АСКУЭ-БЫТ В КОТТЕДЖНОМ ПОСЕЛКЕ
Опыт белорусских энергетиков

Внедрение АСКУЭ бытовых потребителей постепенно становится для России экономически оправданной необходимостью. Наше издание не раз публиковало материалы об АСКУЭ-быт, в том числе о реализованных проектах (например, о пилотной АСКУЭ в поселке «Победитель» Краснодарского края – № 5(23) 2003, с. 73–74).
Сегодня мы представляем статью об экспериментальной АСКУЭ коттеджного поселка, созданной в Беларуси, где подобные проекты реализуются в рамках единой государственной концепции приборного учета электроэнергии.

Аркадий Гуртовцев, к.т.н., ведущий научный сотрудник РУП «БелТЭИ»,
Сергей Киянко, заместитель директора Лидских электрических сетей,
Александр Гржешкевич, начальник службы автоматизированных систем ПСДТУ РУП «Гродноэнерго»

В Республике Беларусь доля бытовых потребителей в общем потреблении электроэнергии превышает 20% и продолжает увеличиваться. Существен вклад их нагрузки в вечерний максимум энергосистемы. Поэтому в стране в рамках программы массовой модернизации расчетных средств приборного учета электроэнергии идет процесс создания АСКУЭ многоквартирных и частных жилых домов. Расширение коттеджного строительства в городах и сельской местности приводит как к дополнительному удельному росту электропотребления в быту в расчете на одного потребителя, так и к увеличению хищений электроэнергии. В территориально распределенных коттеджных поселках с протяженными и открытыми линиями электропередачи 10/0,4 кВ похитить электроэнергию проще, чем в многоквартирных домах с защищенной и скрытой электропроводкой.

СМОЛЕНСКАЯ МОДЕЛЬ, ПРУЖАНСКИЙ ОПЫТ

Создание первых экспериментальных АСКУЭ коттеджных застроек началось в республике только в последние два-три года с появлением PLC-модемов – относительно дешевых и эффективных средств связи для дистанционного сбора данных учета с электронных счетчиков электроэнергии по линиям электропередачи 10/0,4 кВ. Впервые такая АСКУЭ была реализована в 2005 г. в Пружанских электросетях РУП «Брестэнерго» для небольшой застройки из двух десятков коттеджей. Принципиально новым для этой белорусской АСКУЭ стало следование смоленскому опыту, согласно которому шкафы вводных устройств (ШВУ) вынесены за границы домовладений, а кабели спуска с воздушных линий электропередачи защищены от несанкционированного доступа благодаря изолирующей и защитной оболочкам и подземному вводу в ШВУ. Электросчетчик устанавливался в ШВУ совместно с УЗО и PLC-модемом, а уже после счетчика подземный питающий кабель прокладывался непосредственно к распределительному устройству потребителя, установленному внутри домовладения. Такая схема электроснабжения полностью исключила все варианты хищения электроэнергии потребителями, а дистанционный сбор данных через PLC-модемы и линии электропередачи обеспечил контроль за работой систем учета. В настоящее время наиболее крупная экспериментальная АСКУЭ для коттеджных застроек реализована в поселке «Индустриальный», расположенном в 5 км от районного центра – города Лида Гродненской области, в котором сохранилась еще крепость Гедимина первой половины XIV века.
Поселок постоянно расширяется, имеет уже законченные и строящиеся коттеджи, 67 из которых объединены в АСКУЭ. Система была смонтирована осенью 2006 г. и сдана в опытную эксплуатацию 10 января 2007 г. Проект максимально использует пружанский опыт с вынесенными за пределы домовладений ШВУ и PLC-связью по линиям электропередачи 0,4 кВ, но полностью реализован на белорусских средствах приборного учета.

