Сумматор электронный многофункциональный для учета электроэнергии «СЭМ-2»

Сумматор электронный многофункциональный для учета электроэнергии «СЭМ-2» (в дальнейшем – сумматор) предназначен для измерений, коммерческого и технического учета электроэнергии и мощности непосредственно у потребителей, а также в составе автоматизированных систем централизованного учета и контроля энергоресурсов. Общий вид сумматора «СЭМ-2» приведён на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Общий вид «СЭМ-2»

Сумматор «СЭМ-2» может работать в двух режимах: обычном и сетевом. Режим работы задается внутренним джампером. Сумматор в обычном режиме используется совместно с первичными преобразователями с импульсными выходами или счетчиками с цифровым интерфейсом «RS-485». Из общего количества каналов учета импульсными могут быть максимум 16 каналов. Первичными преобразователями с импульсными выходами могут быть электронные счетчики с импульсным выходом, индукционные счетчики со встроенными устройствами формирования импульсов или другие суммирующие приборы, вырабатывающие импульсы, соответствующие определенному расходу энергии [7].

Допускается использовать любые первичные преобразователи, имеющие следующие характеристики:

а) длительность импульсов, не менее 12 мс;

б) входной ток в момент импульса, не менее 10 мА;

в) допустимый ток паузы, не более 1 мА;

г) максимальная частота импульсов, не более 10 Гц.

Сумматор «СЭМ-2» в сетевом режиме предназначен для суммирования мощности и энергии, полученной от нескольких сумматоров «СЭМ-2» нижнего уровня, работающих в обычном режиме, по коммутируемым телефонным или выделенным линиям связи. Он применяется для получения совмещенного графика мощности и энергии для систем и объектов с удаленными сумматорами «СЭМ-2» (более 3 км). Сумматор рассчитан на круглосуточную работу без технического обслуживания.

Сумматор обеспечивает алгебраическое сложение информации, полученной от различных каналов учета, образуя группы учета. Это позволяет производить расчет суммарной активной и реактивной электроэнергии, потребляемой предприятием в обоих направлениях. Набор каналов в группе произвольный, при этом каналы в разных группах могут повторяться.

Максимальное количество групп учета для сумматора «СЭМ-2» – 6. Сумматор «СЭМ-2» обеспечивает выдачу по двум выходным каналам телеметрической информации первой и второй групп учета, что позволяет создавать системы учета с количеством импульсных каналов более 16-ти. Сумматор обеспечивает двунаправленный обмен информации с ПЭВМ по последовательному интерфейсу типов «СТЫК C2» по ГОСТ 18145 и ИРПС «токовая петля». Опрос сумматора в составе АСКУЭ может производиться с помощью программного пакета «Energy for Windows», поставляемого по специальному заказу. Сумматор в обычном режиме обеспечивает выдачу сигналов о достижении заданного получасового лимита потребляемой мощности и сигнализацию наступления пиковой зоны, что позволяет создавать системы учета с автоматическим регулированием мощности в пиковых зонах.

2.4 Счётчик статический активной энергии однофазный
«Гран-Электро СС-101»

Для связи с внешними устройствами счетчик имеет два независимых последовательных канала связи: оптический порт, выполненный по рекомендации МЭК 1107 и цифровой интерфейс – MBUS, токовая петля или «RS-485» (в зависимости от модификации счетчика) [8].

Оптический порт предназначен для работы на короткое расстояние (до 1,5 м) через считывающую головку оптического интерфейса, выполненную в соответствии с рекомендациями МЭК 1107, например, адаптер «АПС-74», и используется для оперативной работы непосредственно на месте установки счетчика.

Оптический порт имеет фиксированные параметры обмена:

– скорость обмена – 2400 бод;

– тип паритета – четность;

– число информационных бит – 8;

– число стоповых бит – 1.

Цифровой интерфейс («MBUS» или токовая петля, или «RS-485») предназначен для включения в систему АСКУЭ.

Параметры обмена для цифрового интерфейса могут быть установлены в следующих пределах:

– скорость обмена – от 100 до 19200 бод (шаг 1 бод);

– тип паритета – нет, четность, нечетность;

– число информационных бит – 8;

– число стоповых бит – 1.

Счетчик позволяет проводить сеансы обмена по обоим каналам связи одновременно. На рисунке 2.3 представлено расположение портов на корпусе счетчика.

