Создание систем учета энергоресурсов. Автоматизированные системы коммерческого учета энергоресурсов в сфере жкх
Автоматизировать сложный учет энергоресурсов , их расход, выгодно тем предприятиям, которые предоставляют услуги энергообеспечения, чтобы дистанционно контролировать расход, обеспечивать денежный расчет с клиентами за предоставленную услугу и получать прозрачные отчеты. Услуга службы заключается в генерации и распределении энергии для пользователей.
Технический учет энергоресурсов информирует о расходе энергии на каждом предприятии, в отдельных его подразделениях и также на конкретном оборудовании, где требуется установка счетчиков. Системы автоматического учета энергоресурсов , которые синхронизированы с техническим учетом, позволяют в перспективе повышать энергоэффективность за счет энергосбережения. Постоянная экономия (от 15 до 30 процентов) повышает прибыль предприятия.
При сопоставлении и анализе полученной статистики легко обнаружить проблемные участки, где потребление существенно превышает норму. Таким образом, если параллельно автоматизировать учет потребления энергоресурсов и учет экономии энергоресурсов , то это поспособствует рациональному решению задачи последующей оптимизации потребления.
Типы систем автоматического учета энергоресурсов
Промышленность и коммунальные предприятия заинтересованы в установке учета энергоресурсов . Коммерческий учет энергоресурсов с высокой точностью измерений осуществляется с помощью специальных, организованных в системы, счетчиков автоматизированного учета энергоресурсов . Системы бывают разные, например, в зависимости от целевого рынка (розничный, оптовый рынок), что отражается уже в их названии.
- Если АСКУЭ (автоматизированная система ) помогает контролировать расход энергоресурсов с учетом розничных цен, способствуя финансовым расчетам с предприятиями, занимающимися их сбытом;
- то АИИС КУЭ (автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета энергоресурсов ) нацелена на оптовый рынок и соответствует его требованиям. Эта система подлежит обязательной аттестации в контролирующем органе и регистрации в Госреестре.
Современные технологии не только усовершенствовали саму систему, но и ощутимо удешевили ее стоимость, расширяя круг потенциальных потребителей и, соответственно, сферы внедрения систем учета энергоресурсов .
- АССД (автоматизированные системы сбора данных о потреблении энергоресурсов) предназначены как дополнительные приборы. Потребитель, у которого уже работают регистраторы или счетчики, может заказать установку такой системы. Однако в данном случае сам заказчик следит за функционированием и метрологией своего оборудования.
- АСТУЭ (автоматизированные системы технического учета энергоресурсов) предназначена для внутреннего аудита и предполагает установку с заданной метрологией. Заказчик указывает нужные характеристики в техническом задании. Функционирование системы предприятия обеспечивают специальные службы, использующие современные технологии и каналы связи. Все необходимые данные автоматически собираются с приборов. В учет энергоресурсов входит объем производства, потребления и другие параметры.
Служба учета энергоресурсов оправдана простотой и доступностью регулярного получения высокоточных данных для систематического контроля расходов ресурсов с последующей их оптимизацией. Автоматизировать при грамотной организации учет энергоресурсов на энергоемком предприятии – путь к интенсивному повышению его эффективности, рентабельности и доходности. Постоянная экономия от внедрения системы обычно окупается за три квартала.
Автоматизировать учет потребления энергоресурсов стоит потому, что это минимизирует трудоемкость процесса расчетов. Электронная служба наиболее точно измеряет и фиксирует все важнейшие показатели, предоставляя без погрешностей массу дополнительной полезной информации.
- Доступны фактические данные по счетчикам конкретных объектов и их группам (улица, населенный пункт, город, область, регион) за любой период, включая текущие, суточные, декадные, месячные, квартальные, годовые расходы и т.д.
- Тщательно контролируется качество предоставляемых ресурсов.
- Инспектируется текущее состояние приборов коммерческого учета энергоресурсов .
- Осуществляется автоматический мониторинг состояния инженерных коммуникаций.
- Немедленно выявляются случаи несанкционированного доступа к счетчикам.
Установка контролирующих приборов решает много задач, что служит весомым аргументом в пользу решения автоматизировать учетные процедуры.
Технические возможности автоматических систем учета энергоресурсов
Счетчики – многофункциональны, их установка упрощает сбор и хранение разнородных данных.
- С заданной регулярностью результаты собранных измерений автоматически передаются на главный сервер учета энергоресурсов.
- Вся собранная отчетность консервируется для продолжительного хранения в системе службы.
- Полученные показатели подвергаются анализу с целью обеспечения экономии.
- Несанкционированное потребление обнаруживается системой, что упреждает ущерб и локализует применение своевременных адресных мер.
- Приборы быстро обнаруживают аварийные участки, что минимизирует ущерб и позволяет оперативно реагировать на утечки.
- Для подключения или отключения конечных потребителей от ресурсной сети не нужно выезжать на место, поскольку автоматические процедуры технического и коммерческого учета энергоресурсов осуществляются удаленно.
Архитектура структуры учета энергоресурсов зависит от сформулированного заказчиком технического задания и количества подконтрольных объектов. Подотчетная территория предприятия оснащается автоматическими счетчиками, приборами , ведущими коммерческий учет энергоресурсов . Счетчики подключаются к многоуровневой иерархической структуре сбора, анализа и хранения информации.
Вся нужная достоверная информация автоматически упорядочивается в виде таблиц, графиков, балансовых отчетов и журналов происшествий, и через проводные и беспроводные каналы связи передается адресату.
