка в целом, зон оптового рынка и кончая каждым конкретным промышленным или коммунальным предприятием. Ее можно сравнить с технологическим заданием на проектирование технического, организационного, связующего, вычислительного и нормативного компонентов различных систем учета.

Учетная политика в бытовом секторе розничного рынка проводится энергосбытовыми компаниями и самими бытовыми потребителями -- физическими лицами. Документальным выражением учетной политики энергосбытовой компании и потребителя здесь служит договор энергоснабжения. Потребитель вправе выбирать вид тарифа, но несет обязательства при форме биллинга «самообслуживание» по заполнению счетов -- фактур определенной формы (квитанций) и (или) по их оплате в установленные сроки. Причем квитанция -- это первичный отчетно-учетный документ.

Исходными материалами для разработки учетной политики участника обращения электрической энергии или сетевой компании при современном состоянии нормативной базы обеспечения коммерческого учета являются известные положения Гражданского кодекса, Налогового кодекса, законов «Об энергосбережении», «Об обеспечении единства измерений», «Об информации, информатизации и защите информации», закона «Об электроэнергетике», ряда постановлений правительства, включая Постановление № 643 от 24 октября 2003 г. «О правилах оптового рынка электрической энергии (мощности) переходного периода». К ним следует отнести также «Правила Учета электрической энергии» [31],«Типовую инструкцию по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении» (РД 34. 09. 101-94) [36] и некоторые другие ведомственные и корпоративные документы. К сожалению, на сегодняшний день нет ни одного документа, который представлял бы в полном объеме учетную политику оптового рынка в целом. Кстати, нет такого документа ни для конкурентного сектора, ни для регулируемого сектора оптового рынка, ни для розничного рынка, не говоря уже об отдельных юридических лицах -- субъектах рынков. Поэтому создатели автоматизированных информационно-измерительных систем различного назначения вынуждены руководствоваться во многом устаревшими и противоречивыми требованиями.

В качестве примера приведем требования п. 3. 2 РД 34. 09. 101-94 [36] к расстановке средств учета на ЭС: «. . . На электростанции расчетные счетчики должны обеспечивать учет выработанной и переданной электроэнергии через станционную электросеть за границу балансовой принадлежности и устанавливаться:

- на генераторах;

- на трансформаторах собственных нужд;

- на линиях, присоединенных к шинам основного напряжения собственных нужд;

- у потребителей электроэнергии на хозяйственные нужды;

- на межсистемных линиях электропередачи;

- на линиях, принадлежащих потребителям, присоединенных непосредственно к шинам электростанций;

- на резервных возбудителях».

В ПУЭ (п. 1. 5. 4, 1. 5. 7) и в п. 3. 1 РД 34. 09. 101-94 к расчетным счетчикам ЭС во всех случаях отнесены счетчики выработанной генераторами электроэнергии и счетчики электроэнергии, потребленной раздельно на собственные и хозяйственные нужды ЭС.

В то же время хорошо известно, что на регулируемом секторе оптового рынка вне ценовой зоны расчеты ведутся по месячному сальдированному приращению электроэнергии по границам балансовой принадлежности ЭС, и при этом совершенно не нужно знать, сколько электроэнергии было израсходовано на собственные нужды и т. д. Если же в упомянутых документах речь идет о внутренней генерации АО-энерго, то тарификация поставки электроэнергии ЭС является внутренним делом самого АО-энерго, т. е. некоторой формой хозрасчета. Причем при установлении отпускных тарифов на электроэнергию для потребителей на розничном рынке РЭК учитывает суммарные затраты ЭС в составе АО-энерго за весь расчетный период регулирования.

С другой стороны, модель конкурентного сектора рынка и рынка отклонений предполагает узловое ценообразование и, соответственно, планирование и учет по группам точек поставки.

