Роль и значение учета электроэнергии в Pеспублике Aрмения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

новые технологии

УДК 621.311(075.8X045)

роль и значение учета электроэнергии в Pеспублике Дрмения

Авоян Ромик Оганнесович,

студент Института энергетики, электротехники, Национальный политехнический университет Армении, Ереван, Армения а[email protected]

Аннотация. В статье рассматривается порядок учета электроэнергии в Республике Армения, его особенности, отличие между коммерческим (расчетным) и техническим (контрольным) учетом. Дано краткое описание сбора, обработки и передачи данных счетчиков. Отмечены требования к счетчикам, внедренным в АСКУЭ (Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии) для учета электроэнергии в Республике Армения. Представлено краткое описание видов, структур и схем соединения счетчиков. В качестве примера учета приведен расчет количества электроэнергии, поставляемой от МГЭС (малая гидроэлектростанция) в ЭСА (Электрические сети Армении), действующей в Республике Армения, за определенный период, и в результате расчета определяется количество электрической энергии, передаваемой в сеть. Также рассчитаны потери электроэнергии в трансформаторе и в линии электропередачи до точки разграничения (по балансовой принадлежности). Обоснована необходимость размещения торгового счетчика в точке разграничения.

Ключевые слова: учет электроэнергии; торговый счетчик; контрольный счетчик; производитель; распределитель; комплекс учета электроэнергии; контрольный учет электроэнергии; коммерческий учет электроэнергии; расчетный период; точка учета; точка разграничения; оптовый рынок

The Role and Importance of Electricity Accounting in the Republic of Armenia

Avoyan Romik Ogannesovich,

Student, Institute of Energy, Electrical Engineering, The National Polytechnic University of Armenia, Yerevan, Armenia а[email protected]

Abstract. The article examines the procedure for accounting for electricity in The Republic of Armenia, its peculiarities, the difference between commercial (calculated) and technical (control) accounting. A brief description of the collection, processing and transmission of meter data. Presented requirements for meters introduced in ASCUE (Automated Electricity Control and Accounting System) to account for electricity in The Republic of Armenia. A brief description of the types, structures and schemes connection of meters. As an example of accounting, the calculation of the amount of electricity supplied from the HPP (Hydroelectric Power Plant) to ENA (Electric Networks of Armenia) operating in the Republic of Armenia for the estimated period. The calculation determines the amount of electrical energy transferred to the network and calculated the loss of electricity in the transformer in the power line to the point of demarcation (by balance) as well. The author justified the need to place the trading meter at the point of demarcation.

Keywords: electricity accounting; trading meter; control meter; manufacturer; distributor; electricity accounting complex; technical electricity accounting; commercial electricity accounting; estimated period; a point of accounting; wholesale market

Научный руководитель: Тамразян М.Г., канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры электроэнергетики Института энергетики, электротехники, Национальный политехнический университет Армении, Ереван, Армения.

Введение

Электроэнергетическая система (ЭС) представляет собой совокупность электрических частей электростанций, электрических сетей и узлов потребления, объединенных процессом производства, передачи и распределения электроэнергии и связанных общим оперативным и хозяйственным управлением [1, с. 14]. Электроэнергетическую систему можно рассматривать как совокупность отдельных групп системы. Некоторые участники этих групп оказывают услуги, некоторые являются производителями, а другие группы - потребителями. Каждой группе за оказание своих услуг, потребление и производство электроэнергии необходима оплата. И для того, чтобы оказанную услугу, производимую и потребляемую электроэнергию выразить в денежном эквиваленте, необходим учет электроэнергии. В настоящее время учет электроэнергии выполняется с помощью автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), которые обеспечивают автоматических сбор данных электронных счетчиков. При помощи АСКУЭ сбор данных более надежен, быстр и точнее в отличие от механического сбора данных.

