Раздел 6. Современные автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ)

Современные АСКУЭ являются масштабными системами, выполняющими одновременно измерение и учет количества энергии и энергоресурсов различного рода по территориально распределенным точкам учета и работающими в реальном времени с последующей передачей информации по иерархическому уровню. Особую значимость АСКУЭ получила в электроэнергетике.

С момента появления в конце XIX столетия первого электромеханического счетчика электрической энергии (1889) ее учет осуществлялся путем записи показаний счетных механизмов и занесения их в соответствующий документ.

Привязка показаний счетчиков к реальному времени в значительной степени зависела от часов инспектора и времени проведения записи показаний счетчика. Временная погрешность такого учета лежала в диапазоне от нескольких часов до нескольких суток, подчас в несколько раз превышая погрешность учета самим счетчиком.

АСКУЭ на базе АПК «Сатурн позволяют получить развернутую картину энергопотребления и распределения энергоресурсов внутри предприятия в режиме реального времени, решить весь комплекс задач по оптимизации энергозатрат и энергоснабжения его структурных подразделений, вплоть до каждого конкретного потребителя. Кроме того, АСКУЭ дает возможность увязать планирование энергозатрат с планом выпуска готовой продукции, выделить энергосоставляющую в себестоимости на каждом этапе производства, проанализировать моменты перегрузки или наоборот простоя энергоемкого оборудования и т.д. АСКУЭ на базе АПК "Сатурн" состоит из 2-х подсистем: подсистема сбора и первичной обработки информации; подсистема формирования баз данных и работы с ними.

Рис. 6.1..АСКУЭ на базе АПК «Сатурн»

Рис. 6.2. Обобщенная схема трехуровневой АСКУЭ

Сегодня многие бытовые потребители снимают и оплачивают показания своих счетчиков с задержкой до двух – трех недель относительно момента окончания расчетного периода, при этом временная погрешность достигает 40 – 50%.

Идея технических средств автоматизированного дистанционного считывания давно известна, но практическая реализация началась в промышленно развитых странах только в 70–80-е годы ХХ века, когда появились интегральные технологии, позволившие сделать технические решения экономически приемлемыми для массового применения.

С распадом плановой экономики закончилась эпоха практически неограниченных и дешевых энергоресурсов, когда их доля в себестоимости продукции составляла всего лишь несколько процентов. На сегодняшний день из-за многократного удорожания энергоресурсов их доля в себестоимости продукции для многих промышленных предприятий резко возросла и составляет 20–30%, а для наиболее энергоемких производств достигает 40% и более. Вместе с удорожанием энергоресурсов как необходимое следствие наступил экономически целесообразный предел их потребления в рамках исторически сложившихся технологий для каждого отдельного предприятия.

Фактор высокой стоимости энергоресурсов обусловил в последние годы кардинальные изменения в отношении к организации энергоучета.

Под давлением рынка потребители приходят к пониманию той простой истины, что первым шагом в экономии энергоресурсов и снижении финансовых потерь является точный учет.

Современная цивилизованная торговля энергоресурсами основана на использовании автоматизированного приборного энергоучета, сводящего к минимуму участие человека на этапе измерения, сбора и обработки данных и обеспечивающего достоверный, точный, оперативный и гибкий, адаптируемый к различным тарифным системам учет как со стороны поставщика энергоресурсов, так и со стороны потребителя. С этой целью как поставщики, так и потребители создают на своих объектах автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ) (рис. 6.1).

Рис. 6.3. Схема АСКУЭ быт на базе счетчиков с передачей данных по силовой сети 0,4 кВ

При наличии современной АСКУЭ промышленное предприятие полностью контролирует весь свой процесс энергопотребления и имеет возможность по согласованию с поставщиками энергоресурсов гибко переходить к разным тарифным системам, минимизируя затраты. Следует отметить, что развитие тарифных систем, гармонизирующих противоречивые интересы поставщика и потребителя энергоресурсов, соответствует мировой практике.