Будем различать учетную политику оптового или розничного рынка в целом и учетную политику участника обращения электрической энергии или сетевой компании. Учетная политика оптового или розничного рынка должна:

- основываться на действующих нормативно-правовых актах, нормативно-технических документах и договорных отношениях, которые должны составлять замкнутую непротиворечивую систему юридического обеспечения коммерческого учета;

- отражать необходимые и достаточные условия информационного обеспечения оформления финансовых обязательств за проданную или купленную электрическую энергию (мощность) участниками обращения электрической энергии на оптовом (розничном) рынке и за оказанные услуги инфраструктурными организациями рынка или участниками обращения электрической энергии;

- обеспечивать в полной мере требования к установленной отчетности со стороны органов государственного контроля и регулирования оптового (розничного) рынка;

- обеспечивать требования к отчетности администратора торговой системы оптового рынка (органа администрирования торговой системой розничного рынка);

- предусматривать исчерпывающий перечень учетных показателей, которые необходимы для долгосрочного и краткосрочного планирования материальных балансов зон рынка или рынка в целом, способ их определения, формат и регламент передачи данных;

- содержать основные требования к системе материальных балансов рынка -- учетным показателям, информационным аналогам учетных показателей, виду и форме балансовых уравнений, нормативным неопределенностям расчетных балансов.

В учетной политике участника обращения электрической энергии или сетевой компании -- субъекта оптового (розничного) рынка следует отразить:

- необходимые и достаточные условия информационного обеспечения оформления финансовых обязательств субъекта рынка за проданную или купленную им электрическую энергию (мощность) и за оказанные ему услуги инфраструктурными организациями рынка, а также за дополнительные платные системные услуги, оказываемые данным субъектом оптовому (розничному) рынку;

- пути обеспечения требований к формированию установленной отчетности со стороны органов государственного управления и контроля;

- номенклатуру, способ получения и формы отображения учетных показателей, необходимых для ведомственной, корпоративной отчетности и отчетности предприятия;

- исчерпывающий перечень учетных показателей, которые необходимы для долгосрочного и краткосрочного планирования товарооборота субъекта оптового (розничного) рынка, способ определения численных значений учетных показателей, формат и регламент передачи данных;

- перечень учетных показателей, связанных с потреблением (производством) электрической энергии (мощности), необходимых для краткосрочного и долгосрочного планирования основных и вспомогательных производственно-технологических процессов субъекта рынка;

- основные требования к системе материальных балансов внутренней электрической системы субъекта рынка -- учетным показателям, информационным аналогам учетных показателей, виду и форме балансовых уравнений, нормативным неопределенностям расчетных балансов.

Таким образом, учетную политику субъекта рынка, следует строить не только на базе требований к той модели разновидности рынка, в котором предполагается его участие, но и с учетом нормативной документации уровня отрасли или корпорации, каждого предприятия. Учетная политика складывается из решения учетных задач, которые являются следствием потребностей, законов и правил, вытекающих из рыночных, гражданско-правовых или иных отношений. Следовательно, при создании и функционировании системы коммерческого учета электрической энергии следует различать постановку и решение учетных и измерительных задач. Причем результаты решения учетной задачи служат основными условиями измерительной задачи.

Средством решения измерительной задачи являются измерительные, в том числе автоматизированные измерительные, системы, а результатом решения результаты измерений, которые носят принципиально вероятностный характер и не допускают выражения каким-то одним определенным числом.

Учетные задачи решаются вне измерительных каналов измерительных систем, зачастую даже вне самих этих систем. Результаты измерений служат исходными данными Для решения учетной задачи. Результаты решения учетной задачи -- только детерминированные числа. Противоречие между требованиями к оформлению результатов решения учетной и измерительной задач является источником многочисленных попыток «исправления» измерительной информации в угоду подгонки значений учетных показателей таким образом, чтобы свести к нулю невязки балансовых уравнений («измерительный небаланс»). Чтобы придать видимую легитимность искусственному сведению небаланса к нулю, предпринимаются усилия (в том числе и органами государственной метрологической службы!) по созданию соответствующих алгоритмов, использующих метрологические характеристики средств измерений (чаще всего -- границ погрешностей).