Многопрофильный холдинг «Каскад», входящий в состав группы компаний «Ташир», запускает в Армении серию производственных мощностей, которые будут выпускать современное сертифицированное оборудование для систем автоматизированного учета электроэнергии распределительных сетей промышленного и гражданского использования для компании «Электрические сети Армении». Совокупная мощность производства составит 250 тысяч единиц продукции в год. Общий объем инвестиций в проект составил 20 млн долл. США.

Пуск новых предприятий стал первым шагом антикризисной программы. Цель компании - поэтапная модернизация оборудования распределительных сетей, оптимизация финансовой деятельности компании и усиление контроля финансово-экономической деятельности ЗАО «Электрические сети Армении». Согласно планам развития предприятия в ближайшее время будет создано порядка 500 новых рабочих мест. Система АСКУЭ даст возможность учитывать потребление энергоресурсов на уровне дома, районов, города, населенного пункта с единым диспетчерским и финансовым центрами.

(Так как данная электростанция является частной собственностью, я не могу указать название электростанции и источник полученной информации).

Итак, имеется электрическая станция и необходимо получить за расчетный период количество передаваемой электроэнергии.

общее описание учета электроэнергии

Учет - это очень распространенный термин, который применительно к электроэнергетике чаще всего связывается с определением количества отпущенной или потребленной электрической энергии и оплатой за нее [2, с. 9].

Оптовый рынок - это сфера купли-продажи электроэнергии, осуществляемой его субъектами. Субъект оптового рынка — это юридическое лицо, вырабатывающее, транспортирующее или потребляющее электроэнергию, являющееся продавцом или покупателем электроэнергии на оптовом рынке.

Счетчики, предназначенные для расчетного учета, называют расчетными счетчиками.

Производитель (поставщик) - это субъект оптового рынка электроэнергии, в отношении которого в реестре субъектов оптового рынка электроэнергии зарегистрирована группа(ы) точек поставки генерации, генерирующая компания. Распределитель - это субъект оптового рынка электроэнергии, в отношении которого в реестре субъектов оптового рынка электроэнергии зарегистрирована группа(ы) точек поставки распределения.

Коммерческий учет электроэнергии осуществляется для обеспечения финансовых расчетов между предприятиями (генерирующими и распределяющими электроэнергию) и потребителями. Также применяется и технический учет энергии, который призван обеспечить предоставление информации о расходовании электричества на предприятии с разбивкой по отдельным подразделениям,технологическим цепочкам и единицам оборудования, относительно к единице производимой продукции и т.д.1

Счетчики, предназначенные для контрольного учета, называют контрольными счетчиками.

Измерительный комплекс электроэнергии -это совокупность приборов учета и измерительных трансформаторов тока и (или) напряжения, соединенных между собой по установленной схеме, через которую такие приборы учета уста-

1 Коммерческий учет электроэнергии. URL: http://www.ackye. ru/uchet-elektroenergii/kommercheskiy-uchet-elektroenergii/ (дата обращения: 19.07.2019).

новлены (подключены) (далее - измерительные трансформаторы). Указанные приборы предназначены для измерения объемов электрической энергии (мощности) в одной точке поставки2.

Система учета электроэнергии - это совокупность измерительных комплексов, связующих и вычислительных компонентов, устройств сбора и передачи данных, программных средств, предназначенная для измерения,хранения,удаленного сбора и передачи показаний приборов учета по одной и более точкам поставки.

Точка учета - это физическая точка на элементе сети, в которой измеряется электрическая энергия, проходящая по данному элементу. Точка учета совпадает с точкой подключения трансформатора тока соответствующего присоединения и счетчика.

Точка разграничения - это граница балансовой принадлежности электроустановок.

Системный оператор обеспечивает оперативно-диспетчерские функции управления ЭС.

Расчетный период - это утвержденный договором расчетный месяц, который начинается с 00:00 часов 1-го дня календарного месяца и заканчивается в 24:00 часа последнего дня месяца.

Переходим к характеристикам автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).

