Автоматизована система комерційного обліку електроенергії

Зміст

1. Вступ

2. Ринок електроенергії

3. Необхідність впровадження автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ)

4. Переваги автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ)

4.1 Доступна вартість устаткування і монтажу

4.2 Надійність

4.3 Зручність і простота обслуговування

4.4 Різноманітність функцій

5. Основні функції системи АСКОЕ

6. Склад автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії

7. Організація роботи автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії

8. Організація роботи лічильника електроенергії «Меркурій 230 AR»

9. Параметри системи обліку

10. Отримання розрахункових даних

11. Коди даних обліку

12. Рівень пакетів даних

13. Канали обліку

14. Програмне забезпечення ПК диспетчера (Energy Vision)

15. Додаткові підсистеми

15.1 Підсистема збору інформації і обміну із зовнішніми системами

15.2 Підсистема відображення даних.

15.3 Підсистема конфігурування.

16. Співпраця з SAP2

17. Приклад побудови АСКОЕ великого об’єкта енергетики

18. Висновок

19. Список використаної літератури

1. Вступ

У зв'язку з переходом до ринкової економіки, виникла необхідність підвищити ефективність управління енергоспоживанням, оскільки це відповідає економічним інтересам постачальників і споживачів електроенергії. Одним з напрямів рішення даної задачі є точний контроль і облік електроенергії. Саме цей напрям повинен забезпечити значну частину загального енергозбереження, потенціал якого складає більше 1/3 всього нинішнього об'єму енергоспоживання.

Нові економічні відносини у сфері управління енергоспоживанням виявляються у формуванні єдиного ринку електроенергії. Виходячи з вище сказаного, ринок електроенергії повинен бути багатокомпонентним механізмом узгодження економічних інтересів постачальників і споживачів електроенергії.

Одним з найважливіших компонентів ринку електроенергії є його інструментальне забезпечення, яке є сукупністю систем, приладів, пристроїв, каналів зв'язку, алгоритмів для контролю і управління параметрами енергоспоживання. Базою формування і розвитку інструментального забезпечення є автоматизовані системи комерційного обліку електроенергії.

2. Ринок електроенергії

В умовах державного централізованого планування енергоспоживання баланс економічних інтересів виробників і споживачів електроенергії зводився на рівні державних планів, при цьому споживач повинен був одержувати заплановану кількість дешевої електроенергії в зручний для нього час. Тому основне призначення електроенергетичної галузі полягало в надійному, безперебійному енергопостачанні споживачів в запланованих об'ємах. Для досягнення цієї мети здійснювалося управління процесом виробництва, передачі і розподілу електроенергії. Навантаження регулювалося методом прямого управління — на вимогу урядових органів і енергокомпаній. В цих умовах електрична енергія розглядалася, перш за все, як фізична субстанція, тому першочерговим (і єдино необхідним) засобом управління енергоспоживанням була автоматизована система диспетчерського управління (АСДУ), виконуюча роль регулятора потоків електричної енергії в процесі її виробництва, передачі і розподілу.

Потреба в обліку великих потоків електроенергії при її експорті і при перетіканнях між енергосистемами, з'єднаними енергетичними системами і в масштабах єдиної енергетичної системи, зумовила необхідність створення локальних автоматизованих систем вимірювання (контролю) електроенергії (АСВЕ).

В період переходу до ринкової економіки електроенергія стає повноцінним товаром — об'єктом купівлі-продажу. Оскільки процес купівлі-продажу завершується тільки після оплати (реалізації), електроенергія як товар виражається не тільки кількістю, але і вартістю. При цьому основними ринковими параметрами стають кількість корисно відпущеної енергії і її сплачена вартість, а роздрібний і оптовий ринки електроенергії, що формуються, є по суті ринком корисно спожитої електроенергії.

Розвиток ринку електроенергії на основі економічного методу управління зажадав створення повномасштабних ієрархічних систем: автоматизованих систем вимірювання електроенергії (АСВЕ), диспетчерського управління (АСДУ), комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ).