Рисунок 2.3 – Счётчик «Гран-Электро СС-101»

Характеристика АСКУЭ

Автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии обеспечивает коммерческий учёт электроэнергии (мощности). Коммерческий учёт электрической энергии (мощности) – процесс измерения количества электрической энергии и определения объема мощности, сбора, хранения, обработки, передачи результатов этих измерений и формирования, в том числе расчетным путем, данных о количестве произведенной и потребленной электрической энергии (мощности) для целей взаиморасчетов за поставленные электрическую энергию и мощность, а также за связанные с указанными поставками услугах.

Системы энергоучёта позволяют производить учёт потребления электроэнергии и тепла на объектах жилого, коммерческого и производственного назначения. Системы могут учитывать потребление энергоресурсов на уровне дома, районов, города, населённого пункта с единым диспетчерским и финансовым центрами.

АСКУЭ объединяет в себе:

- измерительные трансформаторы тока и напряжения;

- первичные приборы (счетчики электроэнергии различных типов от различных производителей);

- устройство сбора и передачи данных (УСПД);

- сервер БД, АРМ пользователей;

- развитые средства сбора и доставки данных – система поддерживает сбор данных по различным системам связи.

Выполняемые функции АСКУЭ:

– учет электроэнергии;

– сочетание функций контроля, учета и управления;

– построение локальных и распределительных иерархических систем;

– адаптация к любым объектам и схемам энергосбережения;

– интеграция в состав автоматизированных систем предприятия с передачей данных в информационные системы предприятия;

– реализация привычной среды Windows;

– реализация базы данных на Microsoft SQL Server, Oracle Database, Firebird.

В Республике Беларусь (согласно ТКП 308-2011) АСКУЭ – система технических и программных средств для автоматизированного сбора, передачи, обработки, отображения и документирования процесса выработки, передачи и (или) потребления электрической энергии (мощности) по заданному множеству пространственно распределённых точек их измерения, принадлежащих объектам энергоснабжающей организации или абоненту [9].

Особенности и преимущества АСКУЭ:

1 Многотарифный расчет с поставщиками, потребителями электроэнергии на основе точных, достоверных, легитимных и оперативных данных учёта.

2 Повышение эффективности энергопотребления и энергосбережения за счёт дистанционной автоматизации энергоучёта в реальном масштабе времени.

3 Оперативное определение баланса электроэнергии и мощности по предприятию и его структурам с выявлением потерь.

4 Сокращение затрат на обработку информации экономическими подразделениями предприятия за счет получения оперативной и достоверной информации об энергопотреблении в электронном виде.

Система строится на базе отдельных функционально законченных компонентов и масштабируется от небольших узлов учета до систем учета крупных энергообъектов. Рассматривать строение АСКУЭ целесообразно, разбив ее мысленно на некие блоки. Таких блоков будет три. Это общепринятая и наиболее распространенная компоновка, которая составляет основу системы.

Блок № 1 включает в себя приборы учета энергии, которые представляют собой электронный либо индукционный электросчетчик. Они устанавливаются у потребителя. Если установлен счетчик нового типа (электронный), то сбор информации производится через встроенный специальный порт связи. На данный момент большинство производимых приборов учета оснащены интерфейсом для включения в АСКУЭ. Если же счетчик старого образца, то есть индукционный, то применяется считывающее устройство и передача данных ведется уже непосредственно с этого датчика.

Блок № 2 выполняет функцию связи. Показания, собранные с помощью первого блока с потребителей должны быть переданы и надежно защищены от неправомерного доступа. Выполнить данную функцию возможно посредством монтажа следующих линий связи:

а) мобильная связь различных стандартов GPRS, 3G, либо по Wi-Fi;

б) телефонные линии связи;

в) передача с помощью сети интернет;

г) совокупность всех способов, для наилучшей работы системы.

Блок № 3 представляет собой совокупность современных специализированных средств компьютерной обработки полученных данных. С его помощью показания счетчиков будут собраны, обработаны и проанализированы. Технически он состоит из какого-либо сервера или компьютера с установленным программным обеспечением, которое позволит оптимально настроить все части системы. Если визуально представить систему, то она будет иметь вид, представленный на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 – Схема АСКУЭ

В свою очередь рисунок 2.5 демонстрирует схему АСКУЭ многоэтажного дома.

