Коммерческий учет электроэнергии

Кузьмин Ю.Н., начальник отдела АСУТ НПО «Мир», г. Омск

I международное (VI межрегиональное) совещание «Автоматизированные системы учета энергоресурсов как инструмент снижения себестоимости продукции. Создание и эксплуатация АИИС КУЭ субъектов ОРЭ»

Современное предприятие, это крупный потребитель энергетических ресурсов, необходимых для технологических процессов производства продукции, а также для нормального функционирования структурных подразделений. Под энергетическими ресурсами мы понимаем все возможные ресурсы, которые расходуются в процессах производства и жизнедеятельности предприятия, которые участвуют во взаиморасчётах с внешними поставщиками и между подразделениями. К ним мы относим электроэнергию, тепловую энергию, различные технические газы и специальные жидкости, сточные воды. Тысячи киловатт-часов и большое количество гигакалорий тепла и других энергоресурсов потребляет современное промышленное предприятие. Как расходуются эти постоянно дорожающие ресурсы внутри предприятия? Какие подразделения расходуют их экономно, а какие превышают свои лимиты и почему? Если причины перерасходов объективны, то какие мероприятия нужно провести для исключения перерасходов? Как сэкономить на ресурсах? Это лишь несколько вопросов ответы, на которые интересуют руководителей предприятий.

Учитывая особенности климата нашей страны, когда в некоторых регионах отопительный сезон составляет более 9 месяцев, экономия энергоресурсов даже на несколько процентов позволит высвободить предприятию значительные финансовые средства. По данным некоторых источников известно/1/, что до 25% всех энергоносителей используется неэффективно. Это средняя цифра, а значит где-то 40%, где-то 15%. Имея данные о том, где конкретно и сколько, оперативно, в течение рабочего дня, смены, можно в реальном времени предотвращать перерасходы и значительно сократить затраты, а следовательно, снизить себестоимость основной продукции предприятия. Собрав информацию со счётчиков в конце месяца, когда время на оперативное устранение имевшего место перерасхода уже безвозвратно упущено, получить экономию трудно, а провести детальный анализ причин случившегося перерасхода, может быть невозможно. Поэтому, задача оперативной доставки информации об энергопотреблении энергетическому диспетчеру весьма актуальна и её решение позволит:

1. Сэкономить энергоресурсы, за счёт сокращения перерасходов.

2. Сэкономить финансовые ресурсы, за счёт уменьшения финансовых выплат поставщикам (штрафы за превышение заявленных мощностей, могут составлять до 50%).

3. Снизить себестоимость основной продукции и повысить конкурентоспособность предприятия, что особенно актуально в преддверии вступления нашей страны в ВТО.

4. Получить оперативную картину энергопотребления по всем ресурсам одновременно.

С введением в нашей стране рыночных методов хозяйствования и принятием Федерального закона РФ «Об энергосбережении» №28 в нашей стране стали широко внедрять узлы учёта расхода тепловой энергии, горячей и холодной воды, автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Взаиморасчёты между поставщиками и потребителями тепловодоресурсов, на основе приборно-измеренных значений, сейчас практически стали нормой. Таким образом, узлы учёта основных энергоресурсов на предприятиях имеются, но вот оперативность её доставки нужно доводить до современных требований. Трудоёмкость доставки информации и исключение ошибок при снятии показаний счётчиков (человеческий фактор), также требует минимизации.

Из вышесказанного следуют цели создания АСТУ ЭР:

Получение оперативной информации по энергопотреблению структурными подразделениями промышленного предприятия и своевременное выявление перерасходов;

Централизация оперативного управления тепло-энергоснабжением, территориально распределённых структурных подразделений промышленных предприятий;

Минимизация потерь энергоресурсов на основе информации от АСКУ ЭР, проведения энергосберегающих мероприятий;

Повышение надежности и устойчивости работы системы тепло-энергоснабжения за счет фиксирования в архивах нештатных и критических ситуаций, определение первопричины аварийных ситуаций на основании архивных данных;

Представление собранной информации в виде графиков, трендов, отчётов;

Оперативное прогнозирование и планирование энергопотребления ПП;

Контроль работоспособности первичных приборов учета энергоносителей;

Минимизация затрат на получение информации по энергопотреблению от структурных подразделений промышленного предприятия.

Рассмотрим систему АСТУЭР-АСДУ на примере системы небольшого предприятия. На ней мы рассмотрим функциональную структуру программно-аппаратных комплексов АСТУ ЭР, основные функции системы, различные способы передачи информации.

На рис. 1 изображены несколько подсистем сбора информации в центральную диспетчерскую, различающиеся по способам получения и доставки информации. Это традиционный, для нашего предприятия, радиоканал и способ сбора информации с помощью контроллера телемеханики. Это подключение узлов учёта, с помощью выделенных или коммутируемых каналов связи через телефонную сеть предприятия и без контроллерный сбор. Это непосредственное подключение близко расположенных узлов учёта к серверу АСТУ ЭР по интерфейсу RS-485. Также возможно подключение узлов учёта через локальную сеть предприятия и сбор с помощью контроллера «Омь».

Данные, собранные с узлов учёта, сохраняются в сервере системы, построенном на основе открытых стандартов OPC и MS SQL сервера. Поэтому клиентское программное обеспечение верхнего уровня может быть как производства НПО «Мир», так и сторонних производителей. В своих проектах, ПО верхнего уровня, НПО «Мир» использует SCADA- системы "GENESIS 32" и "Омь 2000". На верхнем уровне проходит самодиагностика сервера, связи по ЛВС и другим каналам. Сообщения об ошибках квитируются оператором. При возникновении нештатных ситуаций диспетчеру выводятся сообщения с указанием времени, места, вида и причины возникновения нарушения функционирования системы.

