АСКУЭ бытовых потребителей Преимущества PLC-технологии связи

Валентин Тубинис, заместитель директора ГУ «Энерготестконтроль», г. Москва

Преимущества организации учета при помощи автоматизированных систем общеизвестны – такие системы многие годы применяются как за рубежом, так и в России на средних и крупных промышленных предприятиях.
Кроме функций учета, они также осуществляют контроль и управление электропотреблением. Основной экономический эффект от применения этих систем состоит для потребителя в уменьшении платежей за используемую энергию и мощность, а для энергокомпаний – в снижении пиков потребления и уменьшении капиталовложений на наращивание пиковых генерирующих мощностей. А как обстоят дела с автоматизацией работы с бытовыми потребителями? Об этом – в материале Валентина Владимировича Тубиниса.

Относительно низкое энергопотребление среднего российского бытового абонента, малый удельный вес «быта» в энергобалансе страны, практическое отсутствие технического обслуживания внутридомовых сетей и их незащищенность от проявлений вандализма, низкие тарифы для населения – делали до последнего времени экономически нецелесообразным простой перенос АСКУЭ промышленных предприятий даже в многоквартирные городские дома, не говоря уже о сельской местности. При существующих тарифах и перекрестном субсидировании они просто не окупали себя в разумные сроки.
Так как в энергобалансе России доля бытового электропотребления до последнего времени не превышала 12% в кВт•часах и 3–4% в рублевом исчислении, то сбору платы за электроэнергию, потребленную на бытовые нужды, не уделялось большого внимания, и он до сих пор осуществляется по принципу самообслуживания.
После ликвидации существующего в России перекрестного субсидирования и доведения тарифов на электроэнергию для бытовых потребителей до уровня себестоимости ее производства доля их платежей в балансе доходов сбытовых компаний существенно увеличится. Одновременно обострятся проблемы неплатежей и воровства электроэнергии. Мировой опыт свидетельствует, что если «быт» приносит более 20% доходов, то энергокомпании вынуждены принимать специальные меры по повышению уровня собираемости платежей от населения. Например, организовывать дистанционное автоматизированное снятие показаний со счетчиков, автоматизировать выписку счетов и т.д. В среднем по России доля платежей населения в суммарном доходе отечественных энергокомпаний в ближайшие 5 лет вряд ли превысит 15%. Однако в некоторых регионах эта доля уже приближается к критической, что, безусловно, приведет к отмене системы самообслуживания и заставит местные энергосбытовые компании заниматься выпиской счетов бытовым потребителям. Способствует этому и тот факт, что наиболее крупные промышленные потребители уходят на оптовый рынок электроэнергии, что резко увеличивает долю бытовых и мелкомоторных потребителей в распределительных компаниях.

Опишем основные проблемы, которые непременно возникнут, когда энергосбытовые компании вплотную займутся работой с бытовыми потребителями:
Переход к периодическому (ежемесячному или ежеквартальному) массовому списанию показаний счетчиков контролерами энергосбытовых компаний резко обострит проблему попадания самих контролеров к местам установки счетчиков, не говоря уже о многократном увеличении численности контролеров. Становится актуальной организация дистанционного считывания показаний счетчиков.
При организации массового списания показаний счетчиков контролерами необходимо будет свести к минимуму искажение показаний счетчиков самими контролерами в результате самопроизвольных ошибок или преднамеренных действий. В качестве альтернативы следует рассматривать возможность оснащения счетчиков устройствами для считывания с них показаний на машинные носители информации, а самих контролеров – переносными пультами для осуществления такого считывания.
При доведении уровня тарифов на электроэнергию для населения до фактической ее стоимости произойдет повышение тарифов в 2–3 раза. Для смягчения нежелательных социальных последствий неизбежно придется вводить новые виды тарифов (блочные или ступенчатые – когда стоимость электроэнергии зависит от объема ее потребления, дифференцированные по зонам суток и дням недели и т.п.) и новые системы оплаты за электроэнергию (например, система предоплаты).
Однако, если исходить из необходимости строгого соблюдения положений действующего ГК РФ и ФЗ «О конкуренции и ограничении монополистической деятельности на товарных рынках» и «О защите прав потребителей», потребитель сам должен выбирать наиболее выгодный для него тариф (как это делается в большинстве стран с развитой рыночной экономикой). Это неизбежно приведет к появлению в одном многоквартирном доме нескольких различных типов приборов учета и аппаратуры АСКУЭ, что значительно усложнит и удорожит эксплуатацию этих дорогостоящих устройств, обострит вопрос об их сохранности в этажных щитках, а в отдельных случаях потребует нестандартных решений по их размещению, когда они не будут вписываться в стандартные щитки.
Каждый раз, когда потребитель захочет поменять свою тарифную систему, необходимо будет демонтировать у него старые приборы и устанавливать новые. Для ликвидации возникающих при этом трудностей необходимо вносить соответствующие изменения и дополнения в нормы проектирования и другие НТД.
Массовая выписка счетов для многочисленных бытовых потребителей и необходимость исключения неизбежно возникающих при этом ошибок потребуют максимальной автоматизации процесса.

