CC BY
21
© И.Р.Закирова, А.Р.Хабиева, Р.Р.Вилданов УДК 621.311.04
ОПТИМИЗАЦИЯ ОТПУСКА ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С ВНЕДРЕНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
И.Р. Закирова, А.Р. Хабиева, Р.Р. Вилданов
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Sakilina2010@yandex. ru
Резюме: В данной статье рассматриваются современные автоматизированные системы коммерческого учета электрической и тепловой энергии, вопрос качества и контроля энергии, точность учета потерь.
Ключевые слова: автоматизированная система, приборы учета, система учета энергоресурсов, учет тепловой и электрической энергии.
OPTIMIZATION OF THERMAL AND ELECTRICAL ENERGY WITH THE INTRODUCTION OF AUTOMATED SYSTEMS
I.R. Zakirova, A.R. Khabieva, R.R. Vildanov
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Sakilina2010@yandex. ru
Abstract: This article discusses modern automated systems for commercial accounting of electric and thermal energy, the issue of quality and energy control, the accuracy of loss accounting.
Keyword: automated system, metering devices, energy accounting system, heat and electricity metering.
Введение
Электрическая энергия является единственным продуктом, для перемещения которой от мест производства до мест потребления не используются другие ресурсы, при этом расходуется часть самой передаваемой электрической энергии, поэтому ее потери неизбежны. В связи с переходом к рыночной экономике возникла необходимость повысить эффективность управления энергопотреблением, поскольку это отвечает экономическим интересам поставщиков и потребителей электроэнергии. В условиях рыночной экономики каждый дополнительный киловатт-час электроэнергии, каждая гигакалория/час теплоты приходится на себестоимость производства и, в конечном счете, ведет к снижению его конкурентоспособности [1, 2].
Основными направлениями решения данной задачи являются уменьшение потерь энергии при переходе с производственных площадок до потребителя, точный контроль и учет электроэнергии. Поэтому энергосбережение на сегодняшний день остается одними из актуальных вопросов, стоящих перед современным предприятием. Решение проблемы энергосбережения связано с внедрением ряда энергосберегающих компонентов: мониторинг, учет и анализ потребления энергоресурсов, использование сберегающих технологий и оборудования. В результате это позволит получать не только экономический
эффект, но, и, повышать ответственность потребителей за использование энергии, побуждать их проводить энергосберегающие мероприятия с целью сокращения энергопотребления.
Для того чтобы согласовать экономические интересы поставщиков и потребителей тепло- и электроэнергии, рынок их сбыта должен представлять собой многокомпонентный механизм. Одним из самых важных компонентов этого механизма является внедрение на рынке электрической и тепловой энергий инструментального обеспечения, которое представляет собой совокупность систем, приборов, устройств, каналов связи, алгоритмов для контроля и управления параметрами энергопотребления [1].
К инструментальному обеспечению относятся современные информационные технологии, которые позволяют свободно, оперативно и надежно обмениваться информацией. Используя их, поставщики энергии могут оперативно получать информацию от средств учета энергоресурсов у потребителей, а именно со счетчиков электрической и тепловой энергии. Для получения информации об объектах энергоснабжения, проверки объема услуг, снижения коммерческих потерь электроэнергии разработаны автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии и тепловой энергии (далее АСКУЭ и АСКУТЭ).
Современные АСКУЭ и АСКУТЭ являются масштабными системами, выполняющими одновременно измерение и учет количества энергии и энергоресурсов различного рода по территориально распределенным точкам учета и работающими в реальном времени с последующей передачей информации по иерархическому уровню.
До появления АСКУЭ и АСКУТЭ привязка показаний счетчиков к реальному времени в значительной степени зависела от часов работы инспектора и времени проведения записи показаний счетчика. Временная погрешность такого учета лежала в диапазоне от нескольких часов до нескольких суток, подчас в несколько раз превышая погрешность учета самим счетчиком. В зависимости от требований современные цифровые счетчики должны в любой момент времени оперативно передавать необходимые данные по различным каналам связи на диспетчерские пункты энергоснабжающих предприятий для оперативного контроля и экономических расчетов потребления электроэнергии. При использовании автоматизированных систем выполняются множество технических требований и требований технического законодательства: своевременная сдача отчетной информации, ошибки в отчетах при ручном сборе показаний, возможность получать данные с большого числа удаленных приборов, поиск источников нерационального использования электрической энергии, планирование потребления энергии. Автоматизированные системы контроля и учета потребления электроэнергии являются базой формирования и развития инструментального обеспечения.
