Бог проявил щедрость,
когда подарил миру такого человека...

Светлане Плачковой посвящается

Издание посвящается жене, другу и соратнику, автору идеи, инициатору и организатору написания этих книг Светлане Григорьевне Плачковой, что явилось её последним вкладом в свою любимую отрасль – энергетику.

Енциклопедія

Розділ 6. Сучасні автоматизовані системи контролю та обліку енергоресурсів (АСКОЕ)

Сучасні АСКОЕ є масштабними системами, які виконують одночасно вимірювання і облік кількості енергії та енергоресурсів різного роду по територіально розподіленим точкам обліку і працюють у реальному часі з подальшим передаванням інформації по ієрархічному рівню. Особливу значимість АСКОЕ набула в електроенергетиці.

З моменту появи наприкінці XIX століття першого електромеханічного лічильника електричної енергії (1889) її облік здійснювався шляхом запису показань лічильних механізмів та занесення їх у відповідний документ.

Прив’язка показань лічильників до реального часу в значній мірі залежала від годинника інспектора і часу проведення запису показань лічильника. Тимчасова похибка такого обліку знаходилась в діапазоні від кількох годин до кількох діб, іноді у кілька разів перевищуючи похибку обліку самим лічильником.

Мал. 6.1. АСКУЕ на базі АПК «Сатурн» Мал. 6.1. АСКУЕ на базі АПК «Сатурн»  

АСКОЕ на базі АПК «Сатурн» дозволяють одержувати розгорнуту картину енергоспоживання й розподілу енергоресурсів всередині підприємства в режимі реального часу, вирішити весь комплекс завдань з оптимізації енерговитрат та енергопостачання його структурних підрозділів, аж до кожного конкретного споживача. Крім того, АСКОЕ дає можливість поєднати планування енерговитрат із планом випуску готової продукції, виділити енергоскладову в собівартості на кожному етапі виробництва, проаналізувати моменти перевантаження або навпаки простою енергоємного обладнання та ін. АСКОЕ на базі АПК «Сатурн» складається із двох підсистем: підсистема збору й первинної обробки інформації; підсистема формування баз даних та роботи з ними.

Мал. 6.2. Узагальнена схема трьохрівневої АСКОЕМал. 6.2. Узагальнена схема трьохрівневої АСКОЕ

Сьогодні багато побутових споживачів знімають і сплачують показання своїх лічильників із затримкою до двох-трьох тижнів відносно моменту закінчення розрахункового періоду, при цьому тимчасова похибка досягає 40–50%.

Ідея технічних засобів автоматизованого дистанційного зчитування давно відома, але практична реалізація розпочалася у промислово розвинених країнах тільки в 70 – 80-ті роки XX століття, коли з’явилися інтегральні технології, що дозволили зробити технічні рішення економічно прийнятними для масового застосування.

З розпадом планової економіки закінчилася епоха практично необмежених і дешевих енергоресурсів, коли їх частка в собівартості продукції становила всього лише кілька відсотків. На сьогоднішній день через багаторазове подорожчання енергоресурсів їх частка в собівартості продукції для багатьох промислових підприємств різко зросла і становить 20 – 30%, а для найбільш енергоємних виробництв досягає 40% і більше. Разом з подорожчанням енергоресурсів як необхідний наслідок постала економічно доцільна межа їх споживання в рамках технологій, що склалися історично для кожного окремого підприємства.

Фактор високої вартості енергоресурсів обумовив в останні роки кардинальні зміни у ставленні до організації енергообліку.

Під тиском ринку споживачі приходять до розуміння тієї простої істини, що першим кроком в економії енергоресурсів і зниженні фінансових втрат є точний облік.

Сучасна цивілізована торгівля енергоресурсами заснована на використанні автоматизованого приладового енергообліку, що зводить до мінімуму участь людини на етапі виміру, збирання і оброблення даних і забезпечує достовірний, точний, оперативний, гнучкий, адаптований до різних тарифних систем облік як з боку постачальника енергоресурсів, так і з боку споживача. З цією метою як постачальники, так і споживачі створюють на своїх об’єктах автоматизовані системи контролю і обліку енергоресурсів (АСКОЕ) (мал. 6.1).

За наявності сучасної АСКОЕ промислове підприємство повністю контролює весь свій процес енергоспоживання і має можливість за узгодженням з постачальниками енергоресурсів гнучко переходити до різних тарифних систем, мінімізуючи витрати.

Мал. 6.3. Схема АСКОЕ побут на базі лічильників з передачею даних силовою мережею 0,4 кВМал. 6.3. Схема АСКОЕ побут на базі лічильників з передачею даних силовою мережею 0,4 кВ

Слід зазначити, що розвиток тарифних систем, які гармонізують суперечливі інтереси постачальника і споживача енергоресурсів, відповідає світовій практиці.