На уровне контролируемого пункта самодиагностику проходят все субблоки контроллера и связь. При неисправности в журнал записывается код ошибки.

Основные функции системы.

5. Функция сбора информации:

Система регулярно опрашивает текущие и архивные параметры с контролируемых пунктов (КП), по индивидуальным каналам связи, и передаёт их в базы данных с привязкой по времени;

Передача информации по каналам связи производится автоматически, с заданным интервалом времени, и по запросам из ПУ (диспетчерской);

Система обеспечивает корректность, а также непрерывность данных в базе;

Система фиксирует все события, происходящие в ней, в журналах событий (корректировки времени, потери и восстановления связи между компонентами системы, отключения и восстановление питания устройств, время переконфигурирования КП, несанкционированное вмешательство и т.д.);

Система обеспечивает автоматическое и корректное заполнение базы после различных сбоев в системе (связь, счётчики, аппаратура и т.п.);

В системе предусмотрена возможность указать, для каждого зарегистрированного счётчика, необходимость автоматического сбора данных или её отсутствие (заблокировать сбор данных).

6. Функции контроля:

Контроль отклонения измеряемых параметров от заданного интервала значений;

Контроль регулярности поступления информации от КП;

Контроль срабатывания аварийной сигнализации;

Контроль попытки несанкционированного доступа;

Контроль исправности приборов учета;

Контроль отклонений в функционировании компонентов системы (журнал регистрации).

7. Функция управления:

Система осуществляет управление исполнительными механизмами КП по командам диспетчера, проверяет правильность исполнения команд, позволяет дистанционное изменение разрешенных параметров. Важное требование, предъявляемое к системе, – надежность режима ТУ. В системе телемеханики «Омь» реализована двухэтапная процедура выполнения команды ТУ, которая формируется в ПУ. После поступления этой команды контроллер переходит в соответствующий режим. Затем центральный процессор тестирует субблоки ТУ, проверяя в каждом исправность ключей, управляющих силовыми реле, и наличие напряжения питания оперативных цепей. Результаты тестирования передаются в ПУ. Если результаты тестирования положительны, т.е. ключи исправны и имеется напряжение питания оперативных цепей, то команда ТУ выполняется.

8. Функция хранения информации:

Вся информация о параметрах энергопотребления объектов, о состоянии системы, о событиях хранится в базах данных на сервере системы. Срок хранения информации на сервере системы до 5 лет.

9. Функция отображения информации:

Позволяет отображать общую схему энергопотребления всего ПП, осуществить выбор КП из общей схемы и обеспечивать вывод на монитор технологической мнемосхемы конкретного КП, с отображением на ней состояния текущих технологических и аварийных параметров, а при ручном запросе оператора отображает архивные значения потребления в отдельном окне. Сообщения об аварийных событиях в системе автоматически оперативно отображаются на АРМ диспетчера. Конкретные видеокадры и их взаимозависимости определяются при проектировании.

10. Функции программного обеспечения:

Программное обеспечение системы осуществляет: опрос текущей и архивной информации датчиков, счётчиков, исполнительных механизмов, установленных на КП. Ведение групп учета, составление форм отчетных документов, просмотр отчетов по учёту. Просмотр отчетов событий для оборудования, установленного на КП (отказы, наработка, несанкционированное вмешательство и т.п.). Тестирование отдельных компонентов системы.

Оперативное отображение и доступ ко всем оперативным данным и обработка тревог. Система предоставляет достаточные средства авторизации доступа к данным системы, к конфигурации, на основании настраиваемых привилегий. Все изменения в конфигурации системы фиксируются на сервере системы со временем изменения и лица, сделавшего изменения. Обеспечивается возможность возврата к предыдущей конфигурации без потери информации и архивных данных.

11. Функция синхронизации времени:

Система обеспечивает единое время во всех частях системы. Обеспечена возможность автоматической или ручной корректировки системного времени, как на всех КП одновременно (например, переход на летнее время), так и на каждом в отдельности, для счётчиков имеющих такую возможность.

12. Совместимость с другими системами:

Выполнена стыковка с системой АСУТП, производства НПО «Мир» использующей открытые стандарты и протоколы обмена.

Предусмотрена возможность передачи информации диспетчеру о состоянии системы АСУТП с возможностью управления системой диспетчером. Такая возможность реализована в системе АСУТП малой блочной котельной очистных сооружений в МП «Салехардэнерго». Оператор в помещении котельной не требуется, а удалённый диспетчер следит за работой оборудования, работающего в автоматическом режиме.

Имеется возможность подключения к системе других систем автоматизации.

Литература:

1. Н.П. Паршуков, В.М. Лебедев. Источники и системы теплоснабжения города. Омск, 1999.

2. В.И. Журина, В.Ф. Галушко. Оценка схем теплоснабжения с учётом рыночных отношений//Теплоэнергетика, 1992. № 11.

