CC BY
30Энергетика. Автоматика
УДК 621.311
Мясоедов Юрий Викторович
Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия E-mail: myv@amursu. ru Касьян Алексей Павлович Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия Myasoedov Yury Viktorovich Amur State University Blagoveshchensk, Russia E-mail: myv@amursu.ru Kasyan Alexey Pavlovich
Amur State University Blagoveshchensk, Russia
РЕАЛИЗАЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ УЧЕТА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ IMPLEMENTATION OF INTELLIGENT ENERGY ACCOUNTING SYSTEMS
Аннотация. В статье рассмотрены основные характеристики интеллектуальных систем учета энергоресурсов, их цели и задачи, аспекты их реализации.
Abstract. The article considers the main characteristics of intelligent energy accounting systems, their goals and objectives, aspects of their implementation.
Ключевые слова: интеллектуальная система учета энергоресурсов, электроэнергия, мощность, энергопотребление, цифровые технологии, эффективность использования.
Key words: intelligent energy accounting system, electricity, power, energy consumption, digital technologies, efficiency of use.
DOI: 10.22250/20730268_2022_99_34
В настоящее время устаревшее, громоздкое и неудобное оборудование, используемое для коммерческого учета электропотребления, активно заменяется на более современное, компактное и удобное в эксплуатации. На замену старым счетчикам приходят новые усовершенствованные цифровые системы учета электроэнергии.
Интеллектуальная система учета (ИСУ) представляет собой совокупность устройств учета, предназначенных для различной работы с показаниями счетчиков электрической энергии, обеспечивает возможность дистанционного обмена информацией. Основные задачи ИСУ - сбор и передача показателей устройств, а также обеспечение безопасного хранения данных и возможность дистанционного управления режимами работы. Наиболее известными ИСУ в настоящее время являются авто-
матизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ) и автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) [6].
АИИС КУЭ может использоваться как в промышленности, так и в жилых районах. Специальное программное обеспечение позволяет следить за показаниями счетчиков дистанционно, что дает возможность пользователям отслеживать потребление не только электроэнергии, но и тепла и воды, так как в данную систему можно устанавливать большое количество различных счетчиков. Пользователь может задать определенный промежуток фиксации замеров, и ему больше не придется фиксировать показания лично, ведь программное обеспечение автоматически отправляет показания счетчиков. Установка данной системы позволяет выявлять хищение электроэнергии за счет встроенного модуля защиты. Погрешность АИИС КУЭ минимальна и дает возможность вести эффективный и точный учет. Установка данной системы на предприятии позволяет контролировать электропотребление не только всего завода, но и отдельных его цехов и отделов, способствует ведению учета и правильному планированию режима работы. Некоторые модели системы имеют встроенный модуль по переводу потребителя на более экономичный тариф с целью экономии как энергоресурсов, так и финансовых средств предприятий. Данная система полезна и для энергоснабжающих организаций, так как помогает им планировать и прогнозировать количество потребленной энергии, сократить затраты на ее покупку.
Но, несмотря на множество положительных характеристик, система АИИС КУЭ имеет один большой и не очень приятный недостаток. Данная технология подразумевает установку большого количества оборудования, что увеличивает вероятность выхода из строя каких-либо составляющих системы. АИИС КУЭ нуждается в постоянном техническом обслуживании при значительных затратах на него. Большая цена установки также не очень приятный фактор. Стоимость АИИС КУЭ для жилого многоквартирного дома начинается от 400 тыс. руб., для предприятия - от 700 тыс. руб. Но если будущие затраты и эффект от установки оценены правильно, то система в кратчайшие сроки окупит себя и начнет приносить прибыль.
В законодательстве Российской Федерации введено требование: с 1 января 2022 г. каждый установленный прибор учета должен иметь возможность передавать данные в интеллектуальную систему учета электроэнергии. Следовательно, АИИС КУЭ будет идеальным решением для реализации этого требования.
