 |
|
Редакция 2.17 от 6.01.2000
Счетчики электрической энергии
Коммуникационная подсистема (КМ) Подсистема сбора и обработки данных (СД)
С 1996 года наше предприятие начало производство и внедрение программно-технических средства учета и управления энергоиспользованием под общим названием
ITEK, которые были разработаны совместно со специалистами НИИ автоматики и энергетики “Энергия” при Национальном техническом университете Украины “Киевский политехнический институт”. При проектировании устройств ITEK были использованы современные достижения микропроцессорной техники (мы применяем процессоры и специализированные микросхемы от компаний Intel, Texas Instruments, Zilog, Analog Devices и Atmel) и опыт предшествующих разработок (К544, ЦТ5000, ЦП5000 и др.).Разнообразие функциональных, вычислительных и коммуникационных возможностей устройств
ITEK позволяет предложить сбалансированное по затратам комплексное решение по учету и управлению использованием различных энергоресурсов (электрической и тепловой энергии, воды, пара, природного газа) адаптированное под территориальные и технологические особенности конкретного объекта. При этом 15-летний профессиональный опыт в этой области обеспечивают высокое качество работы и максимальное удовлетворение запросов клиента.Сегодня мы предлагаем полный спектр услуг по проектированию, внедрению и сопровождению автоматизированных систем учета от энергоаудита, до внедрения "под ключ" с проведением метрологической аттестации и постановкой на коммерческий учет.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ГЕНЕРАЦИИ, РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Назначение
Предлагаемая структура автоматизированной система контроля и учета генерации, распределения и потребления электрической энергии (АСКУЭ) предназначена для организации коммерческого и технического учета электрической энергии на объектах энергетики, промышленности, транспорта, коммунально-бытовой сферы.
Коммерческий учет электроэнергии ведется по оптовому (почасовому) тарифу, двухставочному тарифу или одноставочному тарифу, дифференцированному по зонам суток, в соответствии с договорными отношениями поставщика и покупателя электроэнергии. Возможна организация учета по другим вариантам тарифов.
Принципы построения и функциональные характеристики АСКУЭ и ее элементов соответствуют действующим в Украине основным нормативным документам в области учета электроэнергии:
- Концепция построения автоматизированных систем учета электроэнергии в условиях энергорынка, утвержденная бюро научно-технического совета Минэнерго Украины (решение № 11 от 27.03.97) и Национальной комиссией по вопросам регулирования электроэнергетики (НКРЭ) Украины (решение № 290 от 17.04.97);
- Технические требования к системам коммерческого учета электроэнергии. ГКД 34.35-97 (ведомственный стандарт Минэнерго).
- Правила пользования электрической энергии (документ утвержден НКРЭ 31.07.96) и их официальные дополнения.
- Инструкция о порядке коммерческого учета электрической энергии (документ утвержден советом оптового рынка электроэнергии Украины 8.06.98).
в начало
Общая структура АСКУЭ представлена на рис.1. Она состоит из трех подсистем:
- подсистема измерения и учета (ИУ)
- территориально сосредоточена, в основном, на объектах учета;- коммуникационная подсистема (КМ)
- включает программно-технические средства обеспечивающие передачу информации от ИУ к СД по каналам связи различных типов;- подсистема сбора и обработки данных (СД)
– множество автоматизированных рабочих мест пользователей АСКУЭ и хранилищ данных.
Все подсистемы АСКУЭ используют стандартные аппаратные интерфейсы и протоколы передачи данных.
в начало
Подсистема измерений и учета (ИУ)
Подсистема строится на базе устройств учета и использует в качестве первичных измерительных преобразователей счетчики электрической энергии. ИУ формирует результаты измерений (первичные данные) и хранит их в необработанном виде.
Счетчики электрической энергии
- они удовлетворяют требованиям органов Госстандарта (внесены в госреестр средств измерений Украины);
- имеют импульсный выход, пропорциональный количеству прошедшей через счетчик энергии. В противном случае их конструкция должна обеспечивать установку: а) имеющихся на рынке преобразователей оборотов диска в последовательность импульсов типа Е440, Е870, УП-3 или УП-4 - для индукционных счетчиков, б) для электронных счетчиков - модулей импульсного выхода от производителей этих же счетчиков.
- по своим метрологическим и эксплуатационным характеристикам они могут использоваться в качестве расчетных в заданных точках учета в соответствии с требованиями нормативных документов.