1.2 Анализ систем энергоснабжения промышленных предприятий по системам учета энергоносителей

Учет электрической энергии производится с помощью приборов учета, установленных на вводных присоединениях распределительных устройств(шин) 220, 110, 10, 6, 0,4 кВ. На напряжении 10кВ учет электрической энергии производится как на вводных присоединениях шин10(6)кВ, так и на присоединениях отходящих линий. На напряжении 0,4кВ учет электроэнергии производится, иногда по вводным присоединениям, на отходящих линиях 0,4кВ счетчики электрической энергии либо не устанавливаются либо используются только для технического учета.

На рисунке 1 приведена упрощенная схема электроснабжения промышленного предприятия. Схема включает в себя двухтрансформаторную главную понизительную подстанцию(ГПП), распределительные пункты(РП), трансформаторные подстанции(ТП и КТП). Цифрами обозначены различные возможные точки установки приборов учета электрической энергии:

- Уровень учета 1: счетчики, установленные во вводных ячейках РУ 10(6)кВ ГПП трехфазные счетчики электрической энергии, включенные через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. По этим счетчикам промышленные предприятия производят расчет за потребленную электроэнергию с энергоснабжающей организацией(энергосистемой). Эти счетчики могут быть также включены через трансформаторы тока и напряжения, установленные на вводах 110 кВ трансформаторов ГПП;

- Уровень учета 2: счетчики, установленные в ячейках отходящих линий РУ 10(6)кВ, эти счетчики используются, как правило, только для технического электрической энергии внутри предприятия;

- Уровень учета 3:

а) счетчики, используемые для расчетов со сторонними потребителями(субабонентами) предприятия, они установлены в ячейках отходящих линий РУ 10(6)кВ, питающих сторонних потребителей предприятия;

б) данные приборы учета используются для расчетов со сторонними потребителями, получающими электроэнергию на напряжении 0,4кВ;

- Уровень учета 4: счетчики, устанавливаемые на вводных присоединениях крупных потребителей электрической энергии на предприятии(печи(ДСП, РТП), выпрямительные агрегаты большой мощности, электролизные установки и т. п. );

- Уровень учета 5: счетчики, установленные на вводных присоединениях и присоединениях отходящих линий 0,4кВ, трансформаторных подстанций 10(6)/0,4кВ. Эти приборы обычно не используются для учета электрической энергии или вообще отсутствуют.

Основные приборы учета в настоящее время - индукционные счетчики электрической энергии. Снятие показаний счетчиков производится вручную. Обычно приборы учета электрической энергии не объединены в единую систему учета.

Рисунок 1 Схема электроснабжения промышленного предприятия с обозначением точек учета

Тепловая энергия.

Тепловую энергию промышленные предприятия могут получать из собственного источника(котельная, ТЭЦ) или из тепловых сетей сторонних организаций.

Если котельная является собственностью промышленного предприятия и отсутствуют сторонние потребители, то учет выработанной тепловой энергии как правило не ведется. Определение тепловых нагрузок производится расчетным путем. Количество тепловой энергии, выработанной котельной, определяется также расчетным путем по количеству топлива, потребленного котельной. В качестве топлива на котельных промышленных предприятий используются каменный уголь, мазут или природный газ.

При использовании в качестве топлива каменного угля или мазута определение количества потребленного топлива практически невозможно из-за отсутствия приборов учета. Поэтому расчет выработанной тепловой энергии по объему использованного топлива в данном случае недопустим.

Если в качестве топлива на котельной используется природный газ, то обычно имеются приборы учета, позволяющие отслеживать объем расхода газа. По значениям объема потребления газа котельной возможен расчет количества выработанного тепла.

В соответствии с "Правилами учета тепловой энергии" необходима установка узлов учета тепловой энергии, как на источнике (котельная, ТЭЦ), так и у потребителей тепловой энергии.

Природный газ.