Основна особливість економічного методу управління – розгляд енергоспоживання як головної ланки, що управляє ринком електроенергії, який у свою чергу представляється сукупністю власне технологічного процесу (виробництва, передачі, розподілу і споживання електроенергії), обліково-фінансового процесу енергоспоживання, а також політико-економічного, що відображає поточну політику в області енерговикористання. Це і є передумовою для управління ринком електроенергії за допомогою створення єдиної, інтегрованої, системи управління енергоспоживанням на базі систем АСВЕ, АСДУ і АСКОЕ (1).

3. Необхідність впровадження АСКОЕ

Автоматизована система комерційного обліку електроенергії дозволяє:

- підвищити точність, оперативність і достовірність обліку електроенергії і потужності;

- виконувати оперативний контроль за режимами електроспоживання, у тому числі контроль договірних величин електроенергії і потужності;

- оперативно пред'являти санкції підприємствам за перевищення договірних і дозволених величин потужності.

Розрахунковий облік більшості промислових підприємств здійснюється на їх власних підстанціях. Установка комерційних систем обліку електроенергії в цих умовах можлива тільки на підстанціях споживачів. Це дозволяє персоналу підприємств використовувати АСКОЕ і для оперативного контролю, і для регулювання режимів власного енергоспоживання.

Широке упровадження АСКОЕ на промислових підприємствах регіону почалося в 1993 році. В даний час рішенням задач автоматизації обліку електроенергії споживачів займається сектор промислового обліку.

Основними задачами сектора є:

- проведення пуско - налагоджувальних робіт (ПНР) по знов встановлюваних системах обліку;

- виконання технічного обслуговування і поточного ремонту експлуатованих АСКОЕ;

- організація і здійснення прийому даних про електроспоживання на пункті збору і обробки інформації енергозбуту.

Тип технічних засобів автоматизованого обліку вибирається службою проектування систем обліку залежно від числа точок обліку і конфігурації мережі конкретно для кожного підприємства.

4. Переваги системи АСКОЕ.

4.1 Доступна вартість устаткування і монтажу

Використовується мінімум функціональних блоків і мінімальна довжина дротів, що досягається шляхом використовування паралельного принципу підключення лічильників імпульсів – реєстраторів до загальної лінії.

4.2 Надійність

Вся інформація про споживання ресурсів до її введення в ПК зберігається в енергозалежній пам'яті лічильників імпульсів – реєстраторів. У разі відключення живлення сіті, реєстрація даних продовжується. Відсутність проміжних блоків накопичення інформації між лічильником імпульсів – реєстратором і комп'ютером дозволяє мінімізувати вірогідність псування даних і виникнення збоїв в роботі системи. Використання апаратних засобів передачі даних виключає вплив наведень, перешкод при передачі даних.

4.3 Зручність і простота обслуговування

Людям, що налаштовують і обслуговують систему зовсім не обов'язково спеціально проходити тривале навчання, мати відповідну освіту. Інтерфейс програмної частини, як і всієї структури системи, інтуїтивно зрозумілий і простий. Використання адаптера 232/485 дозволяє прочитувати інформацію в ПК прямо на місці. У разі наявної вільної телефонної лінії зручно передавати інформацію на видалений комп'ютер через звичайний телефонний модем. У випадку, якщо телефонна лінія відсутня, зручно передавати інформацію через GSM-модем. Оперативний контроль за роботою головної функціональної частини системи – лічильника імпульсів – реєстратора, можливий на місці за показниками вбудованого LCD. Практично необмежені можливості по довжині лінії зв'язку і кількості лічильників – реєстраторів в мережі роблять систему універсальною для застосування на різних типах об'єктів.

4.4 Різноманітність функцій

Різноманіття функцій відповідає всім сучасним вимогам до подібних систем. Є можливість нарощування функцій без зміни загальної структури системи.

Завдяки даним перевагам, система є унікальною у своєму роді.

5. Основні функції системи АСКОЕ (1)

· ведення бази даних споживання ресурсів на ПК;

· підготовка аналітичної інформації, звітів, протоколів, графіків для подальшого друку;

· виписування рахунків абонентам для оплати спожитих енергоресурсів;

· інформування споживачів про стан оплати і споживання ресурсів;

· зведення внутрішньо - об'єктового балансу надходження і споживання енергоресурсів з метою виявлення несанкціонованого споживання;

· видача даних і обмін аналітичною інформацією з енергозабезпечуючими організаціями.