Рис. 6.4. Схема построения АСКУЭ регионального рынка электроэнергии

Решение проблемы учета электроэнергии требует создания автоматизированных систем контроля и учета, которые в общем случае содержат два или три уровня (рис. 6.2):

• нижний уровень – первичные измерительные преобразователи (ПИП) с телеметрическими выходами, непрерывно или с минимальным интервалом усреднения измеряющие параметры электроэнергии;
• средний уровень – контроллеры (специализированные измерительные системы или многофункциональные программируемые преобразователи) со встроенным программным обеспечением учета, осуществляющие в заданном цикле интервала усреднения круглосуточный сбор измерительных данных с территориально распределенных ПИП, накопление, обработку и передачу этих данных на верхний уровень;
• верхний уровень – персональный компьютер (ПК) со специализированным программным обеспечением АСКУЭ, осуществляющий сбор информации с контроллера (или группы контроллеров) среднего уровня, итоговую обработку этой информации как по точкам учета, так и по их группам (подразделениям и объектам предприятия), отображение и документирование данных учета в виде, удобном для анализа и принятия решений (управления) оперативным персоналом службы главного энергетика и руководством предприятия.

Нижний уровень АСКУЭ связан со средним уровнем измерительными каналами, в которые входят все измерительные средства и линии связи от точки учета до контроллера.

Средний уровень АСКУЭ связан с верхним уровнем каналом связи, в качестве которого могут использоваться физические проводные линии связи (рис. 6.3). Схема построения АСКУЭ регионального рынка электроэнергии приведена на рис. 6.4.

Счетчики, датчики в системах АСКУЭ. В настоящее время при стремительном развитии микроэлектроники и снижении цен на электронные компоненты цифровые системы управления постепенно вытесняют своих аналоговых конкурентов. Одни из главных преимуществ цифровых систем управления на базе микроконтроллеров — гибкость и многофункциональность, достигаемые не аппаратно, а программно без дополнительных материальных затрат, а также повышение точности и надежности учета. Цифровой счетчик электроэнергии на базе простейшего микроконтроллера имеет очевидные преимущества: надежность за счет полного отсутствия трущихся элементов, компактность, возможность изготовления корпуса с учётом интерьера современных жилых домов; увеличение периода поверок в несколько раз; ремонтопригод

ность и простота в обслуживании и эксплуатации. При небольших дополнительных аппаратных и программных затратах даже простейший цифровой счётчик может обладать рядом сервисных функций, отсутствующих у всех механических, например возможностью реализации многотарифной оплаты за потребляемую энергию, автоматизированного учета и контроля потребляемой электроэнергии.

Рис. 6.5. Общий вид счетчиков7датчиков, используемых в АСКУЭ

В зависимости от требований современные цифровые счетчики должны в любой момент времени оперативно передавать необходимые данные по различным каналам связи на диспетчерские пункты энергоснабжающих предприятий для оперативного контроля и экономических расчетов потребления электроэнергии.

Не менее важную роль играют всевозможные сервисные функции, такие как дистанционный доступ к счетчику, к информации о потребленной энергии и многие другие. Наличие цифрового дисплея, управляемого от микроконтроллера, позволяет программно устанавливать различные режимы вывода информации, например выводить на дисплей информацию о потребленной энергии за каждый месяц, по различным тарифам и так далее.

Промышленностью в Украине и за рубежом выпускаются для нужд АСКУЭ счетчикидатчики на микропроцессорной основе различного типа и назначения – однои трехфазные, однои многотарифные, комбинированные интеллектуальные многофункциональные. На рис. 6.5 показано общий вид счетчиков-датчиков, используемых в АСКУЭ.

Благодаря применению передовых технологий проведения измерений и использованию микрокомпьютерных технологий современные высокоточные электронные счетчики предназначены для проведения измерений в широком диапазоне и выполнения тарифных функций. Будучи комбинированными и включаемые через трансформаторы тока и напряжения, счетчики регистрируют активную и реактивную энергию в обоих направлениях с классом точности 0,2 и 0,5 – при измерении активной энергии и 1,0 – реактивной энергии. С помощью сервисной программы, которой оснащается ПК, все рабочие параметры устанавливаются индивидуально.

Внедрение автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ) является стратегическим направлением повышения эффективности энергетического потенциала страны.