Промышленные предприятия потребляют природный газ на технологические нужды (печи, сушильные агрегаты и т. п. ) и на выработку тепловой энергии в котельных.

Учет потребления газа производится с помощью счетчиков, установленных на центральных газораспределительных станциях (здесь организуется учет потребления в целом по предприятию) или в газораспределительных пунктах цехов или котельной.

Сжатый воздух.

Сжатый воздух на промышленном предприятии вырабатывается компрессорными станциями и далее по магистральным трубопроводам передается потребителям.

Учет расхода сжатого воздуха на промышленных предприятиях обычно отсутствует, производится только контроль давления воздуха в трубопроводах. Расчет выработанного количества сжатого воздуха обычно производится по паспортным данным компрессоров(производительности) и времени работы компрессора.

Пар.

Пар на промышленном предприятии используется в основном для сушки изделий после окраски, грунтовки или в качестве первичного теплоносителя.

Учет количества производимого пара отсутствует. Количество вырабатываемого пара определяется по паспортным данным и режимным картам котлов.

Вода.

В системах водоснабжения промышленных предприятий часто используется городская вода для технологических целей, что приводит к неоправданным материальным затратам на этот энергоноситель. Система оборотного водоснабжения либо отсутствует, либо развита недостаточно. Учет потребления воды имеется на многих предприятиях.

Анализируя существующие в настоящее время на промышленных предприятиях системы учета энергоносителей, можно сделать вывод о точности существующих методов учета. (см. таблицу 1).

Таблица 1Точность существующих методов учета для различных видов энергоносителей

Энергоноситель	Точность метода учета, %
Электрическая энергия	0,5
Топливо:
уголь	10
мазут	5
Газ	1
Тепловая энергия	15
Пар	15

При отсутствии на промышленном предприятии современной системы учета невозможно осуществлять контроль за потреблением энергоносителей, точно определять объемы потребляемых энергоносителей, соответственно возможны необоснованные материальные затраты на энергетические ресурсы, а также хищения.



2. Варианты организации и построения АСКУЭ

Классификации АСКУЭ в виде трех поколений систем представлена в таблице 2

Таблица 2 Классификация АСКУЭ

Год появления на рынке	Основные особенности	Тип архитектуры, протоколы	Примеры реализации
1-е поколение АСКУЭ, 1980	Электроиндукционные счетчики классов 2. 0 и 1. 0, устройства формирования импульсов, счетчики импульсов	Двухуровневая, ПЭВМ отсутствует	1. ИИСЭ (завод ВЗ ЭТ)
2-е поколение АСКУЭ, 1990	Электроиндукционные счетчики классов 2. 0 и 1. 0, электронные счетчики 1-го поколения, устройства сбора данных, контроллеры, ПЭВМ, кабельные и телефонные линии связи	Двух- и трехуровневая, архивы ведутся в ПЭВМ	1. ИИСЭ 3,4 (завод ВЗ ЭТ) 2. ТЦ-5000 (завод Точмаш) 3. КТС «Энергия» (ПО «Старт»)
3-е поколение АСКУЭ, 1995	Электронные счетчики 2-го поколения, контроль количества и качества энергии, телеизмерение, телесигнализация, телеуправление, устройства сбора с архивом данных, кабельные, телефонные и оптоволоконные линии связи	Двух итрехуровневая, на верхнем уровне сеть ПЭВМ. Архивы ведутся как в контроллерах, так и ПЭВМ - сервере. Две сети - две операционные системы	1. АСКУЭ «Омь» (НПФ «Мир») 2. АСКУЭ «Альфа-смарт» СП АББ-ВЭИ метроника) 3. АСКУЭ ИПУ РАН (институт проблем управления РАН)

Рыночный и технические АСКУЭ.

По назначению АСКУЭ предприятия подразделяют на системы рыночного и технического учета. Рыночным учетом называют учет поставки/потребления энергии предприятием для денежного расчета за нее (соответственно приборы для рыночного учета называют коммерческими, или расчетными). Техническим учетом называют учет для контроля процесса поставки/потребления энергии внутри предприятия по его отделам и объектам (соответственно используются приборы технического учета).

