Новости Электротехники 1(115) 2019





<  Предыдущая  ]  [  Следующая  >
Журнал №3(21) 2003

Метрологическое обеспечение измерений для учета электроэнергии – насущная или ничтожная проблема?

В рубрике «Энергосбережение» редакция постоянно поднимает проблемы коммерческих потерь электроэнергии и способы их решения: обсуждались и техническое обеспечение режимов электропотребления, и борьба с хищениями, и пути создания современных систем учета. Но, как выясняется, мы упустили из виду ту производную, которая играет большую роль в самой начальной стадии учета потребления электроэнергии. Еще одна проблема? В этом сегодня мы пытаемся разобраться вместе со специалистами в области метрологии.

Яков Загорский, главный метролог ОАО «ВНИИЭ», д.т.н., профессор

Говоря о наиболее важных для электроэнергетики направлениях работ по метрологическому обеспечению измерений электроэнергии (МОИЭ), необходимо предварительно отметить следующее. Создается впечатление, что МОИЭ продолжительное время в нашей стране считалось совершенно незначительным по роли и внутреннему содержанию, т.е. ничтожным. Видимо, поэтому не уделялось достаточного внимания основам МОИЭ: созданию эталонной базы и средств измерений (СИ) электроэнергии, правильному выбору и применению СИ, соблюдению условий измерений на энергообъектах, разработке и правильному применению метрологических норм и правил и другим метрологическим работам. Деятельность ряда ведомств, организаций и предприятий в СССР (Мин-энерго, Госстандарта, Минприбора, НИИ и проектных институтов, предприятий электроэнергетики) в части МОИЭ носила во многом бессистемный и малоэффективный характер.
Сложившееся исторически несерь-езное отношение к МОИЭ во многом сохраняется и в настоящее время. Однако некоторые цифры вызыва-ют беспокойство – нынешнее состо-яние средств учета электроэнергии, их неправильные выбор и применение, а также неправильное применение известных метрологических правил и норм обуславливают существенный недоучет электроэнергии. Экспертная оценка показывает, что в наихудшем случае недоучет электроэнергии может достигать минус 10-20% при его среднем значении минус 4-7%. А это большие цифры.


Нормативная документация
Имеющаяся нормативная документация по МОИЭ в основном пока позволяет решать насущные проблемы. Однако взятый в электроэнергетике курс на создание централизованного оптового рынка электроэнергии, выявление потерь и недоучета электроэнергии, а также настойчивое влияние Госстандарта и Госэнергонадзора России в части государственного метрологического контроля и надзора за измерениями и учетом электроэнергии (это лишь основные факторы) вынуждают пересматривать действующие и разрабатывать новые нормативные документы. В частности, необходимы: оперативный пересмотр «Типовой инструкции по учету электроэнергии...» РД 34.09.101-94, главы 1.5 «Правил устройства электроустановок» об учете электроэнергии; разработка ряда методик выполнения измерений параметров вторичных цепей измерительных трансформаторов напряжения и тока, методики выполнения измерений электроэнергии, обеспечивающей исключение систематических составляющих погрешности введением поправок в результаты измерений и др.
За последние 5 лет в свет вышло лишь несколько нормативных документов. При этом необходимо отметить, что темпы разработки отраслевых нормативных документов по метрологии электрических измерений в электроэнергетике в последние 2-3 года заметно снизились.