в начало
Устройство учета
- средней 1, 3 минутной мощности, скользящей средней 30-ти минутной мощности;
- суточных получасовых графиков электрических нагрузок;
- прогнозируемого значения получасовой мощности и ее отклонения от договорного значения на конец текущего получаса;
- отклонения от договорного значения (лимита) потребления энергии за прошедшие учетные периоды: суточные, месячные, квартальные;
- количества превышений договорного значения мощности по тарифным зонам за текущие и прошедшие учетные периоды: сутки, месяц, квартал;
- максимального значения получасовой мощности и время его фиксации за текущие и прошедшие учетные периоды: сутки, месяц, квартал, и по зонам утреннего и вечернего максимума за эти же периоды;
- энергии по тарифным зонам за текущие и прошедшие учетные периоды: суточные, месячные, квартальные;
- энергии за текущие и прошедшие учетные периодов: суточные, месячные, квартальные.
Учет электрической энергии осуществляется по:
- каналу учета
, что соответствует учету активной или реактивной энергии в одном направлении (напр., счетчику, обеспечивающему учет активной и реактивной энергии в двух направлениях, соответствует четыре канала учета) и- группе учета
- алгебраической сумме значений параметров каналов учета, которая дает общее значение энергии с учетом ее приема и отдачи.
ITEK-210 поддерживает до 64 каналов учета и организацию до 32 групп учета. Взаимодействие с электросчетчиками осуществляется двумя способами:
- счетчики с импульсным выходом включаются в матрицу (модуль itekBRD64 - рис.2, поз.2), при этом максимальная длина линий связи составляет 3 км. При необходимости, фрагмент матрицы (8/16 каналов учета) может быть отнесен (с помощью модуля itekRMT-x) на расстояние до 8 км и связь с ним будет осуществляться по проводному каналу связи (напр., выделенный телефонный канал, физическая пара).
- По последовательному интерфейсу (через протокольный процессор itekMTR-x), организованному в виде общей шины (RS-232, M-Bus) или звезды (мультиплексор, связанный со счетчиками выделенным каналом: токовая петля, телефонный канал, др.). Такой способ может использоваться в технически обоснованных случаях, а также в качестве дублирующего измерительного канала со счетчиком.
ITEK-210 обеспечивает обработку сезонных изменений времени в автоматической режиме и отслеживание состояния отсчетных механизмов счетчиков электроэнергии, что значительно упрощает процедуру поверки измерительных каналов.
|
Наличие двух независимых информационных каналов на базе последовательных интерфейсов (RS232/485, выделенный/коммутируемый телефонный модем V.23, радио-модем, Hayes-модем) позволяет строить различные конфигурации АСКУЭ, обеспечивая одновременный доступ поставщика и потребителя к первичным данным. Линии связи со счетчиками и информационные каналы надежно защищены от электромагнитных полей и атмосферного электричества. ITEK-210 комплектуется устройством бесперебойного электропитания itekUPS (рис.2, поз.3), обеспечивающим при авариях питания поддержку его работоспособности в среднем в течение 12 часов. |
Рисунок 2. |
Наличие двух независимых информационных каналов на базе последовательных интерфейсов (RS232/485, выделенный/коммутируемый теле-фонный модем V.23, радио-модем, Hayes-модем) позволяет строить различные конфигурации АСКУЭ, обеспечивая одновременный доступ поставщика и потребителя к первичным данным.
Линии связи со счетчиками и информационные каналы надежно защищены от электромагнитных полей и атмосферного электричества.
ITEK-210 комплектуется устройством бесперебойного электропитания itekUPS (рис.2, поз.3), обеспечивающим при авариях питания поддержку его работоспособности в среднем в течение 12 часов.
На объекте ITEK-210 поставляется, как правило, в виде монтажного комплекта (рис.2, поз.4), который предотвращает несанкционированный доступ к средствам измерений и упрощает их обслуживание. Такой комплект изготавливается под конкретный объект с учетом его технологических особенностей и условий эксплуатации.
Формирование системного времени
Все результаты измерений АСКУЭ имеют точную привязку к меткам реального времени. В качестве формирователя времени в АСКУЭ используется устройство itekTIME, которое синхронизируется с сигналами “точного времени” и обеспечивает жесткую синхронизацию встроенных часов устройств учета и многофункциональных счетчиков. Оно также обеспечивает автоматическое управление объектами энергопотребления по временному регламенту, устанавливаемому пользователем.
