Мониторинг качества электрической энергии в системах электроснабжения бытовых потребителей (1195430), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Автоматизированная информационная система (АИС) – это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения и (или) управления данными и информацией, а также для производства вычислений. Основной целью автоматизации в электроэнергетике является уменьшение потерь электроэнергии и контроль энергопотребления. Средством реализации данной цели являются компьютерные аппаратно-технические средства, на базе которых формируются автоматизированные информационные системы. На данный момент это одно из наиболее перспективных направлений в энергетике. [34]. Современные автоматизированные информационно-измерительные системы коммерческого учета электроэнергии – АИИС КУЭ – создаются для коммерческого учета потребляемой или отпускаемой электрической энергии [35]. Целью создания и функционирования АИИС КУЭ является измерение количества электрической энергии (полученной, переданной, потребленной), позволяющее определить величины учетных показателей, используемых в финансовых расчетах.

Сбор информации об энергопотреблении с приборов учета ведется в зависимости от особенностей объекта с применением различных технологий: проводной и беспроводной передачи данных; передачи данных по силовой сети 0,4 кВ. Для точного контроля съема показаний счетчиков необходимо снять данные с трансформаторной подстанции и всех ее потребителей в течение нескольких часов. К некорректному расчету электроэнергии у потребителей могут приводить ошибки, обусловленные «человеческим фактором». Проводная передача данных на данный момент хоть и широко используется, но является наименее совершенной, учитывая большие потери электроэнергии при ее применении.

На рисунке 3.1 представлена трехуровневая структура АИИС КУЭ.

Рисунок 3.1 – Структура АИИС КУЭ

Первый уровень – уровень сбора информации [36]. Приборами первого уровня являются обычные счетчики (электронные или индукционные), которые стоят у потребителя электроэнергии.

Второй уровень – связующий, на нем размещены различного типа контроллеры со встроенным программным обеспечением энергоучета, осуществляющие круглосуточный сбор измерительных данных с приборов учета, накопление, обработку и передачу этих данных на верхний уровень.

Третий уровень – уровень сбора, анализа и хранения данных. Элементом этого уровня является компьютер, контролер или сервер. Здесь собирается, обрабатывается, анализируется и хранится вся информация системы АСКУЭ.

Первый уровень АИИС КУЭ связан со вторым уровнем измерительными каналами, в которые, входят все измерительные средства и линии связи от точки учета до контроллера. Так, например, для электроучета под измерительным каналом подразумевается цепочка от питающего фидера, проходящая через измерительные трансформаторы тока и напряжения, электросчетчик с телеметрическим выходом и двухпроводная линия связи до контроллера.

Второй уровень связан с третьим уровнем каналом связи, в качестве которого могут использоваться физические проводные линии связи, выделенные или коммутируемые телефонные каналы, радиоканалы [37].

Комплекс технических средств АИИС КУЭ включает:

• счётчики электроэнергии;

• УСПД (может не фигурировать);

• преобразователи интерфейсов, контроллеры, мультиплексоры;

• аппаратура каналов связи (модемы);

• ЭВМ (переносные компьютеры, серверы, персональные компьютеры).

Комплекс программных средств:

• программы конфигурации микропроцессорных счётчиков, УСПД;

• специализированная программа верхнего уровня (устанавливается в ЦСИ).

Системы АИИС КУЭ обладают следующими функциями и преимуществами [38]:

• автоматический сбор показаний коммерческого учёта потребления электроэнергии;

• хранение и предоставление информации по потреблению электроэнергии и мощности в удобном для анализа виде в общей базы данных;

• обеспечение дифференцированного по времени суток учёта потребления электроэнергии;

• самостоятельный и принудительный контроль лимитов энергопотребления в часы максимальной нагрузки энергосистемы для каждого потребителя в отдельности;

• контроль качества электроэнергии;

• анализ потребления электроэнергии и прогнозирования затрат на ее оплату.