· коректування внутрішнього годинника лічильників - реєстраторів і лічильників енергоресурсів з цифровим виходом.

· багатотарифний облік енергоресурсів.

· контроль ліній зв'язку з лічильниками енергоресурсів.

· захист інформації від несанкціонованого доступу.

6. Склад автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії

Лічильники енергоресурсів Ф669, ЦЭ2727, оснащені імпульсним телеметричним виходом або цифровим виходом (лічильники холодної і гарячої води, лічильники активної і реактивної електроенергії, у тому числі трансформаторного включення, лічильники газу. Електронні електролічильники мають чисельно імпульсний, а мікропроцесорні - ще і цифровий інтерфейс.)

Лічильники імпульсів - реєстратори «Пульсар» - вторинні прилади, до кожного з яких підключаються до шістнадцяти первинних лічильників з імпульсним виходом. Лічильники імпульсів - реєстратори «Пульсар» використовуються для накопичення інформації з первинних лічильників з прив'язкою її до астрономічного часу, ведення однотарифного або двотарифного обліку електроенергії з використанням однотарифних електролічильників, передачі даних в цифровому форматі на комп'ютер диспетчера.

Допоміжні пристрої, що забезпечують передачу цифрової інформації від лічильників – реєстраторів і лічильників з цифровим виходом на комп'ютер диспетчера (перетворювачі, ретранслятори, модеми, блоки живлення, контролери L-CL/k-CL, перетворювачі L-RS232/CL, модемні контролери MDC 1.01, ретранслятори 485/485, розширювачі CLCL 4.X)(2).

Персональний комп'ютер як робоче місце диспетчера.

7. Організація роботи автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії

Лічильники енергоресурсів «Ф699» або «Меркурій АR-699» з телеметричним виходом підключаються до лічильників імпульсів – реєстраторів «Пульсар». Лічильники імпульсів – реєстратори і лічильники енергоресурсів з цифровим виходом організовують деревовидну структуру. Для подальшої обробки інформації використовують перетворювачі (контролери) L-RS232/CL, які зчитують інформацію лічильників, архівують і відсилають до віддаленого від лічильника модему. Інформація зчитана реєстраторами «Пульсар» з лічильника зберігається на вмонтованій у модем карті пам’яті.

Розширювач CLCL 4.X дозволяє збільшити загальну кількість лічильників Ф699 в системі до 16 одиниць. Допустимо використовування до 4-х послідовних рівнів розширювачів, а максимальна кількість лічильників в локальній системі може бути до 1024 штук. У випадку, якщо число лічильників імпульсів – реєстраторів в мережі перевищує 256, а також якщо довжина ліній зв'язку між лічильниками імпульсів – реєстраторами перевищує 1200м, застосовуються ретранслятори 485/485, які підсилюють сигнал. Передача вимірювальної інформації в комп'ютер здійснюється по комутативних (з використанням модему) і не комутативних (з використанням перетворювача ) провідних лініях зв'язку, а також по радіоканалу з використанням GSM модему. (вмонтована SIM – картка). Дані про енергоспоживання, зібрані з певної, допустимої кількості лічильників імпульсів – реєстраторів, через деякий проміжок часу передаються на персональний комп’ютер диспетчера пакетами, використовуючи технологію «Ethernet», а якщо в системі використовується лічильник «Меркурій 230 AR»,то він має вмонтований GPRS-модуль для швидкісної безпровідної передачі даних примо на сервер. На ПК – сервері інформацію обробляє програма «Energy Vision», після чого фіксується час і інформація енергоспоживання, показника, стану і напруги кожного з підключених до АСКОЕ лічильників, кожен з яких має свою IP - адресу . Інформаційний зв’язок між операціями реального часу і програмою – Energy Vision виконується за допомогою трьох динамічно змінюваних потокових буферів. Програма забезпечує сумісну роботу різних моделей і об’єктів за допомогою інформаційних об’єктно - орієнтованих повідомлень. Для виконання операцій реального часу використовується апаратне переривання від таймеру, що дозволяє виконувати критичні операції вводу/виводу в реальному масштабі часу.