Общее описание АСКУЭ

Автоматизированным называется учет, при котором сбор,передача, обработка и воспроизведение измерительной информации от первичных источников осуществляется автоматически, а задание алгоритмов и программ выполнения этих операций, а также установок и других показателей, необходимых для выполнения, производится обслуживающим оперативным персоналом.

В 80-е гг. ХХ в. уже существовали как технические, так и коммерческие системы учета энергоресурсов в области учета электроэнергии.

Первый шаг в направлении создания АСКУЭ был сделан в области систем технического и коммерческого учета электрической энергии, когда появились устройства формирования импульсов и сумматоры в виде устройств сбора данных, а так-

2 Требования к местам установки, схемам включения и метрологическим характеристикам приборов учета электрической энергии. URL: http://www.moesk.ru/client/electricity_ transmission/l.osses/doc/Pribor_ucheta.pdf (дата обращения: 19.07.2019).

же электронные счетчики импульсов. Так появилось первое поколение АСКУЭ.

Система АСКУЭ направлена на обеспечение контроля работы всего энергетического оборудования, а также на комплексный и одновременно технический учет электроэнергии [3]. Данная система разработана в целях применения на промышленных предприятиях, электростанциях и снабжающих электроэнергией организациях. Иногда в литературе можно встретить такое название системы, как АИИС КУЭ (автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии). С правовой точки зрения отличия системы АСКУЭ от АИИС КУЭ заключаются в следующем: порядок установки, внедрения и обслуживания системы АИИС КУЭ определяется регламентами оптового рынка электроэнергии о мощности, а требования к АСКУЭ устанавливаются правилами розничного рынка электрической энергии.

АСКУЭ представляет собой комплекс контрольно-измерительной аппаратуры, коммуникаций связи (сетей передачи данных), ЭВМ (электронно-вычислительных машин) и ПО (программного обеспечения).

Общее сведение о счетчиках электроэнергии

В настоящее время электроэнергия превратилась в товар и стала продаваться и покупаться, поэтому появилась необходимость в качественных приборах учета. Развитие розничного рынка электроэнергии в дальнейшем будет только стимулировать сбытовые компании грамотно вести учет, экономя за счет устранения потерь электроэнергии и ее хищений.

Счетчик электрической энергии - это электроизмерительный прибор,предназначенный для учета потребленной электроэнергии переменного или постоянного тока.

Счетчики электрической энергии, предназначенные для учета постоянного тока, применяются в основном на электрифицированном железнодорожном транспорте для измерения электричества, пошедшего на зарядку аккумуляторных батарей, на электролизных установках и в других местах, где применяется именно постоянный ток.

Счетчики переменного тока имеют более распространенное применение. Их используют как квартирные счетчики, так и для учета электроэнер-

гии на производстве, в коммунальном хозяйстве и других областях.

Обозначение класса точности счетчика производят числом, равным пределу допускаемой погрешности, выраженной в процентах, для всех значений диапазона измерений тока от минимального до максимального значения, при коэффициенте мощности, равном единице, и при нормальных условиях, установленных стандартами или техническими условиями на счетчик.

В настоящее время на отечественном строительном рынке представлено большое количество видов приборов учета электроэнергии, которые в зависимости от принципа их действия классифицируют по типу учитываемой энергии, конструкции, подключения, измеряемым величинам, а также по тарифам.

По типу учитываемой энергии бывают счетчики активной энергии и счетчики реактивной энергии.

По конструкции счетчики подразделяют на:

1) индукционные (электромеханические) -электросчетчики, в которых магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество потребленной электроэнергии в этом случае прямо пропорционально числу оборотов диска;

2) электронные (статические) - электросчетчики, в которых переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. Другими словами, измерения активной энергии такими электросчетчиками основаны на преобразовании аналоговых входных сигналов тока и напряжения в счетный импульс. Измерительный элемент электронного электросчетчика служит для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. Счетный механизм представляет собой электромеханическое (имеет преимущество в областях с холодным климатом, при условии установки прибора на улице) или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей.