Рисунок 2.5 – Схема АСКУЭ 100-квартирного жилого дома

Структурная схема АСКУЭ

Система коммерческого учета представляет собой совокупность взаимосвязанных общественных (юридических, административных и социальные) отношений и собственно технических и программных средств реализации коммерческого учета. Основным продуктом системы коммерческого учета на рынке электроэнергии и энергоносителей является учетная информация, используемая для оформления финансовых документов по расчетам между субъектами рынка в целях расчета режимов электропотребления, определения и прогнозирования всех составляющих баланса электроэнергии (выработка, отпуск, потери), определения стоимости и себестоимости производства, передачи и распределения электрической энергии и мощности.

АСКУЭ компонуются на объекте эксплуатации из серийно выпускаемых агрегатных средств измерений, внесенных в Государственный реестр средств измерений. Для полной реализации своего назначения современная АСКУЭ должна строиться исключительно как многоуровневая система, состоящая из нижнего, среднего и верхнего уровней. Схема современной многоуровневой АСКУЭ представлена на рисунке 2.6. ИК –измерительный канал, УСПД – устройство сбора и передачи данных, ПК – персональный компьютер.

Рисунок 2.6 – Схема трехуровневой АСКУЭ

АСКУЭ разрабатываются для различных по масштабу и сложности предприятий – от простейших с несколькими счётчиками до территориально распределённых с сотнями и тысячами счётчиков. Системы строятся на базе центров сбора и обработки данных. Преобразования выходных сигналов измерительных трансформаторов в цифровую форму и вычислительные функции учета электрической энергии выполняются электронными счетчиками. Для подключения счетчиков с импульсными выходами и сбора информации в системе используются сумматоры. Представление информации по всем счетчикам и сумматорам обеспечивают компьютеры и устройства сбора и передачи данных (УСПД) со специальным программным обеспечением. Центры сбора и обработки данных объединяют технические и программные средства позволяющие собирать данные коммерческого учета со следующих элементов:

1 Счетчиков электроэнергии серии «Альфа» («Альфа», «ЕвроАльфа», «А1700», «А1800» и «А1140»), СП ООО «Эльстер Метроника», объединенных или через мультиплексоры расширители МПР-16 (необязательный элемент) или через интерфейсы в различных комбинациях из набора «RS-232», «RS-485», «RS-422», ИРПС (токовая петля).

2 Устройств сбора и передачи данных (УСПД) (необязательный элемент) серии «RTU-300». УСПД могут быть связаны в сеть на основе интерфейса «RS-485» (Ethernet). УСПД обеспечивают сбор данных со счетчиков с цифровым или импульсным (телеметрическим) выходом.

3 Комплексов аппаратно-программных средств (КАП) для учета электроэнергии на основе УСДП серии «RTU-300» или серии «СЭМ-1».

4 Других центров сбора и обработки данных ИВК «Альфа-центр» (только многопользовательская версия ПО).

Все модификации счетчиков имеют возможность отображать на жидкокристаллическом индикаторе напряжения, токи, активную (реактивную) и полную мощность 3-х фазной системы. Максимальное число счетчиков, которые может поддерживать ИВК «Альфа-центр», зависит от типа используемого RTU, числа заданных тарифов, числа образуемых групп, глубины хранения архивных данных в устройствах серии «RTU-300» и может достигать 256 штук. Для непосредственного опроса отдельных УСПД или опроса счетчиков подключенных к одному мультиплексору (например, в случае повреждения линии связи), предусматривается использование переносного портативного компьютера типа NoteBook с последующей загрузкой данных в центр сбора и обработки данных.

Измерительно-вычислительный комплекс «Альфа-Центр» решает следующие задачи:

– измерение параметров, указанных в таблице 2.1;

– автоматические расчеты в соответствии с описаниями расчетных групп и соответствующих им описаниям временных зон;

– ведение архивов по результатам расчетов;

– диагностика полноты данных;

– поддержание единого системного времени с целью обеспечения синхронных измерений;

– отслеживание превышения мощности заданных лимитов.

