2.2. Классификация аскуэ

Рассмотренные варианты структурных схем и состава АСКУЭ от ряда производителей системного оборудования (см. прил. 1) позволяют произвести условную классификацию, которая представлена на рис. 2.3. По назначению АСКУЭ подразделяют на системы коммерческого и технического учета. Система коммерческого, или расчетного учета устанавливается на границе балансового раздела со стороны энергоснабжающей организации и предназначена для автоматизированного учета выработанной и отпущенной потребителю энергии для денежного расчета за нее. Измерительные приборы для коммерческого учета называют коммерческими, или расчетными. В состав измерительной системы должен входить специализированный вычислитель, включенный в Государственный реестр СИ как средство коммерческого учета для соответствующего вида энергоносителя.

Р и с. 2.3. Классификация АСКУЭ

Данные, накопленные в вычислителе, называются коммерческими. Задача коммерческого учета заключается в измерении с максимальной точностью (желательно большей, чем у поставщика) количества потребленного энергоносителя. Для этого необходимо, чтобы все компоненты измерительной системы имели минимальную погрешность измерения. Система верхнего уровня в этом случае носит сервисный характер и может не сертифицироваться. В функции системы верхнего уровня обычно входят накопление долговременных архивов, автоматизация составления отчетов и оперативное отображение текущей информации.

АСКУЭ технического, или контрольного учета создаются внутри потребителей и служат для автоматизированного учета и контроля процесса энергопотребления внутри объекта по его подразделениям (рис. 2.4).

Р и с. 2.4. АСКУЭ коммерческого и технического учета энергопотребления

Соответственно, используются приборы технического учета. В этом случае система верхнего уровня играет активную роль, так как является инструментом сведения баланса по текущим и ретроспективным данным. При хозяйственном обособлении отдельных подразделений и появлении коммерчески самостоятельных, но связанных общей схемой энергоснабжения производств (субабонентов), технический учет помимо чисто контрольной функции приобретает черты расчетного учета. В связи с этим АСКУЭ коммерческого и технического учета могут быть реализованы как раздельные системы или как единая (смешанная) система.

До недавнего времени в реализации систем АСКУЭ на предприятиях преобладал второй подход, но появление новой техники сделало предпочтительным создание раздельных систем на среднем или верхнем уровнях. Коммерческий учет консервативен, имеет устоявшуюся схему энергоснабжения, для него характерно наличие небольшого количества точек учета, по которым требуется установка приборов повышенной точности, а сами средства учета нижнего и среднего уровня должны выбираться из Государственного реестра измерительных средств. Кроме того, системы коммерческого учета в обязательном порядке пломбируются, что ограничивает возможности внесения в них каких-либо оперативных изменений.

Технический учет постоянно развивается, отражая меняющиеся требования производства; для него характерно большое количество точек учета и контроля разных видов энергоресурсов, по которым можно устанавливать в целях экономии приборы пониженной точности и не обязательно из государственного реестра. Отсутствие пломб энергосбытовой организации на приборах позволяет службе главного энергетика предприятия оперативно вносить изменения в исходные данные установленных приборов в соответствии с текущими изменениями в схеме энергоснабжения.

По виду учитываемых ресурсов АСКУЭ могут быть специализированными (например, только для учета и контроля электроэнергии) и универсальными, способными учитывать все или несколько видов энергии и энергоносителей. При этом АСКУЭ из-за ограниченных аппаратурных возможностей и специфичности информационных потоков могут быть закрытыми, с частичным доступом или открытыми, т.е. с неограниченным доступом для подсоединения других абонентов.

По принципу структурной реализации и распределения потоку информации по линиям связи АСКУЭ подразделяются на централизованные и децентрализованные. В централизованной системе (см. рис. 2.1) сбор данных с удаленных ИП, территориально распределенных по подразделениям и объектам предприятия, осуществляется непосредственно или через устройство сбора данных на многоканальный контроллер, а с него далее – на ПК. Такая структура гарантирует получение в реальном масштабе времени полной и точной информации по энергопотреблению всех подразделений и объектов предприятия для уровня главного энергетика и руководства предприятия, но ограничивает оперативный доступ к этой информации со стороны энергетиков и руководителей подразделений, отдельных удаленных хозяйственных объектов предприятия и его субабонентов. Этот фактор снижает эффективность АСКУЭ в плане экономии энергоресурсов. Для централизованной системы организация оперативной обратной связи с различными объектами по энергетическому учету требует построения либо развитой глобальной компьютерной сети, либо использования сети дистанционно управляемых табло, подключенных к ПК главного энергетика.