Опыт показал, что установка счетчиков автоматического коммерческого учета потребления энергоресурсов снижает затраты службы. Экономия достигается путем комплексного учета энергоресурсов. Здесь важна оперативная реакция на факты хищения и аварийные утечки; лимитирование расхода и контроль пиковых нагрузок; расчет и установление оптимального тарифа, автоматическая выписка счетов абонентов, оптимизация оплаты труда; уменьшение количества неоплаченных счетов, рационализация потребления и минимизация технических затрат. Всего этого легче добиться, если автоматизировать коммерческий учет энергоресурсов . Суммарная экономия в год в среднем достигает 15% от объема потребления.
В чрезвычайных ситуациях , когда контролируемые показатели выходят за границы нормы, предусмотрена сигнализация. Внутри структуры поддерживается единое время для предупреждения сбоев и исключения разночтений.
Любое современное промышленное предприятие потребляет значительный объем энергоресурсов в разных формах. В том числе для обеспечения своей жизнедеятельности и технологических процессов предприятия различных отраслей потребляют электроэнергию и трубные энергоресурсы (отопление, горячее водоснабжение и т.д.). Затраты на приобретение энергоресурсов составляют значительную долю в себестоимости готовой продукции, что обуславливает актуальность энергосбережения. В свою очередь, энергосбережение невозможно без точного учета. Поэтому первым шагом для снижения затрат будет внедрение системы комплексного учета энергоресурсов.
Что такое комплексный учет энергоресурсов?
Комплексный учет энергоресурсов предусматривает построение единой автоматизированной системы, которая собирает показания со всех приборов первичного учета, которые измеряют потребление электроэнергии и других ресурсов. Информация с приборов учета поступает на устройство сбора данных и передается на сервер, где затем осуществляется их обработка. В результате предприятие получает развернутую картину потребления энергоресурсов и значительный объем аналитической информации, необходимой для оптимизации потребления.
Преимущества комплексного учета энергоресурсов
Внедрение системы комплексного учета энергоресурсов имеет целый ряд преимуществ перед использованием отдельных систем для каждого конкретного вида ресурсов. Прежде всего, это более экономичное решение за счет использования единой инфраструктуры сбора данных от приборов учета разных ресурсов.
Помимо этого, комплексная система дает следующие преимущества эксплуатационного характера:
- Высокая информативность. Система комплексного учета энергоресурсов обеспечивает возможность получения данных о потреблении на любом из субъектов или структурных подразделений предприятия. Также обеспечивается возможность контроля показаний счетчиков энергоресурсов различного вида (электроэнергия, газ, отопление, вода и т.д.).
- Актуальность. Комплексная система позволяет контролировать потребление энергоресурсов в режиме реального времени. Также обеспечивается накопление информации за прошлые периоды для последующего изучения и анализа.
- Полная автоматизация процесса сбора информации, что имеет большое значение для предприятий со сложной структурой и большим количеством приборов учета потребления энергоресурсов.
- Высокий уровень точности получаемой информации о потреблении.
Благодаря этим преимуществам комплексный учет энергоресурсов является более удобным в эксплуатации. Кроме того, система позволяет обеспечить по-настоящему эффективный контроль энергопотребления, что дает возможность выявлять проблемные места и изыскивать новые возможности для экономии ресурсов.
Реализованные проекты по комплексному учету энергоресурсов
- Поквартирный учет потребляемых энергоресурсов: электроэнергии, горячей и холодной воды.
- Расчет балансов потребления энергоресурсов.
- Выписка счетов на оплату в автоматическом режиме.
Наше предложение
Компания «ЭНЕРГОАУДИТКОНТРОЛЬ» предлагает услуги по разработке и внедрению эффективной автоматизированной системы комплексного учета энергоресурсов на вашем предприятии. Мы имеем большой опыт интеграции таких систем, начиная со стадии проектирования, заканчивая сдачей объекта и вводом системы в эксплуатацию. Для построения систем используются передовые разработки и лучшее оборудование. Это позволяет нам гарантировать максимальную эффективность систем учета при сравнительно небольших затратах на их внедрение.
Кроме того, Наша компания выполнила разработку и получила свидетельство об утверждении типа средства измерений на Системы автоматизированные измерения и учета электроэнергии и энергоресурсов «ИЦ ЭАК» (АСКУЭР ИЦ ЭАК), регистрационный № 60241-15, срок действия до 27.03.2020 г.
Это позволяет существенно снизить затраты времени и средств на создание легитимных систем коммерческого учета энергоресурсов для промышленных предприятий и ЖКХ.
АИИС УЭ ГУП НАО «Нарьян-Марская электростанция»
Согласно определения, данного в законе «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности», энергосбережение - реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов, при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования. Иными словами, энергосбережение - это процесс снижения потерь электрической и тепловой энергии.
Значительную часть потерь электрической энергии составляют технические потери. Это технологический расход электроэнергии при ее передаче от генерирующего оборудования потребителю. Технические потери являются неизбежными, однако их сокращение достигается за счет оптимизации режимов работы оборудования, реализации мероприятий по компенсации реактивной мощности, своевременного обслуживания и замены выработавшего свой ресурс оборудования.
Еще одна составляющая потерь - так называемый недоучет. Любые приборы учета имеют собственную погрешность - как случайную, так и систематическую. Случайная погрешность может работать как в «плюс», так и в «минус». Систематическая погрешность фактически является недоучетом энергоресурсов. Использование счетчиков, трансформаторов тока и напряжения низкого класса точности, неправильный выбор коэффициентов трансформации трансформаторов тока, превышение номинальной нагрузки трансформаторов напряжения определяют систематическую составляющую погрешности.
