Информационно-измерительные системы расхода электрической энергии
Особенностью крупных потребителей электроэнергии, таких как нефтедобывающие компании или АО-энерго, является наличие больших расстояний между объектами и необходимость организации нескольких центров сбора информации (в составе общего информационно- измерительного комплекса).
Основной задачей, возникающей в таких системах является необходимость организации каналов связи на больших территориях и передачи данных коммерческого учёта между несколькими серверами сбора в составе системы.
Структура системы показана на рисунке 11.1.
Данная система охватывает 12 энергообъектов класса напряжения 220/110 кВ, по которым проходит граница балансовой принадлежности.
Единственным техническим решением, которое решает проблему сбора информации с объектов, удалённых друг от друга на расстояния до 600 км, при почти полном отсутствии каких-либо каналов связи, является использование спутниковой космической связи.
В целом, в системе задействованы электронные счётчики СЭТ4-ТМ02.2 (производства Нижегородского завода им. Фрунзе, РФ), контроллеры ОМЬ -40 (производства НПО “Мир”, РФ) и программное обеспечение СТМ “ОМЬ”. Передача коммерческой информации от АСКУЭ в НК «ЮКОС» осуществлена по корпоративной ЛВС, в ОАО «Томскэнерго » и в ОАО «Тюменьэнерго» по коммутируемой телефонной линии.
В целом система была спроектирована и внедрена как автоматизированная информационно-измерительная система для коммерческого учёта расхода электроэнергии АСКУЭ.
Система выполняет следующие функции (операции):
· измерение мощности и расхода электрической энергии с заданным интервалом времени;
· сбор информации путём регулярного, с заданным интервалом времени, опроса текущих показателей счётчиков, контроллеров, устройств сбора и передачи данных (УСПД) в базу данных с привязкой по адресу и времени;
· хранение информации об энергопотреблении и о поступаемой электроэнергии и о состоянии системы во встроенных архивах контроллеров и в коммерческой базе данных на сервере сбора системы с привязкой по времени;
· отображение информации по запросу пользователей о техническом (3…5 мин) оперативном контроле потребляемой (заявленной) мощности;
· отображение информации о коммерческом учёте с интервалом 30 мин.
В системе задействованы различные каналы связи: выделенные и коммутируемые телефонные линии; радиоканалы; ЛВС; ВЧ- каналы; спутниковые.
В системе могут быть использованы многофункциональные счётчики электроэнергии: СЭТ-ТМО2.2; СЭТ4-ТМ01; ПСЧ; Альфа; ЕвроАльфа; ЦЭ6822; ЦЭ6850 РФ, электросчётчики фирмы «Сайман» РК.
Многоуровневая структурная схема АСКУЭ с несколькими центрами сбора информации приведена на рисунке 13.2.
Рисунок 11.1 – Структурная схема АСКУЭ ОАО «Томскнефть»
В состав АСКУЭ входят:
· измерительные трансформаторы тока и напряжения;
· вторичные цепи измерительных трансформаторов от трансформаторов до счётчиков;
· контроллер и устройство сбора и передачи данных;
· компьютер с комплектом специализированных программ;
· специализированные программы обеспечения центра сбора информации и программное обеспечение для параметрирования электросчётчиков, контроллеров и УСПД.
Использование контроллеров на уровне энергообъектов делает возможным организацию резервных каналов связи, позволяет организовать эффективный оперативный контроль потребления/выдачи электроэнергии и мощности. Устройство сбора и передачи данных УСПД-01 позволяет дежурному персоналу контролировать непосредственно на объекте параметры потребления благодаря наличию встроенного индикатора и клавиатуры.
Рисунок 11.2 – Структурная схема многоуровневой автоматизированной
ИИС с несколькими центрами сбора информации
Контроллер обеспечивает сбор информации с цифровых счётчиков о состоянии подключённых нагрузок в режиме реального времени (мгновенные значения токов, напряжений, мощностей и параметров качества электрической энергии).
Встроенные архивы контроллеров обеспечивают хранение:
· суточных графиков нагрузок средних 30-ти минутных мощностей по каждому каналу не менее 35 суток;
· суточных графиков нагрузок средних 30-ти минутных мощностей по каждой группе не менее 3-х месяцев.
Контроллер установлен в шкафу (см. рисунок 11.3).
Рисунок 11.3 - Внешний вид контроллера
Данное устройство осуществляет: защиту измерительной информации и метрологических характеристик АИИС КУЭ от несанкционированного доступа или изменения; защита канала передачи данных от импульсных помех; обеспечение бесперебойного питания; преобразование интерфейса передачи данных. В шкафу объединяются отдельные компоненты АИИС КУЭ: мультиплексоры, преобразователи интерфейсов; средства связи; устройства синхронизации системного времени; оборудование для резервного питания.