Во многих странах с развитой рыночной экономикой все ранее перечисленные проблемы энергосбытовых организаций решаются путем внедрения АСКУЭ у бытовых потребителей (АСКУЭ БП).
В мировой практике подобные системы имеют обозначение «AMR systems» (Automatic Meter Reading – система автоматического считывания показаний счетчиков). Почти все ведущие производители счетчиков много лет работали над созданием простых, надежных и дешевых систем для бытовых потребителей. При разработке таких систем соблюдались два основных подхода: система должна быть окупаемой и обеспечивать повышенную надежность функционирования. В настоящее время такие системы созданы, производятся серийно и широко внедряются во многих странах.

Наряду с пионерами и мировыми лидерами в области использования AMR – США, Канадой, Японией, Францией, Израилем, Германией, Швейцарией и Италией – появилось несколько стран с развивающейся экономикой, верящих в перспективу AMR, например, Украина и Бразилия.
В настоящее время наиболее общепринятой техникой связи AMR во всем мире является радиосвязь, а за ней следует технология связи PLC (Power Line Communication – связь по низковольтной сети). При этом в Америке приоритет имеет радиосвязь, а в других странах в большинстве случаев – PLC. Широкое применение PLC неудивительно, ведь для технологии AMR необходимы площади покрытия, близкие к 100%, чтобы достигнуть каждого дома или предприятия. Во многих странах единственная среда связи, которая удовлетворяет этому требованию, – электрический сетевой провод.
Технические решения, используемые в системах AMR на базе PLC-технологии, позволяют:

• сохранить у большинства потребителей дешевые однотарифные электронные счетчики или даже счетчики индукционной системы при условии встраивания в них адаптеров импульсов с передачей данных от них по силовой сети в групповые устройства сбора данных;
• внедрять у каждого потребителя любые тарифные системы, изменяя только программное обеспечение в устройстве сбора данных, без монтажных работ и замены счетчиков;
• списывать показания счетчиков по многоквартирному дому за несколько секунд дистанционно – не входя в помещения, где они установлены. При этом сами контролеры лишаются возможности изменять показания счетчиков;
• выявлять хищения электроэнергии, сигнализировать об этом и даже дистанционно отключать неплательщиков.