По статистическим данным, в Единой энергосистеме России, суммарная систематическая погрешность приборов учета по классам напряжения составляет чуть более одного процента от общего отпуска в сеть. То есть один процент всей выработанной электроэнергии используется бесплатно. По результатам года этот процент составляет значительную для энергосистемы сумму.
Кроме этого, в структуре потерь есть так называемые коммерческие потери. Это прежде всего хищение электроэнергии потребителями. Данное явление наиболее характерно для бытового и мелкомоторного сектора. В России коммерческие потери составляют до 30% всей потребленной электроэнергии. Контролировать величину технических потерь, бороться с коммерческими потерями и снижать недоучет можно только развивая систему коммерческого и технического учета электроэнергии. Модернизация систем учета должна проходить с использованием самых современных измерительных и информационных технологий.
Автоматизированные информационно-измерительные системы учета электроэнергии широко применяются в России уже более 10 лет и зарекомендовали себя, как надежный инструмент оценки всех мероприятий по повышению энергоэффективности, обеспечивая при этом возврат инвестиций в создание системы от 1 до 10 месяцев (в отдельных случаях).
Основной вид деятельности ГУП НАО «Нарьян-Марская электростанция» – производство электрической энергии. «Нарьян-Марская электростанция» – самый мощный генерирующий объект, расположенный на территории муниципальных образований округа. В связи с этим эффективность внедрения системы учета электроэнергии, тепловой энергии и топлива на указанной электростанции будет максимальной.
На электростанции должен быть организован учет всех используемых видов топлива, учет вырабатываемой электрической и тепловой энергии. Все системы учета должны быть интегрированы в единую АИИС УЭ, позволяющую осуществлять мониторинг потребления топлива и выработки электрической и тепловой энергии в реальном масштабе времени.
При создании систем учета должен быть использован комплексный подход. Недопустимо устанавливать дорогостоящее измерительное оборудование в электроустановках подлежащих замене или капитальному ремонту. При проведении мероприятий по автоматизации сбора и обработки данных непременно должна проводиться работа по обеспечению требуемой точности измерений.
Архитектура системы
Практика применения информационных систем учета энергоресурсов доказала эффективность использования трехуровневой структуры.
Первый уровень составляет распределенная система сбора данных. Специализированные контроллеры собирают данные с приборов учета энергоресурсов, осуществляют преобразование и сохраняют консолидированную информацию в транзакционную базу данных.
Второй уровень - система хранения данных состоит из базы данных учета энергоресурсов и системы управления базами данных (СУБД). Третий уровень – система предоставления информации пользователям системы. Уровень может быть выполнен по технологии клиент–сервер с использованием технологии «толстого клиента». В этом случае вся бизнес-логика выполняется на стороне клиента – т.е. автоматизированного рабочего места пользователя. Система предоставления информации пользователям может быть построена также и в форме web-службы,
когда пользователи подключаются к серверу при помощи «тонких клиентов» (например, интернет-браузера).
Вся обработка информации в этом случае осуществляется на стороне сервера, что существенно разгружает ПК пользователя, позволяет централизованно обслуживать АИИС, однако требует большей квалификации обслуживающего персонала.
Автоматизированная информационно-измерительная система учета энергоресурсов
ГУП НАО «Нарьян-Марская электростанция».
Внедрение системы коммерческого учета позволяет снизить затраты на энергоресурсы за счёт:
точности расчетов с энергоснабжающими организациями и субабонентами;
повышения оперативности обнаружения и устранения отклонений от установленных режимов генерации и потребления;
планирования режимов и оптимизации графиков генерации и потребления.
снизить объём собственного энергопотребления за счёт:
повышения оперативности управления энергопотреблением;
централизованного контроля потребления энергоресурсов;
контроля собственного потребления энергоресурсов структурными подразделениями электростанции;
персонализированного контроля соблюдения технологической дисциплины и оптимизации режимов работы оборудования;
повышения оперативности выявления непроизводственных потерь энергоресурсов в форме утечек и аварийных режимов работы оборудования;
внедрение АИИС УЭ позволит разработать систему нормирования потребления и выработки электрической и тепловой энергии.
В целом, АИИС учета энергоресурсов должна стать инструментом объективного контроля реализации проводимых мероприятий и программ энергосбережения.
АИИС УЭ не должна оставаться изолированной и должна обеспечивать доступ других информационных систем к консолидированной учетной информации.
Интеграция системы учета энергоресурсов с системой диспетчерского управления позволит реализовать систему выдачи рекомендаций диспетчеру для выбора наиболее эффективного режима.
Интеграция системы учета энергоресурсов с системой управления предприятием позволит напрямую формировать отчетность о ключевых показателях производительности (KPI), производственную и бухгалтерскую отчетность исходя из объективной информации, сформированной автоматизированным комплексом.
На уровне системы управления предприятием рекомендуется создание систем многомерного анализа данных с использованием OLAP-технологий.
Использование систем анализа данных позволит определять самый экономически эффективный режим работы. А использование функций интеллектуального анализа данных (Data mining) позволит предсказывать поведение системы и на основе этой информации формировать рекомендации начальнику смены электростанции для обеспечения максимальной эффективности использования топливных ресурсов и оптимальной загрузки оборудования.
Именно автоматизированная информационно измерительная система учета энергоресурсов станет инструментом для оценки всех мероприятий по энергосбережению и обеспечению энергоэффективности объектов электроэнергетики. В связи с этим, мероприятия по ее созданию необходимо начинать проводить так скоро, как только это возможно (согласно требованиям федерального закона №261-ФЗ). Планы создания АИИС учета энергоресурсов необходимо увязывать с планами реконструкции распределительных устройств станции.
Кроме этого необходимо принимать во внимание планы создания других информационных систем электростанции для снижения издержек на создание сетевой и серверной инфраструктуры.