Устройство сбора и передачи данных УСПД предназначено для выполнения в автоматическом режиме следующих функций:
- сбор информации со счётчиков электрической энергии и интеллектуальных датчиков по цифровым интерфейсам RS-232, RS-485;
- сбор информации со счётчиков электрической энергии, оснащённых импульсными телеметрическими выходами;
- обмен данными по интерфейсам RS-232, RS-485, Ethernet 10ВASE-T;
- обработка принятой информации в соответствии с заданной конфигурацией параметров УСПД и передача обработанной информации в центр сбора;
- автоматическая корректировка текущего времени и календарных данных счётчиков электроэнергии с цифровым интерфейсом.
Рисунок 11.4 – Многоуровневая структурная схема автоматизированной
ИИС с прямым подключением счётчиков к центру сбора информации
Прямое подключение счётчиков к центру сбора информации рекомендуется в системах с небольшим количеством (2,3) энергообъектов и счётчиков с надёжными каналами связи и отсутствием оперативного 3…5- минутного контроля потребления/выдачи электроэнергии. В многоуровневой структурной схеме с прямым подключением счётчиков (см. рисунок 11.4) к центру сбора информации на уровне энергообъекта (электроустановки) отсутствует контроллер или УСПД.
Измерительно – вычислительный комплекс (ИВК) (центр сбора информации (ЦСИ)) – решает задачи автоматического сбора, диагностики, автоматизированной обработки и хранения информации по учёту электро-энергии, отсчёт времени МИР РЧ-01, автоматизированного сбора и обработки информации по состоянию измерительно-вычислительного комплекса электроустановки (ИВКЭ) и информационно-измерительного комплекса точки учёта (ИИК ТУ), контроля достоверности информации, а также обеспечения интерфейсов возможностью доступа к информации со стороны внешних систем.
В состав технических средств ИВК входят:
- сервер;
- оборудование связи;
- устройство синхронизации;
- специализированное программное обеспечение;
- общесистемное программное обеспечение.
Программное обеспечение имеет в своём составе модуль привязки к системе единого времени. Радиочасы МИР РЧ-01 осуществляют синхронизацию времени и обеспечивают систему данными о мировом времени, принимаемых со спутниковой навигационной системы – Global Positioning System (GPS). Прецизионный хронограф осуществляет приём сигналов мирового времени со спутниковой системы GPS и выдачу данных в специальном формате по интерфейсу RS- 232.
Для связи на уровне счётчик –УСПД осуществлены прямые соединения по стандартному цифровому интерфейсу RS-485.
При использовании телефонных каналов связи городских и ведомственных АТС применяются модемы ZyXEL
Использование радиоканала позволяет просто решить задачу передачи данных. Имеется весьма широкий спектр радиостанций, например, Motorola, Vertex и др.
Возможно использование спутниковых каналов связи через услуги оператора спутниковой связи компании ЗАО «ГлобалТел» - экслюзивный оператор глобальной мобильной и стационарной мультисервисной спутниковой системы связи «Globalstar». В этом случае следует применять спутниковые модемы, например, UALCOOM , ERICSSON и др.
В рассматриваемой АИИС КУЭ в качестве операционной системы серверов применена стандартная операционная система Windows NT/ 2000 /XP. В качестве сервера базы данных используется Microsoft SOL Server.
Параметрирование контроллера осуществляется с компьютера через интерфейс RS-232 или RS0485. Программное обеспечение ПО «Конфигуратор» совместно с контроллером настраивает УСПД на конкретные каналы связи и режимы работы.
ПО «Учёт» предназначено для конфигурирования групп учёта, отображения информации АИИС КУЭ на графиках, оперативного контроля потребляемой мощности (см. рисунок 12.5). ПО «Расчётный центр» предназначено для формирования отчётных форм, рассылки документов по электронной почте, транспортирования отчётов в стандартные приложения.
|
ПО «Мониторинг» предназначено для оперативного контроля присоединённых нагрузок в режиме реального времени (на основе данных по качеству электроэнергии, считываемых с многофункциональных счётчиков) (см. рисунок 11.6).
Рисунок 11.5 – Программное обеспечение «Учёт»
|
Рисунок 11.6 – Программное обеспечение «Мониторинг»
Список литературы
1. Хетагуров В.А. Проектирование автоматических систем обработки и управления (АСОИТ).-М.: Высш. Шк, 2006.
2. Информационно – измерительная техника и электроника: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / [Г.Г.Раннев и др.] – М.: Изд. Центр «Академия», 2006.
3. Раннев Г.Г., Тарасенко А.П. Методы и средства измерений: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: АС АДЕМА, 2004.
4. Харт Х. Введение в измерительную технику. - М.: Мир,1999.
5. Классен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. – М.: Постмаркет, 2000.
6. Ратхор Т.С. Цифровые измерения. Методы и схемотехника. – М.: Техносфера, 2004.