В целом, как отражено в [39], внедрение АИИС КУЭ позволяет и продавцам, и потребителям электроэнергии обоюдно снизить затраты на энергоресурсы за счёт:

• повышения точности расчётов с энергоснабжающими организациями и субабонентами (арендаторами);

• возможности перехода на оплату по тарифам, дифференцированным по зонам суток (так называемые, многоставочные тарифы);

• уменьшения заявленной мощности потребителя электроэнергии;

• оптимизации графиков энергопотребления и снижения его объёма за счёт: повышения оперативности управления энергопотреблением; централизованного контроля потребления энергоресурсов; документированного контроля потребления энергоресурсов структурными подразделениями; повышения оперативности выявления и ликвидации потерь энергии в случае аварий; повышения оперативности выявления и ликвидации несанкционированных подключений.

Изначально АИИС КУЭ проектировалась и внедрялась на промышленных предприятиях и в энергосистеме, потому что возможность контролировать и управлять процессом электропотребления позволяет не допускать превышение заявленной мощности и, как следствие, меньше платить за электроэнергию. Распространение АИИС КУЭ на бытового потребителя МКД было обусловлено следующими факторами: бурное развитие и, естественно, удешевление электронной техники и коммуникационных технологий; стремление обеспечить тотальный контроль над всем, включая электроэнергетику.

Принципиальным отличием АИИС КУЭ бытовых потребителей многоквартирных домов от единичных экземпляров АИИС КУЭ энергообъекта является масштабность внедрения и значительная территориальная распределенность точек учета электроэнергии. Несмотря на относительно низкий объем протекающей в точках измерения электроэнергии по сравнению с крупными потребителями, вопросы качественной организации учета, надежности применяемых технических средств стоят более остро, чем на объектах крупных промышленных потребителей, энергосистемы.

В отличие от систем учета электрической энергии на крупных энергообъектах, требования к АИИС КУЭ бытового потребителя (АИИС КУЭ БП) характеризуются другими, свойственными только им, особенностями, к которым можно отнести:

• экономичность создания и эксплуатации каналов связи;

• необходимость функционала управления энергоснабжением потребителей, удаленного конфигурирования большого количества приборов учета;

• возможность сбора, обработки и хранения данных от большого количества счетчиков;

• оптимизация хранения и обработки больших объемов информации, удобство пользовательских интерфейсов программного обеспечения для работы с большими массивами данных;

• автоматизированные функции формирования и обработки отчетных форм;

• низкая удельная стоимость внедрения и обслуживания системы учета;

• возможность расширения системы с минимальными затратами;

• максимальная гибкость для внедрения, интеграции в систему приборов, систем учета и оборудования разных производителей;

• возможность перспективного наращивания функционала системы путем интеграции данных от приборов учета любых энергоресурсов.

При обеспечении указанных требований система должна максимально быстро и с минимальными затратами инсталлироваться на объектах МКД, что достигается автоматизацией и оптимизацией процессов ее создания.

• проектирование: оптимизация достигается применением технических решений, разработанных для применения на типовых узлах системы;

• монтаж: оптимизация достигается простотой структуры системы, состоящей из минимума вспомогательных элементов, автоматизацией процессов подготовки и обработки необходимой для монтажа информации;

• пусконаладка: оптимизация достигается возможностью автоматической настройки элементов системы при их монтаже и автоматизацией всех работ по интеграции в систему верхнего уровня;

• сертификация: оптимизация достигается использованием серийно изготовляемых и сертифицированных АИИС КУЭ.

Организация процесса создания АИИС КУЭ БП гарантирующего поставщика регионального масштаба отличается от аналогичного процесса на объектах одного, пусть и крупного, субъекта рынка. Выполнение требований к стоимости, срокам создания системы должно обеспечиваться оптимизацией всего алгоритма внедрения.