2.2 Автоматизированные системы учета и мониторинга выработки электроэнергии и потребления топлива дизель-генераторных электростанций
Эффективная система учета и мониторинга выработки электроэнергии и потребления топлива дизель-генераторных электростанций позволит:
Снизить потери от нецелевого использования дизельного топлива.
Оперативно отслеживать характеристики дизель-генераторных установок.
Повысить точность прогнозирования потребления энергетических ресурсов сельскими поселениями НАО.
Автоматически сводить топливный и энергетический баланс НАО.
Своевременно диагностировать работу ДГУ и планировать их ремонты.
Оптимизировать объем завозимого топлива в период летней навигации.
На основании данных полученных системой может быть принято обоснованное решение о замене или модернизации дизель-генератора.
В ходе реализации программы по внедрению системы учета и мониторинга должны быть решены вопросы:
Выбор типов измерительных приборов.
Организация сбора данных со счетчиков и расходомеров дизельного топлива на уровне ДЭС.
Организация системы передачи данных с уровня ДЭС в центр сбора и обработки данных.
Автоматизированная система учета и мониторинга выработки электроэнергии и расхода дизельного топлива должна представлять собой трехуровневую систему.
Первый уровень составляют счетчики электрической энергии и расходомеры дизельного топлива. Приборы учета и мониторинга в автоматическом режиме осуществляют измерение расхода электроэнергии и топлива, формируют архив значений и предоставляют цифровой интерфейс к результатам измерений. При необходимости эксплуатационный персонал может получить информацию с ЖКИ индикаторов приборов.
Структурная схема системы мониторинга и учета электрической энергии и дизельного топлива.
Второй уровень представляет собой устройство сбора и передачи данных (УСПД) конструктивно выполненное в виде PC-совместимого промышленного контроллера. УСПД собирает результаты измерений с расходомеров и счетчиков электрической энергии по цифровым интерфейсам, осуществляет обработку результатов измерений в соответствии с параметрированием промышленного контроллера, а так же предоставляет цифровой интерфейс к собранной информации.
Верхний (третий) уровень состоит из информационно-вычислительного комплекса (ИВК), который обеспечивает автоматизированный сбор и хранение результатов измерений, осуществляет диагностику состояния средств и объектов учета и мониторинга, а так же обеспечивает доступ к учетной информации эксплуатационного персонала.
ИВК, состоящий из коммуникационного сервера обеспечивает сбор данных с распределенной системы учета и мониторинга и передачу их на серверы базы данных. Для предоставления доступа к данным через сеть интернет в ИВК должен быть включен один или несколько web-серверов.
Программное обеспечение ИВК может включать:
Программное обеспечение систем управления базами данных (СУБД), которое должно обеспечивать формирование баз данных, управление файлами и их поиск. ПО должно иметь средства поддержки приложений, обеспечивающие ввод и поддержание целостности данных, а также формирование отчетов и должно преимущественно строиться с использованием технологии клиент-сервер либо сервис ориентированных технологий.
Программное обеспечение, реализующее задачи и функции АИИС (прикладное ПО), в соответствии с требованиями технического задания.
Программное обеспечение, отвечающее за полноту и достоверность информации в АИИС учета и мониторинга (ПО достоверизации), определяющее сроки обновления и хранения данных.
Программное обеспечение, отвечающее за поддержание системы единого времени в составе АИИС.
Одним из основных требований к программному обеспечению ИВК является открытость и возможность интеграции с другими информационными системами Ненецкого автономного округа.
Автоматизированная система учета и мониторинга электрической энергии и расхода дизельного топлива должна включать две подсистемы:
подсистему учета и мониторинга производства электрической энергии;
подсистему учета и мониторинга расхода дизельного топлива.
Расходомеры
Основным элементом подсистемы учета и мониторинга расхода дизельного топлива является расходомер. Он должен функционировать как в составе автоматизированной системы, так и автономно.
При выборе типа измерительного прибора необходимо учитывать, что многие расходомеры, представленные на рынке, в силу своих конструктивных особенностей, понижают давление в топливном тракте и в случае низкого качества топлива, либо экстремальных климатических условий, могут быть причиной аварии ДГУ. В связи с этим, предпочтительна установка современных ультразвуковых и электромагнитных расходомеров, которые не создают дополнительных потерь давления топлива.
Следует отметить, что существуют механические расходомеры создают минимальные потери давления, благодаря конструктивным особенностям, однако срок службы таких устройств составляет не более 10-15лет.
Также, необходимо внимательно подойти к определению места установки дизельного расходомера. Для предотвращения нецелевого использования топлива расходомер, как правило, должен быть установлен на каждом агрегате между расходным баком дизель-генератора и топливным фильтром. При этом, место установки каждого расходомера должно быть определено индивидуально, в соответствии с требованиями к монтажу, которые разработаны производителем прибора учета расхода дизельного топлива.
В топливной магистрали, ведущей из резервуарного парка к дизель-генератору, прибор учета следует размещать лишь при отсутствии возможности установки его после расходного бака, либо при отсутствии самого расходного бака.
Выбор типа расходомера связан с типом устройства сбора данных. Предпочтителен вариант, когда расходомер формирует профиль расход топлива, хранит его в своей энергонезависимой памяти и предоставляет цифровой интерфейс к этим данным. В этом случае исключены ошибки учета, вызванные человеческим фактором, и появляется возможность составления энергетического баланса ДЭС на суточном интервале, что существенно повышает наблюдаемость объекта.