3. Состояние и перспективы научно-технического прогресса в электроэнергетике (аналитический обзор)/ ВТИ. Москва,1993.

| скачать бесплатно Технический учёт энергоресурсов предприятия , Кузьмин Ю.Н.,

Автоматизированный учет энергоресурсов обеспечивается за счет специальных систем. Данные системы не только гарантируют технический и коммерческий учет затраченных энергоресурсов, но и осуществляют учет и контроль отпуска и потребления носителей энергии, контроль текущей нагрузки. Системы учета энергоресурсов помогают осуществлять принятие решений в планировании энергосберегающей политики на производстве и его энергопотребления.

Функции системы учета энергоресурсов

Системы автоматизированного учета энергоресурсов выполняют большое количество важных функций. К ним относятся:

• Контроль поступления электроэнергии в сеть производства, а также текущей нагрузки сети. Система занимается и распределением нагрузки по разным направлениям.
• Создание единого информационного пространства, с целью обеспечения коммерческих интересов всех потребителей энергии.
• Повышение уровня достоверности и точности поступающих данных. Это осуществляется за счет верификации, которая, в свою очередь, происходит за счет создания баланса энергии между дублирующим и основным счетчиками.
• Улучшение оперативности координации режимов потребления энергии.
• Создание единого расчетного времени для эффективной работы всех элементов энергосистемы.
• Определение составляющих баланса электроэнергии, а также их прогнозирование.
• Контроль технического состояния систем учета энергии.
• Анализ нагрузки на сеть по направлениям и уровня потребления энергии.
• Снижение возможных потерь электроэнергии, за счет чего получается дополнительная экономия.
• Повышение уровня точности процесса учета электроэнергии.
• Определение возможных мест хищения и утечки энергии.
• Существенное снижение расходов на ремонт оборудования и его обслуживание. Это достигается за счет использования современного, точного и надежного программного обеспечения.
• Вычисление оптимальных режимов использования оборудования. Управление пиками нагрузки, а также моделирование энергопотребления и его прогнозирование.
• Снижение количества времени, требуемого на сбор и обработку данных, а также на принятие важных управленческих решений.

Также автоматизированная система учета энергоресурсов обеспечивает учет:

• Реактивной и активной мощностей по каждой из точек учета, а также по каждому из направлений всей системы в целом.
• Отпуска и поступления реактивной и активной энергии по вышеперечисленным параметрам.
• Сальдо отпуска и поступления энергии.
• Возможных и текущих потерь электроэнергии.

В качестве учетных периодов, для автоматизированных систем учета потребления энергоресурсов , выступают получасы, сутки, месяцы, кварталы и годы. Также в качестве расчетного периода иногда принимается произвольный период времени, кратный вышеописанным.

Учёт энергоресурсов: иерархия

Системы учета энергоресурсов, как правило, имеют иерархическую структуру, состоящую из двух уровней. Первый или верхний уровень - это непосредственно управление предприятием, второй или нижний - сами объекты контроля. Каждый из этих уровней строится на основании универсальных средств программно-технического обеспечения, которые активно используют различную вычислительную технику и микропроцессоры. Уровни объединены между собой при помощи телекоммуникационных средств. Как правило, подсистемы верхнего уровня иерархии имеют подсистему для обмена информацией со смежными предприятиями и автоматизированными системами нижнего уровня.

Системы учета энергоресурсов: применение

Автоматизированный учет энергоресурсов - это приоритетное направление во многих отраслях промышленности. Многие предприятия занимаются внедрением и разработкой систем управления и контроля энергопотребления, реализуют в этой сфере комплексные задачи по автоматизации процесса учета потребления энергоресурсов.

За границей учет потребления энергоресурсов реализуется повсеместно не только в рамках крупных промышленных предприятий, но и в рамках частного коммерческого сектора. Зарубежные системы называются AMR system - automatic meter reading system, и рассчитаны на учет не только электроэнергии, но и прочих типов энергоресурсов.

Современные правила пользования электроэнергией предусматривают, что автоматизированные системы учета электрической энергии должны быть установлены для всех потребителей энергии максимальная мощность которых равна или превышает 670 кВт

Учет потребления энергоресурсов: техническая сорона

С технической точки зрения, автоматические системы учета энергии представляют из себя централизованную иерархическую информационно-измерительную систему, в состав которой входит уровень измерительных каналов для обмена данными, уровень учета энергоресурсов, клиентский уровень, уровень серверов. Кроме этого, система должна быть открытой и иметь возможность интеграции с другими системами управления и учета, уже существующими на предприятии. Точность поступающих в систему данных обеспечивается за счет того, что данные поступают синхронно через определенные интервалы времени.

Комплекс систем учета и контроля энергии снабжается надежными каналами связи с объектом, благодаря которым обеспечивается стабильное прямое соединение с центром хранения и сбора данных, а также их анализа. Система обладает стандартными протоколами обмена информацией. Сохранность информации гарантируется даже в случае отказа отдельных элементов или технических средств системы.

Также система обладает собственными средствами мониторинга и ведения журнала событий. Все узлы системы соответствуют требованиям электромагнитной совместимости.

учета энергоресурсов в зданиях и сооружениях

на основе технологий беспроводных сенсорных сетей и интеллектуальных датчиков

Интеллектуальная энергосберегающая система учета энергоресурсов в зданиях и сооружениях на основе технологий беспроводных сенсорных сетей и интеллектуальных датчиков (далее – ИЭС) предназначена для автоматизированного учета энергоресурсов, регулирования потребления энергоресурсов и диспетчеризации энергоресурсов (учета тепла, учета тепловой энергии, учета воды, учета электроэнергии), а также передачи тревожных извещений в интересах снижения расходов конечных пользователей, теплоснабжающих и эксплуатирующих организаций, ЖКХ, обеспечения комфортных условиях проживания и предотвращения аварийных и чрезвычайных ситуаций.

