 |
Концептуальная
АСКУЭ
для Краснодара
и Краснодарского края
Валерий Ковалев,
начальник службы метрологии и АСКУЭ ЗАО ПГЭС «Краснодарэлектро»
В 2001 году по инициативе ЗАО «Краснодарэлектро»
в Краснодарском крае была принята «Концепция создания АСКУЭ предприятия городских электрических сетей», согласованная с ОАО «Кубаньэнерго» и ГУ «Кубаньгосэнергонадзор». В соответствии с ней специалисты «Краснодарэлектро» начали работы по внедрению автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии в своих сетях.
Анализ процесса создания АСКУЭ и результатов, полученных при реализации Концепции, показал, что идеи, заложенные в ее основу, оказались верными. В процессе работы над системой некоторые положения Концепции были изменены, но в целом получены обнадеживающие результаты, что позволяет говорить об этом проекте как универсальном
для любого города Российской Федерации.
Система верхнего уровня
Расскажем о некоторых основополагающих аспектах АСКУЭ верхнего (границы балансовой принадлежности с поставщиками электроэнергии) и среднего (РП и ТП) уровня. Всю систему АСКУЭ можно условно разбить на 3 составляющие:
Измерительный канал (ИК)
Основой ИК должны быть многофункциональные микропроцессорные счетчики. Применение подобных приборов учета позволяет исключить из состава АСКУЭ дорогостоящие устройства сбора и передачи данных (УСПД), тем самым повысить надежность ИК, поскольку вся учетная информация хранится в цифровом виде в приборах учета и по интерфейсным каналам транспортируется непосредственно в канал связи.
Кроме того, в «Краснодарэлектро» реализована концепция «счетчика-коммуникатора», в котором в качестве интерфейса встроен модуль GSM, что позволило уйти от различного навесного оборудования и снизить вероятность хищения элементов системы, а также вторжения в нее. Теперь на контролируемом объекте находятся только счетчики (один базовый «коммуникатор», остальные обычные). Такой подход позволил существенно упростить процесс монтажа и наладки системы, поскольку установить счетчик может работник, не имеющий какой–либо дополнительной квалификации.
Канал связи (КС)
В качестве основного канала связи используются GSM-каналы ведущих операторов сотовой связи Краснодарского края. Можно коротко сказать о достоинствах сотовой связи применительно к нуждам АСКУЭ по сравнению с другими КС:
Возможность типового решения. В случае использования проводной связи для каждой ТП требуется специально разрабатывать или уточнять схему организации связи, учитывающую ряд конкретных факторов: наличие телефонных линий, их расположение, возможность аренды или использование совместно с основным абонентом и пр. Сотовая связь дает универсальное решение для любого варианта.
Надежность в эксплуатации. Сотовая связь – современный и надежный вид связи, её применение позволяет избежать проблем, возникающих при совместном использовании телефонной линии (недоступность канала из-за временной его занятости основным абонентом, неудовлетворительное состояние проводной линии и т.д.).
Тенденция к постоянному снижению тарифов. В настоящий момент тарифы стационарной связи, безусловно, ниже, чем у операторов сотовой, однако тенденция такова, что тарифы первых растут, в то время как стоимость услуг сотовых операторов постепенно снижается. В перспективе можно прогнозировать сближение стоимости услуг, предоставляемых обоими видами связи. Кроме того, разнообразие тарифных планов в соответствии с предоставляемым сервисом у сотовой связи позволяет подобрать оптимальный вариант для системы АСКУЭ.
Возможность создания гибких организационных структур. Сотовая связь позволяет гибко интегрироваться с любой существующей организационной структурой. С её помощью можно сконструировать как централизованную структуру со сбором данных в единый Центр, так и распределенную структуру, при которой данные собираются в несколько параллельно работающих центров.
Оценка стоимости услуг GSM-связи. В Краснодаре «Кубань GSM» впервые в России внедрила специальный тариф для промышленного использования каналов GSM «SMS-1», по которому за абонентскую плату 378 руб. в месяц предоставляется возможность отправки 1500 сообщений, что уже практически сравнимо с тарифами стационарной связи.