8. Організація роботи лічильника електроенергії «Меркурій 230 AR»

GSM-шлюз «Меркурій 228» призначений для організації видаленого доступу до пристрою або групи пристроїв оснащених послідовними інтерфейсами RS-485. Він включається в мережу пристроїв, з'єднаних інтерфейсним кабелем і забезпечує дистанційний доступ до кожного приладу даної мережі по каналу GSM. В цілях якнайповнішого використання пропускної спроможності звичайного голосового каналу системи зв'язку стандарту GSM, шлюз реалізує пакетний режим обміну даними, з попередньою буферизацією інформаційних пакетів, що приймаються програмним забезпеченням диспетчерського пункту. GPS - це абревіатура загальноприйнятої назви глобальних навігаційних супутникових систем визначення місцеположення (Global Position System). Супутникова система стеження включає групу низькоорбітальних навігаційних супутників, наземні засоби стеження і управління а також засоби безпровідної передачі даних, які використовує GPRS – модуль. Отже лічильник – комунікатор ініціативно передає інформацію по каналу GPRS (SMS) на сервер адміністратора комерційного обліку. По замовчуванню лічильник здійснює цю операцію кожні 30 хвилин. Комунікатор автоматично встановлює порядковий номер лічильника і його IP – адресу на сервері. В цілях захисту від несанкціонованого доступу і проникнення вірусів у мережу доступ до GPRS – приладу закритий (в даному випадку до комунікатора).

9. Параметри системи обліку

10. Отримання розрахункових даних

З метою отримання розрахункових даних і оперативної інформації від АСКОЕ промислових споживачів виділяє комутований телефонний канал і організовує з ними модемний зв'язок. На жаль, через низьку якість телефонних каналів і малу швидкодію вітчизняних модемів процес збору даних займає невиправдано багато часу, при цьому, як наслідок, втрачається можливість оперативного управління навантаженням споживачів. Проте на проведення збору розрахункової інформації даний чинник впливу не надає.

Інформація від АСКОЕ промислових підприємств використовується як для розрахунків за спожиту електроенергію і потужність, так і для контролю за дотриманням договірних режимів. В даний час на пункті збору і обробки інформації здійснюється прийом інформації з 23 підприємств регіону.

Для оперативного контролю за дотриманням режимів на центральному диспетчерському пункті здійснюється прийом 5-30 - хвилинних значень потужності. На підставі цих даних ухвалюється рішення про обмеження навантаження підприємства. Для виставляння штрафних санкцій пункт збору і обробки інформації щодня проводить збір 30-хвилинних значень потужності і представляє дану інформацію службі контролю за показниками енергії (АСКОЕ)

11. Коди даних обліку (3)

Код якості даних комерційного обліку електроенергії (надалі код якості даних) є однобайтовим цілим числом від 0 до 255.

Інтерпретація коду якості даних наступна: перша цифра десяткового числа

(0, 1, 2) інтерпретується як наявність даних обліку: 0 — запит обробляється, результату ще немає; 1 — запит оброблений, дані отримані; 2 — запит оброблений, але відбулася помилка і дані не отримані. Дві, що залишилися, цифри десяткового числа інтерпретуються як код якості, коли дані отримані, або як код помилки, коли дані не отримані. Для випадку, коли запит обробляється, додаткової інформації немає. Якщо дані отримані, то 2 цифри десяткового представлення коду якості інформації, що залишилися, можуть утворювати число в діапазоні 0-63. Отримання числа в діапазоні 64-99 розглядається як помилка і програмне забезпечення не повинне генерувати такі коди. Отримане число може бути представлено як 6-бітове двійкове число. Складні типи даних можуть передаватися самостійно, або можуть виникати як варіант поля. Наприклад, відповідь АСКОЕ складається з обов'язкового заголовка і одного або декількох полів даних відповіді, які можуть мати різні типи даних. В цьому випадку, кожна частина відповіді є складним типом даних АСКОЕ. Сканер вхідного потоку повинен уміти розпізнати тип даних і провести відповідні операції для читання і перетворення відповідного типу у внутрішній формат представлення даних АСКОЕ. Після передачі одного екземпляра складного типу даних, проводиться операція вирівнювання по межі чотирьох байт, проте представлення типів даних АСКОЕ розроблені так, щоб вони мали довжину, кратну чотирьом байтам.

