CC BY
98
УДК 004.052.42
0СН0ВЫ СОЗДAНИЯ СИСТЕМ АВТОМЛТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Линьков А.О., аспирант,
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»,
г. Москва
Увеличение объемов промышленного производства и быстрое изменение состояния мировых рынков делает актуальным проблему повышения качества энергоэффективности экономики страны. Обостряется проблема экономии электроэнергии. В связи с этим реструктуризация электроэнергетики и, в т.ч. запуск в конце 2006 года новой модели оптового рынка электроэнергии (ОРЭ), делают более значимым технико-экономический аспект взаимоотношений потребителя с субъектами электроэнергетики и открывают новые возможности увеличения КПД энергоэффективности производства путем уменьшения выделяемых средств на приобретение электроэнергии. Для промышленного предприятия возрастает роль качествa внедряемых информационных технологий и ^-решений. Опытный подход к управлению по международным стандартам позволяет компенсировать недостатки в организации рабочих процессов, создать конкурентные преимущества для компании.
Ключевые слова: автоматизированная система управления (АСУ),
промышленное предприятие, ^-технологии, энергоснабжение, энергооприборы.
Особую важность для промышленных предприятий сейчас представляет контроль состояния оборудовaния системы энергообеспечения, контроль текущих парaметров системы энергоснабжения, оперaтивное и долгосрочное планирование, распределение энергии и энергоносителей различного вида (вода, тепло, газ, электроэнергия), контроль произведенных и потребленных энергоресурсов; краткосрочное (почасовое) и долгосрочное прогнозирование и планирование потребления и собственной генерации энергоресурсов. На многих предприятиях начаты работы по внедрению ЛСУ энергообеспечения (ЛСУ Э). Вместе со строительством новых объектов проводится техническое обновление существующих. Новые и модернизированные системы электроснабжения оборудуются цифровыми системами защиты противоаварийной автоматики и АСУ электроснабжения (ЛСУ ЭС). В работу по обновлению систем включено большинство крупных фирм-изготовителей, выпускающих под свои приборы и устройства специализированные ЛСУ систем
электроснабжения, которые подходят к оборудованию, используемому для автоматизации процессов электроснабжения. Названные системы, как показывает опыт эксплуатации, требуют адаптации к российским и отраслевым условиям по составу и параметрам внедряемых технических средств.
Первая очередь внедрения автоматизации энергоснабжения на промышленных предприятиях началось вместе с началом работы оптового (а затем и розничного) рынка и привело к повсеместному созданию систем коммерческого учета (АСКУЭ). В настоящее время можно сделать заключение, что большинство крупных компаний либо уже создали и внедрили ЛСКУЭ, либо находятся в процессе ее создания.
Вторая очередь внедрения автоматизации происходит в данный момент и связана с повышением цен на энергоносители (как топлива, так и электроэнергии). В связи с этим промышленные предприятия начинают углубленно изучать и решать вопросы, связанные с энергоэффективностью. Увеличение энергоэффективности происходит за счет обновления и внедрения новаторских идей и технологий, однако сначала необходимо осуществить детальный контроль за собственным потреблением. Поэтому особую актуальность приобретают создание систем технического учета (ЛСТУЭ) и диспетчерских систем, которые в совокупности позволят промышленным предприятиям не только выявлять и быстро устранять текущие проблемы, но и производить измерения эффективности вложений в мероприятия по энергосбережению.
Создание и внедрение ЛСУ Э ПП преследует следующие цели.
1. Организация бесперебойного энергоснабжения потребителей.
2. Уменьшение числа аварийных ситуаций и инцидентов в производственных процессах энергохозяйства предприятия.
3. Быстрое управление системой энергоснабжения и энергопотреблением всех объектов промышленного предприятия.
4. Оптимизация энергопотребления объектами предприятия.
5. Уменьшение энергетической составляющей в начальной стоимости продукции предприятия за счет уменьшения затрат на оплату энергоресурсов; уменьшения эксплуатационных издержек и затрат на поддержку и обновление системы электроснабжения.
Возможность прогнозировать обслуживание и ремонт электрооборудования по его фактическому техническому состоянию.