Однако применение каналов GSM в том виде, как это было первоначально изложено в Концепции, т.е. с использованием SMS-сообщений, вызвало некоторые трудности. Суть их в следующем: предполагалось, что диспетчерский номер выдает запрос 1 раз в 30 минут в адрес всех объектов АСКУЭ, однако такая «циркулярность» не предусмотрена в услугах GSM-связи, поэтому SMS-сообщения с диспетчерского номера отправляются поочередно в адрес каждого объекта (счетчика). Это приводит к существенному превышению количества SMS-сообщений, предусмотренных бесплатно за счет абонентской платы.
Выход из этой ситуации возможен двумя способами:
а) инициировать формирование донесений от объектов АСКУЭ самими объектами в автоматическом режиме, при этом оставить для диспетчера функции формирования запросов при неполучении от объекта определенного количества донесений, а также отправки 1 раз в сутки команд на коррекцию системного времени. Это позволит «удержаться» в том количестве SMS-сообщений, которое предусмотрено тарифом.
б) применить технологию GPRS-связи, которая подразумевает оплату только объема переданной информации, при этом все объекты находятся в постоянном «коннекте» с диспетчером. Технология GPRS-связи введена в Краснодаре с марта 2003 года и полностью покрывает Краснодарский край. Тариф на услуги GPRS, установленный «Кубанью GSM», составляет 15,6 руб. за 1 Мб переданной информации. Т.к. объем информации, передаваемой от одного объекта в рамках АСКУЭ за один раз, составляет около 400 б, то система представляется наиболее перспективной и с точки зрения скорости передачи данных, и с точки зрения стоимости услуг, так как отсутствует абонентская плата.
Поскольку все объекты АСКУЭ в Краснодаре имеют федеральные номера, то информацию с приборов учета можно получать, находясь в любом месте земного шара в зоне покрытия GSM-связи, что снимает различные спорные вопросы между субъектами рынка электроэнергии, так как каждая заинтересованная сторона получает идентичную информацию непосредственно со средства измерения.
Программное обеспечение (ПО).
В «Концепции...» за основу ПО первоначально предусматривалось применение SCADA-пакетов. Однако, как оказалось, SCADA-система наиболее применима для систем телемеханики, т.е. систем, работающих с датчиками в режиме реального времени. Поскольку система АСКУЭ используется в дискретном виде (период опроса 1 раз в 30 минут), то при выборе ПО от SCADA-систем пришлось отказаться. Однако идеология универсальности адаптации к любому оборудованию, заложенная в SCADA-системах, использована в ПО АСКУЭ Краснодара.
К разряду наибольших достоинств разработанного в «Краснодарэлектро» ПО АСКУЭ следует отнести:
- информация представляется в табличном и графическом виде, а отчеты формируются в стандартные редакторы (Word, Excel, HTML);
- система сводит различные виды балансов (горизонтальный – объем покупки, и вертикальные – определение ветвей и участков с наибольшими потерями), что становится особо важной задачей в борьбе с хищениями электроэнергии;
- в системе реализованы возможности контроля уровня различных параметров электрических сетей (программные уставки). При повышении или понижении уровня уставок автоматически выдается предупредительное или аварийное сообщение на экран диспетчера и на сотовый телефон соответствующего должностного лица;
- система автоматически ведет журналы оперативных действий персонала, журналы контроля уставок и журналы контроля состояния охранной сигнализации объектов;
- вход в систему возможен только на основе санкционированного доступа c помощью системы паролей. Возможные действия персонала (диспетчера) и администратора системы четко разграничены;
- система способна одновременно контролировать свыше 2000 объектов;
- количество рабочих мест для работы с сетевой версией диспетчерской программы практически не ограничено.
Система нижнего уровня
Несколько слов скажем о системе нижнего уровня (бытовые потребители и промышленные предприятия). В 2002 году в «Краснодарэлектро» был реализован пилотный проект АСКУЭ в поселке Победитель, где нет подводки магистрального газа и уровень потерь электрической энергии достигал 87%.
Проблему решили комплексно: все голые провода на ВЛ были заменены на СИП «Торсада», узлы учета вынесены из жилых домов на улицу и установлена система АСКУЭ. В результате проведенных мероприятий потери сократились до 8%.