Мал. 6.4. Схема побудови АСКОЕ регіонального ринку електроенергіїМал. 6.4. Схема побудови АСКОЕ регіонального ринку електроенергії

Вирішення проблеми обліку електроенергії вимагає створення автоматизованих систем контролю і обліку, які в загальному випадку містять два або три рівні (мал. 6.2):

• нижній рівень – первинні вимірювальні перетворювачі (ПВП) з телеметричними виходами, з безперервним або мінімальним інтервалом усереднювання вимірювальних параметрів електроенергії;

• середній рівень – контролери (спеціалізовані вимірювальні системи або багатофункціональні програмовані перетворювачі) з вбудованим програмним забезпеченням обліку, які здійснюють в заданому циклі інтервалу усереднювання цілодобовий збір вимірювальних даних з територіально розподілених ПВП, накопичення, оброблення і передавання цих даних на верхній рівень;

• верхній рівень – персональний комп’ютер (ПК) із спеціалізованим програмним забезпеченням АСКОЕ, що здійснює збір інформації з контролера (або групи контролерів) середнього рівня, підсумкове оброблення цієї інформації як по точках обліку, так і по їх групах (підрозділам і об’єктам підприємства), відображення і документування даних обліку у вигляді, зручному для аналізу і ухвалення рішень (керування) оперативним персоналом служби головного енергетика і керівництвом підприємства.

Нижній рівень АСКОЕ пов’язаний із середнім рівнем вимірювальними каналами, в які входять всі вимірювальні засоби і лінії зв’язку від точки обліку до контролера.

Середній рівень АСКОЕ поєднаний з верхнім рівнем каналом зв’язку, в якості якого можуть використовуватися фізичні проводові лінії зв’язку (мал. 6.3). Схема побудови АСКУЕ регіонального ринку електроенергії наведена на мал. 6.4.

Лічильники-датчики в системах АСКОЕ. У даний час стрімкого розвитку мікроелектроніки і зниження цін на електронні компоненти цифрові системи керування поступово витісняють своїх аналогових конкурентів. Одні з головних переваг цифрових систем керування на базі мікроконтролерів – гнучкість і багатофункціональність, які досягаються не апаратно, а програмно без додаткових матеріальних витрат, а також підвищення точності й надійності обліку. Цифровий лічильник електроенергії на базі простого мікроконтролера має очевидні переваги: надійність за рахунок повної відсутності елементів, що труться, компактність, можливість виготовлення корпусу з врахуванням інтер’єру сучасних житлових будинків; збільшення періоду перевірок у декілька разів; ремонтопридатність і простота в обслуговуванні та експлуатації. При невеликих додаткових апаратних і програмних витратах навіть простий цифровий лічильник може володіти рядом сервісних функцій, відсутніх у всіх механічних, наприклад можливістю реалізації багатотарифної оплати за споживану енергію, автоматизованого обліку і контролю споживаної електроенергії.

Мал. 6.5. Загальний вигляд лічильників-датчиків, що використовуються в АСКОЕ Мал. 6.5. Загальний вигляд лічильників-датчиків, що використовуються в АСКОЕ

Залежно від вимог сучасні цифрові лічильники повинні у будь-який момент часу оперативно передавати необхідні дані різними каналами зв’язку на диспетчерські пункти енергопостачальних підприємств для оперативного контролю і економічних розрахунків споживання електроенергії.

Не менш важливу роль грають всілякі сервісні функції, такі як дистанційний доступ до лічильника, до інформації про спожиту енергію і багато інших. Наявність цифрового дисплея, керованого мікроконтролером, дозволяє програмно встановлювати різні режими виведення інформації, наприклад виводити на дисплей інформацію про спожиту енергію за кожен місяць, за різними тарифами тощо.

Промисловістю в Україні й за кордоном випускаються для потреб АСКОЕ лічильники-датчики на мікропроцесорній основі різного типу і призначення – одноі трифазні, одноі багатотарифні, комбіновані інтелектуальні багатофункціональні. На мал. 6.5 показаний загальний вигляд лічильниківдатчиків, які використовуються в АСКОЕ.

Завдяки вживанню передових технологій проведення вимірів і використанню мікрокомп’ютерних технологій сучасні високоточні електронні лічильники призначені для проведення вимірів в широкому діапазоні та виконання тарифних функцій. Будучи комбінованими і такими, що включаються через трансформатори струму і напруги, лічильники реєструють активну і реактивну енергію в обох напрямах з класом точності 0,2 і 0,5 – при вимірі активної енергії і 1,0 – реактивної енергії. За допомогою сервісної програми, якою оснащується ПК, всі робочі параметри встановлюються індивідуально.

Впровадження автоматизованих систем контролю і обліку енергоресурсів (АСКОЕ) є стратегічним напрямом підвищення ефективності енергетичного потенціалу країни.