12. Рівень пакетів даних

Рівень пакетів забезпечує гарантовану доставку даних між двома кінцями з'єднання і захист від підробки даних. Додатково рівень пакетів забезпечує одночасну передачу до 16 потоків даних в кожному напрямі з урахуванням пріоритетів. Крім того, введення рівня пакетів, забезпечує легкість адаптації для іншого середовища передачі, не забезпечуючи гарантованої доставки даних, як то UDP або IPX/SPX. Рівень пакетів оперує з масивами байтів даних. Рівень PL не робить ніяких припущень щодо внутрішньої структури даних. При передачі даних з рівня DSL кожному масиву даних привласнюється пріоритет. Пріоритет є вісімковим бітовим числом від 0 до 255. Значення 0 відповідає найвищому пріоритету, 255 — найвищому.

На рівні PL масиви даних розбиваються на безліч пакетів, які передаються з урахуванням пріоритетів даних. Кожний масив даних передається одним потоком пакетів. Для кожного з'єднання є 16 однонапрямлених потоків пакетів або віртуальних каналів в кожному напрямі, тобто одночасно можуть передаватися 16 порцій даних в кожному напрямі. Це дозволяє передавати більш пріоритетні дані, не чекаючи закінчення передачі великого масиву низькопріоритетних даних. Кожний потік пакетів управляється HDLC-подібним механізмом. Особливості цього механізму:

1. У відмінності від HDLC, потоки пакетів — однонапрямлені. Є 16 однонапрямлених потоків пакетів в кожному напрямі. Кожний потік пакетів ідентифікується 4-х бітовим числом від 0 до 15.

2. Кожний пакет має тип: INFO, RR, BUSY, DISC.

3. Кожний пакет має адресу відправника і одержувача. Як адреси відправника і одержувача використовуються номери потоків пакетів.

4. Пакет має номер послідовності передачі. Пакети, що вибився з послідовності даних - ігноруються.

5. Кожний переданий інформаційний пакет вимагає підтвердження прийому, тобто для кожного INFO пакету потрібне підтвердження пакетом RR.

6. У відмінності від HDLC для відкриття потоку пакетів не потрібна передача SNRM або SARM пакету. Натомість передається INFO пакет зі встановленою галочкою початку передачі. Це дозволяє передавати на одну пару пакетів менше.

7. Кожний пакет має 16-ти байтну криптографічну суму з ключем на основі RFC2104 і алгоритму MD5 (при використанні незахищеного транспорту). Це захищає дані від зміни. При використанні захищеного транспорту криптографічна контрольна сума замінюється на 16-ти бітову циклічну контрольну суму, як описано в RFC1662.

13. Канали обліку

Основною логічною одиницею АСКОЕ, для якої проводиться вимірювання електричної енергії і обчислення даних комерційного обліку, є канал обліку. Канал обліку асоціюється з одним напрямом вимірювання активної або реактивної електричної енергії. Тому, кожному каналу обліку АСКОЕ ставиться у відповідність вимірювальний канал або група обліку. На підставі такої відповідності канали обліку АСКОЕ діляться на категорії.

14. Програмне забезпечення ПК диспетчера (EnergyVision) дозволяє:

· вибирати абоненти, що цікавлять, або утворити групи лічильників для отримання сумарних показників.

· переглядати, зберігати на жорсткому диску комп'ютера, у вигляді файлів бази даних, і виводити на принтер, витрати і віддачу активної і реактивної енергії групи абонентів.

· переглядати дані добових середніх показників напруги періодів інтеграції, малювати їх графіки і виводити на принтер.

· переглядати і щомиті записувати в жорсткий диск комп'ютера моментальні значення потужностей, струму і напруги в кожній фазі і частоту мережі для вибраного електролічильника

· проглядати дані обліку, накопичені на жорсткому диску комп'ютера (5).