Интеллектуальная энергосберегающая система учета энергоресурсов выполняет функции:

• индивидуального (поквартирного) многотарифного учета горячей и холодной воды и учета электрической энергии;
• индивидуального (поквартирного) получения и накопления исходных данных (температуры радиаторов отопления и температуры в жилых помещениях) для расчета потребленной тепловой энергии с использованием пропорциональной схемы на основе данных общедомового счетчика тепловой энергии;
• обработки, накопления и сохранения в энергонезависимой памяти и выдачи по каналам связи сети Интернет по запросу и в плановом режиме данных об энергопотреблении на районный (городской) сервер учета и диспетчеризации энергопотребления;
• мониторинга и визуализации данных о потребленных энергоресурсах с использованием WEB-интерфейса в удобном для конечного пользователя виде;
• предотвращение аварийных ситуаций на основе обнаружения протечек воды и обнаружения фактов ненормативного (нестандартного) расходования энергоресурсов;
• диспетчеризации потребления горячей и холодной воды при предотвращении аварийных ситуаций и по командам с районного сервера учета и диспетчеризации энергопотребления;
• диспетчеризации потребления электроэнергии при предотвращении аварийных ситуаций и по командам с районного сервера учета и диспетчеризации энергопотребления;
• автоматического регулирования температуры в отапливаемых помещениях с использованием суточных и недельных установок желаемой температуры;
• взаимодействия с типовым датчиками охранно-пожарной сигнализации, реализации режимов дистанционной постановки и снятия квартиры с охраны, «Тревожной кнопки», извещения о возгорании, утечки газа, протечки воды с передачей тревожных событий на общеобъектовый концентратор и выбранным абонентам сетей GSM;
• защиты системы от несанкционированного доступа и неквалифицированного использования;
• дистанционной настройки и конфигурирования приборов в составе системы при помощи стандартизованных протоколов;
• ведения архивов на районном сервере учета и диспетчеризации энергопотребления и выдачи их на удаленные клиентские рабочие места органов государственной власти и управления, энергоснабжающих организаций, управляющих компаний, товариществ собственников жилья и т.д.

Состав и характеристики система учета энергоресурсов :
1. Квартирный блок, конструктивно устанавливаемый, например, в силовом щитке или в любом другом удобном месте, обеспечивающем доступ к сети 220 В и к компьютерной проводной сети Ethernet:

• интерфейсы связи – TCP/IP Ethernet, RS-485, MiWi, GSM (при наличии роутера);
• число поддерживаемых беспроводных модулей по интерфейсу MiWi – до 45;
• дальность радиосвязи - до 30…100 м. (зависит от конкретных условий использования, в частности от типа стен помещений – кирпич, бетон и т.п.);
• накопление информации (до нескольких часов, в зависимости от числа подключенных модулей учёта) при отсутствии связи с сервером и последующая досылка накопленной информации после восстановления связи;
• поддержка двух серверов (основного и резервного) с автоматическим переходом с одного на другой при исчезновении связи;
• резервирование каналов связи с сервером – основной канал: LAN Ethernet (витая пара, коннектор RJ-45), резервный: GPRS GSM (при наличии GSM роутера);
• сохранение работоспособности функций регулирования температуры и диспетчеризации при отсутствии связи с сервером.

Примечание: квартирный блок используется в индивидуальном варианте использования и в качестве средства накопления и передачи данных модулей учета общедомового расхода энергоресурсов .
2. Модуль учета и диспетчеризации водоснабжения:

• счетчики холодной и горячей воды с импульсным выходом с установочным диаметром 1/2, 3/4;
• краны с электроприводом с установочным диаметром 1/2, 3/4;
• беспроводной цифровой термометр с точностью измерения температуры 0,1°С;
• преобразователь «счетный выход-радиоинтерфейс» БСИ-01;
• беспроводный датчик утечки воды БДУВ-01;
• модуль управления вентилями с радиодоступом МУВ-01.

3. Модуль учета и регулирования теплоснабжения в составе:

• электрически управляемого (или ручного термостатического) вентиля;
• радиаторных и комнатных цифровых термометров с радиоинтерфейсом.

4. Модуль учета и диспетчеризации электроснабжения:

• электросчетчик со счетным выходом;
• реле-ограничителя потребляемой электрической мощности;
• блок сопряжения с реле-ограничителем (модуль управления нагрузкой с радиодоступом МУН-01);
• преобразователь «счетный выход-радиоинтерфейс» БСИ-01.

5. Модуль учета общедомового расхода энергоресурсов:

• квартирный блок в варианте учета общедомового расхода энергоресурсов;
• стандартные объектовые (общедомовые) приборы учета энергоресурсов с интерфейсами RS-485, ETHERNET.

6. Ретранслятор радиосети РРС-01 (для больших помещений со сложной планировкой и частной застройки).
7. ИК датчик движения беспроводный ОДП-01.
8. Пожарный датчик беспроводный ПДБ-01.
9. Районный (городской) сервер сбора и обработки данных об энергопотреблении зданий и сооружений с сетевым доступом, статическим сетевым адресом и системой бесперебойного питания
10. Серверное программное обеспечение (ПО):

• Операционная система - Windows или Linux (Unix);
• Емкость адресного пространства для подключения квартирных блоков (индивидуальных потребителей) составляет 65535 шт. (до 200…300 многоквартирных жилых домов), реальное количество приборов зависит от производительности компьютера, скорости передачи линий связи, интенсивности обмена данными;
• Непрерывная архивация данных, получаемых от объектов;
• Повышенная отказоустойчивость и минимальные требования к аппаратным средствам.

