CC BY
55
УДК 681.5
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ УСТРОЙСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Шаров В.В., КГЭУ, канд. техн. наук, доцент, tereonn@gmail.com Фатыхов Р.И., КГЭУ, магистрант, tereonn@gmail.com
Рассматривается разработанная система контроля и учета электроэнергии распределенных устройств, использующая в качестве автоматизированного рабочего места веб-интерфейс на удаленном сервере.
Ключевые слова: вэб-интерфейс, система контроля и учета электроэнергии, микроконтроллер.
Введение. При решении задачи разработки автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии распределенных измерительных устройств необходимо осуществить выбор совокупности средств, при помощи которых оператор или конечный пользователь взаимодействует с веб-сайтом или любым другим приложением через браузер с учетом экономии и использовании способов наиболее простого доступа к затраченной электроэнергии.
Научная новизна. В настоящее время автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) представляют собой специализированные программно -технические комплексы, важной частью которых является автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора, при работе на котором требуются специальные навыки. Подобные приложения, как правило, жестко привязаны к соответствующим операционным системам. Из-за наличия данных ограничений теряется мобильность, а сложность разра-
37
ботки АРМ устанавливает дополнительные ограничения для конечных пользователей. Как правило, возможность оперативно получить информацию о потребленном ресурсе, качестве электроэнергии и других данных затруднена, а порой невозможна. Поэтому использование вэб-интерфейса вместо специализированного рабочего места позволяет обеспечивать экономию за счет отсутствия затрат на разработку дополнительного программного обеспечения, а также простоту доступа к измерительной информации как операторов, так и конечных пользователей. Появляется прозрачность в плане учета ресурса, чего, как правило, не существует в известных системах.
Исследовательская часть. Рекомендуемый порядок разработки АСКУЭ приведен в [1]. По существу, система управления - это совокупность управляемого объекта или процесса и устройства управления, к которому относится комплекс средств приема, сбора и передачи информации и формирования управляющих сигналов и команд. При этом действие системы управления направлено на улучшение и поддержание работы процесса или объекта [2]. В зависимости от вида системы управление представляет собой воздействия на физическом или информационном уровне, направленные на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой или целью управления [3].
Контроллеры работают в реальном масштабе времени под управлением рабочих программ, которые, как правило, размещаются в ПЗУ [4]. Основным достоинством программируемых контроллеров является их высокая надежность, универсальность и гибкость. В целом, на практике можно выделить две цели, достигаемые с помощью контроля и учета поставки/потребления энергоресурсов вне зависимости от используемых для этого технических средств: первое - обеспечение расчетов за энергоресурсы в соответствии с реальным объемом их поставки/потребления и
38
второе - минимизация производственных и непроизводственных затрат на энергоресурсы.
В процессе исследований была разработана система контроля без использования специализированных АРМ. Доступ к информации и управлению осуществляется при помощи вэб -интерфейса. В качестве измерительных приборов используется счетчик электроэнергии «Меркурий 230». Управление осуществляется при помощи микроконтроллера AT Mega128 по интерфейсу RS-485. Информация передается на сервера при помощи модема Siemens mc-35 через gprs соединение. Структурная схема системы показана на рис. 1.
Рис.1. Структурная схема системы контроля
Контроллер в заданный оператором промежуток времени опрашивает счетчики, собирает информацию и отправляет данные на сервер при помощи §Бш-модема, также управляемого контроллером по интерфейсу ЯБ-485. Данные на сервер через сеть интернет отправляются каждым управляющим контроллером, далее пользователи через интернет при помощи интерфейсов веб страниц получают доступ к информации, либо настройкам параметров
39
учета (рис.2). Доступ может осуществляться не только с компьютеров, но и с любых мобильных устройств связи, имеющих возможность просматривать web-документы. Таким образом реализуется мобильность доступа, теряется привязка к рабочему месту с установленной АРМ.
Рис.2. Статистические данные потребленной электроэнергии по 3 фазам одного из
счетчиков системы
Кроме того, контроллер периодически подключается к серверу для отслеживания изменений, внесенных оператором. В случае наличия изменений, вносятся соответствующие корректировки в алгоритм работы управляющей программы. Интерфейсы управления системой и счетчиком показаны на рис.3 и 4.
40
Настройки Адрсс-Ч
МОниТ ОрИнГ №*ЧИ2№ЭЗДИ СМЙТЧНЙ«! ГГаруи^тры и у^тэновк1г
Эшришфк! 1 Монитор й профиль мощности У П|>[чфи.Ц| ^прик<:нии »' Пэрачетры качкгеа электроэнергии V ДЗТЧНКН У Всего ыгпми: | Отравить Зигрп'И
М1*И1СР
М-1М1ЧНГКНГ! тгтерич ,1/ртгл Пмф|'Ль ЩчрЯ
да«: | | Отринь Пи^'Ь мзгрчжви.н
ГТарзс га» эпЕктроэ^
Оиршъ
Рис.3. Интерфейс управления системой
Система позволяет осуществлять контроль параметров качества электроэнергии на основе учета частоты электроэнергии, а также уровней напряжений по каждой фазе. В случае выхода параметров за допустимые уровни на пульт оператора подается световой сигнал, сопровождаемый звуком сирены. Система архивирует данную ситуацию и фиксирует время ее возникновения.
Кроме того, ведется учёт времени включения-выключения системы и контроль открывания крышки шкафа измерительной системы для контроля доступа к шкафу с контроллером. В случае несанкционированного доступа к шкафу на панели оператора также подается предупреждающий сигнал и система фиксирует время открытия крышки шкафа.
41
Параметры и установки
Серийный г номер I-
Дата выпуска .Адрес прибора
Версия ПО
Вариант исполнения Класс точности активной энергии Класс точности реактивной энергии Номинальное напряжение Номинальный ток
Постоянная счетчика Темп е ратурн ы й диапазон Число направлений
Количество фаз
Суммирование фаз
25.07.2007 года
№ 4
5 А
1000 и мп. квт* ч
по модулю
По фазный учет энергии А+-Учет средних мощностей Тарифный учет максимумов мощности Контроль параметров
пкэ
Тарификатор
Электронная пломба 1
Модем СБМ
Внешнее питание
Интерфейс
Питание интерфейса
Модем Р1_М
Коэф-т тран-ции по напряжению Коэф-т тра н сф о рм а ци и по ТОКУ
не ведется
не ведется
внутренний
143-485
Адрес -
Параметры и установки
Энергия
Монитор
Профиль мощности Профиль напряжения Парам.кач.электроэь Датчики Настройки
Рис.4. Интерфейс настроек счетчика
Измерительное устройство (рис. 1), представлено в виде электросчетчика Меркурий 233, который управляется контроллером по интерфейсу ЯБ-485. В силу ограничений, налагаемых протоколом, один контроллер может управлять 32 счетчиками[4]. Осциллограммы обмена данными между контроллером и счетчиком представлены на рис.5.
42
............. ....
1
Рис. 5. Осциллограммы обмена данными
Ограничение в 32 счетчика можно преодолеть, введя иерархическую структуру, в которой контроллер, опрашивающий другие контроллеры, в свою очередь опрашивают электросчетчики. Связь между контроллерами осуществляется по ИБЛЯТ интерфейсу. Также поддерживается масштабируемость системы учета. При добавлении-удалении измерительных приборов система не перенастраивается полностью. Она автоматически определяет серийный номер добавленного или удаленного устройства и вносит соответствующие изменения в алгоритм опроса.
Выводы.
1. Разработанная система контроля электроэнергии распределенных измерительных устройств, позволяет исключить из своей структуры специализированное рабочее место оператора.
2. Кроме того, система контроля позволяет обеспечивать прозрачность, универсальность и простоту доступа к измерительной информации как операторов, так и конечных пользователей на основе различных уровней прав доступа, определяемых на стороне сервера.
43
Источники
1. ГОСТ 34.602-89. Техническое задание на создание автоматизированной системы. М.: Стандарт, 1990. 23 с.
2. Методология структурного анализа и проектирования / Марка Д.А., Клемент Мак-гоуэн. М.: Метатехнология, ТОО ФРЭД, 1993. 240 с.
3. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий/Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1993. 320 с.
4. Фатыхов Р.И., Шаров В.В. Программа контроля и управления измерительными устройствами на базе шины 1 -Wire на основе использования последовательного порта. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2014615007 от 15.05.2014 г.
References
1. GOST 34.602-89. Tekhnicheskoe zadanie na sozdanie avtomatizirovannoi sistemy. M., Standart, 23, (1990).
2. Metodologiya strukturnogo analiza i proektirovaniya. Marka D.A., Klement Makgouen. M.: Metatekhnologiya, TOO FRED, 240, (1993).
3. Saati T. Prinyatie reshenii. Metod analiza ierarkhii. Per. s angl. M., Radio i svyaz', 320, (1993).
4. Fatykhov R.I., Sharov V.V. Programma kontrolya i upravleniya izmeritel'nymi ustroist-vami na baze shiny 1-Wire na osnove ispol'zovaniya posledovatel'nogo porta. Svidetel'stvo o gosudarstvennoi registratsii programmy dlya EVM№2014615007 ot 15.05.2014.
Information
Sharov V.V., Fatyhov R.I.
CONTROL SYSTEM DISTRIBUTED ELECTRICITY METERING DEVICES USING MODERN INFORMATION TECHNOLOGY
Considered a developed system of control and accounting of electricity distributed devices, is used as a workstation web interface on the remote server. Keywords: web interface, control system of power, microcontroller.
Дата поступления 23.03.2015.
44