Актуальной задачей является обоснование эффективности внедрения средств автоматизации для технических систем учета электроэнергии с расширением их функций по сокращению коммерческих потерь электроэнергии, в связи с высокими затратами на их установку и обслуживание. Но в то же время, фактор высокой стоимости энергоресурсов обусловил в последние годы кардинальные изменения в отношении к организации энергоучета. Под давлением рынка потребители приходят к пониманию той простой истины, что первым шагом в экономии энергоресурсов и снижении финансовых потерь является точный учет [3].
Представители коммунальных служб заявляют, что основной причиной потери электроэнергии в жилом секторе является хищение. По приблизительным подсчетам, ежегодно в России похищается до 10-12 миллиардов кВт/час электроэнергии [4]. Серьезная часть кражи приходится на сектор жилищного коммунального сектора. Одной из задач автоматизированных систем коммерческого учета энергии является борьба с хищением. Соответственно, производители такого оборудования и программного обеспечения обеспечивают разработку целых комплексов защитных мер [5].
Эффективным способом борьбы с хищением является контроль баланса объекта. В системе АСКУЭ снятие показаний всех измерительных приборов происходит единовременно. Это позволяет избежать значительных погрешностей при учете электроэнергии вследствие разновременности снятия показаний измерительных приборов. Применение обладающих высоким классом точности электронных счетчиков также способствует повышению точности учета электроэнергии и мощности. В настоящее время нередко небаланс между отпущенной и потребленной электроэнергией достигает 20-25 %. Исключив или значительно уменьшив при помощи АСКУЭ из подобного небаланса ту долю, которая может, обусловлена погрешностью измерений электроэнергии, можно искать источники различного рода потерь и принимать адекватные меры по их ограничению.
Положительный эффект способно принести внедрение АСКУЭ и АСКУТЭ на уровне бытовых потребителей и объектах ЖКХ. Это позволит значительно упорядочить систему расчетов с ними, а также получать точную информацию по энергопотреблению, которая способствует быстрому выявлению мест хищения электроэнергии, основная масса которых приходится именно на эту группу потребителей [6-8].
В качестве средств вычислительной техники для обработки информации АСКУЭ и АСКУТЭ на крупных электростанциях и подстанциях, а также центрах обработки информации об энергии и мощности в электрических предприятиях (районах электрических сетей) и в энергосистеме в целом, применяются выделенные для этих целей рабочие станции или персональные электронно-вычислительные машины, стандартной комплектации и предназначенные для круглосуточной работы, как правило, включенные в местные локальные сети [9, 10].
Создание АСКУЭ и АСКУТЭ совместно с применением более точных измерительных приборов позволяет избавиться от многих недостатков присущих существующим системам учета электрической и тепловой энергии.
Материалы и методы
Объектом исследования стали несколько населенных пунктов, расположенные вблизи города Казани (Республика Татарстан), в которых потери электрической энергии достигали 10%, а на некоторых объектах доходили до 28%. Было очевидным, что для устранения и дальнейшего предотвращения потерь необходимо выявить их причину и источники.
После предварительного энергетического обследования объектов и проведенного детального анализа энергопотребления, нами была разработана и внедрена автоматизированная система коммерческого учета электрической энергии.
При разработке АСКУЭ за основу были приняты следующие основные положения:
1) исходной информацией для системы служат данные, получаемые от датчиков энергии;
2) система использует для расчетного и технического учета одни и те же комплексы технических средств;
3) сбор, обработка, хранение и выдача информации об энергии и мощности на объектах осуществляется с помощью метрологически аттестованных, защищенных от несанкционированного доступа и сертифицированных для коммерческих расчетов устройств и систем;
4) системы сбора и передачи информации (ССПИ) совмещаются с ССПИ автоматизированных систем диспетчерского управления;
5) информация об электроэнергии и мощности, образующаяся и циркулирующая в автоматизированных системах всех уровней привязана к единому астрономическому времени ее образования и обеспечивает единовременность сбора в целом [10].
Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии разработана на базе программно-технического комплекса «Энергоресурсы» производства Научно-технического центра «АРГО» (г.Иваново).
Внедренная АСКУЭ имеет следующую структуру:
1) индукционные и электронные счетчики, доукомплектованные или имеющие встроенные электронные счетчики, датчики импульсов;
2) информационно-измерительные системы и устройства сбора и передачи данных, обеспечивающих сбор, обработку, накопление хранение и передачу по каналам связи в соответствующие центры сбора и обработки информации данных о расходах энергии, мощности в контролируемых точках на объектах;
3) технические средства системы сбора и передачи информации от информационно -измерительных систем до центров обработки информации, включая каналы связи, модемы, устройства коммутации сигналов и т.д.;
4) средства вычислительной техники для объектов и центров обработки информации АСКУЭ и межмашинного обмена информацией между уровнями иерархии АСКУЭ.
Для учета потребления электрической энергии были использованы приборы учета производства ГК «Инкотекс», ТД «Энергомера» и «ННПО им.М.Фрунзе», со встроенными PLC - модемами, а также с портативными PLC - модемами производства НТЦ «АРГО». Указанная каналообразующая аппаратура производит один раз в день или более, действия по сбору и передаче информации на устройство сбора и передачи данных, также производства НТЦ «АРГО», где они архивируются и сохраняются в памяти. Указанное оборудование работает как сервер с портами PLC, сконфигурированными для приема информации и передачи сигнала. Устройства сбора и передачи данных установлены в закрытом распределительном устройстве трансформаторной подстанции и подключаются к операторской станции через сеть USB или RS-485. Программное обеспечение диспетчерского пункта выводит отчетные формы с данными за определенный период. Система предоставляет пользователям достоверную информацию о фактическом потреблении электрической энергии и может быть реализована с использованием различных каналов связи (Ethernet, GPRS, RS и т. д.), различных энергоресурсов на любых объектах.
Внедрение АСКУЭ позволило повысить точность учета потерь электроэнергии, снизить потери до уровня 3-4%, т.к. все каналы связи обеспечивают своевременную и надежную передачу информации о потреблении, позволяют идентифицировать хищения электричества и дистанционно отключать неплательщиков. Вся необходимая информация отражается в рабочем месте пользователя.
Выводы
Внедрение автоматизированных систем контроля и учета в энергосистемах позволяет повысить точность, оперативность и достоверность учета расхода электроэнергии и мощности, выполнять оперативный контроль над режимами электропотребления, в том числе контроль договорных величин электроэнергии и мощности, оперативно предъявлять санкции предприятиям за превышение договорных и разрешенных величин мощности.
Следует отметить, что внедрение АСКУЭ и АСКУТЭ на электрических станциях, на промышленных предприятиях дает возможность энергосистеме вести в автоматизированном режиме жесткий контроль за потреблением энергии и мощности предприятиями-абонентами, организовать отключения нарушителей режимов, осуществлять расчеты за потребленную энергию и мощность, выставлять штрафные санкции предприятиям в случае превышения ими договорных величин.
Вышеуказанные положительные аспекты дают не только экономический эффект, но и повышают ответственность потребителей за использование энергии, побуждают их проводить энергосберегающие мероприятия с целью сокращения энергопотребления.
Литература
1. Фролков Е.М., Ершов С.В. Система АСКУЭ // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. Вып.12. Ч.3. С.31-37.
2. Автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) [Электронный ресурс] URL: http://en-mart.com/energouchet-askue/ (дата обращения 19.10.2018).
3. Воротницкий В.Э. Снижение потерь электроэнергии - важнейший путь энергосбережения в электрических сетях // Энергосбережение. 2014. № 3. С. 61-64.