Основным отличием между АСКУЭ и АИИС КУЭ является то, что АСКУЭ используется для розничных поставщиков, а АИИС КУЭ - для поставщиков, у которых наличие систем автоматизированного учета является главным условием для выхода на оптовый рынок. Технически же эти две системы очень похожи и часто выполняют одинаковые задачи.
АСКУЭ — это система коммерческого учета, обеспечивающая дистанционный сбор, хранение и обработку информации от приборов учета электроэнергии. Основная задача АСКУЭ заключается в точном измерении количества потребленной или переданной энергии с учетом заданных параметров и тарифов, а также в автоматическом преобразовании технологических данных в удобную для анализа и расчета форму.
Для наглядного представления устройства системы АСКУЭ воспользуемся структурной схемой, приведенной на рис. 1.
Система АСКУЭ представляет собой совокупность аппаратуры контроля и измерения, линий передачи данных, центров сбора и обработки информации и программного обеспечения.
Центрсбора и СетеВая Гарантированный
Рис. 1. Структурная схема АИИС КУЭ.
Схематическая структура системы АСКУЭ имеет четыре уровня:
на первом установлена измерительная аппаратура, необходимая для получения информации о потребленной или переданной электроэнергии в необходимых местах учета;
на втором находятся устройства сбора и подготовки данных (УСПД) — специализированные измерительные системы или многофункциональные программируемые преобразователи со встроенным ПО энергоучета. УСПД осуществляют круглосуточный сбор измерительных данных с территориально распределенных счетчиков, накопление, обработку и передачу этих данных на верхние уровни;
третий уровень АСКУЭ — это персональный компьютер или сервер центра сбора и обработки данных (ЦСОД), главной функцией которого является обработка информации и преобразование ее в удобную для анализа и управления форму;
высший уровень системы - производит сбор информации с узлов третьего уровня, дополнительную структуризацию, архивирование данных, формирование документов для взаиморасчетов на рынке электроэнергии.
Для работы ИСУ необходимы линии связи, которые могут представлять собой цифровые или аналоговые, спутниковые или телефонные системы связи. Главное условие для линий связи - установление прямого и непрерывного подключения. Все системы КУЭ должны иметь резервные каналы связи. Для организации линий связи рассмотрим витую пару и кабели из оптоволокна. Преимуществами оптоволоконных кабелей являются легкий вес самого кабеля и скорость передачи сигналов, но большая цена и необходимость приобретать дополнительное оборудование для преобразования цифрового сигнала в сигнал, подходящий для передачи через оптоволоконный кабель, становятся отрицательной характеристикой данного типа линии связи. В свою очередь кабель витой пары
намного дешевле и не требует установки дополнительного оборудования, но для данного кабеля связи свойственно падение скорости передачи сигнала при большом расстоянии между объектами.
Для ИСУ в пределах одного предприятия предлагается использовать витую пару категории Cat 5, ведь она будет обеспечивать необходимую скорость передачи, равную 10 Гбит/сек., цена на такой кабель составляет в среднем 12,7 руб. за 1 погонный метр. В свою очередь для установки ИСУ на большие расстояния предпочтительнее оптоволоконные кабели, средняя цена за 1 погонный метр которых составляет 42,5 руб.
Для работы с системой ИСУ нужно выбрать оптимальный протокол передачи данных. Для российского рынка подходят следующие: протокол Modbus, протокол DLMS/COSEM, протокол M BUS ГОСТ Р МЭК 60870-5, стандарт PLC (IEC 61344), стандарт Euridis. Из данного списка целесообразно использовать протоколы Modbus и DLMS/COSEM.
Modbus является самым распространенным и дешевым протоколом, но имеет недостатки, -например, малое число типов данных, которые он может передать; этот протокол не регламентирует начальную инициализацию системы, а соответствие регистров типам измерений и измерительным каналам тоже не регламентировано.
