Задачи систем контроля и учета

Содержание

Введение

Цели энергоучёта

Задачи систем контроля и учета

Функции АСКУЭ

Варианты организации и построения АСКУЭ

Счетчик АЛЬФА

Счетчик A2 АЛЬФА Плюс

Счетчик трехфазный многотарифный NiK 2301

Список источников

Введение

Стремительное развитие цифровых коммуникаций создало предпосылки для пересмотра ранее использовавшихся принципов построения автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ). Появление новых измерительных приборов, содержащих сразу несколько цифровых интерфейсов для приема-передачи данных, позволило отказаться от сложных систем телеметрии, имеющих в своем составе массу узлов преобразования аналоговых данных в цифровую форму, приемлемую для дальнейшего сбора и обработки информации.

Цели энергоучёта

Можно выделить две цели, достигаемые с помощью контроля и учета потребления энергоресурсов, вне зависимости от используемых для этого технических средств:

1. Обеспечение расчетов за энергоресурсы в соответствии с реальным объемом их потребления.

2. Минимизация производственных и непроизводственных затрат на энергоресурсы.

Благодаря различным способам достижения цели минимизация затрат на энергоресурсы может быть реализована как без уменьшения объема потребления энергоресурсов, так и за счет уменьшение объема потребления энергоресурсов.

Эти цели достигаются благодаря решению следующих задач учета энергоресурсов и контроля их параметров [1].

Задачи систем контроля и учета

1. Точное измерение параметров потребления энергоресурсов с целью обеспечения расчетов за энергоресурсы в соответствии с реальным объемом их потребления и минимизации непроизводственных затрат на энергоресурсы, в частности, за счет использования более точных измерительных приборов или повышения синхронности сбора первичных данных.

2. Диагностика полноты данных с целью обеспечения расчетов за энергоресурсы в соответствии с реальным объемом их потребления за счет повышения достоверности данных, используемых для финансовых расчетов с поставщиками энергоресурсов и субабонентами предприятия и принятия управленческих решений.

3. Комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов и контроль их параметров по предприятию, его инфра- (котельная и объекты жилкомбыта) и интраструктурам (цеха, подразделения, субабоненты) по действующим тарифным системам с целью минимизации производственных и непроизводственных затрат на энергоресурсы.

4. Контроль энергопотребления по всем энергоносителям, точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (5, 30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов, режимных и технологических ограничений мощности, расхода, давления и температуры с целью минимизации затрат на энергоресурсы и обеспечения безопасности энергоснабжения.

5. Фиксация отклонений контролируемых параметров энергоресурсов, их оценка в абсолютных и относительных единицах для анализа как энергопотребления, так и производственных процессов с целью минимизации затрат на энергоресурсы и восстановление производственных процессов после их нарушения из-за выхода контролируемых параметров энергоресурсов за допустимые пределы.

6. Сигнализация (цветом, звуком) об отклонениях контролируемых величин от допустимого диапазона значений с целью минимизации производственных затрат на энергоресурсы за счет принятия оперативных решений.

7. Прогнозирование (кратко-, средне- и долгосрочное) значений величин энергоучета с целью минимизации производственных затрат на энергоресурсы за счет планирования энергопотребления.

8. Автоматическое управление энергопотреблением на основе заданных критериев и приоритетных схем включения/отключения потребителей - регуляторов с целью минимизации производственных затрат на энергоресурсы за счет экономии ручного труда и обеспечения качества управления.

9. Поддержание единого системного времени с целью минимизации непроизводственных затрат на энергоресурсы за счет обеспечения синхронных измерений.

Большинство действующих АСКУЭ промышленных предприятий в силу своих структурных и функциональных ограничений решают только часть рассмотренных задач.

Функции АСКУЭ

1. Постоянный мониторинг величин мощности и энергии.

2. Слежение за превышением лимитов величин мощности и энергии со звуковой и/или визуальной сигнализацией оператору.

3. Построение графиков нагрузки и потребления.

4. Возможен дополнительный визуальный контроль, в реальном времени, еще и следующих параметров: ток нагрузки, напряжение питающей сети, частота питающей сети, сдвиг по фазе между током и напряжением.

5. Создание базы данных по всем измеряемым параметрам.

Варианты организации и построения АСКУЭ

Варианты организации и построения АСКУЭ рассмотрим на примере систем учета электроэнергии.

1. Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт.

Это наиболее простой вариант организации АСКУЭ. Счетчики не объединены между собой. Между счетчиками и центром сбора данных нет связи. Все счетчики опрашиваются последовательно при обходе счетчиков оператором. Опрос производится через оптический порт с помощью программы размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опроса. На компьютере центра сбора данных необходимы программные модули, формирующие файл-задание на опрос и загружающие информацию в основную базу данных (БД). Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем переносного компьютера. Синхронизация времени переносного компьютера со временем центра сбора данных производится в момент приема файлов заданий на опрос счетчиков. Для максимальной экономии средств на создание АСКУЭ в этом варианте роль центра сбора данных можно возложить на переносной компьютер.