Коттеджный поселок запитывается от трансформаторной подстанции (ТП) 10/0,4 кВ по трем отходящим фидерам 0,4 кВ (схема 1). На каждый питающий фидер ТП установлен трехфазный балансный счетчик непосредственного подключения по напряжению и трансформаторного подключения по току типа «Гран-Электро СС-301». На ТП размещено и групповое устройство АСКУЭ – устройство сбора и обработки данных (УСПД) АИСЭ-1.03, которое состоит из промышленного компьютера (ПК), коммуникаторов ШМ-16 (PLC-модемов), преобразователя интерфейсов RS485/RS232, блока питания и GSM- модема МС-35i с антенной.

СБОР И ОБРАБОТКА ДАННЫХ

УСПД АИСЭ-1.03 изначально разработано для применения в составе АСКУЭ энергосистем и промышленных предприятий. Оно предназначено для преобразования входных сигналов от многофункциональных микропроцессорных счетчиков электроэнергии с цифровым выходом, хранения, отображения и передачи информации на верхний уровень АСКУЭ. Устройство имеет ряд модульно наращиваемых портов типа RS485 и RS232, к которым возможно подключение как счетчиков, так и других устройств, например, модемов. По каждому порту RS485 к УСПД можно подключать до 32 счетчиков.
УСПД может опрашивать счетчики по любому их штатному параметру с периодом опроса, программируемым из группы времен 10 с, 3, 30 и 60 мин. Устройство в общем случае позволяет с верхнего уровня АСКУЭ, например, уровня центра сбора и обработки данных (ЦСОД), запрашивать информацию как из базы данных (БД) самого УСПД, так и из БД счетчиков, подключенных к УСПД. В АСКУЭ-быт, реализованной для поселка «Индустриальный», применено УСПД с усеченными аппаратными возможностями и функциями, с упрощенной БД (вместо встроенной Oracle использована БД Access). Это устройство автоматически опрашивает счетчики каждые 6 часов, т.е. четырежды за сутки.
Возможности сбора данных по силовой сети 0,4 кВ существенно зависят от эффективности и надежности используемых PLC-модемов. Коммуникаторы ШМ-16 служат для передачи информации по силовой сети с использованием технологии шумоподобных сигналов (ШПС) в диапазоне частот 20–80 кГц. Они обеспечивают секретность передачи и приема сигналов, высокую помехоустойчивость и работу при уровне полезного сигнала значительно ниже уровня шума. Скорость передачи в полудуплексном режиме лежит в диапазоне 200–800 бит/с. Приборы обеспечивают дальность связи по воздушным линиям электропередачи на расстояние до 10 км, а по внутридомовым электросетям – до 4 км. К одной фазе питающего фидера можно подключать до 1500 коммуникаторов. Каждый прибор по своему цифровому интерфейсу (RS485 или токовой петле CL) прозрачен для подключаемого цифрового устройства (например, УСПД или счетчика), и к одному коммуникатору можно подсоединять по цифровому интерфейсу до 16 устройств.
УСПД, установленное на ТП, собирает в автоматическом режиме данные с трех трехфазных балансных счетчиков, подключенных соответственно к трем питающим фидерам, и с трехфазных или однофазных счетчиков, установленных в ШВУ соответствующих коттеджей. В общей сложности в составе АСКУЭ использованы 51 трехфазный счетчик типа «Гран-Электро СС-301» (из них 3 счетчика трансформаторного включения по току на ТП и 48 счетчиков непосредственного включения по току на коттеджах) и 19 однофазных счетчиков типа «Гран-Электро СС-101» на коттеджах.
В составе АСКУЭ – 60 коммуникаторов ШМ-16. На каждый коттедж устанавливается один ШВУ (фото 1, 2), который содержит соответствующий электронный счетчик, УЗО (на схеме не показано) и коммуникатор ШМ-16. Если по условиям расположения соседних коттеджей можно разместить рядом два или три ШВУ, то для передачи данных с этих двух или трех счетчиков на УСПД достаточно одного прибора.
Сбор данных учета на верхний уровень АСКУЭ в ЦСОД отдела сбыта энергии Лидских электросетей возможен несколькими способами:
дистанционно через сотовую GSM-связь из БД УСПД;
через переносной компьютер, в который предварительно переписываются данные из счетчика через его оптопорт при локальном подключении компьютера по месту установки счетчика (фото 3);
через переносной компьютер, в который предварительно переписываются данные из счетчиков при локальном подключении компьютера к УСПД по месту его установки на ТП.
При дистанционном сборе необходимо оплачивать оператору сотовой связи время сбора данных, которое зависит от частоты опроса и объема запрашиваемых данных (в среднем сбор месячных данных занимает 3 минуты при скорости сбора 9600 бит/с; дистанционная репликация всей базы данных УСПД на верхний уровень АСКУЭ занимает около 15 минут).