Аналогично системам высшего уровня, АСКУЭ нижнего уровня состоит из нескольких составляющих:
Измерительный канал
ИК построен на основе статических счетчиков электроэнергии, которые способны функционировать при низких температурах. При выборе конкретных типов счетчиков необходимо определить степень их устойчивости к методам хищения электроэнергии. Хотя эти требования не содержатся в ГОСТ 30207-94, для эффективной борьбы со всё возрастающими потерями необходимо учитывать, что:
- шаговый двигатель счетного устройства должен быть полностью экранирован и устойчив к воздействию размагничивающего магнитного поля. При этом заменять электромеханические счетные устройства в бытовом счетчике без встроенной памяти на жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) вообще нельзя, поскольку ЖКИ-дисплей элементарно выводится из строя даже без прикосновения к нему (этот способ хищения не хотелось бы описывать, дабы не распространять отрицательный опыт). При этом совершенно бесследно теряются показания счетчика;
- в счетчике должен применяться «воздушный» трансформатор тока, который исключает хищения с помощью постоянной составляющей. В противном случае каждую модель счетчика необходимо испытывать на устойчивость к данному воздействию;
- изменение подключения фазного и нулевого проводов не должно влиять на работоспособность счетчика;
- электронная часть счетчика не должна содержать электролитических конденсаторов, поскольку их срок службы (10–15 лет) не соответствует заявляемому сроку службы счетчика (30–35 лет). Поэтому необходимо выбирать счетчики, построенные на базе танталовых конденсаторов.
Все эти кажущиеся мелочи при выборе счетчика на деле оборачиваются для энергоснабжающей организации проблемами.
Канал связи
Канал связи организован по линиям 0,4 кВ, причем оборудование работает в широкополосном режиме, что обеспечивает максимальную помехоустойчивость. В отличие от узкополосных систем, где опрос абонентов обычно переносят на ночное время, широкополосные системы лишены этого недостатка, что позволяет им обеспечивать передачу данных на расстояния до 1,5 км без дополнительной ретрансляции в любое время суток. Оборудование представлено двумя видами УСПД.
В шкафу учета устанавливается локальное УСПД, которое принимает информацию о потребленной электроэнергии в виде импульсов с измерительного выхода прибора учета, преобразует в цифровой вид, хранит и передает ее по линии 0,4 кВ в групповое УСПД, установленное в ТП. Кроме этого, локальное УСПД способно отключать и включать абонентов.
Групповое УСПД – трехканальное устройство, которое осуществляет сбор информации о потребленной электроэнергии от локальных УСПД по трем фазам в соответствии с тарифным планом, хранящимся в его памяти, и обеспечивает передачу накопленной информации (глубина хранения 1 год) в канал связи (GSM, радио, проводной и др.). В данном случае используется прямой голосовой канал GSM с функцией передачи данных «интернет» (тариф на такой канал составляет 126 руб. в месяц, при стоимости 1 мин. соединения 4,2 руб.). Кроме указанного канала связи, имеется возможность «скачать» информацию в переносной пульт контролераэнергосбыта, а затем перенести ее в компьютер. Пульт также имеет автономный режим, в котором можно заносить показания счетчиков, не включенных в АСКУЭ (до 2000 абонентов), что существенно стимулирует работу контролеров энергосбыта, поскольку время ввода показаний жестко фиксируется и его невозможно скорректировать.
Программное обеспечение
нижнего уровня АСКУЭ позволяет:
- принимать и обрабатывать информацию о потребленной электроэнергии как от всех счетчиков, так и от каждого отдельно;
- осуществлять дистанционную предустановку тарифного плана и астрономического времени в групповом УСПД;
- осуществлять дистанционную предустановку показаний счетчиков в локальном УСПД;
- формировать отчет и сводить баланс на основе показаний головного счетчика на ТП и суммарного потребления всех абонентов.
Отдельно о шкафах учета
Неотъемлемой частью системы нижнего уровня являются шкафы учета, которые должны защищать оборудование учета не только от воздействия вредных факторов внешней среды, но и от вторжения с целью хищения электроэнергии. Как оказалось, потребители зачастую «не обращают внимания» на пломбы и проникают внутрь шкафа с целью искажения учетных данных или хищения энергии.