Протокол DLMS/COSEM новый для российского рынка. Его основные преимущества - он способен использовать унифицированные данные, что позволит связывать приборы учета от разных производителей, обезопасить передаваемую информацию посредством паролей, имеет широкий выбор интерфейсов для передачи данных (RS 232/485, PSTN, GSM, GPRS, IPv4, PPP и PLC). Главный минус данного вида протокола - отсутствие популярности среди отечественных производителей из-за повышенных затрат на приобретение оборудования и сложности оперативной замены деталей. К тому же данный протокол высокосложен и не имеет русской локализации. И однако, изучив оба протокола, целесообразнее все-таки остановиться на протоколе DLMS/COSEM.
Основными датчиками для ИСУ являются датчики учета потребления электроэнергии (мощности), но зачастую для частных жилых секторов устанавливаются различные периферийные датчики по типу водосчетчика и теплосчетчика. От места установки системы АСКУЭ (АИИС КУЭ) зависит и тип электросчетчиков. Для предприятий необходимы счетчики энергии трехфазного исполнения, для жилого сектора подойдут однофазные. Из предложенного многообразия счетчиков было решено выбрать многофункциональные счетчики ПСЧ-4ТМ.05МД. (рис. 2). Данный счетчик контролирует объем активной и реактивной мощности, ведет массив профиля мощности нагрузки с программируемым временем интегрирования, фиксирует максимумы мощности, проводит измерения параметров трехфазной сети и параметров качества электрической энергии.
Рассмотрим эффективность ИУС для различных сфер жизнедеятельности:
1? ¥
Рис. 2. Счетчик электрической энергии многофункциональный ПСЧ-4ТМ.05МД.
1. Для сетевых компаний и энергоснабжающих предприятий установка данных систем позволит выйти на оптовый рынок, улучшить качество учета мощности, снизить хищения электроэнергии и ее потери за счет контроля балансов. Возможно также выравнивание графика нагрузки за счет перевода потребителей на различные выгодные тарифы и экономии на обработке и проверке достоверности показателей приборов учета.
2. Для промышленных потребителей эффективность заключается в том, что ИСУ обеспечивает их выход на оптовый рынок электроэнергии. Система позволяет вводить зонный тариф потребления электроэнергии, что снижает тарифную плату. Возможность контроля потребления электроэнергии как предприятия в целом, так и отдельных его цехов позволяет достаточно точно спрогнозировать потребление электроэнергии на производстве. К тому же есть возможность дистанционно оперативно передавать информацию об электропотреблении.
Таким образом, ИСУ являются одной из передовых технологий в сфере учета электроэнергии. Экономическая эффективность их состоит в том, что они позволяют проводить точный контроль и учет потребления электроэнергии, выявляя ее незаконное хищение, позволяя вести дистанционный контроль и учет энергоресурсов.
1 Еремина, М.А. Развитие автоматизированных систем коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ) // Молодой ученый. - 2015. - №3. - С. 135-138.
2. Ибрагимова, Л.Р. Программа энергосбережения и повышения энергетической эффективности как инструмент стратегии устойчивого развития города. / Л.Р. Ибрагимова, А.М. Идиатуллина // Вестник Казанского тех-нол. ун-та. - 2011. - № 2 - С. 198-213.
3. Ибрашева, Л.Р. Энергосберегающие технологии в жилищно-коммунальном хозяйстве России // Вестник Казанского технол. ун-та. - 2012. - № 2 - С. 224-230.
4. Савельева, Е.В. Автоматизированные системы контроля и учета электрической энергии - решение проблемы управления энергопотреблением // Young science. - 2014. - №2. - С. 48-51.
5. Прошин, И.А. Автоматизация учета электрической энергии как средство повышения энергетической эффективности / И.А. Прошин, С.В. Егоров, М.В. Шепелев // Технические науки - от теории к практике. - 2014. -№33. - С. 109-117.
6. Ефременко, В.М. Системы АИИС КУЭ в бытовом секторе как элемент «умных» сетей и средств повышения эффективности передачи электроэнергии / В.М. Ефременко, Р.А. Храмцов, Р.Б. Наумкин // Вестник Кузбасского гос. технического ун-та. - 2012. - №4 (92). - С.134-136.