Децентрализованная АСКУКЭ (рис. 2.5) строится на базе недорогих малоканальных контроллеров со встроенным табло и клавиатурой, которые устанавливаются непосредственно на контролируемых объектах и через среду связи подключаются к удаленному ПК главного энергетика.

Децентрализованная АСКУЭ обеспечивает в реальном масштабе времени доступ к информации энергоучета всем заинтересованным лицам, позволяя повысить оперативность и эффективность в решении на местах задач энергоучета, контроля и экономии. В такой структуре легко, без противоречий, осуществляется объединение в рамках единой системы функций коммерческого и технического учетов. При этом одна или несколько малоканальных подсистем выделяются для решения задач коммерческого учета (и, соответственно, эти системы пломбируются контролирующими организациями), а остальные подсистемы решают задачи технического учета. Однако такая система требует разграничения прав пользователей с целью сохранения конфиденциальности части информации.

Р и с. 2.5. Децентрализованная АСКУЭ предприятия

По степени интегрированности АСКУЭ условно можно разделить на автономные, интегрированные и частично интегрированные в SCADA-системы, локальные, глобальные и другие коммуникационные сети. Автономные системы не зависят от загруженности и работоспособности других сетей, но требуют дополнительных расходов на аппаратуру и линии связи. Частично интегрированные АСКУЭ в отличие от полностью интегрированных используют коммуникационные сети в качестве резервных или дополнительных каналов передачи информации.

Выбор того или иного типа систем энергоучета для конкретного объекта необходимо проводить не только по структурным, но и по функциональным характеристикам систем.

Всю совокупность функций систем среднего и верхнего уровней можно свести к следующим группам:

• формирование нормативно-справочной базы энергоучета предприятия по каждой точке и структуре учета, тарифам, зонам, сменам, аппаратным и программным средствам АСКУЭ;

• сбор в автоматическом (по заданным периодам времени) и ручном (по запросу оператора) режимах конкретных штатных параметров каждой системы децентрализованной АСКУЭ по каждой точке и/или структуре учета;

• накопление данных энергоучета в базе данных АСКУЭ по каждой точке учета с заданной временной дискретностью на требуемую ретроспективу;

• обработка накопленных значений энергоучета в соответствии с действующими тарифами, схемой энергоснабжения и структурой учета предприятия;

• отображение измерительной и расчетной информации энергоучета в виде комплекса графиков, таблиц и ведомостей на мониторе ПК;

• документирование измерительной и расчетной информации энергоучета в виде графиков, таблиц и ведомостей на принтере ПК;

• сигнализация о нештатных ситуациях;

• прогнозирование нагрузки;

• автоматическая диагностика с анализом поступления информации от ИП нижнего уровня, сбоев и отказов систем и каналов связи.

Реализация этих функций осуществляется аппаратными средствами и программно-алгоритмическим обеспечением АСКУЭ на всех уровнях.

АСКУЭ можно разделить по признаку глубины охвата параметров. Одна точка учета системы может включать от одного до пяти и более измерительных входов. Например, при измерении критического параметра – оплачиваемой потребляемой электроэнергии – точка учета содержит только один измерительный вход. Канал учета – один электросчетчик активной энергии. При необходимости повысить степень глубины контроля путем измерения потребляемой и отдаваемой (генерируемой) активной и реактивной электроэнергии в точке учета требуется установить уже четыре различных электросчетчика и, соответственно, использовать четыре канала энергоучета. Дальнейшее углубление контроля производится за счет измерения контрольных параметров. К ним относятся показатели качества электропитания: параметр соs, несинусоидальность, уход частоты и т.д. Аналогично, при учете горячей воды точка учета может содержать до трех расходомерных каналов, канал избыточного давления и канал температуры – итого пять каналов. Только с использованием данных всех этих каналов возможен достоверный расчет в точке учета количества тепла, отдаваемого с энергоносителем. Кроме того, с целью автоматической диагностики АСКУЭ на нижнем уровне необходимо устанавливать дополнительные датчики и устройства, по показаниям которых оценивается исправность отдельных ИП, счетчиков, вычислителей и каналов передачи информации. Следует учесть, что все современные интеллектуальные датчики и большинство счетчиков изначально оснащены функцией самодиагностики.