Главным преимуществом электронных счетчиков по сравнению с индукционными является отсутствие вращающихся элементов. Кроме того, они

обеспечивают более широкий интервал входных напряжений, позволяют легко организовать многотарифные системы учета, имеют режим ретроспективы, т.е. позволяют посмотреть количество потребленной энергии за определенный период -как правило, помесячно; измеряют потребляемую мощность, легко вписываются в конфигурацию систем АСКУЭ и обладают еще многими дополнительными сервисными функциями;

3) гибридные - электросчетчики как редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим вычислительным устройством.

По измеряемым величинам выделяют счетчики однофазные (измерение переменного тока 220 В, 50 Гц) и трехфазные (380 В, 50 Гц). Современные электронные трехфазные счетчики поддерживают однофазный учет.

По тарифам выделяются: однотарифные счетчики и многотарифные счетчик, а по типу подключения: счетчики прямого включения в силовую цепь и счетчики трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы.

Для измерений электрической энергии в однофазных сетях переменного тока применяют различные типы счетчиков как отечественного, так и зарубежного производства. Схема прямого включения однофазного счетчика изображена на рис. 1.

В трехфазных четырехпроводных сетях напряжением 380/220 В для измерений электрической энергии применяют счетчики прямого (непосредственного) включения. Их называют прямоточными. Счетчики прямого включения рассчитаны на номинальные токи 5, 10, 20, 50 А [4, с. 24]. Схема прямого включения трехфазного счетчика изображена на рис. 2.

В трехфазных трехпроводных сетях напряжением 6-10 кВ и выше для измерений электроэнергии применяют счетчики трансформаторного включения.

Схема трансформаторного включения трехфазного счетчика изображена на рис. 3.

Требования к организации учета электроэнергии

1. Каждая точка учета должна быть оснащена комплексом учета электроэнергии.

Кеарт.Провод.

О

Вх.Фаза

О О О 6| Вх.Ноль

Клеммник

Вых.Ф

—О

Вых.О

Рис. 1. Схема прямого включения однофазного счетчика

Источник: URL: https://electrohobby.ru/shema-podkl-el-schyot-odno-i-treh.html (дата обращения: 19.07.2019).

3 фаз. сметчик

t

шш

ti

К ал. оборудованию

Бх. ноль

Вых. ноль

Рис. 2. Схема прямого включения трехфазного счетчика

Источник: URL: https://elektro.guru/elektrooborudovanie/schetchiki/shemy-i-podklyuchenie-schetchikov-elektroenergii.html (дата обращения: 19.07.2019).

2. Счетчики, внедренные в комплекс учета электроэнергии, должны обеспечить учет активной и реактивной составляющей электроэнергии.

3. Производители, транспортирующие, распределители и потребители электроэнергии должны обеспечить класс точности элементов комплекса учета электроэнергии, находящихся в их хозяйствовании, в соответствии с указанными требованиями.

4. Комплексы учета электроэнергии должны быть надежными.

5. Комплексы учета электроэнергии должны быть зарегистрированы в АСКУЭ рыночным оператором.

6. Комплексы учета электроэнергии должны обеспечить передачу данных учета в электронном виде на базу данных учета.

К.1СММНЫС лкнмы

электросчетчика

Л

ы

Бй

-г

< S

Рис. 3. Схема трансформаторного включения трехфазного счетчика

Источник: URL: http://zametkielectrika.ru/podklyuchenie-schetchika-cherez-transformatory-toka/ (дата обращения: 19.07.2019).

7. Основная единица измерения активной мощности является килоВатт (кВт), а реактивной мощности килоВар (кВар).

8. Основная единица измерения активной энергии является килоВатт-час (кВт-ч), а реактивной энергии килоВар-час (кВар-ч)3.