Что в минусе?
В последние годы в электроэнергетике постепенно набирают обороты энергетические обследования энергопредприятий, предусмотренные Законом РФ «Об энергосбережении». РАО «ЕЭС России» выпущены соответствующие приказы и ведомственные нормативные документы, регламентирующие обследования. Проявляют определенный интерес к ним и непосредственно обследуемые энергопредприятия. В рамках указанных обследований осуществляются метрологические проверки энергообъектов. Опыт таких проверок показывает, что состояние с системами учета электроэнергии, как правило, весьма далеко от благополучного. Прежде всего бросается в глаза недоукомплектованность энергообъектов средствами учета электроэнергии – современными измерительными трансформаторами тока и напряжения (ТТ и ТН), а также счетчиками электроэнергии.
Практически 95% счетчиков электроэнергии работают без замены по 20-30 лет. Эти индукционные счетчики физически и морально устаревшей конструкции выходят за пределы класса точности уже через 2-3 года после их установки, поэтому повсеместно наблюдается отрицательная погрешность измерений электроэнергии. По оценкам органов Госэнергонадзора и Госстандарта России, среднее значение погрешности измерений отпускаемой электроэнергии составляет минус 13%. Основной причиной недоучета является преобладающее влияние систематических погрешностей средств учета, входящих в состав измерительных комплексов, в том числе измерительных каналов АСКУЭ (ТТ, ТН, счетчики).
Систематические погрешности со знаком «минус» возникают в следующих случаях:
  • при перегрузке вторичных цепей ТТ устройствами релейной защиты, автоматики, телеметрии и др. (погрешность ТТ может достигать минус 5-10% и более);
  • при перегрузке вторичных цепей ТН (погрешность ТН может достигать минус 2-3% и более);
  • при смещении рабочей точки ТТ и счетчиков в область малых токов из-за использования ТТ одновременно как для измерений электроэнергии, так и для защиты, т.е. с завышенным коэффициентом трансформации ТТ по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин (погрешность может достигать минус 3-5% и более);
  • из-за потери напряжения в линиях соединения счетчиков с ТН
  • (может достигать минус 1-2% и более).
Кроме того, отрицательные систематические погрешности измерений могут возникнуть по следующим причинам:
  • наличие температурной погрешности счетчиков;
  • влияние на счетчики постоянного или переменного магнитных и высокочастотного электромагнитного полей;
  • малое значение коэффициента мощности вторичной нагрузки соsj (менее 0,5);
  • неравномерность нагрузки ТТ и ТН по фазам.
Систематические погрешности могут иметь и знак «плюс». Например, недогрузка ТН может приводить к появлению составляющей погрешности до плюс 0,7-1,5%; угловая погрешность ТТ при перегруженной вторичной цепи трансформатора, малом рабочем токе и малом значении cosj может приводить к возникновению составляющей погрешности до плюс 5-10% и более.

Задачи, которые трудно решить
Из практических и научно-технических задач в области МОИЭ можно выделить следующие:
  • обновление парка СИ электроэнергии (в основном замена индукционных счетчиков класса точности 2,5 на счетчики класса точности 2,0);
  • пересмотр ряда устаревших и разработка новых нормативных документов;
  • создание переносных (в крайнем случае — перевозимых) установок для поверки высоковольтных измерительных ТТ и ТН на местах их эксплуатации;
  • создание переносных автоматизированных приборов для диагностирования погрешностей высоковольтных ТТ и ТН на местах их эксплуатации;
  • создание вспомогательных СИ, в том числе портативных приборов для измерений параметров нагрузки вторичных цепей измерительных трансформаторов и портативного автоматизированного вольтамперфазометра;
  • разработка поверочных схем для СИ показателей качества электроэнергии;
  • исследования метрологических параметров и характеристик высоковольтных измерительных ТТ классов точности 0,2S и 0,5S в широких диапазонах рабочих условий применения;
  • испытания счетчиков электроэнергии с целью установления или подтверждения межповерочного интервала, то же применительно к высоковольтным ТТ и ТН.
Две последние задачи можно даже отнести к нерешаемым в настоящее время из-за отсутствия необходимого финансирования работ.
При решении задач МОИЭ возникает целый ряд трудностей. Приходится сталкиваться с элементарным непрофессионализмом технического персонала энергопредприятий: неумение пользоваться измерительными приборами, неправильное считывание показателей счетчиков, неправильное подключение счетчиков, несоблюдение условий применения СИ, неправильный выбор СИ (например, в измерительном комплексе применяют счетчик класса точности 0,5S совместно с ТТ класса точности 3) и т.п.
Большие трудности возникают из-за недостаточного внимания к проблемам МО измерений электроэнергии со стороны руководства всех уровней, начиная с энергообъектов и заканчивая АО-энерго и РАО «ЕЭС России». Исторически сложившееся негативное отношение к измерениям электроэнергии в СССР, когда учет электроэнергии как очень дешевого товара был практически не нужен, во многом сохранилось у большинства руководителей и по настоящее время.
Недостаток указанного внимания проявляется прежде всего в недофинансировании метрологических работ. Отсюда следуют, кроме плохого состояния измерительной техники, недоукомплектованность служб метрологии профессиональными кадрами (в большинстве энергосистем метрологические службы числятся лишь номинально), ослабление метрологического научного потенциала НИИ и проектных институтов с соответствующим спадом объема научных исследований, опытно-конструкторских разработок и неизбежным снижением качества выполняемых работ.