Таблица 2.1 – Параметры, измеряемые ИВК «Альфа-Центр»

Наименование параметра	Примечание
Показания счетчиков	Расчет ведется по активной, реактивной мощности в двух направлениях.
Средние мощности на интервале усреднения 1/3/5/10/15/30 мин	Расчет ведется по активной, реактивной мощности в двух направлениях. При этом с разных точек учета могут сниматься профили с разными интервалами усреднения, но коммерческий интервал устанавливается единый на всю систему.
Максимальная средняя мощность на коммерческом интервале с учетом временных зон	Расчет ведется по расчетным группам с раскладкой по временным зонам. Временные зоны могут назначаться с дискретностью до 1-ой минуты. Вариантов разбиения суток на временные зоны может быть неограниченное количество (варианты временных зон). Привязка вариантов временных зон производится к расчетным группам.
Потребление активной и реактивной энергии (включая переток) за сутки, месяц, год	Расчет ведется по расчетным группам в целом и с раскладкой по временным зонам.
Индикация ряда параметров электрической энергии	Для непосредственного опроса счетчиков «Альфа» и «ЕвроАльфа». «А1700» без нормирования точности: частота, пофазные токи и напряжения, пофазные углы сдвига между токами и напряжениями, пофазная мощность

Создание у потребителей автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) производится c целью снижения коммерческих потерь электроэнергии энергоснабжающими организациями, а также для реализации условий режимного взаимодействия потребителей с энергосистемой на основе многоставочных тарифов.

Для построения системы АСКУЭ в частном жилом секторе обычно применяется технология передачи данных по радиоканалу, так как использование проводной передачи данных в частном жилом секторе или коттеджных поселках обычно затруднено. В данном случае появляется возможность дистанционного снятия показаний с приборов учета без проникновения к местам установки счетчиков.

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. АСКУЭ «Гран-Электро-Быт» предназначена для обеспечения учета электроэнергии и дистанционного считывания показаний квартирных счетчиков электроэнергии, счетчиков учета общедомового потребления электроэнергии, а также балансных (установленных на вводах) счетчиков электроэнергии как для многоэтажного, так и для малоэтажного жилого сектора.

Сбор данных с приборов учета осуществляется по радиоканалу частотой 868 МГц. Применение технологии передачи данных по радиоканалу отвечает критерию снижения себестоимости точки учета, вследствие отсутствия необходимости в специальных каналах связи с отдельно взятым электросчетчиком. Организация беспроводного сбора данных со счетчиков электрической энергии для малоэтажного жилого сектора возможна с помощью сбора данных в автоматическом режиме и сбора данных инкассаторским способом, а также с помощью счетчиков электроэнергии со встроенным GPS/GPRS-модемом.

Организация беспроводного сбора данных со счетчиков электрической энергии для малоэтажного жилого сектора возможна с помощью сбора данных в автоматическом режиме и сбора данных инкассаторским способом, а также с помощью счетчиков электроэнергии со встроенным GPS/GPRS модемом. Сбор данных в автоматическом режиме. Принцип построения и взаимодействия элементов, входящих в систему, аналогичен АСКУЭ «Гран-Электро-Быт»-RF для многоквартирного дома с использованием счетчиков «Гран-Электро» со встроенным радиомодемом. Маршрутизатор «РМ-01» необходимо устанавливать так, чтобы обеспечить максимальный охват наибольшего количества точек учета. В поселке может устанавливаться один или несколько маршрутизаторов «РМ-01», в зависимости от количества строений и их расположений. При больших расстояниях (больших сотни метров) используется радиоретранслятор «РР-01».

В ряде случаев, когда установка УСПД «Гран-Электро» в посёлке невозможна или нецелесообразна, можно применить инкассаторский способ сбора сведений со счётчиков «Гран-Электро». Этот способ позволяет «инкогнито» проводить контроль за состоянием приборов учёта и осуществлять сбор данных не проникая внутрь помещения, в котором находится счётчик электроэнергии «Гран-Электро». Специалист с помощью ноутбука (с установленным на него ПО) и подключённым к нему USB-маршрутизатором «РМ-USB» устанавливает с помощью специального программного обеспечения связь с любым узлом учета по радиоканалу на частоте 868 МГц.

2.7 Общие требования к системе АСКУЭ

Технические средства АСКУЭ для промышленных предприятий могут включать в себя:

а) измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН);

б) электронные счетчики электрической энергии с цифровым интерфейсом для АСКУЭ коммерческого учета, а также электронные и индукционные счетчики с импульсными выходами для АСКУЭ технического учета;

в) устройства сбора и передачи данных (УСПД);

г) средства телекоммуникации между объектами АСКУЭ и Центрами сбора и обработки информации АСКУЭ;

д) вычислительные средства обработки информации Центров сбора и обработки информации АСКУЭ (сервера, рабочие станции, отдельные компьютеры).