Технический учет образует информационную базу для исполнения функций текущего управления, планирования, нормирования и анализа электропотребления. Ведение технического учета электроэнергии на промышленных предприятиях позволяет:

- определить нерациональное использование электроэнергии на отдельных технологических участках;

- вводить экономические факторы, стимулирующие экономию электроэнергии;

- экономить энергоресурсы и снизить потребление электроэнергии на выпуск готовой продукции.

Задача технического учета отличается большей размерностью и сложностью. Технический учет осуществляется в настоящее время счетчиками электрической энергии на уровне распределительных и трансформаторных подстанций. Эти счетчики не могут фиксировать электроэнергию, непосредственно израсходованную тем или иным цехом, так как каждый цех получает питание от нескольких ТП (или РП), каждая из которых, в свою очередь, питает несколько цехов.

Например, для схемы предприятия, изображенного на рисунке 2 электропотребление цеха 2 определяется по счетчику Wh2. Цех 1питается как от ТП1 (счетчик Wh1), так и от ТП2 (разность показаний счетчиков Wh3 и Wh2). Таким образом, электропотребление цеха 1 можно определить по формуле Цех 1=Wh1+(Wh3-Wh2).

Счетчик Wh3 чаще всего устанавливается не на ТП, а на ГПП, т. е. на питающем конце кабеля.

Рисунок 2 Учет электроэнергии при техническом учете:

ТП - трансформаторная подстанция; Wh- счетчик электроэнергии.

Для осуществления разделения оценки электроэнергии по цехам и технологическим механизмам, как правило, необходимы дополнительная установка счетчиков, осуществление коммутаций и упорядочение электроподстанций.

Два способа сбора сведений, рыночный и технический, имеют свой особенный характер. Рыночный сбор сведений рутинен, имеет устоявшуюся схему энергоснабжения, для него характерно наличие небольшого количества электросчетчиков, по которым требуется установка приборов повышенной точности и маркировка всех исходящих проводов. При этом сами электросчетчики нижнего и среднего уровня автоматизированной системы коммерческого сбора сведений об энергоресурсах должны выбираться из гос. реестра измерительных средств. Кроме того, на системы рыночного сбора сведений в обязательном порядке наносятся пломбы, что ограничивает возможности внесения в них каких-либо оперативных изменений со стороны обслуживающего персонала энергоснабжающей организации.

Технический сбор сведений, наоборот, наступателен и постоянно развивается, повторяя за собой изменяющиеся условия производства. Для него характерно большое количество электросчетчиков с разными задачами контроля электрической мощности, по которым можно устанавливать в целях экономии средств устройства пониженной точности. Техническое управлениедопускает использование устройств, не занесенных в госреестр измерительных средств, однако при этом могут возникнуть проблемы с выяснением причин небаланса показаний электросчетчиков по потреблению мощности от систем коммерческого и технического учета. Отсутствие пломб на кожухе электросчетчиков энергосбытовой организацией позволяет энергетической службе предприятия очень быстро вносить изменения в схему технического контроля энергоресурсов, в уставки первичных измерительных устройств в соответствии с текущими изменениями в схеме энергоснабжения компании и спецификой решаемых общепроизводственных задач. Учитывая эту специфику коммерческого и технического учета можно оптимизировать ценностьсоздания АСКУЭ и ее использование.

2.1 Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт

Устраивание автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии с проведением опроса счетчиков через оптический порт является самым дешевым и наиболее экономичным способом построения системы. Электросчетчики не объединены локальной сетью и вообще никак не связаны между собой. Интервьюирование производится через оптический порт с помощью специальной навигатора-программы, размещенной на переносномПЭВМ, которая формирует счета за электроэнергию в файл счета.

