Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии ОАО Олкон Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

© Н.М. Кузнецов, П.В. Леленев, В.И. Шуикий, 2003

УАК 621.317

Н.М. Кузнецов, П.В. Леленев, В.И. Шуикий

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ОАО "ОЛКОН"

На современном этапе рациональное расходование топливно-энергетических ресурсов приобрело огромное значение во всех отраслях промышленности. Одной из наиболее энергоемких сфер промышленности, которая занимает существенную часть в энергетическом балансе страны, является горнообогатительное производство, характерной закономерностью развития которого является опережающий рост энергопотребления по отношению к темпам роста промышленной продукции. Увеличение электропотребления горной промышленностью вызывается не только абсолютным ростом производства, но и качественными изменениями технологии - использованием современных энергоемких механизмов, внедрением природоохранных мероприятий и т.д.

Потребление электроэнергии в горной промышленности зависит от множества горно-технологических факторов, большинство которых в настоящее время не учитывается при анализе и планировании на всех уровнях. В связи с этим необходимо установление взаимосвязей между технологическими и энергетическими режимами производственных процессов. При этом во многих случаях оптимальным режимам электропотребления соответствует максимальная производительность технологического оборудования с минимальными удельными расходами электроэнергии. Поэтому интенсификация производственных процессов и улучшение их организации почти всегда обуславливают экономию электроэнергии. В этом смысле удельный расход электроэнергии представляет собой обобщающий показатель технико-экономического уровня производства в целом. Установление закономерностей электропотребления для

энергоемких операций и агрегатов в зависимости от важнейших производственных факторов является первоочередной задачей при анализе, нормировании и планировании расхода электроэнергии, а также для оптимизации режима потребления энергии. При этом достоверность и точность результатов, полученных на этом этапе, в значительной степени определяет обоснованность плановых расчетов и экономических показателей производства в целом. Построение информационно-моделирующей системы, возможности которой позволяют решить намеченный круг задач, должно осуществляется на основе концепции единства методического, программного, информационного, технического и организационного обеспечения.

Методическое обеспечение системы представляет собой комплекс математических моделей, описывающих исследуемые системы с различной степенью детализации и на разных иерархических уровнях в соответствии с многоуровневым характером изучаемых систем.

Программное обеспечение включает общесистемные и прикладные программы, предназначенные для реализации математических моделей, организации вычислительных процедур, обеспечение диалога пользователя с системой, выдачи информации в удобном для пользователя виде. Программы должны разрабатываться на основе модульного принципа, обеспечивающего наращиваемость и не-расстраиваемость структуры комплекса. Другими

Рис. 1. Схема комплексного решения проблемы энергопотребления

словами, базовым строительным блоком и наименьшей заменяемой единицей модели является программный модуль, воплощающий расчетную методику или алгоритм обслуживания. Связи между модулями должны иметь иерархическую структуру: связи верхнего уровня, определяющие конфигурацию системы (рис. 1), и связи нижнего уровня - по входу и выходу. Информационное обеспечение включает в себя базу данных и средства управления базой данных. В этой базе должны содержаться все необходимые справочные и расчетные данные, требующиеся и получаемые в ходе решения задач, которые могут быть сгруппированы по следующим

признакам: показатели энергетических ресурсов, электропотребления; физико-технические и технологические параметры оборудования; экономические показатели; данные, отражающие структурные характеристики систем; региональные и природные факторы и т.д. Укрупненная структурная блок-схема информационно-

моделирующей системы приведена на рис. 2.

Кроме базы данных и системы управления базой данных в блок-схему входит банк программных модулей, из которого управляющая программа выбирает функциональные программные модули для формирования системной модели исследуемого объекта. Блок поддержки поиска и принятия решения предназначен для разработки сценариев развития исследуемой системы, выявления зоны неопределенности оптимальных решений.

Техническое обеспечение базируется на использовании современных средств вычислительной техники, обладающих необходимым быстродействием, объемом памяти и широким набором сер-

висных возможностей, предоставляемых пользователю. Организационное обеспечение подразумевает налаживание четкого взаимодействия между разработчиками отдельных частей системы, программистами и специалистами в области энергопотребления. Система включает в себя обширный банк данных энерготехнологических и производственных показателей предприятия, в ней предусмотрены возможности агрегирования и разверстки информации, а также аппарат заполнения отсутствующей информации ее экспертно-оценочными значениями; информационно-моделирующая система адаптируема к технологической системе любой структуры (установка, цех, предприятие).

