CC BY
344
УДК 681.3
О. В. Демич
Астраханский государственный технический университет
ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГОУЧЕТА
Введение
Повышение цен на энергоресурсы, а также введение Федерального закона «Об энергосбережении» [1] заставляют поставщиков и потребителей различных форм энергии (электроэнергия, вода, тепло, природный газ, нефтепродукты, сжатый воздух, пар и др.) задуматься над совершенствованием точности ее учета. Опыт показывает, что наибольший эффект достигается при внедрении на предприятии автоматизированной системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ) [2, 3].
Постановка задачи
На начальном этапе проектирования АСКУЭ возникает проблема выбора структуры и технических средств (ТС). На данном этапе необходимо сформулировать задачи, решаемые конкретной АСКУЭ, определить показатели, которые обусловливают экономическую эффективность от внедрения системы энергоучета, структуру создаваемой системы, создать базу данных всех ТС, которые могут входить в состав системы энергоучета, и автоматизировать выбор с учетом предпочтений проектировщика.
Задачи АСКУЭ
Предпосылками создания АСКУЭ являются низкая точность и достоверность данных об энергопотреблении, трудоемкость обычно ручного сбора и обработки измерительной информации, отсутствие синхронизации при съеме показаний с территориально разделенных точек учета, неполнота учета (учет не всех энергоносителей).
В общем случае АСКУЭ могут решать следующие задачи:
- контроль энергопотребления по всем точкам учета;
- фиксация отклонений контролируемых величин от лимитов потребления;
- сигнализация о внештатных ситуациях, таких как обрыв в сети или превышение лимита;
- прогнозирование нагрузок с целью планирования энергопотребления;
- автоматическое управление потреблением энергии;
- обеспечение внутреннего хозрасчета между подразделениями предприятия;
- точный расчет с поставщиками энергоресурсов.
Показатели, обусловливающие экономическую эффективность от внедрения АСКУЭ
Анализ позволил выявить показатели, которые обусловливают экономическую эффективность от внедрения автоматизированных компьютерных систем контроля и учета энергоресурсов. В общем случае она достигается за счет таких показателей, как:
- точное определение заявленной мощности при расчетах по двухтарифной ставке;
- оптимальная корректировка заявленной мощности по месяцам;
- практическое исключение штрафных санкций за превышение лимитов по потреблению электроэнергии;
- исключение ошибки в сторону увеличения суммарного показания счетчиков учета при одновременном снятии показаний с расчетных счетчиков, которая неизбежно возникает при снятии показаний вручную;
- точное определение удельных норм расхода электроэнергии на единицу произведенной продукции по переделам, цехам, участкам и возможность их оперативной корректировки в зависимости от загрузки оборудования и прочих объективных факторов;
- постоянный контроль коэффициента мощности, исключение холостой работы оборудования и возможность распределения технологических нагрузок наиболее рационально с точки зрения использования мощности электроприводов;
- диагностика показаний электросчетчиков;
- сокращение времени на оперативные переключения, сокращение тем самым простоев технологического оборудования и повышение эффективности его использования;
- сокращение количества аварийных ситуаций в сети электроснабжения за счет оперативного отслеживания ситуации;
- сокращение времени на ликвидацию аварийных ситуаций и связанных с ними простоев оборудования.
Уровни АСКУЭ
В общем случае АСКУЭ содержит три уровня:
- нижний уровень - первичные измерительные преобразователи (ПИП), осуществляющие измерение параметров энергоучета (расход горячей и холодной воды, расход теплоносителя, мощность, электроэнергия, давление, температура) по точкам учета;
- средний уровень - устройства сбора и передачи данных (УСПД) со встроенным программным обеспечением энергоучета, осуществляющие 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 УСПД среднего уровня, итоговую обработку этой информации как по точкам учета, так и по их группам (подразделениям, объектам), отображение и документирование данных учета.
Все три уровня связаны между собой каналами связи. В зависимости от существующих кабельных сетей предприятий, расположения объектов
учета на территории и требований поставщика или потребителя энергоресурсов, в качестве линий связи могут выступать коммутируемые (в том числе «сотовые» и «спутниковые») каналы, радиоканалы, интерфейсы RS-232, RS-485, ИРПС и др.
Автоматизация выбора технических средств
Для решения указанных задач и достижения соответствующих целей энергоучета программно-аппаратные средства АСКУЭ должны обеспечивать выполнение ряда функций как на среднем, так и на верхнем уровне. Функциональные характеристики систем почти полностью зависят от технических средств - счетчиков, контроллеров, УСПД. На сегодняшний день представлено огромное количество этих устройств. Для каждого разработчика встает проблема выбора: вручную собирать информацию (долгий и неэффективный процесс, так как для больших предприятий, которые к тому же хотят учитывать несколько видов энергии, нужно выбирать много различных устройств) или положиться на выбор разработчиков АСКУЭ («МИУС», КТС «Энергия»), которые предлагают свою продукцию или продукцию одной фирмы по высокой цене (получается дорогое и не самое оптимальное решение для конкретного предприятия).
Для решения данной проблемы необходима постоянно обновляющаяся база данных (БД) всех технических средств, которые могут присутствовать в АСКУЭ.
Автоматизация выбора оптимального варианта из БД позволит создавать системы, ориентированные на предприятие-заказчика, уменьшить их стоимость и сократить время, затрачиваемое на проектирование систем энергоучета.
При большом размере БД необходимо ускорить процесс поиска оптимального решения. Так как у счетчиков, контроллеров несколько характеристик (класс точности, поверочный интервал, наличие различных выходов для связи и т. д.), мы получаем многокритериальную оптимизационную задачу с дискретным множеством решений.
Заключение
Автоматизация процесса проектирования систем энергоучета позволит сократить затраты и время на проектирование АСКУЭ, оценить реальную стоимость системы на начальном этапе проектирования, построить систему, ориентированную на конкретное предприятие.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Федеральный закон от 3 апреля 1996 г. № 28-ФЗ «Об энергосбережении» // Собрание законодательства Российской Федерации. - 1996. - № 15. - С. 1551.
2. Гуртовцев Л. А. Комплексная автоматизация энергоучета на промышленных предприятиях и хозяйственных объектах // Современные технологии автоматизации. - 1999. - № 3. - С. 34-47.
3. Булаев Ю. В. Береженого АСУ бережет // Мир ПК. - 2000. - № 9. - С. 84-87.
Получено 1.02.2005
PROBLEMS OF AUTOMATED SYSTEM DESIGN OF ENERGY METERING
O. V. Demich
Aims and tasks of automated systems of control and metering of energy resources (ASCMER) are presented in this work. Theoretical premises of their formation were made and structure and function of their components were described as well. Economic efficiency of these systems was substantiated. The problems occurring in the course designing of energy control systems were described too. Method of solving these problems was suggested via automation component choice in the system of energy metering of hardware.