На ноутбуке необходимо иметь программное обеспечение, которое осуществляет запрос в микроконтроллер счетчика и полученную информацию переносит в базу данных компьютера для последующего формирования своей базы данных. Самосинхронизация времени и даты микроконтроллера устройства происходит при снятии показаний автоматически без участия оператора.

Самосинхронизация даты и времени ноутбука с датой и временем сервера происходит в автоматическом режиме при соединении с сервером компании для передачи данных. Соединение осуществляется при помощи USB-входа обоих компьютеров. При предаче данных на сервер в нем формируется база данных, которая хранится в нем около 5 лет. Такая схема построения автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии является наименее затратной и более трудоемкой.

Минусом такого варианта построения системы является большая трудоемкость для опроса всех счетчиков на заданном участке электросети. Вторым минусом является проблема отключения задолжников от электросети, так как при отключении необходимо сначала внести данные в микроконтроллер счетчика, а затем отключать линию. Плюсом является уход системы от человеческого фактора (контролеров), что позволяет более точно снимать показания.

Таким образом, построение автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии на данном этапе, по сравнению с установкой обычных цифровых счетчиков трехфазного тока на промышленном предприятии, имеет единственный плюс-такая система позволит сделать обработку данных и сформировать отчет по расходу мощности на предприятии непосредственно из базы данных. Файл отчета не требует дополнительной обработки человеком и создается автоматически при помощи определенной программы.

2.2 Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером черезпреобразователь интерфейсов, модем.

Устраивание автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии с проведением опроса счетчиков через модем также является одним их самых дешевых и наиболее экономичных способов построения системы. Электросчетчики не объединены локальной сетью и вообще никак не связаны между собой. Интервьюирование производится через модем с помощью специальной навигатора-программы, размещенной на переносном ПЭВМ, которая формирует счета за электроэнергию в файл счета.

На ноутбуке необходимо иметь программное обеспечение, которое осуществляет запрос в микроконтроллер счетчика и полученную информацию переносит в базу данных компьютера для последующего формирования своей базы данных. Самосинхронизация времени и даты микроконтроллера устройства происходит при снятии показаний автоматически без участия оператора.

Самосинхронизация даты и времени ноутбука с датой и временем сервера происходит в автоматическом режиме при соединении с сервером компании для передачи данных. Соединение осуществляется при помощи модема обоих компьютеров.

Минусом такого варианта построения системы является большая трудоемкость для опроса всех счетчиков на заданном участке электросети. Вторым минусом является проблема отключения задолжников от электросети, так как при отключении необходимо сначала внести данные в микроконтроллер счетчика, а затем отключать линию. Плюсом является уход системы от человеческого фактора (контролеров), что позволяет более точно снимать показания.

Таким образом, построение автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии на данном этапе, по сравнению с установкой обычных цифровых счетчиков трехфазного тока на промышленном предприятии, имеет единственный плюс-такая система позволит сделать обработку данных и сформировать отчет по расходу мощности на предприятии непосредственно из базы данных. Файл отчета не требует дополнительной обработки человеком и создается автоматически при помощи определенной программы.

Рисунок 3 Организация опроса счетчиков персональным компьютером через преобразователь интерфейсов или модем

2. 3 Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков локальным центром сбора и обработки данных

Устройство соединены локальной сетью. Запрос по параметрам электроэнергии происходит в точно установленное время по расписанию (см. рисунок 4). Информация о текущем состоянии электрической сети по заданному участку формирует базу данных. Самосинхронизация времени электросчетчиков происходит в автоматическом режиме в процессе интервьюирования с датой и временем сервера.

На сервере происходит обработка сведений и создание основной базы данных. Скорость обработки информации и создание основной базы данных зависит от количества юзеров, количества считывающих устройств на электроучастке и интервалов их профиля, а также от сложности математических действий.

Локальная БД может функционировать либо под MSAsses, либо подORASLE8. XY. Сбор данных в БД происходит периодически с заданными интервалами.