Технический и коммерческий учет всех видов энергоресурсов.
Для достижения целей по организации бесперебойного энергоснабжения
необходимо выполнение следующих условий:
• внедрение систем автоматического контроля и управления режимов работы и противоаварийной защиты оборудования всех объектов энергообеспечения на базе использования новейших сертифицированных КИП и Л, микропроцессорных средств автоматизации и распределенных управляющих программно-технических комплексов с высокой эксплуатационной надежностью;
• получение информации о параметрах в данный момент, режимах и объеме энергопотребления;
• быстрое и своевременное управление распределением электроэнергии;
• представление отчетной схемы системы электроснабжения предприятия;
• анализ состояния основного силового оборудования, учета его работоспособности.
Для достижения целей по оптимизации энергопотребления следует обеспечить:
• предоставление точной и своевременной информации по энергопотреблению структурными подразделениями промышленного предприятия и быстрое выявление перерасходов;
• учет потребления энергоресурсов по направлениям потоков использования;
• прогнозирование энергопотребления на выпуск продукции, согласно плану;
• формирование системой отчетных данных для контроля, оценки, анализа и возможности прогнозирования по расходу для всех видов энергоресурсов.
На наш взгляд, следует учитывать приведенные ниже особенности систем энергоснабжения для промышленных предприятий.
• Энергоснабжение — это вспомогательный производственный процесс, поэтому возникают потребности, специфичные для разных предприятий, например, для газотранспортных предприятий, характерно, кроме внешних источников электроснабжения, использование собственных источников генерации электроэнергии.
• Соединение задач разных производственных направлений в одной системе (например, задачи технического учета энергоресурсов с задачами диспетчерского управления).
• Акцент на последующую обработку и анализ информации.
• Наличие дополнительных, уникальных для каждого предприятия производственных требований в плане обработки информации (отчетность,
расчеты).
• Широкий диапазон потребителей информации, в т.ч. удаленных: диспетчерская служба; ОГЭ; руководство; производственные службы; финансовоэкономические службы.
• Часто дополнительно стоит задача автоматизации учета неэлектрических энергоносителей.
• Наличие комплекса существующих решений на различных уровнях, требующих
интеграции информации: существующие системы РЗиА; существующие
системы АСКУЭ; существующие системы АСТУЭ; существующие ЕЯР-системы; существующие информационные системы; существующие АСУТП основного производства; смежные предприятия и их системы.
• Немаловажен фактор плохих коммуникаций.
Управление процессом энергоснабжения осуществляется АСУ Э, распределенной и интегрированной по всем отраслям и направлениям управления предприятия. На нижнем уровне управления обычно применяют подсистему оперативного управления энергоснабжением (АСУ ЭС), которая является источником информации для АСУ Э всех уровней управления.
АСУ Э зачастую применяется как децентрализованная автоматизированная система. На уровне промышленного предприятия применяется организация удаленных АРМ, которые обеспечивают доступ к информации уровня предприятия.
АСУ Э делится на следующие уровни (рис. 1):
1) уровень измерительных и исполнительных устройств и контроллеров - уровень формирования данных;
2) уровень SCADA-системы;
3) уровень прикладных и расчетных задач (в том числе и прикладных программ);
4) уровень измерительных устройств и контроллеров - уровень формирования данных - сбор и передача информации для диспетчерского и автоматического контроля и управления территориально распределенными объектами энергоснабжения предприятия;
5) уровень SCADA системы - организация сбора, хранения, обработки и визуализации данных от систем нижнего уровня и координация их работы;
6) уровень прикладных и расчетных задач - оптимизация контроля и управления энергоресурсами на предприятии или группе предприятий, распределенных в разных географических регионах, обучение оператора.
АСУ Э предусматривает реализацию перечисленных ниже основных функций.
• Выявление потребности в энергоресурсах и составление плана норм расхода энергоресурсов по видам деятельности и направлениям работы предприятия.
• Управление и контроль производства, распределения и потребления мощностей энергоресурсов.
• Учет получаемых, производимых и потребляемых ТЭР и ВЭР.