4. Савельева Е.В. Автоматизированные системы контроля и учёта электрической энергии -решение проблемы управления энергопотреблением [Текст] / Е.В. Савельева // Young science. 2014. №2. С. 48-51.
5. Ерёмина М. А. Развитие автоматизированных систем коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ) // Молодой ученый. 2015. №3. С.135-138.
6. The Repository of Industrial Security Incidents / [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: https://www.risidata.com/Database (дата обращения 29.10.2018).
7. Автоматизированный учет электроэнергии [Электронный ресурс]. URL: http://teploinfo.com/publ/askue/avtomatizirovannyj_uchet_ehlektroehnergii/4-1-0-19.
8. Система АСКУЭ в бытовом секторе / [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.kemaskue.narod.ru/bit.html (дата обращения: 01.11.2018).
9. Шарапов А.С., Шкурко В.Е. АСКУЭ - перспективная система интеллектуального учета энергоресурсов // Региональное развитие: стратегии и человеческий капитал: материалы Международной научно-практической конференции, г.Екатеринбург, 10-11 апреля 2014 г.: в 2-х т. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. Т. 2. С. 93-100.
10. Староверов Б.А., Гнатюк Б.А. Повышение эффективности системы автоматизированного коммерческого учета электроэнергии за счет введения функций прогнозирования. Иваново: Изд-во ИГЭУ. 2013 . №6. С. 26-29.
Авторы публикации
Закирова Илина Расимовна - магистрант кафедры «Тепловые электрические станции» Казанского государственного энергетического университета. Email: Sakilina2010@yandex.ru.
Хабиева Альфия Раилевна - магистрант кафедры «Тепловые электрические станции» Казанского государственного энергетического университета.
Вилданов Рустем Ренатович - канд. техн. наук, доцент кафедры «Тепловые электрические станции» Казанского государственного энергетического университета. Email: Rustrenat@rambler.ru.
References
1. Frolkov, E. M., Ershov S. V. The ASCEM system. News of Tula state University. Technical science. 2012. Iss. 12. Part 3. Pp.31-37.
2. Automated systems of commercial electricity metering (AMR) [Electronic resource] URL: http://en-mart.com/energouchet-askue/ (date of application 19.10.2018).
3. Vorotnitsky V.E. Reducing electricity losses - the most important way to energy saving in electrical networks. Energosberezhenie [Energy saving]. 2014, no. 3. Pp. 61-64 (In Russ.).
4. Savelyeva E. V. Automated systems of control and accounting of electric energy - the solution of a problem of management of energy consumption [Text] / E. V. Savelyeva // Young science. 2014. №2. Pp. 48-51.
5. Eremina M. development of automated systems of commercial accounting of energy resources // Young scientist. 2015. №3. Pp. 135-138.
6. The Repository of Industrial Security Incidents / [Electronic resource]. - Mode of access: URL: https://www.risidata.com/Database (accessed 29.10.2018).
7. Automated accounting of electricity [Electronic resource]. URL: http://teploinfo. com/publ/askue/avtomatizirovannyj_uchet_ehlektroehnergii/4 -1-0-19.
8. The ASCEM system in the domestic sector/[Electronic resource]. Mode of access: URL: http://www.kemaskue.narod.ru/bit.html (date accessed: 01.11.2018).
9. Sharapov A.S., Shkurko, V. E. ASKUE-a promising system of intellectual energy accounting // Regional development: strategies and human capital: materials of the International sc ientific-practical conference, Ekaterinburg, April 10-11, 2014. Ekaterinburg: Publishing house Ural. Un-ta, 2014. Vol. 2. Pp. 93-100.
10. Staroverov B.A., Gnatyuk B.A. Improving the efficiency of the automated system of commercial accounting of electric power due to the introduction of forecasting functions. Ivanovo: ISEU. 2013 . №6. Pp. 26-29.
Authors of the publication
Ilina R. Zakirova - Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia. Email: Sakilina2010@yandex.ru.
Alfia R.Khabieva - Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia.
Rustem R. Vildanov - Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia. Email: Rustrenat@rambler.ru.
Поступила в редакцию 23 ноября 2018 г.