Вне зависимости от типа, расходомер должен обеспечивать точность измерения не хуже 1%, среднюю наработку на отказ не менее 35000часов, при общем сроке службы не менее 20лет в условиях эксплуатации. Динамический диапазон - отношение максимального измеряемого расхода к минимальному значению измеряемого расхода - не должен быть менее чем 1:25. Диапазон допустимых температур должен быть не хуже от минус 300С до плюс 500С.
Счетчики электрической энергии
Счетчик электрической энергии является базовым элементов подсистемы учета и мониторинга электроэнергии.
При выборе типа электрического счетчика следует отдавать предпочтение отечественным многофункциональным цифровым приборам, имеющим положительный опыт эксплуатации в России. Примеры таких электросчетчиков приведены в приложении П1.
Одна из основных характеристик счетчика - класс точности – должен быть не хуже 0,5S. Для обеспечения непрерывности учета и мониторинга, прибор учета должен иметь возможность подключения резервного источника питания и автоматического переключения на источник резервного питания при исчезновении основного питания и наоборот. Также необходимым условием является наличие энергонезависимой памяти для хранения:
профиля нагрузки с получасовым интервалом на глубину не менее 35 суток;
данных по активной и реактивной электроэнергии с нарастающим итогом за прошедший месяц;
запрограммированных параметров.
Коммуникационные возможности счетчика электрической энергии должны обеспечивать подключение по одному или нескольким цифровым интерфейсам компонентов АИИС, в том числе для автономного считывания, удалѐнного доступа и параметрирования.
Системное время счетчика должно вестись с точностью не хуже 5с/сутки с возможностью внешней автоматической коррекции (синхронизации).
Все устройства, входящие в автоматизированную систему должны быть диагностируемы и следовательно наличие в устройствах «Журнала событий», фиксирующего время и даты наступления событий является обязательным.
Счетчик должен обеспечивать защиту от несанкционированного изменения параметров, а также от записи, при этом защита должна быть обеспечена на программном (логическом) уровне (установка паролей) и аппаратном (физическом) уровне.
В условиях НАО особенно важно, чтобы счетчики обеспечивали работоспособность в диапазоне температур от минус 40˚С до плюс 60˚С.
Средняя наработка на отказ счетчика должна составлять не менее 35000 часов при сроке службы не менее 20 лет.
Счетчик электрической энергии должен быть внесен в государственный реестр средств измерений РФ. Межповерочный интервал счетчика должен быть не менее 8 лет.
УСПД
На уровне ДЭС УСПД выполняет объединяющую функцию для всех подсистем. УСПД должно быть выполнено в виде промышленного контроллера.
Контроллер работает в автоматическом режиме и обеспечивает сбор результатов измерений от счѐтчиков по цифровым интерфейсам, обработку результатов измерений в соответствии с параметрированием промышленного контроллера, предоставляет интерфейс доступа к собранной информации, синхронизирует системное время приборов учета электроэнергии и дизельного топлива.
Программное обеспечение УСПД должно поддерживать необходимые протоколы, а само УСПД совместимо по интерфейсу, как с выбранными расходомерами, так и со счетчиками электроэнергии. Использование отдельного устройства сбора и передачи данных для каждой подсистемы существенно повышает стоимость самой системы и существенно усложняет обслуживание автоматизированной системы.
В связи с малой доступностью большинства сельских поселений НАО диагностируемость оборудования АИИС чрезвычайно важна. В промышленном контроллере должно быть обеспечено автоматическое ведение «Журнала событий», в котором фиксируются время и даты наступления событий, а также попытки несанкционированного доступа связи с промышленным контроллером, приведшие к каким-либо изменениям данных, перезапуски промышленного контроллера (при пропадании напряжения, зацикливании и т.п.), изменение текущих значений времени и даты при синхронизации времени, отключение питания. Все события, фиксируемые в журнале приборов учета и промышленного контроллера, должны передаваться в центр сбора данных.
Самодиагностика устройства сбора и передачи данных должна записываться в журнал событий или выводиться на экран УСПД. Глубина хранения данных на промышленном контроллере не должна быть меньше 35 суток.
Промышленный контроллер должен иметь встроенные энергонезависимые часы, обеспечивающие ведение даты и времени. Рекомендуемая точность хода часов должна быть не хуже 5.0 с/сутки.
Необходимо использовать УСПД, либо выполненный в едином корпусе, обеспечивающем возможность одностороннего обслуживания и степень защиты не ниже IP51 (в соответствии с ГОСТ 14254) или установленный в специализированных шкафах, имеющих степень защиты не менее IP51.
Конструкция промышленного контроллера должна позволять его размещение как на стандартных панелях, так и в специализированных шкафах (при использовании внешних модемов). Промышленный контроллер должен функционировать автоматически (без вмешательства эксплуатационного персонала) и иметь подтвержденную наработку на отказ не менее 35000 часов. Срок службы промышленного контроллера должен составлять не менее 20 лет.
Напряжение питания промышленного контроллера от сети постоянного тока должно составлять 24В с допустимым отклонением напряжения в пределах +/- 20%. Промышленный контроллер должен иметь резервный источник питания и обеспечивать автоматическое переключение на резервный источник питания при исчезновении основного питания и обратно. Промышленный контроллер должен обеспечивать работоспособность в диапазоне температур, в соответствии с условиями эксплуатации.
В целях оптимизации стоимости измерительного оборудования может быть выбран вариант, когда с расходомера унифицированный сигнал 4-20мА заводится непосредственно в контроллер УСПД. В этом случае необходимо учитывать, что измерительный канал заканчивается на УСПД и контроллер должен быть сертифицирован как средство измерения и внесен в государственный реестр средств измерений.