• Анализ расхода энергоресурсов и затрат на их производство.
• Контроль состояния энергооборудования.
• Организация и управление техническим обслуживанием и ремонтом энергетического оборудования.
• Диагностика энергетического оборудования.
• Передача информации в смежные системы автоматизации.
Для реализации указанных функций предложена следующая функциональная модель АСУ Э (рис. 1).
Рис. 1. Функциональная модель АСУ Э
Информационная модель данных выстраивается по объектно-ориентированному принципу, т.е. все объекты энергохозяйства, являющиеся объектами управления (ОУ), описываются некоторыми объектами в модели.
Описание ОУ в модели осуществляется в три этапа.:
1) Создается тип, который определяет структуру описания объекта.
2) Создается элемент иерархии, который соответствует типу объекта; элемент иерархии определяет место объектов данного типа в общей структуре ОУ.
3) Создается экземпляр объекта данного типа, который определяет значения элементов описания конкретного объекта. Для одного типа может создать бесчисленное количество элементов иерархии и экземпляров.
В фундаменте построения модели данных используется CIM (Common Information Model - общая информационная модель, стандарт МЭК 61968, 61970).
К преимуществам использования CIM-модели относятся:
• унификация описания объектов;
• интеграция ПО различных производителей в рамках предприятия;
• переносимость CIM-схемы между приложениями.
В настоящее время приоритет отдается вопросам, решаемым на верхнем уровне - уровне прикладных и расчетных задач, — это агрегированные, обработанные по специальным алгоритмам данные и информация. Анализируя данную информацию, делаются выводы о надежности и об эффективности работы системы энергоснабжения. Этот уровень объединяет перечисленные ниже приложения:
• контроль расходования энергоресурсов;
• прогнозирование расходования энергоресурсов;
• наилучшее распределение нагрузки;
• анализ сети распределения;
• управление закупкой и продажей электроэнергии;
• разработка сценариев действий и моделирование рабочих процессов.
1. Контроль расходования энергоресурсов подразумевает решение приведенных ниже задач:
• мониторинг поставки активной, реактивной мощности и газа;
о прогноз поставки на фоне: тарифных ограничений; оперативных заданий; о прогнозных значений;
• дополнительные функции контроля нагрузки:
о действия по сбросу нагрузки; о постоянный запрос заданий.
2. Прогнозирование расходования энергоресурсов выполняется для компании/предприятия; цехов/участков/установок; потребления электроэнергии, газа,
воды.
Прогноз формируется на основе следующих данных: от систем планирования производства; о простоях основного технологического процесса; о профиле еженедельной нагрузки; о прогнозе погоды.
3. Наилучшее распределение нагрузки: собственные мощности; соглашения по двусторонним поставкам; электроэнергия со свободного рынка.
4. Анализ сети распределения:
• топологические функции (раскраска, трассировка, проверка блокировок, локализация отказа);
• система распределение потока энергии (моделирование нагрузки, алгоритм потока энергии в реальном времени, в режиме обучения, изолирование отказов);
• восстановление обслуживания (изоляция оборудования или участка сети, восстановление обесточенных участков сети, восстановление нормального состояния сети).
5. Управление закупкой и продажей энергии:
• обеспечение выгодной торговой деятельности энергоресурсами (заключение сделок купли/продажи - электроэнергия, газ, пар, топливо, сжатый воздух, вода и т.д.; заключение двусторонних контрактов, заключение контрактов на основе модели оптимизации цены);
• поддержка принятия решений (достоверные данные для оценки транзакций купли-продажи, данные о стоимости собственной энергии в соотношении с рыночной ценой);
• ведение отчетности и обеспечение процедуры выставления счетов.
6. Разработка сценариев и моделирование:
• моделирование и анализ “что - если” применяемый для изучения ценовых эффектов при отклонениях системных параметров;
• моделирование покупки и продажи энергии с точки зрения оценки экономической эффективности;
• моделирование и изучение рисков через различные сценарии изменения цен на топливо и электроэнергию;
• оценка производственного плана и уровня запаса энергии для энергоемких единиц оборудования;
• имитация развития событий в случаях выхода из строя оборудования;
• предоставление результатов в читаемой и понятной графической форме.