ЭФФЕКТИВНОСТЬ АСКУЭ-БЫТ

Опыт эксплуатации АСКУЭ поселка «Индустриальный» показал, что по 67 объектам, входящим в систему, зарегистрированное электропотребление выросло за последние 4 месяца 2006 г. и первые 4 месяца 2007 г. относительно сопоставимых прошлых периодов на 30–40% (графики 1, 2). Это не может быть объяснено только внезапным ростом фактического потребления. Очевидно, что большая часть этого роста связана с тем, что потребление и в прошлом на этих же объектах было высоким, но не фиксировалось индукционными счетчиками: часть потребления шла мимо счетчиков (безучетное потребление, вызванное легким доступом к счетчику и к питающей линии 0,4 кВ), а другая часть не регистрировалась счетчиками в силу их малой чувствительности и высокой погрешности учета в сторону потребителей (работой с минусовой погрешностью учета).
Опыт эксплуатации АСКУЭ коттеджного поселка показал правильность и надежность примененных технических решений и доказал экономическую эффективность системы. Вместе с тем стало ясно, что АСКУЭ нуждается в дальнейшем совершенствовании, в первую очередь по своим функциям, заложенным в УСПД, и по пользовательскому интерфейсу верхнего уровня.

РЕКОМЕНДАЦИИ РАЗРАБОТЧИКОВ АСКУЭ

1. Вынос в коттеджных поселках шкафов вводных устройств за пределы домовладений с одновременной установкой в них электронных электросчетчиков снижает на 30–40% недоучет электроэнергии, обусловленный как её хищениями, так и погрешностями работы индукционных счетчиков.
2. Электронные электросчетчики, устанавливаемые в шкафах вводных устройств, должны иметь оптопорт для локального съема информации с базы данных счетчика на переносной компьютер и цифровой интерфейс для дистанционного сбора данных учета на УСПД, устанавливаемое на трансформаторной подстанции, от которой запитывается коттеджный поселок.
3. Наиболее эффективным методом дистанционного сбора данных учета со счетчиков, устанавливаемых в шкафах вводных устройств, является PLC-связь с использованием встроенных в счетчики или выносных автономных PLC–модемов. При использовании автономного модема целесообразно его применять для дистанционного сбора данных учета от нескольких коттеджей, расположенных рядом, через спаренные или по-другому собранные в комплекс ШВУ.
4. Выбирать автономные PLC-модемы (или счетчики и УСПД со встроенными PLC–модемами) для реализации АСКУЭ коттеджных поселков нужно не по их паспортным данным, а опытным путем или по результатам их работы на ранее реализованных аналогичных объектах.
5. Использование надежных автономных PLC-модемов с цифровыми интерфейсами позволяет реализовывать АСКУЭ коттеджных поселков на базе средств учета разного типа и от различных изготовителей.
6. Сбор данных учета на верхний уровень в центр сбора и обработки данных возможен в АСКУЭ коттеджных поселков как локально через переносной компьютер, подключаемый к счетчику (через оптопорт) или УСПД (через цифровой интерфейс), так и дистанционно через канал связи с УСПД. В качестве такого канала связи целесообразно использовать сотовую мобильную связь, а при её отсутствии – другие виды связи (радиосвязь, телефонную коммутируемую связь, PLC-связь по линиям электропередачи 6–10 кВ и т.п.).