Вопросы питания измерительных приборов и коммуникационного оборудования
В ходе разработки и реализации проектов по внедрению автоматизированной системы учета и мониторинга особое внимание должно быть уделено вопросам электропитания основных элементов системы. Организация резервированного питания позволит обеспечить непрерывное
функционирование всех элементов, обеспечит непрерывный учет дизельного топлива и электроэнергии, постоянный мониторинг ДЭС из центра сбора данных.
Счетчики электроэнергии должны иметь дополнительный ввод внешнего питания для передачи информации по цифровому интерфейсу в случае отсутствия измерительного напряжения. Производители расходомеров снабжают приборы учета внутренним источником питания, позволяющим устройству выполнять учетные функции и оставаться на связи до 30 дней, при отсутствии внешнего питания.
Нарушения качества электрической энергии могут приводить к выходу из строя элементов автоматизированной системы, в связи с этим, должны быть приняты меры по повышению качества электрической энергии питания приборов учета и средств автоматизации.
Система заземления ДЭС должна отвечать требованиям ПУЭ. Создание отдельного контура заземления для системы автоматизации и связи должно быть обосновано в проектной документации.
Организация каналов связи для системы сбора данных
Для удаленных и малодоступных районов НАО предпочтительно организовывать спутниковый канал связи между ИВКЭ и ИВК. Стоимость комплекта двунаправленной спутниковой связи находится в пределах от 80 до 150 тысяч рублей за одну точку. Абонентская плата за использование спутникового канала связи пропускной способностью 512кбит/сек составляет от 500 до 3000 рублей в зависимости от объема передаваемой информации. Организованный канал может использоваться не только для передачи данных АИИС, но и для организации канала голосовой связи. При этом обеспечивается возможность развития систем автоматизации, создания подсистемы учета и мониторинга тепловой энергии, подключения метеорологического оборудования. Недостатком спутниковых систем передачи данных является зависимость качества связи от погодных условий.
В районах присутствия операторов мобильной связи экономически целесообразным является создание систем передачи данных на базе GSM/GPRS/3G каналов.
Нежелательно организовывать сбор учетный данных через передачу по телефону, радиосвязи или передачу показаний приборов учета с нарочным. Такой способ увеличивает риск злоупотреблений и не исключает ошибки при снятии показаний и передаче их оператору центра сбора и обработки данных системы учета и мониторинга электрической энергии и дизельного топлива.
Внедрение системы учета необходимо производить в несколько этапов с выделением пусковых комплексов. Для оценки эффективности системы учета необходимо реализовать 2-3 «пилотных» проекта в относительно легкодоступных населенных пунктах.
В первую очередь автоматизированными системами учета и мониторинга электрической энергии и дизельного топлива следует оснастить наиболее крупные дизельные электрические станции в населенных пунктах с наибольшей численностью населения.
Во вторую очередь следует оснащать ДЭС с наибольшим расходом топлива на выработку одного кВт*ч. электроэнергии, для обнаружения коммерческих потерь дизельного топлива и борьбы с ними. Далее такими системами должны быть оборудованы все остальные электростанции Ненецкого автономного округа.
2.3 АИИС учета электроэнергии объектов ЖКХ г.Нарьян-Мар
Разработка подпрограммы по установке автоматизированной информационно-измерительной системы учета электроэнергии объектов ЖКХ г.Нарьян-Мар должна выполняться по поручению Правительства Ненецкого автономного округа. В ходе реализации необходимо создание общедомовых узлов учета электрической энергии, а также оборудование узлов учета современными приборами.
Реализация подпрограммы позволит:
1. Повысить надежность снабжения электрической энергией социально значимых объектов городской инфраструктуры, а так же населения г.Нарьян-Мар.
2. Снизить потери электроэнергии в городской электрической сети.
3. Провести определение и выравнивание общего баланса использования электрической энергии и мощности, что позволит более обоснованно подойти к формированию тарифа на передачу и использование электроэнергии.
4. Повысить заинтересованность управляющих компаний в более эффективной эксплуатации и ремонте внутридомовых электрических сетей.
5. Повысить оперативность управления электроснабжением объектов ЖКХ.
6. Вести адресную борьбу с коммерческими потерями электроэнергии.
7. Разработать наиболее эффективные дифференцированные тарифы для населения и промышленных предприятий.
В качестве приборов учета необходимо использовать цифровые многофункциональные счетчики отечественного производства. Рекомендуемые типы приборов учета представлены в приложении П1.
Счетчики рекомендуется размещать в отдельных шкафах учета. При этом
система обогрева шкафа должна обеспечивать функционирование узла учета при
любой температуре наружного воздуха. Все шкафы учета должны оборудоваться
системой удаленного сбора данных, позволяющей получать информацию с
электросчетчиков через сеть GSM/GPRS/3G.
Очередность установки узлов учета электрической энергии должна быть определена и согласована в ходе реализации проекта, исходя из следующих критериев:
1. Жилые дома с наибольшими объемами потребления.
2. Жилые дома с низкой обеспеченностью индивидуальными приборами учета.
3. Остальные жилые дома.
В ходе реализации проекта современными пунктами учета должны быть оборудованы все многоквартирные жилые дома г.Нарьян-Мар.
В бытовом секторе существенную роль в структуре потерь электроэнергии играют коммерческие потери. Наиболее эффективное мероприятие по снижению коммерческих потерь электроэнергии - обновление парка приборов учета у бытовых потребителей. Должна быть поставлена цель полностью обновить парк приборов в ближайшие 2-3года. АИИС учета электроэнергии, в первую очередь, должна внедряется в тех местах, где наиболее вероятна возможность несанкционированного потребления. Современные технологии передачи данных позволяют осуществлять беспроводной сбор данных о потреблении электроэнергии со счетчиков. Причем стоимость таких решений неуклонно снижается.
