CC BY
62
УДК 681.5
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Д. А. Богатенков1, В. М. Чайковский2
^Пензенский государственный университет, Пенза, Россия
1bogatenkovdan@yandex.ru 2rtech@pnzgu.ru
Аннотация. Рассматривая электроэнергию, получаемую промышленным предприятием в качестве товара, необходимо учитывать, что она имеет свои особенности, которые обязательно принимать во внимание при формировании экономической составляющей любого предприятия. Из-за данных особенностей потребитель нуждается в оперативном получении точных сведений об энергоресурсах для сохранения собственного конкурентного преимущества в любой сфере производств, где используется электроэнергия. Для этого также нужно принимать меры в целях экономии, сокращения расходов энергоресурсов без урона производству. Самой эффективной из таких мер является точный и своевременный учет получения и потребления электроэнергии.
Ключевые слова: автоматизированные системы учета электроэнергии, учет энергоресурсов, информационно-аналитические системы
Для цитирования: Богатенков Д. А., Чайковский В. М. Система контроля и учета электроэнергии промышленного предприятия // Вестник Пензенского государственного университета. 2022. № 2. С. 70-75.
Введение
Особенности электроэнергии связаны с тем, что на данный момент накапливать ее в каких-либо достаточных количествах нет возможности, поэтому время между производством и потреблением электроэнергии ничтожно мало. Из-за почти мгновенного перехода от производителя через общие сети к потребителю и, собственно, потребления невозможно отследить, от какого конкретного производителя поступила электроэнергия и каким именно потребителем получена. Возможно только вести учет общих объемов производства и передачи электроэнергии в электрическую сеть производителем, а также общий объем получения электроэнергии из этой сети потребителем.
Еще одним фактором, который нужно учитывать, является то, что электроэнергия на производстве зачастую не имеет заменителей, не считая локальных переходов к альтернативному энергоснабжению, например, автономной дизельной электростанции.
Между производителями и предприятиями-потребителями электроэнергии существуют обязательства, которые определяют количество поставляемых и потребляемых энергоресурсов, но в связи со случаями отклонений и тех, и других от данных обязательств, в связи с приведенными особенностями, возникает нестабильность на самом рынке энергоресурсов, что и приводит к необходимости максимально оперативного и точного учета [1].
Решить данную проблему и как можно более рационально распределить расходы энергоресурсов, а также наладить автоматический анализ потребления электрических мощностей позволяет введение специализированных, многофункциональных автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) [2].
© Богатенков Д. А., Чайковский В. М., 2022
Цели и задачи систем контроля и учета электроэнергии
На коммерческом предприятии АСКУЭ представляет собой комплекс средств, включающих в себя специализированные технические приборы, а также программные инструменты, посредством которых производится анализ затрат (или же производства) энергоресурсов, в зависимости от потребностей пользователя1.
Иными словами, АСКУЭ - измерительная система для контроля и учета с возможностью анализа потребления, который помогает выявить ошибки в энергопотреблении и разработать мероприятия по снижению затрат.
Учет электроэнергии осуществляется с помощью уровневой системы, составными частями которой являются счетчики, концентраторы, осуществляющие сбор и предварительную обработку информации, сервера для сбора конечной информации и ее передачи, а также коммутации между ними. Структура АСКУЭ представлена на рис. 1 [2].
Первоочередной целью АСКУЭ являются автоматический сбор информации о потреблении энергоресурсов на каждом из выбранных узлов предприятия конкретным абонентом и своевременное представление данной информации сотрудникам или должностным лицам для последующего решения ряда задач управления электромощностями предприятия.
Также целями создания АСКУЭ являются отслеживание параметров электроснабжения, а также осуществление управления электроснабжением с целью минимизировать возможность возникновения отклонений от рабочих параметров и, следовательно, аварий.
Счетчики электроэнергии
Рис. 1. Типовая структура АСКУЭ
Уменьшение затрат энергопотребления происходит благодаря повышению точности и оперативности распределения по плану электроснабжения.
Обеспечиваются вывод собранных системой данных в реальном времени обслуживающим сотрудникам, а также предоставление актуальных финансовых расчетов, с учетом действующей цены на электроэнергию.
В задачи АСКУЭ входят получение оперативной и точной информации о потреблении электроэнергии, концентрация этих данных, перевод данных на следующий уровень,
1 ГОСТ 8.009-84. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений // Консорциум кодекс: электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http://docs.cntd.ru
а также вывод отчетов и графическое построение заданных зависимостей, помимо этого осуществляются хранение и защита собранной информации от потерь и нарушителей1.
Важно то, что интервалы сбора данных, формирования отчетов, актов, ведомостей, а также периодичность их отправления определяются заказчиком.
К частным задачам некоторых систем также относится создание подробного прогноза на потребление энергии промышленным предприятием. В данном прогнозе должны отражаться особенности потребления электроэнергии в каждом цехе, величина запланированного и фактического энергопотребления, а также план оптимизирования потребления при ограничении трафика (рис. 2).
Рис. 2. Схема объединенного прогнозирования на предприятии
Элементы системы в зависимости от уровней
Электросчетчики являются источниками первичной информации для АСКУЭ. Исторически для контроля и учета электроэнергии использовались электромагнитные индукционные счетчики. Индукционные счетчики имеют невысокую стоимость, просты в управлении, но совершенно непригодны для современных систем учета. Для автоматизированной системы нужны электронные счетчики, получившие название умных счетчиков (рис. 3).
Рис. 3. Виды электросчетчиков
1 РД 34.11.114-98. Учет электрической энергии и мощности на энергообъектах. Автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии и мощности. Основные нормируемые метрологические характеристики. Общие требования // Консорциум кодекс: электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http://docs.cntd.ru
Умный счетчик - прибор для осуществления точного учета потребления электроэнергии на конкретном участке (или от конкретного абонента) и передачи собранных данных поставщику или же на следующий уровень системы.
Умный счетчик должен уметь:
- измерять количество электроэнергии и оценивать значение основных характеризующих ее величин;
- самостоятельно передавать информацию в энергоснабжающую организацию;
- сообщать о попытках незаконного подключения к электросчетчику;
- доводить до потребителя сведения об уровне его затрат на электроэнергию;
- запоминать результаты учета [3].
Так как счетчик работает непрерывно, передача всей измеренной информации может занимать большой объем. В системе используются устройства сбора и передачи информации на третий уровень, например, концентраторы (рис. 4).
Рис. 4. УСПД (концентратор) - устройство сбора и передачи данных
Эти устройства осуществляют сбор с нескольких счетчиков в определенные интервалы времени, осуществляют предварительную обработку полученных сигналов и передают информацию далее (рис. 5).
Рис. 5. Структурная схема концентратора
На рис. 6 представлена окончательная архитектура системы контроля и учета электроэнергии. Система использует для передачи информации как проводные технологии, так и радиоканал. Проводные технологии используются непосредственно на промышленном объекте. Передача информации энергосбытовой компании осуществляется по радиоканалу с помощью GPS-модуля [4].
электроэнергии электроэнергии
Рис. 6. Три уровня системы контроля и учета электроэнергии Заключение
В зависимости от целей и задач АСКУЭ является многофункциональным средством для оптимизации затрат на электроэнергию коммерческого предприятия. Система позволяет своевременно и точно снимать данные по энергопотреблению с каждого уровня системы, а также с каждого объекта измерения, помимо этого системы оснащаются программным обеспечением, которое затрудняет попытки несанкционированного проникновения в систему и незамедлительно предупреждает о подобных нарушениях прав доступа. Система также имеет возможность автоматического анализа энергопотребления за определенный отрезок времени с целью выявления нерационального потребления электроэнергии и выбора подходящей для данного вида производства тарифной системы. Таким образом, в настоящее время АСКУЭ являются необходимым решением для каждого промышленного предприятия, связанного с большими затратами электроэнергии, так как данные системы позволяют автоматически и одновременно максимально точно производить учет, что позволяет минимизировать финансовые затраты на электроэнергию.
Список литературы
1. Об энергосбережении : федер. закон № 261-ФЗ от 23.11.2009 // Консорциум кодекс: электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http:// docs.cntd.ru
2. Создание АИИС КУЭ // ИК «Энергоаудитконтроль». URL: www.ackye.ru
3. Материалы сайта «oschetchike». URL: https://oschetchike.ru
4. Кузнецов Е. П., Сарпов Г. И. Организация и средства учета энергоносителей : учеб. пособие. СПб., 2017. 53 с.
Информация об авторах Богатенков Даниил Алексеевич, студент, Пензенский государственный университет
Чайковский Виктор Михайлович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Радиотехника и радиоэлектронные системы», Пензенский государственный университет
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