11. Клиентское ПО:

• Операционная система - Windows или Linux (Unix)
• Отображение текущих (он-лайн) данных как в текстовом (табличном), так и в графическом виде (в виде графиков).
• Просмотр архивов за заданный пользователем интервал времени в текстовом и табличном виде.
• Возможность выборочной блокировки (отключения) потребителей.
• Удаленная настройка объектового оборудования (клиентское ПО для инженера системы).

Структурная схема интеллектуальной энергосберегающей система учета энергоресурсов приведена на рис. 1.

Рис. 1 – Структурная схема интеллектуальной энергосберегающей система учета энергоресурсов

Порядок работы интеллектуальной энергосберегающей система учета энергоресурсов .
Данные с импульсных выходов счётчиков холодной и горячей воды поступают на вход преобразователя «счетный выход-радиоинтерфейс» БСИ-01, который подсчитывает число импульсов и передает эти данные по беспроводной сети Mi-Wi на квартирный блок, который производит расчёт текущего значения величины расхода холодной и горячей воды с сохранением результата в энергонезависимой памяти. Затем квартирный блок транслирует их посредством Enternet на районный сервер учета и диспетчеризации энергоснабжения. Преобразователь «счетный выход-радиоинтерфейс» БСИ-01 имеет батарейное питание.

Квартирный блок со снятой верхней крышкой и квартирная панель управления (справа)

Одновременно с учетом расхода воды осуществляется непрерывный мониторинг температуры трубопровода горячей воды с использованием устанавливаемого на нем беспроводного датчика температуры. Измерение температуры осуществляется через заданное время (20…30 секунд) после начала текущего цикла расхода и, при выходе температуры за нормативные параметры, осуществляется передача информации об этом факте на квартирный блок с ретрансляцией данных на районный сервер энергопотребления. Это необходимо для реализации законных прав пользователей на снижение расходов при ненормативном энергоснабжении.
При срабатывании беспроводного датчика утечки воды БДУВ-01 осуществляется передача информации об этом на квартирный блок. На основании заданного алгоритма квартирный блок принимает решение о диспетчеризации (перекрытии подачи) холодной и горячей воды, о чем выдается соответствующая индикация на квартирную панель. Команда на перекрытие воды выдается по беспроводной сети на модуль управления вентилями МУВ-01 и ретранслируется им на исполнительное устройство – шаровый кран. После исполнения команды выдается подтверждающая квитанция на квартирный блок. Кроме описанного, может быть использовано принудительное перекрытие холодной и горячей воды с районного сервера учета диспетчеризации энергоресурсов при отсутствии оплаты, необходимости жесткого лимитирования расхода и т.д., а также диспетчеризация воды по командам пользователя.
Порядок учета и диспетчеризации электроэнергии аналогичен порядку учета и диспетчеризации водоснабжения.
Учет и регулирование теплоснабжения осуществляется следующим образом. Данные о температуре радиатора отопления и температуре в отапливаемом помещении с заданной периодичностью (100…300 секунд) передаются на квартирный блок. При использовании ручного термостатического вентиля указанные данные накапливаются в энергонезависимой памяти и после усреднения с циклом 3…5 минут выдаются на районный сервер энергопотребления. При использовании автоматического электронного регулирования температуры с использованием специального программного обеспечения квартирного блока реализуется контур автоматического поддержания заданной температуры на основе модифицированного пропорционального регулирования с выработкой команд управления электрическим вентилем. В качестве исходных данных для регулирования используются суточные и недельные программы (профили) регулирования, устанавливаемые пользователем посредством квартирной панели или WEB-интерфейса по сети. Одновременно с учетом данных о комнатной температуре и температуре радиаторов отопления осуществляется контроль за состоянием элементов питания всех беспроводных устройств, имеющих батарейное питание. Расчет потребленной тепловой энергии каждым индивидуальным потребителем осуществляется с использованием специального программного обеспечения районного сервера энергопотребления на основе пропорционального принципа по данным о зафиксированных температурах, теплоотдаче установленных радиаторов и данных обещедомового расхода.

Радиатор отопления с установленным на нём модулем измерения температур (справа).

На районном сервере учета и диспетчеризации энергопотребления, получаемые через Интернет от квартирных блоков данные, архивируются для последующего использования. Сервер включен круглосуточно, обладает необходимыми средствами резервирования данных и располагается в специально отведённом помещении. К серверу подключаются удаленные клиентские рабочие места со специальным программным обеспечением для работников органов государственной власти, энергоснабжающих организаций, управляющих компаний, товариществ собственников жилья и биллинговых систем расчета. Клиентское программное обеспечение имеет удобный дружественный интерфейс пользователя, позволяющий наблюдать (графика, таблицы), статистически обрабатывать и анализировать информацию об энергопотреблении.
Клиентское программное обеспечение даёт возможность блокировать потребителей. При этом после того как оператор отдал команду блокировки, она с клиентского рабочего места поступает на сервер энергопотребления, затем на квартирный блок. С квартирного блока команда ретранслируется на соответствующий модуль, включающий исполнительный механизм диспетчеризации.