Для объективного обоснования принимаемых решений необходимы заблаговременные оценки их возможных и наиболее вероятных результатов, поэтому одной из главных задач при формировании планов и их нормативной базы является подготовка прогнозов. При перспективном планировании электропотребления в составе информации непременно используются прогнозные значения производственных показателей, поэтому основным методом для определения будущих значений расхода электроэнергии является метод многофакторного регрессионного моделирования. Обычно он дает хорошие результаты, если изменения расхода электроэнергии и механизм формирования ее значения устойчивы и сохраняются в планируемом периоде.

Установление закономерностей электропотребления позволяет поставить и решить важную для всех уровней управления задачу повышения эффективности использования электроэнергии в

Рис. 2. Укрупненная блок-схема инфор-мационно-модели-рующей системы

горном производстве путем оптимизации режима работы отдельных агрегатов и технологи______________ ческих процессов. Особенностью эксплуатации оборудования в горном производстве является разнообразие режимов работы, определяемых производственными и технологическими условиями, а следовательно, и широкий круг факторов, влияющих на расход электроэнергии. Поэтому установление количественной меры влияния этих факторов на величину расхода электроэнергии позволяет более глубоко изучить характер электропотребления отдельными структурами производства, выявить параметры, в наибольшей степени определяющие этот расход, оценить необходимую точность их учета, правильно планировать и разрабатывать мероприятия по экономии электроэнергии.

При нахождении закономерностей электропотребления для каждого уровня управления приходится решать ряд проблем, связанных с объемом и качеством требуемой информации, возможностью ее получения, периодичностью съема данных, сужением набора переменных, необходимостью соизмерения различных признаков и др. Имея в виду использование этих закономерностей для целей анализа, нормирования и планирования электропотребления, необходимо, чтобы они определялись применительно к установленным для данного процесса требуемым технологическим режимам и нормальному техническому состоянию оборудования.

Важную роль для анализа и планирования электропотребления, ведения технически обоснованного нормирования играет правильная организация учета расхода электроэнергии. Учет электроэнергии является непременным условием планового ведения энергохозяйства, осуществления хозяйственного расчета между про-

изводителями и потребителями электроэнергии. Правильная организация учета электрической энергии необходима потому, что ее производство и потребление практически совпадают во времени и допущенная ошибка в учете электроэнергии при ее производстве или потреблении не поддается исправлению методом повторного измерения. Переход промышленных предприятий на новые условия работы, введение внутризаводского хозрасчета, внедрение технически обоснованного нормирования расхода электроэнергии и системы премирования за экономию электроэнергии, применение дифференцированных тарифов для стимулирования предприятий и для снижения электропотребления еще более повышают требования к учету электроэнергии. Учет, осуществляемый по контрольным счетчикам, служит для контроля выполнения норм, составления электробалансов, дифференциации общего расхода, например, для определения поцехового расхода электроэнергии и выделения расхода на посторонних потребителей. Для оперативного контроля потребления электроэнергии и мощности непосредственно на объекте и учета потребления электроэнергии и мощности в распределенной энергосистеме акционерного общества Оленегорского комбината (ОАО «ОЛКОН») внедрена автоматизированная система контроля учета электроэнергии АСКУЭ «Альфа-СМАРТ». Системное решение АСКУЭ «Альфа-СМАРТ» в виде иерархической системы с распределенной обработкой позволяет увеличить надежность системы, увеличить производительность системы, снизить требования к пропускной способности каналов связи, уменьшить стоимость системы по сравнению с другими системными решениями. Основные элементы системы АСКУЭ «Альфа-СМАРТ»:

• микропроцессорные счетчики электроэнергии серии Альфа, ЕвроАльфа и др.;

• каналы сбора данных со счетчиков, модемы, мультиплексоры и пр.;

• специализированные устройства сбора, обработки и передачи данных (УСПД) серии СТС-

з

300, разработанные на основе сетевых промышленных контроллеров SMART;

• программное обеспечение верхнего уровня (для Windows 95).