В соответствии с точностью класса разрешается использовать 5 следующих видов счетчиков:

1) однофазные и многофазные счетчики прямого включения с точностью класса не менее 1,0;

2) многофазные счетчики трансформаторного включения в электрических сетях с напряжением до 1000 В (Вольт) и классом точности 0,5;

3) многофазные счетчики трансформаторного включения в электрических сетях с напряжением выше 1000 В (Вольт) и классом точности 0,5;

4) многофазные счетчики трансформаторного включения в электрических сетях с напряжением выше 1000 В (Вольт) и классом точности 0,2;

5) реверсивные многофазные счетчики трансформаторного включения в электрических сетях с напряжением выше 1000 В (Вольт) и классом точности 0,2.

3 Сетевые правила электроэнергетической системы Республики Армения. 2017. URL: http://www.irtek.am/views/act. aspx?aid=90092 (дата обращения: 19.07.2019).

Методы расчета

Для расчета у нас есть все необходимые данные:

1) схема электростанции с ее параметрами;

2) показатели предыдущего месяца и расчетного месяца.

Схема электростанции с ее параметрами представлена на рис. 4.

Для решения задачи рассматриваем показатели предыдущего месяца, расчетного месяца и определяем их разницу. Поскольку счетчики трансформаторного включения, то полученную разницу умножим на коэффициент трансформации, откуда находим реальное количество электроэнергии. Мы использовали показатели торгового счетчика, поскольку на основании этих показателей осуществляется торговля. Показатели контрольного счетчика рассматривают в том случае, если по каким-то причинам не будет работать торговый счетчик. Но полученная в нашем случае электроэнергия не является передаваемой, поскольку до точки разграничения имеются потери электроэнергии в трансформаторе и соответствующей линии. Поэтому для определения количества передаваемой электроэнергии необходимо рассчитать потери в трансформаторе и на линии электропередачи и вычесть их из количества полученной нами электроэнергии. В результате будет рассчитано количество чистой передаваемой в сеть

35 кВ 7 Ч

АС-70

L = 0,065 км Точка

R = 0,027 ом разграничения

ТМ-400 35/0,4 кВ R = 45,172 ом дрк.з = 5,9 Вт

АРх

х.х

\/ А

= 1350 Вт ^/ Коммерческий

учет

Контрольный учет

>

Контрольный учет

Генератор 1

0,4 кВ

©

Собственные нужды 1

Рис. 4. Схема электростанции и ее параметры

0,4 кВ

Генератор 2 Собственные

нужды 2

Источник: составлено автором.

электроэнергии, за которое покупатель должен платить электростанции. Полученные потери остаются за станцией, поскольку торговля электроэнергии происходит в точке разграничения.

В настоящее время есть много учетных комплексов, которые не размещены в точках разграничения, по причине чего производится дополнительный расчет для получения чистой передаваемой электроэнергии.

Результаты расчета

Измеряемые единицы: кВ - килоВольт; Вт - Ватт;

кВ-А - килоВольт-ампер; кВт-ч - килоВатт-час; кВар-ч - килоВар-час; км - километр.

Данные трансформатора: S = 400 кВ-А, ДРкз = 5,9 Вт, ДРхх = 1350 Вт, R = 45,172 Ом, Т = 744 час, и = 35 кВ, = 0,998, где S- полная мощность электростанции; ДРкз -потери короткого замыкания двухобмоточного

трансформатора; ДРхх - потери холостого хода трансформатора; Я - активное сопротивление трансформатора; Т - количество часов работы трансформатора в году; и - напряжение высшей обмотки трансформатора; ео8ф - коэффициент мощности трансформатора.

Показатели счетчика: = 93 197,6 кВт-ч, = 6329 кВар-ч, где ЖА - активная электроэнергия; - реактивная электроэнергия.

Нагрузочные потери электроэнергии в силовом трансформаторе:

ДЖН =

ДЖН =

(ЖА 2 +ЖР 2 )х Я и2 х1000хТ '

(93 197,62 + 63292) х 45,172 352 х1000 х 744

(1)

= 432,5 кВт - ч.