Что в плюсе?
И все-таки необходимо отметить наблюдаемый в отдельных регионах рост интереса к проблемам измерений при учете электроэнергии. До сознания думающих руководителей АО-энерго, энергопредприятий постепенно доходит истина, что нынешнее состояние измерений приносит значительные финансовые убытки, нарастающие из года в год. Отдельные руководители начинают понимать, что давно настало время выходить из этого застоя, что вложение средств в совершенствование систем учета электроэнергии экономически выгодно, так как способно окупить себя в кратчайшие сроки (один—два года).
Следует также отметить неуклонный рост автоматизации измерений посредством создания и внедрения на энергообъектах автоматизированных измерительных систем (АСКУЭ). Автоматизация измерений, сбора, обработки, передачи, хранения и документирования информации, в первую очередь измерительной, способствует переходу на качественно более высокий уровень решения измерительных задач. Современные АСКУЭ создаются с применением высокоточных электронных счетчиков, что обеспечивает замену устаревших индукционных счетчиков, имеющих в 5—10 раз большую погрешность измерений. Регистрация результатов измерений производится в более короткие промежутки времени — до 30 мин. вместо принятого ранее интервала, равного 1 мес. Это открывает возможности оперативного автоматического введения поправок в результаты измерений путем исключения действия систематических составляющих погрешности, чем может быть уменьшен недоучет электроэнергии.
Говоря о положительных тенденциях, необходимо отметить те базовые организации метрологической службы энергетики и электрификации, в которых активно проводятся (хотя и в различной степени) работы по совершенствованию МОИЭ. К числу АО-энерго, отличающихся на протяжении последних лет должным вниманием к проблемам МО, можно отнести «Красноярскэнерго», «Кубаньэнерго», «Ленэнерго», «Оренбургэнерго», «Пермьэнерго», «Рязаньэнерго», «Свердловэнерго», «Тюменьэнерго». В последнее время заметно активизировались работы в данном направлении и в «Мосэнерго», где борьба с потерями электроэнергии приобрела стратегический характер.
Ожидаемая в ближайшей перспективе реструктуризация в электроэнергетике должна значительно обострить проблемы учета электроэнергии, а следовательно, проблемы измерений и их МО. Это также будет способствовать положительным сдвигам в сфере метрологии. Однако о финансировании разработок СИ энергетического назначения вопрос пока что даже и не ставится: РАО «ЕЭС России» и энергосистемы для этого ещё «не созрели».