Устройства сбора, обработки и передачи данных предназначены для работы в иерархических системах коммерческого и технического учета энергии и мощности с распределенной обработкой. Основные функции УСПД: сбор со счетчиков и датчиков первичных измерений, обработка первичных измерений, хранение данных, собранных со счетчиков электроэнергии и передачи их на верхний уровень, контроль работоспособности локальной системы, коммуникации с вышестоящими и локальными уровнями, защита от несанкционированного доступа, настройка (конфигурирование) под конкретный объект, транспортный режим работы. На базе УСПД строятся локальные (объектовые) системы, которые являются одним из основных компонентов систем АС-КУЭ. Структурная схема построения системы «Альфа-СМАРТ» на ОАО «ОЛКОН» приведена на рис.3.

Основные задачи, решаемые УСПД RTU-300:

1. Сбор измерений и сервисных данных со счетчиков Альфа и ЕвроАльфа.

2. Обнаружение и подсчет импульсов с электросчетчиков с

Рис. 3. Структурная схема построения автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии

целью расчета средних мощностей и энергий.

3. Расчет именованных физических величин по отдельным и групповым каналам измерения.

4. Ведение архивов изме-мых величин в ответствии с

повыми ниями к системам АСКУЭ.

5. Расчет

двух графиков нагрузок с двумя разными интервалами усреднения (например: 1 минута и 30 минут), которые используются в целях коммерческого учета в сочетании с коммерческим управлением.

6. Поиск максимальных мощностей (включая групповые максимумы) на заданных временных интервалах.

7. Многотарифный учет энергии и мощности.

8. Ведение календаря с четырьмя сезонами и четырьмя типами дней недели.

9. Поддержание единого системного времени с заданной точностью (время со счетчиков, имеющих встроенные часы, считается при выходе из заданных пределов, измерения по импульсным сигналам привязываются к времени контроллера).

10. Сравнение измеряемых величин с заданными допусками и формирование соответствующих сообщений на верхний уровень, а при необходимости выдача управляющих воздействий.

11. Расчет энергобаланса объекта.

12. Передача данных по выделенным и коммутируемым линиям связи.

13. Проверка работоспособности счетчиков

Программа учета «Альфа-СМАРТ » установлена на главном

щите управления диспетчерского пункта энергокомплекса. Она суммирует нагрузку и расход электроэнергии шести головных подстанций 110/6 кВ и трех подстанций 150/110/6 кВ АО «Кол-энерго». С мая 1996 г. учет электроэнергии переведен на АСКУЭ «Альфа-СМАРТ». При заключении договора на электроснабжение с энергоснабжающей организацией АО «Колэнерго» на 1997 год ОАО «ОЛКОН» снижена заявленная мощность, а следовательно, и платежи за нее на 20%. Внедрение АСКУЭ сокращает сроки расчетов и уменьшает возможность ошибок при снятии показаний счетчиков. Кроме того, выполняется условие одновременности записи показаний.

Технический учет расхода электроэнергии позволяет более экономно подходить к ее использованию, т.е. организовать производство во всех структурных подразделениях комбината с наименьшими энергозатратами. С мая 1998 г. предприятия при расчетах за потребленную электроэнергию по согласованию с АО «Колэнерго» и согласно решению региональной энергетической комиссии перешло от двухставочного (оплата заявленной мощности плюс потребляемой электроэнергии) на дифференцированный по зонам суток тариф (сутки делятся на пиковую, полупиковую и ночные зоны) как наиболее перспективный, стимулирующий энергоснабжение и выравнивающий график нагрузки. За 10 месяцев при расчете платы за электроэнергию по новой системе тарифов экономия составила 9,7 млн. руб.

Анализ энергопотребления предприятия, проводимый системой, дает возможность прогнозировать электропотребление, разрабатывать рекомендации по формированию политики технического перевооружения, рассчитывать как плановые, так и фактические удельные расходы электроэнергии при отклонении технологических параметров от плановых, указывая при этом, какие факторы повлияли на изменение удельных расходов.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Кузнецов Н.М, Леденев П.В, Щуцкий В.И. — Московский государственный горный университет.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Ш

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова:

Заметки:

Дата создания:

Число сохранений:

Дата сохранения:

Сохранил:

Полное время правки: 29 мин.

Дата печати: 09.11.2008 1:19:00

При последней печати страниц: 4

слов: 2 060 (прибл.)

знаков: 11 742 (прибл.)

КУЗНЕЦ

G:\^ работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB9_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВОПРОС Sanya

21.07.2003 15:47:00 9

21.07.2003 16:24:00 Гитис Л. Х.