Наиболее яркий пример комплексного решения проблем организации учета электроэнергии у бытовых потребителей в Европе имеется в Италии. Компания Enel, монополист в области энергосбытовой деятельности в этой стране, запланировала массовую замену 30 млн устаревших индукционных счетчиков на специально разработанные электронные счетчики, объединенные по силовой сети в единую систему дистанционного управления абонентской сетью – TELEGESTORE [2–5]. Реализация проекта началась в июне 2000 года.
Система состоит из трех основных частей: дистанционной системы учета, системы управления абонентами и потенциальной системы предоставления дополнительных оплачиваемых услуг. В качестве коммуникационной среды для передачи информации используется распределительная сеть низкого напряжения (PLC-технология), а также телекоммуникационная сеть общего пользования. Архитектура системы приведена на рис. 1.
Электронный счетчик объединяет в себе функции прибора учета, прерывателя цепи и устройства связи с каналом распределительной сети (DLC). Счетчик измеряет активную и реактивную энергию, разработан с учетом международных стандартов (CEN 61036, CEN 61268) и имеет следующие основные параметры: класс точности – 1, диапазон токов 5–40 А или 5–50 А, срок службы 15 лет.
Концентратор, установленный почти на каждой трансформаторной подстанции 20;10/0,4 кВ, способен управлять передачей информации как в центральную систему, так и в электронные счетчики.

Концентратор опрашивает электронные счетчики по принципу «master–slave» (главный – подчиненный). Связь между концентратором и счетчиком осуществляется по сети DLC, CENELEC 82 кГц (первичная несущая частота) или 75 кГц (вторичная несущая частота). Эти частоты зарезервированы в Италии для энергокомпаний.
Модемы, установленные на ТП, передают данные, собранные концентратором, в центральную систему по телекоммуникационной сети (GSM, ISDN и т.д.) с использованием протокола TCP/IP.
Центральная система (AMM) собирает и отправляет данные от/на концентраторы и управляет системой.
Операционный центр управляет вводом данных измерений и контрактными операциями с клиентами.
Основные характеристики TELEGESTORE:

• управление активной и реактивной энергией;
• функции AMR;
• функции управления контрактами по времени использования, времени года;
• дистанционное подключение/отключение потребителей;
• определение случаев мошенничества и взлома;
• информирование потребителя;
• возможность предварительной оплаты (без карточки);
• управление максимальной нагрузкой;
• управление сетью низкого напряжения;
• управление уровнем обслуживания индивидуального потребителя;
• потенциальная возможность предоставления дополнительных оплачиваемых услуг.

Внедрение проекта TELEGESTORE будет выгодным как для компании Enel, так и для ее потребителей, а также для всей энергосистемы Италии. Потребители получат более высокий уровень услуг в части эффективности распределения, продажи и учета, а также возможность использовать дифференцированные, а значит, более низкие тарифы.
В нынешнем году, когда вся система будет развернута, размер экономии в пределах страны достигнет суммы более 400 млн евро в год. Дистанционная система управления учетом компании Enel становится эталоном в мире, с которым неизбежно будут сравнивать все последующие аналогичные проекты. Проект может быть назван одним из самых интересных, амбициозных и инновационных промышленных проектов за последние несколько лет в электроэнергетическом бизнесе. Компания Enel имеет серьезные намерения по распространению системы в другие страны. Представители более 80 энергокомпаний мира уже проявили интерес к системе TELEGESTORE.

В России имеется около 10 отечественных разработок систем АСКУЭ БП с использованием PLC-технологии. Наиболее известные из них производятся на Московском заводе электроизмерительных приборов (МЗЭП) и в ИАЦ НТИ «Континиум» (Москва). Десятки уже внедренных пилотных проектов подтверждают их работоспособность и эффективность в повышении сбора платежей. Они сертифицированы Госстандартом и внесены в Госреестр измерительных средств. При уровне тарифов для населения 80–90 коп./кВт•час срок окупаемости данных систем у нас составляет, как и в Италии, 3–4 года при капиталовложениях на точку учета (один счетчик) не более 75–100 долларов США. Эти затраты сопоставимы с затратами на внедрение двухтарифной системы учета с использованием «интеллектуальных» счетчиков, очень популярной во многих регионах России. Однако отметим, что такая система является закрытой, с ограниченными возможностями, а системы, основанные на использовании PLC-технологии, многофункциональны и открыты для постоянного функционального наращивания. Они могут быть легко интегрированы в системы диспетчерского управления жилищным хозяйством, получающие всё более широкое развитие в отдельных городах России. Самым крупным российским проектом в этой области, реализующимся сегодня, является проект в г. Хабаровске. По инициативе администрации края и ОАО «Хабаровскэнерго» создается автоматизированная система учета потребления электроэнергии бытовыми потребителями. Система построена на базе технических средств сбора данных по силовой сети 0,4 кВ фирмы «Континиум» от специально модернизированных для этих целей электронных однофазных счетчиков завода МЗЭП. Проектирование, монтаж и наладка осуществляются хабаровским филиалом ЗАО «Энерготестконтроль». Проект финансируется через тарифную составляющую и имеет срок проектной окупаемости 4 года.