Рисунок 4 Организация автоматического опроса счетчиков локальным центром сбора и обработки данных

2.4 Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы

Все измерительные приборы соединены между собой локальной сетью для передачи данных. Опрос электросчетчиков происходит по заданному графику.

В данной автоматизированной системе коммерческого учета существует два подуровня организации учета электроэнергии. Первый уровень не всегда связан с сервером локальной сетью и может опрашиваться при помощи переносного компьютера. Информация с электросчетчиков формирует базу данных первого уровня, здесь также может происходить обработка информации.

В центрах сбора данных второго уровня осуществляется дополнительное агрегирование и структурирование информации, запись ее в БД центров сбора данных второго уровня. При таком способе организации АСКУЭ в качестве БД рекомендуется использоватьORASLE8. XY.

Основная конфигурация программного комплекса Омега ЦЕНТР позволяет организовать параллельный сбор данных по четырем, восьми, шестнадцать итридцати двух каналов связи. При шестнадцати или тридцати двух каналах необходимо использовать 8-процессорный сервер ETegroHyperionRS830 G3 на базе IntelXeon E7 в качестве коммуникационного сервера. Каналы связи могут быть выделенными, коммутируемыми, а также может использоваться прямое соединение.

Рисунок 5 Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы



Между электросчетчиком и сервером иногда устанавливают центры сбора данных, в качестве промежуточного звена для хранения данных. Необходимость в центре сбора данных отпадает при небольшом количестве электросчетчиков на участке. Между центрами сбора данных первого и второго уровня существует взаимодействие по каналам связи. Различают выделенные каналы связи (то есть прямое проводное соединение, соединяющее два устройства), коммутируемые (сервис, позволяющий компьютеру, используя общую телефонную сеть, подключаться к устройству) а также прямое соединение по локальной сети. Запрос из базы данных сервера первого уровня для сервера второго уровня происходит в автоматическом режиме.

2.5 Преимущества построения однородной системы АСКУЭ

Для построения автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии на предприятии, ее можно сделать неоднородной и более дешевой. При этом будут использоваться различные технические достижения от разных заводов-изготовителей. Такая система будет называться неоднородной и стоить сравнительно дешевле, чем однородная.

Однако имеется ряд существенных недостатков, очень сильно снижающих эффективность данной системы: во-первых, используемое программное обеспечение имеет разных производителей; во-вторых, будет затруднен ремонт используемых устройств, так как необходимо иметь довольно большую ремонтную базу; в-третьих, обучение обслуживающего персонала также представляется проблемой, поскольку обучение необходимо производить в разных организациях; в-четвертых, привлечение большего количества специалистов за счет неоднорости данной системы. Таким образом, при экономии затрат в первоначальном случае, в последующем при эксплуатировании системы денежный убыток неизбежен.

При построении же однородной автоматизированной системы коммерческого учета проблем, возникающих с разным программным обеспечением, удается избежать. Благодаря этому система сразу вводится в действие, программное обеспечение не конфликтует между собой. Большинство серьезных фирм, занимающихся разработкой систем АСКУЭ, проектируют свои системы как однородные. Примером такого технического решения является АСКУЭ "АльфаЦЕНТР" от "АББ ВЭИ Метроника", г. Москва.



3. Современные автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ)

3.1 Автоматизированная система коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ) "ТСУ Пчела”

Устройство сбора данных представляет собой шестнадцатиканальный измерительный преобразователь импульсных входных сигналов, поступающих с телеметрических выходов счетчиков электрической энергии. Устройство сбора данных служит для сбора измерительной информации и выдачи полученных данных в заданном формате в линию связи для использования этих данных в телемеханической системе учета (ТСУ) "ПЧЕЛА" и других многоуровневых автоматизированных системах учета и контроля электроэнергии.

Допускается применение устройства сбора данных для построения систем учета других видов энергии и других физических величин, если для таких систем пригодны алгоритмы накопления информации, используемые в устройстве сбора данных.

...