Недостатками данного способа организации АСКУЭ является большая трудоемкость сбора данных со счетчиков и невозможность использования в системе индукционных или электронных счетчиков с импульсным выходом.

Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт позволяет решать следующие задачи:

а) точное измерение параметров потребления;

б) коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);

в) контроль энергопотребления по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;

г) обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии;

диагностика полноты данных;

д) описание электрических соединений объектов и их характеристик;

е) поддержание единого системного времени.

Рисунок 1 – Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт

2. Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем.

Счетчики, объединенные общей шиной RS-485, или по интерфейсу "токовая петля" на мультиплексор (типа МПР-16), или устройством сбора и подготовки данных (УСПД) могут располагаться в различных распределительных устройствах и опрашиваться один или несколько раз в месяц с помощью программы размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опроса. Между счетчиками и центром сбора данных нет постоянной связи. УСПД выполняет роль коммуникационного сервера. На компьютере центра 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 переносного компьютера со временем центра сбора данных производится в момент приема файлов заданий на опрос счетчиков. Выделенный компьютер для центра сбора данных в этом варианте также может отсутствовать, его роль может выполнять переносной компьютер.

Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем позволяет решать следующие задачи:

Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт позволяет решать следующие задачи:

а) точное измерение параметров потребления;

б) коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);

в) контроль энергопотребления по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;

г) обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии;

диагностика полноты данных;

д) описание электрических соединений объектов и их характеристик;

диагностика счетчиков;

е) поддержание единого системного времени.

Рисунок 2 – Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем

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

Счетчики постоянно связаны с центром сбора данных прямыми каналами связи и опрашиваются в соответствии с заданным расписанием опроса. Первичная информация со счетчиков записывается в БД. Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем компьютера центра сбора данных. В качестве компьютера центра сбора данных используется локальная ПЭВМ. На ней же происходит обработка данных и ведение БД. 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 БД происходит периодически с заданными интервалами.

Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков локальным центром сбора и обработки данных позволяет решать следующие задачи:

а) точное измерение параметров потребления;

б) комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);

в) контроль энергопотребления и параметров качества электроэнергии (ПКЭ) по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (5 минут, 30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;

г) обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии и контролю ПКЭ;

д) фиксация отклонений контролируемых параметров энергоресурсов, их оценка в абсолютных и относительных единицах для анализа как энергопотребления, так и производственных процессов;

е) сигнализация (цветом, звуком) об отклонениях контролируемых величин от допустимого диапазона значений;

ж) диагностика полноты данных;

з) описание электрических соединений объектов и их характеристик;

и) параметризация коммуникаций и характеристик опроса;

к) диагностика системы;

л) поддержание единого системного времени.

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

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

Основная часть счетчиков постоянно связана с центрами сбора данных первого уровня прямыми каналами связи и опрашивается в соответствии с заданным расписанием опроса, как в третьем способе организации АСКУЭ. Между некоторыми счетчиками и центром сбора данных первого уровня может не быть постоянной связи, они могут опрашиваться с помощью переносного компьютера, как во втором способе организации АСКУЭ. Первичная информация со счетчиков записывается в БД центров сбора данных первого уровня, на них же происходит обработка данных. 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 использовать СУБД ORACLE8.X.

Основная конфигурация программного комплекса Альфа ЦЕНТР позволяет организовать параллельный сбор данных по 4, 8, 16, 32 каналам связи. При 16, 32 каналах необходимо использовать отдельную ЭВМ в качестве коммуникационного сервера. Каналы связи могут быть выделенными, коммутируемыми, 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 всех параметров системы сбора данных, описание всех электрических и расчетных схем объектов, а также все первичные и расчетные данные хранятся только на сервере БД и приложений центра сбора данных.

Центры сбора данных, как правило, выполняют только функции сбора и обработки данных, АРМы пользователей подключаются к ним по локальной сети. При небольшом количестве счетчиков на объекте центр сбора данных первого уровня может выполнять функции АРМа.Центры сбора данных 1-го уровня связаны с центрами сбора данных 2-го уровня каналами связи. Каналы связи могут быть выделенными, коммутируемыми, прямым соединением по локальной сети. Сервер сбора данных центра сбора данных 2-го уровня автоматически запрашивает необходимую информацию из БД центров сбора данных 1-го уровня в соответствии с установленным расписанием.

Рисунок 4 – Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы.

Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы позволяет решать следующие задачи:

1) точное измерение параметров потребления;

2) комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);

3) ведение договоров и формирование платежных документов для расчетов за электроэнергию;

4) контроль энергопотребления и ПКЭ по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (5 минут, 30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;

5) сопровождение нормативно - справочной информации; обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии и контролю ПКЭ;

6) фиксация отклонений контролируемых параметров энергоресурсов, их оценка в абсолютных и относительных единицах для анализа как энергопотребления, так и производственных процессов;

7) сигнализация (цветом, звуком) об отклонениях контролируемых величин от допустимого диапазона значений;

8) диагностика полноты данных;

9) описание электрических соединений объектов и их характеристик;

10) параметризация коммуникаций и характеристик опроса;

11) диагностика системы;

12) поддержание единого системного времени [2-5].

Счетчик АЛЬФА

Счетчик АЛЬФА А1700 - это разработка концерна Elster в области учета электроэнергии и организации АСКУЭ. Область применения счетчика АЛЬФА А1700 - полный и точный коммерческий и технический учет в крупном промышленном и мелкомоторном секторе.

В счетчике АЛЬФА А1700 впервые применена модульная конструкция и независимость интерфейсов. Счетчик А1700 может дополнительно учитывать расход различных видов ресурсов и энергии, принимаемых по телеметрическим каналам с других счетчиков (воды, тепла, газа). Благодаря этому, а также широкому диапазону функций счетчиков АЛЬФА А1700 появляются абсолютно новые возможности по учету и организации систем АСКУЭ.

Микропроцессорные многофункциональные счетчики электроэнергии АЛЬФА А1700 предназначены для учета активной и реактивной энергии в трехфазных цепях переменного тока трансформаторного включения, в одно- и многотарифных режимах с классом точности 1.0, при этом число тарифных зон может достигать 16. Счетчик АЛЬФА А1700 работает в широком диапазоне рабочих токов и напряжений, имеет высокую чувствительность. Счетчик АЛЬФА А1700 измеряет и отображает параметры электрической сети - напряжения и токи фаз, активную, реактивную и полную мощность трехфазной системы, а также сервисные данные.

Совершенно новые возможности предоставляет счетчик А1700 для организации АСКУЭ. Для коммуникации счетчика А1700 могут независимо использоваться импульсные входы/выходы и цифровые интерфейсы и даже встроенный GSM-модем. Интересной особенностью АЛЬФА А1700 является то, что дополнительные интерфейсы подключаются без отключения счетчика и нарушения метрологических пломб.

Все измеренные и вычисленные данные, в том числе и полученные с других счетчиков по импульсным каналам, счетчик АЛЬФА А1700 хранит в энергонезависимой памяти. Возможности счетчика АЛЬФА А1700 позволяют хранить графики нагрузки по 16 каналам, при этом срок хранения графиков может достигать 900 дней. В счетчиках АЛЬФА А1700 применяется технология заложенная в счетчиках серии АЛЬФА, давно доказавшая свою высокую точность и надежность.

В счетчике можно запрограммировать второе расписание тарифных зон (отсроченный тариф), которое вступит в силу с заранее заданной даты, вместо действующего расписания.

Счетчики Альфа А1700 трансформаторного включения всех модификаций могут производить расчет измерений по первичной стороне с учетом коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов тока и напряжения. В режиме измерений по первичной стороне величины энергии и мощности автоматически умножаются на коэффициенты трансформации трансформатора напряжения (КН) и трансформатора тока (КТ) в точке учета.

Одним из основных достоинств счетчиков АЛЬФА А1700 является то, что они могут вести график нагрузки по 16-ти каналам. При этом длительность интервала графиков нагрузки может быть 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12, 15, 30, 60 минут, которая задается при помощи программного обеспечения AlphaPlus100. Глубина хранения графиков в памяти счетчика может достигать 900 дней, а вся информация привязана либо к стандартному времени, либо к летнему времени после перехода часов счетчика на летнее время.

Счетчик Альфа А1700 размещен в удобном и безопасном пластмассовом корпусе. Расположение монтажных отверстий и габаритов корпуса позволяет легко устанавливать счетчик практически в любые электротехнические шкафы. Счетчик АЛЬФА А1700 является универсальным трехэлементным счетчиком, который может быть включен как в 4-проводную цепь, так и в 3-проводную трехфазную сеть.

На лицевой панели корпуса установлено откидывающееся прозрачное окно, под которым находятся: жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), два светодиода LED (для контроля потока активной и реактивной энергий), элементы оптического порта, шильдик (с модификацией счетчика, номиналами тока и напряжения и другой информацией согласно требованиям ГОСТ 30206 или 30207), кнопки управления ALT и RESET. В счетчиках типа АЛЬФА А1700 предусмотрены кнопки управления режимами работы. Для включения вспомогательного (альтернативного) режима необходимо нажать кнопку ALT. Для сброса максимальной мощности необходимо нажать кнопку RESET, которая закрыта пломбируемой прозрачной крышкой счетчика.