Подключение и настройка интеллектуальной энергосберегающей система учета энергоресурсов .
Питание модуля управления вентилями МУВ-01 осуществляется от источников электропитания (далее источник электропитания) с номинальным напряжением 12 В. Отклонения напряжения должны лежать в пределах от минус 15 % до плюс 10 % номинального значения. Источник электропитания для устройства должен быть рассчитан на максимальный ток до 1 А.

Рис. 2 - Cхема подключения МУН-01

Краны шаровые подключаются к плате МУН-01 к выходам реле.

Подключение импульсного выхода счётчика (воды, эл.энергии и т.п.) к плате БСИ-01 осуществляется к клеммам счетного входа при этом один вывод импульсного выхода счётчика подключается к общему выводу платы («минус» питания), а другой - к клемме входа канала (см. рис. 3).

Рис. 3 - Схема подключения устройства БСИ-01

Платы БСИ-01 и МУН-01 питаются от литиевого батарейного источника питания напряжением +3В, однако возможно и подключение внешнего источника с напряжением +3…5В.

Питание квартирного блока, включающего в себя плату сетевого концентратора (рис. 4.) осуществляется от источников электропитания с номинальным напряжением 12 В. Отклонение напряжения должны лежать в пределах от минус 15 % до плюс 10 % номинального значения. Источник электропитания для устройства должен быть расчитан на максимальный ток до 1 А.

Рис. 4 – Модуль беспроводной сети квартирного блока

Настройка параметров интеллектуальной энергосберегающей система учета энергоресурсов может осуществляться как с сервера, так и через доступ при помощи терминала «Telnet».
Алгоритм ввода в эксплуатацию нового прибора (беспроводного модуля):

• Оператор отправляет выбранному квартирному блоку команду поиска нового беспроводного устройства. После этого беспроводная сеть переходит в режим ожидания подключения прибора с заводским адресом (по-умолчанию имеющему значение, равное 255).
• Оператор нажимает и удерживает 3…5 секунд специальную кнопку на добавляемом в сеть устройстве (беспроводном модуле), после чего устройство устанавливает связь с сетевым узлом (квартирным блоком). При этом в случае, если устройство находится в радиусе действия одновременно нескольких беспроводных сетей (соседских квартирных блоков), то оно подключатся только к той сети, которая была до этого переведена в состояние ожидания (см. пункт 1).
• Подключенное устройство высылает свои заводские настройки (тип модуля, тип датчиков, значения масштабных коэффициентов для пересчёта показаний датчика (счетчика) в значение конкретной физической величины и т.п.) квартирному блоку, который затем передаёт полученные настройки на сервер, а тот в свою очередь – в специальную программу утилиту-клиент для администрирования системы. После этого, для оператора отображается форма (Рис. 2.) конфигурирования прибора с уже заполненными полями, исходя из полученных заводских настроек.
• Оператор при необходимости корректирует некоторые поля (адрес прибора, его наименование и т.п.) в указанной форме настроек и нажимает кнопку «Применить». Введённые настройки отправляются на сервер, затем – через квартирный блок (ретранслятор локальный) в добавляемое устройство, где сохраняется в энергонезависимой памяти.
• После проведенных действий устройство оказывается подключенным к беспроводной сети и для подтверждения высылает обратно на Сервер только что полученные новые настройки.

Перед первым подключением ретранслятора локального (РЛ-01) к сети LAN-Ethernet необходимо, чтобы системный администратор, обслуживающий данную сеть, назначил для подключаемого прибора, как для сетевого устройства, IP-адрес и маску подсети (заводские установки см. в табл. 1), а также обеспечил доступ к серверу сбора данных TCP порт 2021.

Таблица 1 – Заводские установки сетевых параметров

Для получения доступа к WEB-интерфейсу необходимо набрать в аресной строке браузера IP-адрес устройства (по умолчанию 192.168.10.180).
На экране отобразиться страница приветствия WEB-интерфейса. (рис. 5).

Рис. 5 – Стартовая страница WEB-интерфейсаинтеллектуальной энергосберегающей система учета энергоресурсов

Доступ к стартовой странице не требует ввода пароля.
В левой стороне расположено главное меню WEB-интерфейса интеллектуальной энергосберегающей система учета энергоресурсов:

• Главная
• Устройства
• Конфигурация
• Суточные профили
• Недельные профили
• Сеть TCP/IP
• Сеть GSM
• Журнал
• Тех.поддержка

Для входа на каждую из данных страниц (кроме «Тех. поддержка») необходим ввод логина/пароля (по-умолчанию Admin/start) в форму авторизации (рис. 6).

На странице WEB-интерфейса «Устройства» пользователь может просмотреть список всех устройств, подключенных к квартирному блоку, а также значения текущих показаний по выбранному модулю учёта (рис. 7).
Также отображается статус устройства в радиосети (подключено/отключено) и время его последней активности. Это позволяет оперативно и наглядно оценить работу системы (качество связи с устройствами, темп обмена данными и т.п.).
По каждому из приходящих от устройств значений отображается время измерения, что позволяет в любой момент иметь чёткое представление об актуальности данных.
При разработке WEB-интерфейса была использована технология AJAX , Ajax (от англ. Asynchronous Javascript and XML - «асинхронный JavaScript и XML») - подход к построению интерактивных пользовательских интерфейсов веб-приложений, заключающийся в «фоновом» обмене данными браузера с веб-сервером. В результате, при обновлении данных, веб-страница не перезагружается полностью, а веб-приложения становятся более быстрыми и удобными. Это позволяет пользователю наблюдать в реальном времени изменения параметров не нажимая всё время кнопку браузера «Обновить».