Потери электроэнергии холостого хода в силовом трансформаторе:

ДЖ =ДРхх хТ,

(2)

джх.х = 1004,4 кВт • ч.

Общие потери электроэнергии в силовом тран сформаторе:

ДЩ =Д]¥Н +ДЖх.х,

д^„ =

(W2 +WP 2 )х RJ U2 х1000хТ

(6)

(3)

ДЖТ = 432,5 +1004,4 = 1436,9кВт • ч.

(9 1 760,72 + 63292) х 0,027

ДWл = ±-2--= 0,3 кВт • ч.

л 352 х1000 х 744

Чистая передаваемая электроэнергия в сеть:

Количество входящей в линию электроэнергии:

W

перед

= W -ДЖл,

(7)

W = WA -ДЖТ.

W = 93 197,6-1436,9 = 91 760,7 кВт • ч.

(4)

Жперед = 91 760,7 - 0,3 = 91 760,4 кВт • ч.

перед

Данные линии: тип линии АС-70 (Алюминий-Сталь, сечения - 70 мм2), R0 = 0,42 ом/км, L = 0,065 км, ЖАЛ = 91 760,7 кВт-ч, Жрл = 6329 кВар • ч, где ^ - активное сопротивление 1 км провода; Ь - длина линии; \¥АЛ - активная электроэнергия входящей в линию; ^р л - реактивная электроэнергия входящей в линию.

Потери электроэнергии в линии:

Ra = R х L, R = 0,42 х 0,065 = 0,027 ом,

(5)

Таким образом, получили то количество электроэнергии, которое станция передала в распределительную сеть [5, с. 195].

Заключение

Подводя итог, необходимо отметить следующее: для того, чтобы передаваемая электроэнергия была правильно учтенной и не требовалось бы дополнительного расчета, комплексы учета электроэнергии должны быть установлены в точке разграничения. При условии удовлетворения этого требования счетчик электроэнергии сразу покажет количество передаваемой электроэнергии.

Список источников

1. Идельчик В. И. Электрические системы и сети. Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат; 1989. 592 с.

2. Осика Л. К. Коммерческий и технический учет электрической энергии на оптовом и розничном рынках: Теория и практические рекомендации. СПб.: Политехник; 2005. 360 с.

3. Гришагина Н. М., Гарайшина Э. Г. Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии. 2013:62-52. URL: https://cyberLeninka.ru/articLe/n/avtomatizirovannaya-sistema-kommercheskogo-ucheta-е1екгоепегди^кие(дата обращения: 19.07.2019).

4. Рощин В.А. Схемы включения счетчиков электрической энергии. Практическое пособие. Загорский Я.Т., ред. М.: Изд-во НЦ ЭНАС; 2005. 64 с.

5. Лыкин А. В. Электрические системы и сети. Учебное пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ; 2002. 248 с.

References

1. IdeLchik V. I. Electrical Systems and Networks. A Textbook for Universities. Moscow: Energoatomizdat; 1989. 592 p. (In Russ.).

Osika L. K. Commercial and Technical Accounting for Electric Energy in the Wholesale and Retail Markets: Theory and Practical Recommendations. St. Petersburg: Polytechnic; 2005. 360 p. (In Russ.).

Grishagina N. M., Garayshina E. G. Automated Electricity Commercial Accounting System. 2013. URL: https://cyberLeninka.rU/articLe/n/avtomatizirovannaya-sistema-kommercheskogo-ucheta-eLektroenergii-askue (accessed on 19.07.2019). (In Russ.).

Roshchin V. A. ELectricity meter incorporation schemes: PracticaL manuaL. Zagorski J.T., ed. Moscow; 2005. 64 p. (In Russ.).

Lykin A.V. ELectricaL Systems and Networks: Training ManuaL. Novosibirsk; 2002. 248 p.

2.

4.