Ограничиваться только техническими мероприятиями не следует. Помимо капитальных вложений в организацию узлов учета, не менее эффективны и мероприятия организационного характера, такие как:
проведение проверок и рейдов по выявлению нарушений потребления электроэнергии;
пересмотр договоров с физическими и юридическими лицами.
При борьбе с коммерческими потерями в системах электроснабжения потребителей всегда следует сопоставлять стоимость капитальных вложений и ожидаемую отдачу от принимаемых мер.
Благодаря однонаправленности передачи, подъездная сеть полностью изолирована от домовой сети и исключает любое вмешательство в работу системы учета ресурсов со стороны WEB-клиентов. Домовой контроллер системы является ведущим, обеспечивая обмен с ПК и выполняя диспетчерские функции.Другая важная задача – опрос первичных приборов учета, предназначенных для измерения общего уровня потребления ресурсов всем объектом в целом. Кроме того, этот контроллер хранит всю служебную информацию, собирает файлы сведений о потреблении ресурсов и ведет журналы событий, формируемые другими контроллерами. Необходимо отметить, что наличие нескольких копий (реплик) одной и той же информации повышает устойчивость работы системы учета в нестандартных ситуациях. Вычислительные ресурсы ПК также используются для обработки нештатных ситуаций, например, отключений питания, поломок аппаратной части, случаев мошенничества, аварийных ситуаций в коммунальных системах квартир и дома.
Система учета построена как однородная сеть однотипных элементов и создана на основе технологии MicroLAN, разработанной фирмой "Dallas Semiconductor Inc". Сеть передачи данных 1-Wire® Net (еще известная как MicroLAN) – дешевая система обмена данными между промышленным контроллером и сетевыми устройствами. Разработчик сети производит широкий спектр устройств, поддерживающих протокол 1-Wire. Сюда входят: счетчики, датчики температуры, элементы памяти (типа RAM и EEPROM), электронные ключи (iButton) и т.д. Как показал анализ, этот набор компонентов позволяет построить полнофункциональную систему учета расхода энергоресурсов.
Одно из главных достоинств сети – простота управления. Никакое сетевое устройство не может передавать данные, пока к нему не поступит запрос от ведущего узла. Все узлы или устройства подключены к общей шине, образуемой витой неэкранированной парой.
Каждое устройство имеет уникальный сетевой адрес, записанный в прожигаемом при его изготовлении ПЗУ. Каждое устройство оснащено литиевой батареей со сроком службы 10 лет, что позволяет значительно сократить потребляемую мощность, увеличить устойчивость к отключению электроэнергии и максимально упростить кабельную систему, используемую для подключения приборов учета.
Датчик температуры обеспечивает измерение с точностью до 0,1°С. Для нормальной работы термодатчиков во время выполнения измерений, на них необходимо подать постоянное напряжение номиналом 5 В. Благодаря использованию литиевых батарей удалось отказаться от передачи энергии по проводам. Датчики и регистраторы импульсов опрашиваются с периодом 15 минут, а приборы, подключенные к контроллеру системы напрямую, обычно имеют период опроса, равный одному часу.
При расчете потребления ресурсов отдельно взятой квартирой применяется алгоритм, позволяющий учитывать как часть ситуаций, связанных с отказами оборудования, так и возможность объединения нескольких квартир в одну.
Связывание между областями учета (квартирами) и узлами учета производится уже на уровне управляющего компьютера, принимающего информацию от дома в целом, т.е. централизовано, в одной точке. Такое решение позволяет увеличить гибкость системы, облегчить процесс ее обслуживания и упростить программное обеспечение контроллеров. Более того, это позволяет выполнять расчеты при объединении или разделении областей учета, не дожидаясь окончания месяца.
Данные от основного контроллера поступают в персональный компьютер (ПК). На ПК устанавливается следующее прикладное программное обеспечение (ПО): система управления базами данных (СУБД) и программа загрузки формируемых контроллерами данных.
В СУБД формируется база данных (БД), содержащая три группы таблиц:
журналы состояния объектов системы и ошибок,
показания сенсоров,
результаты расчета баланса по каждому виду ресурса.
Процесс загрузки данных осуществляется каждые 15 минут.
Другая особенность алгоритма связана с особенностями учета общедомовых расходов, распределения небаланса между квартирами и отказами системы учета. Регистраторы импульсов обладают возможностью подсчитывать поступившие импульсы независимо от того, производит ли контроллер их опрос. Может сложиться ситуация, когда по какой-либо причине связь с приборами учета в ряде квартир отсутствовала, а затем была восстановлена. Так как система производит составление баланса потребления каждый час, то для таких квартир следует применить какие-либо нормативы. Однако после восстановления связи становится доступной информация о действительном количестве потребленных ресурсов, что требует внесения изменений в ранее сделанные расчеты. Для удобства таких операций контроллеры системы всегда ведут расчет потребления с начала месяца. Накопленные данные каждый час передаются домовому контроллеру.
Такой подход позволяет не только более гибко вносить изменения в итоговый баланс, но и осуществлять распределение общедомовых расходов и небаланса, обеспечивающее наиболее актуальную картину с начала месяца до момента наблюдения. Часовые показатели рассчитываются уже на уровне управляющего компьютера.