АСКУЭ коммерческого учета предприятия должна работать в реальном масштабе времени и в автоматическом режиме дистанционно передавать (принимать) данные учета и сервисную информацию в АСКУЭ энергоснабжающей и (или) энергосбытовой организации. Сбор данных измерения и учета электроэнергии должен производиться в АСКУЭ коммерческого учета только по цифровому интерфейсу с помощью УСПД и (или) устройств связи, соответствующих нормативно-техническим требованиям, принятым в Республике Беларусь.

Система коммерческого учета должна считывать, передавать по каналам связи и помещать в базу данных энергоснабжающей и (или) энергосбытовой организации следующую информацию:

1 Получасовые значения активной и реактивной мощности обоих направлений.

2 Суммарные, за сутки, за месяц значения активной и реактивной энергии обоих направлений по тарифным зонам на момент считывания (по возрастанию), фиксируя дату и время считывания.

3 Значения активной и реактивной энергии обоих направлений по тарифным зонам по окончании суток и по окончании месяца.

4 Значения токов, напряжений, частоты (при необходимости).

АСКУЭ коммерческого учета должна обеспечивать синхронизацию времени во всех счетчиках, входящих в систему. Система коммерческого учета должна дать возможность в режиме реального времени обратиться к любому счетчику, зарегистрированному в системе, для считывания необходимых данных, не используя никакой дополнительной аппаратуры/программ на своем рабочем месте. Контролирующему персоналу системы, имеющему полномочия, разрешить в режиме прямого доступа просмотреть данные параметризации, а при необходимости разрешить параметризировать счетчик.

Обзор существующих АСКУЭ

ПО «Матрикс»: Отличительными особенностями комплекса АСКУЭ на базе ПО Matrix AMM по сравнению с предшественниками являются:

1 Поддержка двух современных технологий: PLC (SFSK) и беспроводную Zig-Bee совместимую связь стандарта IEEE802.15.4 для обмена данными между приборами учета и устройствами сбора-передачи данных (УСПД), что позволяет обеспечить стопроцентный сбор данных при относительно небольших финансовых и трудозатратах.

2 Использование новейших smart-счетчиков типа МТХ1 и МТХ.

3 Использование современных каналов связи между УСПД и центром мониторинга – GPRS/GSM, Ethernet, USB.

4 Открытое прикладное программное обеспечение на базе системы управления базами данных MySQL, позволяющее организовать автоматический экспорт учетных данных в систему биллинга и импорт идентификационных данных абонента в АСКУЭ-Быт.

5 Возможность автоматизированного сбора учетных данных о потребленной электроэнергии с приборов учета, оснащённым импульсными выходами, в т.ч. воды, газа и тепла с помощью внешних радио-модулей.

6 Обеспечение верификации данных и их хранение в необработанном виде на нескольких уровнях комплекса ПО (1-й уровень – счетчики, 2-й уровень – УСПД, 3-й уровень – сервер СУБД).

ПО «Альфа-центр» – технология и программное обеспечение для работы на оптовом и розничном рынках электроэнергии. Применяется в ОГК, ТГК, ФСК ЕЭС, МРСК, Русгидро, ИнтерРАО, РЖД, Газпром и еще на более чем 4000 предприятий России и СНГ. Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК) АСКУЭ «Альфа-центр» предназначены для измерения и учёта электрической энергии и мощности, а также автоматического сбора, обработки и хранения данных со счётчиков электроэнергии и отображения полученной информации в удобном для анализа виде. Программные пакеты серии АС «Альфа-центр» позволяют удовлетворить потребности в автоматизации коммерческого и технического учёта электроэнергии как потребителей с несколькими счётчиками, так и распределённых предприятий уровня АО «Энерго» с большим количеством объектов и пользователей. Все варианты программного обеспечения полностью совместимы на уровне справочников и данных. Технология «Альфа-центр» позволяет создавать АСКУЭ как для небольших предприятий с 1–5 точками учёта, так и распределённые системы сбора и обработки данных с тысячами точек учёта.