15. Додаткові підсистеми

15.1 Підсистема збору інформації і обміну із зовнішніми системами

Підсистема включає:

Комунікаційний сервер. Сервер забезпечує автоматичне паралельне опитування приладів обліку по тимчасовому циклу, з використанням різних каналів зв'язку (канал по електромережах, радіоканал, комутований провідний або GSM канал) і різного комутаційного устаткування власного виробництва і сторонніх виробників. Комунікаційний сервер забезпечує синхронізацію часу з часом системи, зчитування даних з приладів обліку і журналу подій, проводити розрахунок енергоресурсів з урахуванням тарифних коефіцієнтів, діагностику працездатності каналів зв'язку, приладів обліку. Комунікаційний сервер підтримує інтерфейс прямого доступу до приладу обліку з системи верхнього рівня (за наявності прав доступу у користувача до даної операції), передачу команд зміни календаря вихідних і святкових днів. Комунікаційний сервер взаємодіє з OPC сервером архівації даних по HDA інтерфейсу, з OPC сервером передачі даних по DA інтерфейсу.

OPC сервер передачі даних - забезпечує міжсистемний обмін інформацією при необхідності побудови багаторівневої системи АСКОЕ або для забезпечення передачі інформації в режимі «м'якого реального часу» в диспетчерську систему житлово-експлуатаційної служби.

15.2 Підсистема відображення даних

Підсистема включає:

WEB-сервер з підтримкою механізмів Microsoft .NET. За допомогою WEB-серверу користувачу надається можливість перегляду, аналізу і управління даними через WEB-інтерфейс. В системі передбачено розмежування прав користувачів. Для різних категорій користувачів існують різні можливості по доступу до даних системи (див. п. Підсистема безпеки). Користувачу надається можливість працювати з декількома категоріями інформації:

15.3 Підсистема конфігурування

Підсистема включає:

Модуль ведення довідника приладів обліку. Модуль забезпечує опис приладів обліку по видах ресурсів (електрика, тепло, вода, газ). Опис приладів обліку припускає уніфікований опис доступних для використання параметрів приладів обліку, їх адресацію відповідно до протоколу обміну з приладом обліку. Після опису приладу обліку в довіднику, реалізується підтримка протоколу нового приладу обліку на рівні пристрою збору і передачі даних (ПЗПД) і на рівні комунікаційного серверу ( dll-бібліотеки оформлені за обумовленими правилами). При цьому зміна програмного коду комунікаційного серверу і ПЗПД не потрібна

16. Співпраця з SAP

Автоматизована система комерційного обліку електроенергії на даний момент тісно співпрацює з системою SAP.

SAP - велика німецька компанія по виробництву програмного забезпечення. (ПЗ) компанії призначено для автоматизації всіх процесів на підприємстві: торгівля, склад, виробництво, кадри, склади. А також SAP - це один з самих відомих продуктів цієї компанії - автоматична система управління.

Отже, дана всесвітньовідома автоматична система управління є «організатором» всіх автоматизованих систем управління ресурсами (електроенергія, вода, газ) і поступово впроваджується у використання на Україні зокрема в Рівному.

(Структурна схема використовування інформації АСКОЕ промислових підприємств.)

Висновок

На підставі вищевикладеного можна зробити наступні висновки:

1. Упровадження автоматизованих систем контролю і обліку в енергосистемах дозволяє:

- підвищити точність, оперативність і достовірність обліку витрати електроенергії і потужності;

- виконувати оперативний контроль за режимами електроспоживання, у тому числі контроль договірних величин електроенергії і потужності;

- оперативно пред'являти санкції підприємствам за перевищення договірних і дозволених величин потужності.

2. Упровадження АСКОЕ на промислових підприємствах дає можливість енергосистемі:

- вести в автоматизованому режимі жорсткий контроль за споживанням енергії і потужності підприємствами-абонентами;

- організувати відключення порушників режимів;

- здійснювати розрахунки за спожиту енергію і потужність;

- виставляти штрафні санкції підприємствам у разі перевищення ними договірних величин.

Це дає не тільки економічний ефект, але і підвищує відповідальність споживачів за використовування енергії, спонукає їх проводити енергозберігаючі заходи з метою скорочення енергоспоживання.

Список використаної літератури

1. Биценко З. Г. «Інструментальне забезпечення ринку електроенергії».

2. Биценко З. Г.«Концепція створення автоматизованої системи контролю і управління енергоспоживанням». Промислова енергетика 1997 р.

3. Інтернет ресурс: www.energybalance.ru/technology

4. Інтернет ресурс: www.promenergy.com

5. Інтернет ресурс: www.railway.lviv.ua/gazeta/

6. Інтернет ресурс: www.lec.com.ua/