Регистраторы импульсов устанавливаются в непосредственной близости от первичных датчиков, которыми являются: приборы учета холодной и горячей воды с импульсными выходами, электронные счетчики электрической энергии и газа. Подсчет импульсов от первичных приборов ведется независимо от наличия внешнего питания и работоспособности самой системы, поскольку обладают встроенной литиевой батареей. Датчики температуры предназначены для измерения температур воздуха и отопительного прибора. Они устанавливаются попарно на каждый отопительный прибор: один на уровне пола, другой на батарее. По этим данным система определяет количество тепла, отданное каждой батареей и, как следствие, тепловой энергии, полученной каждой квартирой. В каждой квартире могут быть установлены различные типы отопительных приборов теплоотдача, у которых разная. Для учета этой разницы вводится понятие удельной теплоотдачи и коэффициента тепловой эффективности отопительного прибора. С помощью этого коэффициента на этапе заполнения таблицы конфигурации учитывается тип отопительного прибора. Использование этого коэффициента позволяет правильно учитывать количество тепла, отдаваемого каждым типом отопительного прибора.
Автоматизированный учет энергоресурсов обеспечивается за счет специальных систем. Данные системы не только гарантируют технический и коммерческий учет затраченных энергоресурсов, но и осуществляют учет и контроль отпуска и потребления носителей энергии, контроль текущей нагрузки. Системы учета энергоресурсов помогают осуществлять принятие решений в планировании энергосберегающей политики на производстве и его энергопотребления.
Функции системы учета энергоресурсов
Системы автоматизированного учета энергоресурсов выполняют большое количество важных функций. К ним относятся:
- Контроль поступления электроэнергии в сеть производства, а также текущей нагрузки сети. Система занимается и распределением нагрузки по разным направлениям.
- Создание единого информационного пространства, с целью обеспечения коммерческих интересов всех потребителей энергии.
- Повышение уровня достоверности и точности поступающих данных. Это осуществляется за счет верификации, которая, в свою очередь, происходит за счет создания баланса энергии между дублирующим и основным счетчиками.
- Улучшение оперативности координации режимов потребления энергии.
- Создание единого расчетного времени для эффективной работы всех элементов энергосистемы.
- Определение составляющих баланса электроэнергии, а также их прогнозирование.
- Контроль технического состояния систем учета энергии.
- Анализ нагрузки на сеть по направлениям и уровня потребления энергии.
- Снижение возможных потерь электроэнергии, за счет чего получается дополнительная экономия.
- Повышение уровня точности процесса учета электроэнергии.
- Определение возможных мест хищения и утечки энергии.
- Существенное снижение расходов на ремонт оборудования и его обслуживание. Это достигается за счет использования современного, точного и надежного программного обеспечения.
- Вычисление оптимальных режимов использования оборудования. Управление пиками нагрузки, а также моделирование энергопотребления и его прогнозирование.
- Снижение количества времени, требуемого на сбор и обработку данных, а также на принятие важных управленческих решений.
Также автоматизированная система учета энергоресурсов обеспечивает учет:
- Реактивной и активной мощностей по каждой из точек учета, а также по каждому из направлений всей системы в целом.
- Отпуска и поступления реактивной и активной энергии по вышеперечисленным параметрам.
- Сальдо отпуска и поступления энергии.
- Возможных и текущих потерь электроэнергии.
В качестве учетных периодов, для автоматизированных систем учета потребления энергоресурсов , выступают получасы, сутки, месяцы, кварталы и годы. Также в качестве расчетного периода иногда принимается произвольный период времени, кратный вышеописанным.
Учёт энергоресурсов: иерархия
Системы учета энергоресурсов, как правило, имеют иерархическую структуру, состоящую из двух уровней. Первый или верхний уровень - это непосредственно управление предприятием, второй или нижний - сами объекты контроля. Каждый из этих уровней строится на основании универсальных средств программно-технического обеспечения, которые активно используют различную вычислительную технику и микропроцессоры. Уровни объединены между собой при помощи телекоммуникационных средств. Как правило, подсистемы верхнего уровня иерархии имеют подсистему для обмена информацией со смежными предприятиями и автоматизированными системами нижнего уровня.
Системы учета энергоресурсов: применение
Автоматизированный учет энергоресурсов - это приоритетное направление во многих отраслях промышленности. Многие предприятия занимаются внедрением и разработкой систем управления и контроля энергопотребления, реализуют в этой сфере комплексные задачи по автоматизации процесса учета потребления энергоресурсов.
За границей учет потребления энергоресурсов реализуется повсеместно не только в рамках крупных промышленных предприятий, но и в рамках частного коммерческого сектора. Зарубежные системы называются AMR system - automatic meter reading system, и рассчитаны на учет не только электроэнергии, но и прочих типов энергоресурсов.
Современные правила пользования электроэнергией предусматривают, что автоматизированные системы учета электрической энергии должны быть установлены для всех потребителей энергии максимальная мощность которых равна или превышает 670 кВт
Учет потребления энергоресурсов: техническая сорона
С технической точки зрения, автоматические системы учета энергии представляют из себя централизованную иерархическую информационно-измерительную систему, в состав которой входит уровень измерительных каналов для обмена данными, уровень учета энергоресурсов, клиентский уровень, уровень серверов. Кроме этого, система должна быть открытой и иметь возможность интеграции с другими системами управления и учета, уже существующими на предприятии. Точность поступающих в систему данных обеспечивается за счет того, что данные поступают синхронно через определенные интервалы времени.
Комплекс систем учета и контроля энергии снабжается надежными каналами связи с объектом, благодаря которым обеспечивается стабильное прямое соединение с центром хранения и сбора данных, а также их анализа. Система обладает стандартными протоколами обмена информацией. Сохранность информации гарантируется даже в случае отказа отдельных элементов или технических средств системы.
Также система обладает собственными средствами мониторинга и ведения журнала событий. Все узлы системы соответствуют требованиям электромагнитной совместимости.