Достоверность информации достигается несколькими основными способами. Структурная избыточность заключается во введении резервных точек учета и резервного измерительного оборудования. При этом оборудование или часть его могут работать параллельно с основным, находиться в горячем (включено только питание) или холодном (выключено) резерве. Информационная избыточность достигается использованием специальных кодов с индикацией или исправлением ошибок, многократной передачей данных, применением обратного канала для сверки и коррекции информационных посылок. Часто для повышения достоверности информации применяют комбинацию перечисленных способов. Следует отметить, что структурная избыточность ведет к удорожанию АСКУЭ, а информационная избыточность – к временным задержкам. Для обеспечения высокоскоростной синхронной, без временных сбоев, работы устройств с информационными посылками в АСКУЭ формируется автономная или интегрированная в федеральную система единого времени. К качеству работы этой системы особенно критичны территориально распределенные АСКУЭ.

Поскольку АСКУЭ – развивающаяся структура, то на определенных этапах ее строительства возможна низкая степень автоматизации. В первую очередь это связано с задержкой по разным причинам замены старого измерительного оборудования нижнего уровня на современные ИП и счетчики с дистанционным доступом к измерительной информации. В этом случае оператор может снимать показания «вручную» и далее с помощью ПК на среднем или верхнем уровне АСКУЭ вводить информацию в базу данных. На рис. 2.6 приведен пример построения фрагмента АСКУЭ для передачи данных энергетического учета со среднего уровня на верхний при условии отсутствия автоматизированного сбора информации с нижнего уровня. В этом случае оператор может организовать визуальное считывание данных коммерческого учета непосредственно из приборов учета и запись их вручную в текстовый файл произвольного формата. Затем разрабатывается программа, которая обеспечивает считывание данных коммерческого учета из текстового файла и передачу их на верхний уровень АСКУЭ с помощью УСПД, функционирующего в режиме передачи данных (УПД). Очевидно, что в полнофункциональной АСКУЭ считывание и ввод информации на всех уровнях производятся автоматически в симплексном, полудуплексном или дуплексном режимах.

Р и с. 2.6. Передача данных коммерческого энергоучета на верхний уровень через текстовый файл

При автоматизированном учете часто возникает потребность в ограничении доступа к оборудованию и информации, циркулирующей по измерительным и информационным каналам связи. Это связано с возможностью несанкционированного отбора энергии и энергоносителей третьими лицами, фальсификации данных энергоучета со стороны потребителя и поставщика, с потребностью выявления причин функциональных сбоев и информационных ошибок. Если АСКУЭ ведет простой технический энергоучет без наличия финансовых взаимоотношений между субабонентами, то оборудование и информация могут не защищаться от доступа. При возникновении экономического аспекта создается необходимость в механической защите приборов от несанкционированного доступа, которая заключается в пломбировании измерительного оборудования, контроллеров, ПК и т.д. Другая составляющая защиты – информационная, суть которой состоит в создании иерархической структуры паролей и электронных ключей для доступа к информации, циркулирующей в АСКУЭ. Практикуется также шифрование, электронная подпись на инсталлируемых в ПК программах и файлах с данными коммерческого учета. Поскольку информация может передаваться по сети Интернет, то необходимо использовать методы защиты от программных вирусов и спама.

При выборе измерительных и информационных каналов руководствуются наличием уже установленных физических каналов, финансовыми и техническими возможностями, территориальным расположением абонентов, требованиями к объему и скорости передачи информации. При этом возможно использование высокоскоростных линий связи (ВОЛС) на уровне корпоративной и локальной сетей и низкоскоростных (АТС, КВ– и УКВ-радиоканал) – при сборе измерительной информации на уровне полевой сети.

Оперативность получения информации определяется степенью автоматизации ее сбора, удаленностью точек и групп учета, быстродействием аппаратуры, пропускной способностью линий связи, задержками в сетях (например, на установление сеанса связи через АТС). Считается, что задержка передачи данных, превышающая 3сек, ведет к рассинхронизации АСКУЭ в системе единого времени с потерей достоверности информации [16].

Выбор структуры и организация движения информации в АСКУЭ обусловливается рядом параметров, во многом связанных с видом учитываемых энергоресурсов, системой энергоснабжения и энергопотребления, экономическими показателями, особенностями взаимоотношений поставщиков и потребителей энергии и др.