Рис. 7 – Страница WEB-интерфейса системы учета энергоресурсов - «Устройства»

На странице WEB-интерфейса системы учета энергоресурсов «Конфигурация» выводится полная информация о составе БСС, параметрах входящих в неё устройств и т.п. (рис. 8).

Рис. 8 - Страница WEB-интерфейса системы учета энергоресурсов - «Конфигурация»

На странице «Суточные профили» системы учета энергоресурсов (рис. 9) пользователь может задавать до 4-х различных (согласно ТЗ) суточных профилей регулирования температуры. В каждом таком профиле присутствуют по 4 временных интервала, на протяжении которых поддерживается определённое значение температуры. Таким образом, можно, например, сформировать для системы учета энергоресурсов профили выходного дня (когда всё время, кроме ночи поддерживается высокая температура) и буднего (рабочего) дня (когда все проживающие находятся вне квартиры - температуру можно снижать) благодаря чему достигается экономия энергоресурсов.

Рис. 9 – Страница WEB-интерфейса системы учета энергоресурсов - «Суточные профили»

Пользователь имеет возможность задавать до двух недельных профилей изменения температуры, каждый из которых определяет - по какому из 4-х суточных профилей осуществлять регулирование температуры в каждый из 7-ми дней недели. Редактировать недельные профили можно на странице WEB-интерфейса «Недельные профили» (рис. 10).
На последующих страницах WEB-интерфейса («Сеть TCP/IP», «Сеть GSM», «Журнал» и «Тех. поддержка») пользователь или администратор системы имеет возможность изменять сетевые настройки и просматривать протокол (журнал) событий.

Рис. 10 – Страница WEB-интерфейса системы учета энергоресурсов - «Недельные профили»

Квартирный блок системы учета энергоресурсов также имеет возможность подключения по Telnet. Это необходимо, прежде всего, инженерным работникам, занимающимся пуско-наладкой и обслуживанием ИЭС. В режиме доступа по Telnet можно получить существенно более подробную информацию о состоянии системы, по сравнению с WEB-интерфейсом. (рис. 11).

Рис. 11 – Просмотр состояния системы учета энергоресурсов при помощи Telnet

Используя доступ через Telnet, можно в реальном времени отслеживать следующие параметры системы учета энергоресурсов:
- список устройств, их тип;
- наличие связи по беспроводной сети для каждого из устройств;
- статус последней отправки данных устройству («готов», «занят», «ошибка» и т.п.);
- входящий и исходящий трафик (объём данных) по каждому из устройств;
- время последнего сеанса радиосвязи с устройством;
- время получения последних данных о измеряемой величине;
- бортовое время квартирного блока;
- количество ошибок передачи / ошибок контрольной суммы (CRC), возникших в процессе передачи данных с момента включения квартирного блока;
- общее число зарегистрированных в беспроводной сети устройств / число устройств, находящихся на связи;
- состояние подключения к серверу;
- состояние очереди на отправку сообщений устройствам;
- напряжение питания квартирного блока;
- время работы квартирного блока от момента включения.

Рис. 12 - Окно настройки устройства системы учета энергоресурсов через Telnet

При использовании Telnet все команды вводятся в текстовом виде, при этом их перечень и требуемый синтаксис (форма записи) приведен в таблице 3.

Таблица 3 - Команды Telnet конфигурирования квартирного блока.

*– возможные значения параметра «тип модуля»:
0 – Неизвестное устройство;
1 - Ретранслятор локальный ETERNET/GSM (РЛ-01) ;
2 - Модуль управления нагрузкой ЖКХ с радиодоступом (МУН-01);
3 - Беспроводный распределитель тепла (БРТ-01);
4 - Беспроводный счетчик импульсов (БСИ-01);
5 - Ретранслятор радиосети (РРС-01);
6 - Квартирная панель индикации и управления (КПИУ-01);
7 - Приемо-передающее устройство (ППУ-01);
8 - Охранный ИК датчик движения беспроводный (ОДП-01);
9 - Пожарный датчик беспроводный (ПДБ-01);
10 - Беспроводный датчик утечки воды (БДУВ-01);
11 - Охранный модуль;
12 - Беспроводной датчик температуры (БДТ-01).

Краткое описание клиентского и серверного программного обеспечения системы учета энергоресурсов .

Внешний вид серверного программного обеспечения системы учета энергоресурсов приведен на рис. 13.

Рис. 13 - Серверное программное обеспечение (ПО) системы учета энергоресурсов

Клиентское ПО системы учета энергоресурсов включает 2 клиентских приложения:

• • Клиентское ПО системы учета энергоресурсов для настройки системы и просмотра показаний приборов в режиме On-Line (клиент для инженера и оператора системы);
  • Клиентское ПО системы учета энергоресурсов для учета энергопотребления объектов ЖКХ, предназначенное для определения и визуализации потребления абонентами энергоресурсов за заданный период времени (клиентское ПО для ТСЖ и управляющих компаний).

Внешний вид клиентского ПО системы учета энергоресурсов приведен на рис. 14. На вкладке «Состояние объекта» выводятся данные, получаемые в реальном режиме времени с объектового оборудования. В левой панели выводится список устройств, подключенных к серверу. На вкладке «Состояние объекта» выводятся данные, полученные с прибора, наличие тревоги, а также состояние подключения прибора к серверу и актуальность полученных данных.