Счетчик оснащен двухстрочным 16-символьным жидкокристаллическим индикатором (ЖКИ). ЖКИ используется для отображения программируемого набора измеренных и вычисленных величин, а также других вспомогательных параметров (всего до 200 параметров). Каждый отображаемый параметр сопровождается символьным пояснением. Для удобства просмотра набор параметров ЖКИ может быть разделен на меню каждой из которых присваивается собственный заголовок для идентификации.

Для считывания информации в зависимости от модификации счетчика могут быть установлены различные интерфейсы. Выводы интерфейсов счетчика располагаются под крышкой клеммника.

Оптический порт расположен на передней панели (под прозрачным окном) счетчика и сконструирован в соответствии со стандартом МЭК 1107. Оптический порт предназначен для связи счетчика с персональным компьютером через специальный оптический преобразователь, например, АЕ-1..

В счетчике A1700 возможна установка дополнительного модуля импульсных каналов. Этот дополнительный модуль имеет четыре полупроводниковых реле и может быть использован, как вторая группа реле для сбора информации.

В счетчиках А1700 может быть применен дополнительный модуль, имеющий четыре входных импульсных канала. Эти каналы могут быть использованы для подсчета импульсов от внешних датчиков с последующим переводом их в именованные единицы. Этими датчиками могут быть, в частности, счетчики воды, газа, имеющие импульсные выходы.

При наличии дополнительного модуля интерфейса RS-232 или RS-485 может быть использован модуль встроенного GSM-модема, который позволяет счетчикам А1700 осуществлять передачу данных посредством сотовой связи. Использование сотовой связи дает возможность организовать связь с удаленными точками учета для организации территориально распределенных АСКУЭ.

Для счетчиков серия АЛЬФА А1700 разработано современное программное обеспечение AlphaPlus100. Применение программного обеспечения предоставляет широкие возможности для учета и контролю электроэнергии (модификация программы счетчика, диагностическое и коммерческое чтение данных, ведение журнала связи, изменения расписания тарифных зон и другие возможности). Программное обеспечение AlphaPlus100 также позволяет просматривать конфигурационные параметры счетчика и измеренные данные. При помощи AlphaPlus100 можно изменить конфигурацию счетчика, т.е. добавить функции которые не были заданы при первоначальном программировании счетчика или отменить их (специальные задачи).

Счетчик Альфа А1700 имеет два уровня пломбирования. Первый уровень пломбирования - это пломбирование винтов, крепящих верхнюю и нижнюю части корпуса счетчика, на которые устанавливаются пломбы Госповерителя и завода-изготовителя. Второй же уровень - это установка пломбна винты прозрачного окна на лицевой панели счетчика и на винты крышки клеммника, которые устанавливается энергоснабжающей организации после установки счетчика в точке учета.

Аппаратурно-оптимальная реализация автоматов Мура требует совместного применения результатов абстрактной и структурной теории автоматов: минимизации количества состояний (уменьшение мощности множества состояний автомата и, как следствие, разрядности двоичного кода состояния), эффективного кодирования состояний (снижение уровня затрат при реализации функций следующего состояния), адаптации логической схемы к используемому базису (качественное распределение ресурсов кристалла за счет использования встроенных блоков памяти и особенностей организации внутренних модулей).

Счетчик A2 АЛЬФА Плюс

Многофункциональный счетчик электрической энергии А2 АЛЬФА Плюс является дальнейшим развитием технологии, заложенной в широко известных счетчиках типа АЛЬФА. Сохраняя в себе все положительные качества предыдущих счетчиков АЛЬФА, счетчики А2 АЛЬФА Плюс имеют возможность измерять и отображать некоторые параметры качества электроэнергии.

Многофункциональные трехфазные счетчики электроэнергии предназначены для:

1. Учета активной и реактивной энергии в трехфазных цепях переменного тока трансформаторного или прямого включения, в одно- и многотарифных режимах.

2. Использования в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) и передачи измеренных или вычисленных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету распределенной электрической энергии.

3. Измерения и отображения дополнительных параметров трехфазной энергетической сети (токов, напряжений, частоты. углов сдвига фаз, коэффициента искажения синусоидальности кривых тока и напряжения, гармонического состава кривых тока и напряжения).

Счетчик АЛЬФА(Плюс) измеряет, вычисляет и отображает на дисплее до 46 величин, относящихся к параметрам электроэнергии [6-7].

Поиск по сайту: