askue (Автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии)

Содержание

Введение

В связи с переходом к рыночной экономике, возникла необходимость повысить эффективность управления энергопотреблением, поскольку это отвечает экономическим интересам поставщиков и потребителей электроэнергии. Одним из направлений решения данной задачи является точный контроль и учет электроэнергии. Именно это направление должно обеспечить значительную часть общего энергосбе­режения, потенциал которого составляет более 1/3 всего нынешнего объема энергопотребления.

Новые экономические отношения в сфере уп­равления энергопотреблением проявляются в фор­мировании единого рынка электроэнергии. Исходя из выше сказанного, рынок электроэнергии должен представлять собой мно­гокомпонентный механизм согласования экономических интересов постав­щиков и потребителей электроэнергии.

Одним из самых важных компонентов рынка электроэнергии является его инструментальное обеспечение, которое представляет собой совокупность систем, приборов, устройств, каналов связи, алгоритмов и т. п. для контроля и управления параметрами энергопотребления. Базой формирования и развития инстру­ментального обеспечения являются автоматизи­рованные системы контроля и учета потребления электроэнергии.

1. Рынок электроэнергии

В условиях государственного централизо­ванного планирования энергопотребления ба­ланс экономических интересов производителей и потребителей электроэнергии сводился на уров­не государственных планов, при этом потре­битель должен был получать запланированное количество дешевой электроэнергии в удобное для него время. Поэтому основное назначение электроэнергетической отрасли состояло в на­дежном, бесперебойном энергоснабжении потре­бителей в запланированных объемах. Для до­стижения этой цели осуществлялось управление процессом производства, передачи и распреде­ления электроэнергии. Нагрузка регулировалась методом прямого управления — по требованию правительственных органов и энергокомпаний. В этих условиях электрическая энергия рассмат­ривалась, прежде всего, как физическая субстан­ция, поэтому первоочередным (и единственно необходимым) средством управления энергопот­реблением являлась автомати­зированная система диспетчерского управления (АСДУ), выполняющая роль регулятора потоков электрической энергии в процессе ее производ­ства, передачи и распределения.

Потребность в учете больших потоков элек­троэнергии при ее экспорте и при перетоках между энергосистемами, объединенными энер­гетическими системами и в масштабах Единой энергетической системы, обусловила необходи­мость создания локальных автоматизированных систем измерения (контроля) электроэнергии (АСИЭ).

В период перехода к рыночной экономике электроэнергия становится полноценным това­ром — объектом купли-продажи. Поскольку про­цесс купли-продажи завершается только после оплаты (реализации), электроэнергия как товар выражается не только количеством, но и стоимостью. При этом основными рыночными параметрами становятся количество полезно отпущенной энергии и ее оплаченная стоимость, а формирующиеся розничный и оптовый рынки электроэнергии представляют собой по сути рынок полезно потребленной электроэнергии.

Развитие рынка электроэнергии на основе экономического метода управления потребовало создания полномасштабных иерархических систем: автоматизированных систем измерения электроэнергии (АСИЭ), учета потребления и сбыта электроэнергии (АСУПСЭ), диспетчерского управления (АСДУ), контроля и учета энергопотребления (АСКУЭ).

Основная особенность экономического метода управления – рассмотрение энергопотребления как главного звена, управляющего рынком электроэнергии, который в свою очередь представляется совокупностью собственно технологического процесса (производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии), учетно-финансового процесса энергопотребления, а также политико-экономического (отражающего текущую политику в области энергоиспользования). Это и является предпосылкой для управления рынком электроэнергии посредством создания единой, интегрированной, системы управления энергопотреблением на базе систем АСИЭ, АСУПСЭ, АСДУ и АСКУЭ.

2. Организация проектирования автоматизированных систем контроля и учета энергии на примере Энергосбыта АО "Челябэнерго"

В разработанной в 1993 г. по заданию РАО "ЕЭС России" "Концепции инструментального обеспечения рынка электроэнергии и мощности РФ" и в "Типовых технических требованиях к средствам автоматизации контроля и учета электроэнергии и мощности для АСКУЭ энергосистем" нет четкого определения функций между системами, обеспечивающими управлением рынка электроэнергии. Это объясняется прежде всего тем, что указанные документы были разработаны специалистами по контролю электроэнергии , которые и отразили в основном вопросы, связанные с приборами и системами ее измерения (контроля), а также с системами передачи результатов измерений на верхний уровень, объединив их в рамках единой (не структурированной по функциям) системы АСКУЭ. Вопросы же, связанные с системами управления энергопотреблением на финансовом и экономическом уровнях и реализацией принятых там решений, а также с системами управления процессом распределения энергии, оказались только обозначенными. Во многом это объяснялось новизной проблемы и отсутствием в отрасли опыта создания систем управления с многоплановыми функциями, поскольку в энергосистемах занимались в основном автоматизацией измерений (контроля) электроэнергии, и только в отдельных энергосистемах (Рязаньэнерго, Пензаэнерго и др.) с самого начала проблемы контроля и управления электроэнергией стали решать комплексно.

Так, в АО "Челябэнерго" создается региональная многоуровневая автоматизированная система контроля и учета выработки, транспорта, распределения и потребления электрической энергии. Основой этой системы является автоматизация учета непосредственно у потребителей.

Большинство предприятий-потребителей АО "Челябэнерго" имеют на своем балансе крупные узловые подстанции 110, 220 кВ, от которых питаются не только основной абонент и транзитные потребители системы, но и все их субабоненты. В связи с этим расчетный учет потребляемой электрической энергии и мощности находится на подстанциях потребителей, а не энергосистемы.

Для соблюдения порядка учета отпускаемых предприятию электрической энергии и мощности и учета всех тарифных групп потребителей, установленных в договоре на пользование электрической энергии, разрабатываемые автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) приходится размещать непосредственно у потребителей и создавать сложные иерархические структуры.

Разработка технических проектов на автоматизацию учета электрической энергии и мощности для промышленных предприятий невозможна без тщательной проработки вопросов выбора, размещения и установки технических средств АСКУЭ, устройств сбора и передачи информации, причем выполняться она должна, как правило, сотрудниками специализированных отраслевых проектных институтов. Однако из-за отсутствия в энергосистеме и на предприятиях инвестиций и собственных средств на разработку проектов и установку современных приборов учета энергии АСКУЭ существено тормозится.

В связи с указанным в Энергосбыте АО "Челябэнерго" было принято решение выполнять проектные работы своими силами, не привлекая специализированные организации, для чего на базе лаборатории энергоснабжения создана служба разработки и проектирования систем учета электрической и тепловой энергии. За 2 года накоплен определенный опыт в разработке проектов автоматизации расчетного учета электрической энергии и принят порядок подготовки технической документации.

Весь комплекс мероприятий включает два этапа:

- подготовительные работы и сбор информации по электроснабжению предприятия;

• разработка проектных решений и оформление технической документации.

На первом этапе проводятся обследование и изучение существующей схемы учета и системы расчетов за потребленную электроэнергию непосредственно на предприятии, в отделе сбыта энергии предприятий электрических сетей (ПЭС) и Энергосбыте электросистемы. Структурная схема технологических связей службы разработки и проектирования системы учета энергии АО "Челябэнерго" дана на рисунке 1. В первую очередь изучается договор на пользование электрической энергией между АО "Челябэнерго" и потребителем. При этом уточняются, анализируются и включаются в отчет следующие документы:

• перечень субабонентов, рассчитывающихся с основным абонентом по двухставочному тарифу;

• перечень субабонентов, рассчитывающихся с основным абонентом по одноставочным тарифам;

• перечень субабонентов, отпуск электроэнергии которым осуществляется в счет договорного значения абонента;

• перечень потребителей абонента, рассчитывающихся за электроэнергию по другим тарифным группам;

• перечень счетчиков электрической энергии (активной и реактивной), по которым ведутся расчеты с основным абонентом, его субабонентами и потребителями других тарифных групп, с указанием параметров учета (коэффициенты трансформаторов тока и напряжения, число импульсов на 1 кВт-ч);

• схема размещения всех вышеперечисленных счетчиков активной и реактивной энергии на принципиальной электрической схеме электоснабжения предприятия;

• акты разграничения балансовой принадлежности электрических сетей и трансформаторов между энергоснабжающей организацией и предприятием.

По результатам обследования специалистами Энергосбыта АО "Челябэнерго" проводится техническое совещание при главном инженере предприятия-потребителя, на котором обсуждаются принципиальные вопросы создания АСКУЭ, в том числе следующие:

• на базе какой системы учета будет выполнена АСКУЭ? Если на предприятии имеется не более 16 счетчиков коммерческого учета, рекомендуется применять микропроцессорное устройство «Энергия-микро», при наличии большего числа расчетных приборов учета – комплекс технических средств (КТС) «Энергия»;

• место установки вычислительного комплекса АСКУЭ (на ГПП, в ОГЭ или на диспетчерском пункте предприятия);

• способ обеспечения связи счетчиков с устройствами сбора данных (УСД) или «Энергия-микро» и УСД с вычислительным комплексом АСКУЭ;

• способ передачи информации на пункт сбора отдела сбыта энергии ПЭС и центральный пункт сбора Энергосбыта АО "Челябэнерго";

• источники питания, обеспечения автоматического включения резерва и другие вопросы.

На втором этапе работ разрабатываются проектные предложения, готовится, согласовывается и утверждается проектная документация. Основным документом является проектная схема автоматизации коммерческого учета, отделом сбыта ПЭС АО "Челябэнерго" и утверждается руководством Энергосбыта АО "Челябэнерго". На проектной схеме показываются все места установки расчетных счетчиков, УСД и место расположения вычислительного комплекса АСКУЭ. В проекте предусматривается способ передачи информации на пункты сбора отделов сбыта ПЭС и центральный пункт сбора Энергосбыта АО "Челябэнерго". Передача информации в основном осуществляется по городской телефонной сети. Для этого на предприятии-потребителе выделяется определенный телефонный номер, и система учета укомплектовывается модемом типа "Ладога".

Для повышения надежности работы АСКУЭ, создаваемой на базе КТС "Энергия", в качестве УСД для счетчиков коммерческого учета электроэнергии используется преобразователь "Энергия-микро", имеющий защиту от постороннего вмешательства и обеспечивающий не только прием, но и накопление информации как по каждому учитываемому каналу, так и по выделенным группам. Существует также возможность контроля показаний расчетных счетчиков.

Электрическое питание устройства "Энергия-микро" и КТС "Энергия" предусматривается от сети переменного тока напряжением 220 В с устройством автоматического включения резерва. Для обеспечения непрерывной работы специализированного вычислительного комплекса КТС "Энергия" рекомендуется установка блока бесперебойного питания типа ВАСК-UPS-600 с мощностью, необходимой для работы системы учета в течение не менее 2 ч.

В ходе реализации второго этапа проектирования АСКУЭ разрабатывается следующая проектная документация:

• принципиальная схема АСКУЭ, выполненная на базе существующей схемы электроснабжения предприятия с указанием счетчиков коммерческого учета, присвоенных им номеров каналов учета и линий связи их с УСП;

• структурная схема АСКУЭ, позволяющая проследить сбор и передачу информации от счетчиков до диспетчерских пунктов в отделах сбыта энергии ПЭС и Энергосбыте АО "Челябэнерго";

• схема электропитания и электрических соединений всех элементов, входящих в состав АСКУЭ;

• перечень каналов коммерческого учета электроэнергии, подключенных к АСКУЭ;

• состав групп учета электроэнергии и мощности по узлу учета, по каждому абоненту и субабоненту и для каждой тарифной группы потребителей;

• порядок определения расхода электроэнергии и мощности для расчетов с потребителем по АСКУЭ;

• спецификация заказного оборудования и приборов.

Вся проектная документация выполняется с использованием программного продукта "AutoCad".

Несмотря на то, что автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии создаются на базе типовых приборов учета, единых "Типовых технических требований к средствам автоматизации контроля и учета электроэнергии и мощности для АСКУЭ энергосистем", утвержденных РАО "ЕЭС России" 11 октября 1994 года, использование их для финансовых расчетов за потребленную электрическую энергию и мощность для каждого предприятия имеет свои специфические особенности. В связи с этим в проектной работе особое внимание уделяется разработке раздела "Порядок определения расхода электроэнергии и мощности для расчетов с потребителем АСКУЭ". В этом разделе рассматриваются следующие вопросы:

• учет потерь электрической энергии и мощности в линиях и трансформаторах при размещении расчетных счетчиков не на границе раздела балансовой принадлежности электросетей;

• порядок учета расходов электрической энергии и мощности потребляемых мелкими предприятиями и организациями, расчетные счетчики которых не подключены к АСКУЭ по различным причинам ( отсутствие линии связи, разбросанность и удаленность потребителей от УСД);

• определение расхода электрической энергии и мощности, потребляемых в целом по узлу рассматриваемого предприятия совместно со всеми субабонентами;

• определение расхода электрической энергии и мощности, потребляемых отдельно основным абонентом и каждым в отдельности субабонентом;

• контроль оплаченного значения электрической мощности как по узлу, так и по каждому абоненту и субабоненту;

• контроль за соблюдением вводимых энергосистемой режимов, ограничивающих электропотребление по различным причинам (недостаток генерирующих мощностей, топлива, отсутствие оплаты, аварии и т.д.).

порядок определения электрической энергии и мощности согласовывается с потребителем, отделами сбыта ПЭС и Энергосбытом АО "Челябэнерго" и принимается за основу при заключении договора на отпуск электроэнергии при вводе АСКУЭ в эксплуатацию. Согласованный проект АСКУЭ передается в службу автоматизированного учета Энергосбыта для проведения пусконаладочных работ и сдачи "под ключ" расчетной системы учета (см. рис. 1). С целью удешевления работ в проекте не разрабатываются чертежи прокладки линий связи, шкафов управления, электропитания и их монтажа. Эти работы по договоренности выполняются, как правило, на предприятии (его сотрудниками) и на пункте сбора информации энергосистемы (его работниками) по своим эскизам и чертежам. Отдельные организации и предприятия проектные работы по автоматизации коммерческого учета электроэнергии осуществляется своими силами или с привлечением сторонних организаций. По требованию АО "Челябэнерго" эти работы выполняются только по техническим условиям Энергосбыта АО "Челябэнерго" с последующей приемкой автоматизированных систем в эксплуатацию службой автоматизированного учета Энергосбыта.

В заключение следует отметить, что описанная выше организация проектирования АСКУЭ позволила:

• существенно (практически в 2 раза) снизить финансовые затраты энергосистемы и предприятий на выполнение проектов АСКУЭ;

• уменьшить время от момента принятия решения об автоматизации коммерческого учета до сдачи системы в эксплуатацию в качестве расчетной системы (для крупных потребителей – с 2 лет до 1 года, для средних потребителей – с 1 года до 3 – 6 месяцев);

• разработать в течение 2 лет 30 проектов АСКУЭ для промышленных предприятий региона, в том числе для АО "МЕЧЕЛ", АО "Урал-3", АО "Челябинский тракторный завод", АО "Челябинский электрометаллургический комбинат", АО "Челябинский трубопрокатный завод", АО "Станкомаш", АО "Уралавтоприцеп" и др.

3. Организация внедрения автоматизированных систем учета электроэнергии промышленных потребителей АО "Челябэнерго"