Как повысить точность измерений
Исходя из общепринятых в метрологии методов повышения точности измерений физических величин, можно отметить два принципиальных, но дополняющих друг друга пути повышения точности измерений и достоверности учета электроэнергии.
Первый путь – технологический, основанный на тщательном выборе средств учета (ТТ, ТН, счетчики, УСПД), обеспечении работы ТТ, ТН и счетчиков в оптимальных по точности диапазонах измерений, освобождении вторичных цепей ТТ и ТН от избыточных нагрузок, защите счетчиков от влияния температурных перепадов, постоянного и переменного магнитных полей и др.
Технологический путь обычно связан с заметными материальными затратами, в ряде случаев затруднен в реализации (например, невозможно отключить от вторичных цепей ТТ и ТН устройства РЗА), однако тем не менее должен применяться в рамках своих возможностей. Второй путь — структурный, основанный на методах автоматической компенсации погрешностей, введении поправок в результаты измерений на действие систематических погрешностей и др.
Структурный путь требует предварительных исследований:
диагностирование погрешностей и других метрологических характеристик ТТ, ТН и счетчиков (определение математического ожидания систематических погрешностей, законов их изменения и др.). После этого он позволяет эффективнее (в 5-10 раз), чем технологический путь, добиться повышения точности измерений и достоверности учета электроэнергии.
Структурный путь повышения точности средств электрических измерений широко применяется во всем мире, однако в электроэнергетике России при учете электроэнергии он до сих пор не нашел своего применения. Необходимо обратить внимание на следующее. Для оформления паспорта измерительного комплекса (для АСКУЭ – измерительного канала) в соответствии с РД 34.09.101-94, для подготовки к ревизии средств учета электроэнергии в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 1619 от 27.12.1997, подготовки к энергетическим обследованиям энергопредприятий, для разработки и аттестации методик выполнения измерений электроэнергии и мощности, для определения погрешностей высоковольтных трансформаторов и в других случаях необходимо выполнять измерения параметров нагрузок вторичных цепей трансформаторов тока и напряжения на местах эксплуатации, определять правильность подключения счетчиков. В этом неоценимую пользу могли бы принести переносные компьютеризированные приборы с автономным питанием:
  • вольтамперфазометр класса точности 1;
  • прибор для измерений сопротивления нагрузки ТТ;
  • прибор для измерений мощности нагрузки ТН;
  • измеритель потерь напряжения в цепи напряжения счетчика;
  • прибор для диагностирования погрешности ТТ и ТН.
Данные СИ являются специализированными, т.е. область их применения сугубо энергетическая. Следовательно, разработка данных СИ должна беспокоить в первую очередь специалистов в области электроэнергетики.

В Заключение о важности МОИЭ
В заключение хотелось бы дать ответ на вопрос, поставленный в заголовке. Предварительно можно отметить, что МОИЭ во многом способствует:
  • повышению достоверности учета электроэнергии ее производителями и потребителями;
  • упорядочению финансовых расчетов за поставленную (проданную) и полученную (купленную) электроэнергию;
  • более полному обеспечению договорных интересов субъектов рынка электроэнергии;
  • повышению достоверности при определении технической обоснованности затрат на производство, передачу, распределение и потребление электроэнергии;
  • созданию стимулов, обеспечивающих использование энергосберегающих технологий в производственных процессах как производителей, так и потребителей электроэнергии;
  • устранению (недопущению) нарушений установленных правил и норм учета электроэнергии при ее производстве, передаче, распределении и потреблении;
  • защите законных интересов производителей и потребителей от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений электроэнергии.
Если МОИЭ играет столь значительную роль в решении различных задач (производственных, коммерческих, социальных и других) на всех этапах, начиная от производства электроэнергии, включая передачу, распределение, вплоть до ее потребления, можно ли считать МО ничтожной проблемой в электроэнергетике?
Ответ может быть только однозначным:
- МОИЭ является одной из приоритетных проблем в электроэнергетике, которую необходимо решать в первую очередь.




Очередной номер | Архив | Вопрос-Ответ | Гостевая книга
Подписка | О журнале | Нормы. Стандарты | Проекты. Методики | Форум | Выставки
Тендеры | Книги, CD, сайты | Исследования рынка | Приложение Вопрос-Ответ | Карта сайта




Rambler's Top100 Rambler's Top100

© ЗАО "Новости Электротехники"
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Segmenta Media создание и поддержка сайта 2001-2019