Поэтому были разработаны и установлены шкафы с принципиально новой компоновкой. Шкаф конструктивно разделен на два отсека: отсек энергоснабжающей организации и потребительский. В первом находятся вводной автомат, прибор учета и локальное УСПД АСКУЭ. Этот отсек имеет отдельную дверцу, которая запирается ключом энергоснабжающей организации, и потребитель не имеет туда доступа (жизнь показала, что необходимо также устанавливать датчик открытия этой двери с автоматической выдачей сообщения о вскрытии через АСКУЭ). Во втором отсеке находится клеммная колодка потребителя. Весь шкаф закрывается второй дверцей, ключи от которой имеются и у потребителя, и у энергоснабжающей организации. Такая компоновка шкафа учета практически исключает хищения электроэнергии.
Принесет ли АСКУЭ прибыль?
Очень часто задают вопрос: а какую прибыль принесет внедрение АСКУЭ? В данном случае необходимо разделить ответ на две части.
Если мы говорим о верхнем и среднем уровне АСКУЭ, то о какой-либо прибыли здесь вообще не приходится говорить. Поскольку как только энергоснабжающая организация внедрит автоматизированную систему учета, выйдет на оптовый рынок электроэнергии и начнет покупать электроэнергию по оптовым (льготным) ценам, то региональная энергетическая комиссия, стоящая «на страже» прибыли энергоснабжающих организаций, тут же проведет корректировку тарифов в сторону их снижения. В данном случае можно говорить только о приведении в порядок системы учета электроэнергии и ее автоматизации.
Необходимость всех этих мероприятий продиктована прежде всего изменившимся статусом электроэнергии. Если в эпоху плановой экономики в стране энергоснабжающие организации занимались распределением электроэнергии, то в настоящее время электроэнергия стала товаром и необходимо научиться ею торговать.
Для систем нижнего уровня окупаемость имеет достаточно весомые показатели, и о них говорилось выше на примере АСКУЭ в поселке Победитель.
Самый главный вывод можно cделать о том, что выгода от создания АСКУЭ возможна только при развертывании всей системы в комплексе (именно в таком виде ее и можно назвать системой). АСКУЭ должна устанавливаться не только на центрах питания, она должна пронизывать всю структуру электрических сетей вплоть до конечного потребителя, поскольку наибольшие потери энергоснабжающая организация несет как раз на нижнем уровне. Только тогда можно будет свести баланс от центра питания до конкретного потребителя, определить участки с наибольшими потерями и направить туда все усилия энергоснабжающей организации.
Требуется унификация
В настоящее время существует масса проблем, связанных с выбором структуры АСКУЭ, номенклатуры и производителя оборудования.
Продолжает плодиться огромный парк приборов и систем учета, для которых нет и не может быть универсального диагностического и ремонтного оборудования.
Большинство предлагаемых на рынке АСКУЭ создаются на основе разнотипных приборов учета (как с импульсными выходами, так и с интерфейсными), объединяются с помощью УСПД и частично оснащаются датчиками контроля параметров сети. Создание таких систем обусловлено, с одной стороны, требованиями заказчика, не имеющего возможности сменить старый парк средств учета на более совершенный, а с другой стороны, стремлением заводов-изготовителей подать устаревшие технически и морально средства учета под видом «универсальной» системы. Подобные системы имеют большую стоимость и отличаются сложностью монтажа.
Приходится констатировать, что всевозможные НИИ, существующие в системе энергетики страны, самоустранились от решения проблем автоматизации учета. Энергоснабжающие организации вынуждены разрозненно, в одиночку нести на себе бремя разработки АСКУЭ или выбора систем, предлагаемых заводами-изготовителями и зачастую не отвечающих тем задачам, которые стоят в энергетике. В данной ситуации крайне необходима структура, которая квалифицированно проводила бы экспертизу всех разрабатываемых и производимых систем и средств учета, направляла усилия заводов-изготовителей на унификацию оборудования и повышение его технического уровня, а также координировала действия энергоснабжающих организаций по применению наиболее совершенных систем.
| 
|