Наиболее ярким примером реализации системы коммерческого учета электроэнергии является итальянский проект. Компания Enel в начале 2000 годов первой произвела массовую замену 30 миллионов устаревших индукционных счетчиков на специально разработанные электронные счетчики, объединенные по силовой PLC-сети (Power Line Communication – связь по низковольтной сети) в единую систему дистанционного управления абонентской сетью, которая называется TELEGESTORE. Выгода данного проекта отразилась на компании, потребителях и на всей энергосистеме. Потребители получили более высокий уровень услуг в части эффективности распределения, продажи и учета электроэнергии, а также возможность использовать дифференцированные, а значит, более низкие тарифы [40].

В России также есть примеры уже реализованных проектов по внедрению АИИС КУЭ. Так, в Челябинской области энергосбытовая компания ОАО «Челябэнергосбыт» и Группа компаний «ЭМИС» реализовали внедрение АИИС КУЭ в МЖФ, что позволило сократить штат линейных инспекторов; оперативно выставлять счета потребителям, получать своевременную, полную и достоверную информацию о потреблении электроэнергии. Благодаря возможности ограничивать энергоснабжение должников повысилась собираемость платежей, появилась возможность оперативно устанавливать факты несанкционированного подключения к электрораспределительной сети, выявляя дома со сверхнормативным потреблением электроэнергии [41].

3.2 Разработка технического решения предлагаемой к внедрению АИИС КУЭ с функцией мониторинга качества электроэнергии

С целью решения ранее поставленных задач, предлагается установка в многоквартирном жилом фонде г. Хабаровска АИИС КУЭ с функцией мониторинга качества электроэнергии. Эффективность данной системы подтверждена анализом отечественных и зарубежных литературных источников [42, 43].

Выделяются следующие типовые варианты организации АИИС КУЭ бытовых потребителей [44]:

1. Приборы учёта, входящие в состав информационной системы, установлены в квартирах абонентов и во вводных распределительных устройствах (ВРУ). Задача заключается в ежемесячном анализе расхода энергии по каждой точке учёта. Иногда (раз в 3 месяца) требуется считывать с приборов текущие показания, которые используются энергосбытовыми организациями в качестве контрольных. Такому варианту учёта обычно сопутствуют задачи удалённого управления электросчётчиками: централизованная смена тарифного расписания и ограничение нагрузки потребителей.

2. Приборы учёта, входящие в состав информационной системы, установлены только во вводных распределительных устройствах (ВРУ) многоквартирных домов и на отходящих фидерах трансформаторных подстанций 0,4 кВ.

Важным техническим аспектом АИИС КУЭ бытовых потребителей является способ организации каналов связи с каждым электросчётчиком из центра сбора данных:

• прокладка по стоякам дома кабелей для подключения каждого счётчика по интерфейсу RS-485/CAN – шина, к которой подключены счётчики, подводится к ВРУ, рядом с которым устанавливается УСПД и каналообразующее оборудование;

• PLC-технологии заключается в том, что счётчики объекта автоматизации объединяются в PLC сеть, передающей средой которой являются силовые линии переменного напряжения 220 В;

• альтернативой PLC сети являются сети, образованные устройствами передачи данных по радиоэфиру в диапазоне ISM (частота 433 МГц).

В качестве технического решения выбрано АИИС КУЭ на базе PLC-технологий [45].

PLC-связь (или связь по низковольтной сети) осуществляется непосредственно по сетевым проводам 0,4 кВ. Это своеобразная трасса для передачи данных от счетчика к пульту контролера. В России использование PLC-технологий при построении АИИС КУЭ особенно актуально и перспективно – ведь именно в нашей стране самая высокая в мире протяженность низковольтных линий энергоснабжения. Система передачи информации по PLC-связи позволяет в режиме реального времени считывать показания счетчиков, как с частных, так и с многоквартирных домов, включенных в АИИС КУЭ. При этом контролеру вовсе не требуется доступ в помещение – необходимая информация автоматически или по запросу передается на необходимый уровень АИИС КУЭ, размещенный в энергосбытовой компании. Кроме того, использование PLC-технологий дает возможность выявлять факты хищений электроэнергии, сообщать о них и при необходимости, дистанционно отключать подачу электроэнергии «неплательщикам».

Характеристики

Список файлов ВКР