В предлагаемом подходе построения основу АСУ Э ПП обеспечивает модель данных. Модель данных характеризует всю структуру энергохозяйства с учетом иерархии и логических связей энергооборудования и позволяет интегрировать все существующие локальные системы автоматизированного управления на промышленном предприятии, независимо от фирм-производителей этих систем и используемых средств автоматизации оборудования. Модель данных характеризует также структуру контроллеров и средств измерения (счетчиков) программнотехнического комплекса, IT-структуру самой автоматизированной системы, регламенты сбора данных и типы контролируемых параметров.
Внедрение подхода, описанного выше, к созданию АСУ Э ПП помогает решить набор многих прикладных и расчетных задач, так нужных в департаментах энергетики предприятий. Набор расчетных задач довольно гибко варьируется в зависимости от текущих потребностей и легко дополняется. Увеличение списка прикладных и расчетных задач позволяет компонентная технология с открытыми интерфейсами для конфигурирования наиболее приемлемых в своем классе пакетных приложений и интеграции с другими IT-системами, в т.ч. надежные стандартизованные и независимые от версии API - Application Programming Interfaces - интерфейсы программирования приложений. Созданная по данным принципам автоматизированная система управления энергообеспечением промышленного предприятия сможет решать задачи оценки энергоэффективности основных производственных процессов и основного производственного оборудования и разрабатывать мероприятия по повышению энергоэффективности главных производственных процессов предприятия в целом. Разработка, апробирование и внедрение систем такого класса, развернутое в настоящее время, позволяет в ближайшем будущем надеяться на правильное и верное решение поставленных задач для промышленных предприятий, учитывать во всех отношениях систему и ее характеристики, точно указывать нюансы процессов, обеспечивать необходимую надежность функционирования всей системы энергоснабжения.
Литература
1. Профессиональный форум «Информационные технологии и измерение в электроэнергетике». М.: ЦМТ, 16 апреля 2008 г.
2. Семикин В. Ю., Ханыгин А. Н. (ЗАО «РТСофт») От большой энергетики автоматизированной системе управления энергетикой газотранспортного предприятия // Нефтяное хозяйство. 2007. № 10.
3. Теодорович Н.Н. Особенности построения территориально-
распределенных систем мониторинга комплексов зданий // Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии: Сборник материалов IX Международной научно-практической конференции, Пенза: РИО ПГСХА, 2007.
УДК 004.148
АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ИНТЕРНЕТ-ТЕЛЕФОНИИ
НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
Ненахов К.А., студент,
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»,
г. Москва
Технология Ш-телефонии в течение десяти лет применяется в мире бизнеса. Он пользуется популярностью абонентов из-за дешевизны услуг и сравнительной простоты использования №-телефонии. Софтфоны вытесняют обычные телефоны, а видео-конференции становятся привычным явлением.
Ключевые слова: соффон, интернет, клиент
Интернет-телефония (1Р-телефония) — технология, которая используется в Интернете для передачи речевых сигналов. Голосовые сигналы (слова, которые мы произносим) преобразуются в сжатые пакеты данных, после чего эти пакеты данных посылаются через Интернет другой стороне. Когда пакеты данных достигают адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала. Существуют два базовых типа телефонных запросов интернет-телефонии: с компьютера на компьютер и с компьютера на телефон.
В обычном телефонном звонке подключение между обоими собеседниками устанавливается через телефонную станцию исключительно с целью разговора. Голосовые сигналы передаются по определенным телефонным линиям, через выделенное подключение.
При запросе по Интернету сжатые пакеты данных поступают в Интернет с адресом назначения. Каждый пакет данных проходит собственный путь до адресата по различным маршрутам. Для адресата пакеты данных перегруппировываются и декодируются в голосовые сигналы оригинала
Интернет-телефония — частный случай 1Р-телефонии, здесь в качестве линий передачи используются обычные каналы Интернета. В чистом виде 1Р-телефония в качестве линий передачи телефонного трафика использует выделенные цифровые