ЗаключениеТаким образом, применяемые в подсистеме ИУ средства измерений обеспечивают:
- защиту результатов измерений от внешних воздействий и хранение их в необработанном (с точки зрения процедуры верификации) виде;
- синхронизацию хода часов по сигналам точного времени;
- сохранность информации и функционирования при перебоях питания;
- одновременный регламентированный доступ к измерительной информации с разных информационных направлений;
- управление потребителями-регуляторами активной мощности и устройствами компенсации реактивной мощности для решения практических задач по энергоменеджменту;
- самодиагностику и поддержку процедур для тестирования и проведения поверки;
- замену устаревших изделий ЦТ5000 без больших материальных затрат.
Коммуникационная подсистема (КМ)
Включает комплекс программно-технических средств, обеспечивающий обмен информацией между подсистемами ИУ и СД. В общем, данная подсистема обеспечивает надежную передачу данных по:
- физическим линиям ( пара, двойная пара) до 10 км на скоростях от 300 бод до 2 Мбод;
- радиоканалу (например, на частоте 154.2 МГц) с коррекцией ошибок;
- каналам связи существующей аппаратуры телемеханики с окончанием RS-232;
- последовательным интерфейсам: RS-232, RS-485, M-Bus, токовая петля;
- выделенным и коммутируемым телефонным каналам внутренним и общего пользования;
- проводам питающей сети 220 В переменного тока;
- локальным вычислительным сетям стандарта Ethernet.
При этом применяется оборудование нашего производства:
- сетевой контроллер itekCOMM (в базовой конфигурации имеет 4 последовательных гальванически развязанных интерфейса RS-232/RS-485, два параллельных интерфейса, энергонезависимую память, сторожевой таймер и систему бесперебойного питания), который гибко настраивается под существующие конфигурации каналов связи и обеспечивает доступ к средствам измерений в подсистеме ИУ;
- модем тональной частоты itekMOD - поддерживает стандарт МККТТ V.23 и обеспечивает передачу данных на скоростях от 50 до 1200 бод;
- конвертор интерфейсов itekRS232/485 с гальванической развязкой обеспечивает передачу данный на скоростях от 300 бод до 115 Кб.
и сторонних производителей.
При разработке проекта мы всегда изучаем существующие у Заказчика каналы связи и их пригодность для решения задач АСКУЭ, что значительно снижает затраты на реализацию проекта.
Подсистема сбора и обработки данных (СД
)Включает комплекс программных средств, функционирующий на платформе Win32 (есть версии, работающие под MS DOS), и реализует следующие функции:
- Сбор данных в реальном масштабе времени (минимальный интервал для АСКУЭ составляет 1 минуту).
- Синхронизация хода часов с эталоном точного времени.
- Верификация данных - проверка достоверности, восстановление данных.
- Визуализация динамики изменения (показания счетчиков электроэнергии, расходомеров, других средств измерения) схемы генерации-распределения-потребления энергии и энергоресурсов (представлена в графической форме) в реальном масштабе времени.
- Формирование отчетных форм.
- Архивирование данных.
- Сервисное сопровождение средств измерений (программирование, настройка и др.).
- Открытый программный интерфейс для доступа к данным из внешних программ типа MS Excel и инструментальных пакетов типа Visual C++, C++ Builder, Borland Delphi и т.п.
- Взаимодействие с внешними SQL - ориентированными базами данных.
- Скрипт-файлами для предоставления доступа к данным по учету через WEB интерфейс.
Структурно программное обеспечение организовано в виде набора системных программ (itekMONITOR - активный сбор данных и сервисные функции, itekSQLDB - сервер базы данных с языком запросов SQL и доступом через ODBC-интерфейс), системы управления внутренней базой данных реального времени и загружаемых драйверов (itekCONNECT) и различных прикладных программ, которые организованны в виде рабочих места пользователей АСКУЭ (см. рис. 3).
Подсистема обеспечивает интеграцию существующими у Заказчика информационными системами и подтвержденный полномочиями пользователя доступ к данным на уровнях языка запросов SQL, протокола TCP/IP, спецификаций ActiveX и HTTP.