Рис. 14 - Клиентское ПО системы учета энергоресурсов, вкладка «Состояние объекта»

На вкладке «On-line просмотр» выводятся данные, получаемые с приборов, в графическом виде (рис. 15).

Рис. 15 - Клиентское ПО системы учета энергоресурсов, вкладка «On-line просмотр»

Клиентское ПО системы учета энергоресурсов для учета энергопотребления объектов ЖКХ:

• • обеспечивает ведение базы данных, содержащей информацию об абонентах (юридических и физических лицах), приборах энергоучета и тарифах оплаты услуг энергопотребления;
  • обеспечивает импорт данных об энергопотреблении с нескольких серверов системы учета энергопотребления;
  • позволяет просматривать детализацию потребления электроэнергии для отдельного абонента (или для группы абонентов / объектов) за заданный временной интервал (рис. 16).
  • позволяет просматривать распределение потребления энергоресурсов между абонентами или объектами ЖКХ за заданный временной интервал (рис. 17).
  • поддерживает формирование квитанций об оплате услуг ЖКХ (рис. 18), определение баланса абонентов, формирование списков должников.
  • поддерживает формирование отчетов о потреблении энергоресурсов абонентами за заданный период времени (рис. 19).

Рис. 16 - Просмотр суммарного потребления холодной воды объектом с детализацией 1 сутки

Рис. 17 - Просмотр распределения потребления электроэнергии между абонентами

Рис. 18 - Пример квитанции об оплате, сформированной клиентским приложением системы учета энергоресурсов

Рис. 19 - Пример отчета о потреблении электроэнергии абонентами системы учета энергоресурсов

Рис. 19 - Интеллектуальная энергосберегающая система учета энергоресурсов на основе технологий беспроводных сенсорных сетей и интеллектуальных датчиков в здании торгового центра.

Коммерческий учет электроэнергии осуществляется для обеспечения финансовых расчетов между предприятиями, генерирующими и распределяющими электроэнергию, и потребителями. Также применяется и технический учет энергии, который призван обеспечить предоставление информации о расходовании электричества на предприятии с разбивкой по отдельным подразделениям, технологическим цепочкам и единицам оборудования, относительно к единице производимой продукции и т.д.

Как правило, на современных предприятиях, особенно на энергоемких производствах, коммерческий и технический учет электроэнергии применяется в комплексе. Это дает возможность обеспечить прозрачность расчетов и открывает широкие возможности для энергосбережения. Для обеспечения коммерческого учета электроэнергии, а также и других энергоресурсов широкое применение получили автоматизированные системы АСКУЭ и АИИС КУЭ.

Коммерческий учет энергии при помощи автоматизированных систем

Коммерческий учет электроэнергии с использованием АСКУЭ и АИИС КУЭ применяется на предприятиях, осуществляющих генерацию и распределение электроэнергии для обеспечения автоматизированного дистанционного контроля производимой, транспортируемой и отпущенной энергии с максимальной точностью измерения. В то же время совершенствование технологий, появление новых приборов учета и новых интерфейсов обмена данными позволило значительно упростить такие системы, снизить их стоимость и сделать доступными для потребителей любого уровня. Благодаря этому сегодня системы АСКУЭ и АИИС КУЭ все более широко внедряются и эффективно используются как в промышленности, так и в коммунальной сфере.

Внедрение систем АСКУЭ и АИИС КУЭ сегодня фактически является необходимостью для многих промышленных предприятий с разветвленной структурой или энергоемким производством. Автоматизированный электронный учет обеспечивает максимальный уровень точности измерений и позволяет получать большой объем дополнительной информации, необходимой для оптимизации энергопотребления. Внедрение таких систем сводит практически к нулю трудозатраты на ведение учета даже при большом количестве приборов первичного учета и сложной структуре предприятия.

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии выполняет следующие функции и имеет следующие возможности:

• автоматический сбор данных с первичных измерителей и их периодическая передача на сервер;
• долгосрочное хранение данных;
• выполнение аналитических функций (анализ данных с целью оптимизации потребления или передачи электрической энергии);
• выявление несанкционированного потребления электроэнергии;
• удаленное подключение и отключение от сети конечных потребителей и т.д.

В отличии от АСКУЭ, система АИИС КУЭ представляет собой автоматизированное средство измерения, позволяющее осуществлять выход на оптовый рынок электроэнергии. Такие системы должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 8.596-2002. Поэтому для их внедрения обязательным требованием является регистрация системы в качестве средства измерения в Госреестре, а также проведение ее аттестации контролирующим органом.

Примеры проектов по коммерческому учету электроэнергии

Компания «ЭНЕРГОАУДИТКОНТРОЛЬ» обеспечивает внедрение высокоэффективных систем автоматизированного коммерческого учета электроэнергии любого уровня сложности. Мы выполняем полный комплекс работ, начиная с проектирования системы, заканчивая ее вводом в эксплуатацию, а также осуществляем последующее обслуживание на самых выгодных условиях.

За время работы с 2003 года нами было реализовано большое количество проектов. Наши системы АСКУЭ и АИИС КУЭ используются крупнейшими отечественными корпорациями. В том числе нами были разработаны и внедрены следующие системы:

• АСКУЭ ООО «Газпром» . Система обслуживает 127 компрессорных станций с использованием 6500 интеллектуальных приборов учета.