АСКУЭ бытовых потребителей МЗЭП («ЭМОС-МЗЭП») и фирмы «Континиум» («АСКУЭР «Континиум») имеют общую функциональную схему (рис. 2). Они представляют собой измерительно-вычислительные комплексы для удаленного сбора импульсов с телеметрических выходов счетчиков электроэнергии, холодной и горячей воды, газа, преобразования собранной информации в цифровую форму (поименованную величину) для ее хранения, привязки к астрономическому времени и передачи по цифровым каналам связи. Это может быть электросеть 0,4 кВ, как в вышеупомянутом случае, или телефонная, или какая-либо другая линия. Сбор информации и передача команд управления осуществляются:

• в пределах объектов, питающихся от одной трансформаторной подстанции, – по кабельным и домовым электросетям 0,4 кВ;
• в пределах территории коммунальной службы или другой административно-территориальной единицы выбор системы передачи информации определяется по желанию заказчика (электросеть, телефонный канал, выделенная линия, радиоканал или с участием человека посредством ноутбука);
• на уровне города – по высокоскоростным каналам связи;
• оперативная обработка информации осуществляется компьютерами, установленными в помещении оперативно-диспетчерской службы каждого района и в диспетчерских службах поставщиков энергоресурсов.

• счетчики электроэнергии с функцией хранения в энергонезависимой памяти промежуточных значений вычислений, что важно для обеспечения сходимости данных измерения счетчика и системы;
• устройства сбора и передачи данных (УСПД), выполненные в виде многоканальных электросетевых модемов (ЭСМ) с интерфейсным модулем и контроллером счетчиков, – для считывания, запоминания и передачи по электросети в локальный блок сбора данных показаний приборов учета;
• локальные блоки сбора данных (ЛБСД), служащие для управления работой электросетевых модемов, считывания из них показаний приборов учета, их накопления и передачи в центральную диспетчерскую, синхронизации «часов» автономных блоков;
• в компьютере центральной диспетчерской (ЦД) осуществляется обработка показаний приборов учета, расчет суммы платежа за потребленные ресурсы, учет социального статуса потребителя, поддержка мультитарифного регулирования, выписывание счетов.

• выписка счетов;
• печатание счетов для каждой квартиры;
• обоснование счетов;
• сведение баланса по балансным группам;
• формирование сводной таблицы потребления за текущий и предшествующие периоды.

• в России, так же как и в Италии, идут процессы либерализации рынка электроэнергии;
• перед российскими энергетиками также стоит вопрос о том, на какие именно электронные счетчики следует заменять устаревшие индукционные счетчики класса 2,5;
• после ликвидации существующего в России перекрестного субсидирования и неизбежного отказа от системы самообслуживания перед российскими энергетиками обязательно встанут проблемы минимизации собственных затрат на снятие показаний счетчиков и выписку счетов потребителям, а также проблемы заключения с каждым бытовым потребителем персонального договора на условия поставки электроэнергии;
• многочисленные создаваемые сбытовые организации в условиях реструктуризации и жесткой конкуренции смогут экономически выжить, только предлагая своим потребителям гибкие взаимовыгодные тарифные системы, дифференцированные как по уровням потребления (блочные тарифы), так и по времени. Системы, подобные TELEGESTORE, помогут внедрять любые тарифные системы с наименьшими затратами.