Подсистема СД может быть построена по одному из трех вариантов (см. рис. 1):
- Вариант А
:связь с устройствами учета осуществляется непосредственно с рабочего места пользователя (РМП), на котором данные накапливаются и обрабатываются. При этом РМП может быть подключена к локальной вычислительной сети и доступ к данным по учету может осуществляться с других рабочих станций по стандартным SQL-запросам или путем чтения файлов с данными в формате DBF или в согласованном с Заказчиком текстовом формате. Такой вариант подходит для небольших объектов.- Вариант Б "Сервер"
: связь с устройствами учета осуществляется непосредственно с выделенного сервера приложений, работающим под управлением операционной системы Windows NT версии 4.0 и выше. При этом на сервере работает ряд приложений, одно из которых по сценарию запрашивает данные и размещает их в базе данных типа SQL, а другие осуществляют поддержку рабочих мест пользователей в локальной сети, а также сетях Intranet и Internet.
- Вариант В "Сеть": специализированное устройство подсистемы КМ (например, itekCOMM) непосредственно включается в локальную вычислительную сеть. При этом оно выполняет роль сервера данных, обеспечивая доступ к ним различных РМП. При таком варианте отпадает необходимость в отдельном сервере баз данных (но не исключается его использование).
Рисунок 3. Структура программного обеспечения АСКУЭ
Рабочее место пользователя представляет собой персональный компьютер под управлением операционных систем Windows 95/98 или Windows NT 4.0, укомплектованный в общем случаем устройством печати, системой гарантированного питания, системой резервного копирования и системой персонализации пользователя. Кроме специализированного программного обеспечения АСКУЭ на нем установлены: пакет Microsoft Office 97 и средства защиты от вирусов.
В структуре АСКУЭ выделяется четыре основные типа РМП, которые в реальных условиях могут быть установлены в любых комбинациях на одном компьютере.
“Диспетчер” РМП с 17” монитором отображает в динамике состояние объекта, представленного мнемосхемой, генпланом, таблицами, сводками. Характер работы – круглосуточный. Основное требование к аппаратной части – это возможность круглосуточной работы. Поставляемое программное обеспечение позволяет вносить пользователю изменения в представление объекта. Дополнительно может быть поставлен программный модуль, который позволяет диспетчеру дистанционно управлять коммутационной аппаратурой через дополнительные устройства в подсистемах ИУ и КМ.
“Оператор” РМП с 15” монитором отображает в динамике состояние объекта, представленного таблицами, сводками, графиками. Характер работы – сменный.
“Администратор” РМП
“Пользователь”
РМП внутреннего (руководство, другие службы) или внешнего (партнер по купле-продаже электроэнергии) пользователя с ограниченными возможностями пол доступу к данным.При построении подсистемы СД мы стремимся использовать имеющиеся у Заказчика разработки и опыт построения информационных систем, чтобы достичь максимальной адаптации к объекту и снизить затраты на подготовку персонала.
Обучение персонала и привлечение специалистов Заказчика
При выполнении работ мы заинтересованы в привлечении специалистов заказчика к решению ряда задач: прокладка, проверка и настройка каналов связи, установка первичных измерительных приборов, адаптация и конфигурирование программного обеспечения и других.
Кроме того, мы предлагаем обучить эксплуатирующий систему учета персонал навыкам по работе с ней, снабдить необходимыми техническими материалами (помимо эксплуатационной документации). Подготовка специалистов проводиться по направлениям:
- подготовка пользователей ITEK-210;
- подготовка специалистов по техническому обслуживанию ITEK-210 в процессе эксплуатации;
- подготовка специалистов по монтажу, пуско-наладочным работам и метрологической аттестации автоматизированных систем контроля и учета электрической энергии на базе ITEK-210.
Дополнительно при желании Заказчика обучение может быть продолжено на специализированных курсах по специализации "Учет и контроль энергоиспользования" в сертифицированном учебном центре в Киеве.
Технология внедрения АСКУЭ
В общем случае последовательность внедрения АСКУЭ имеет следующий вид:
- Энергетическое обследование (энергоаудит) объекта учета.
- Разработка технического задания на АСКУЭ и его согласование
- Разработка технического проекта.
- Закупка и поставка программно-технических средств АСКУЭ.
- Монтаж и наладка элементов АСКУЭ.
- Метрологическая аттестация подсистемы ИУ.
- Информационная стыковка АСКУЭ с партнерами по купле-продаже электроэнергии.
- Комплексная наладка АСКУЭ.
- Опытная эксплуатация АСКУЭ.
- Ввод в эксплуатацию.
- Обучение персонала.
- Консультационная, техническая поддержка.
- Гарантийное / пост гарантийное обслуживание.
- Авторское сопровождение.