- •Оглавление
- •1. Общая характеристика задач энергоснабжения и автоматизации энергоучета
- •1.1. Назначение и задачи топливно- энергетического комплекса
- •1.2. Общая характеристика систем потребления электрической и тепловой энергии
- •1.3. Общая характеристика систем снабжения энергией и энергоносителей
- •1.4. Состояние и перспективы развития систем автоматизированного энергоучета
- •1.4.1. История развития средств автоматизации энергоучета
- •1.4.2 Состояние и цели систем автоматизированного контроля и учета (аскуэ)
- •1.5. Основные требования и направления развития аскуэ
- •1.6. Информационно-экономическое сопровождение автоматизированного энергоучета
- •2. Структурное построение, классификация и экономическая эффективность аскуэ
- •2.1. Структурное построение аскуэ
- •2.1.1. Обобщенная структурная схема аскуэ
- •2.1.2. Вырожденные структуры
- •2.2. Классификация аскуэ
- •2.3. Типовые структурные схемы, реализованные аскуэ
- •2.3.1. Специализированные и комплексные аскуэ предприятий
- •2.3.2. Аскуэ территориально распределенных объектов
- •2.3.3. Интегрированные аскуэ
- •2.4. Эффективность аскуэ
- •2.4.1. Потери в структуре энергопотребления и направления их минимизации
- •2.4.2. Технико-экономическая эффективность аскуэ
- •3. Принципы организации контроля и учета в системах снабжения энергией и энергоресурсами
- •3.1. Краткий обзор источников энергии
- •3.1.1. Централизованные источники энергии
- •3.1.2. Автономные источники энергии
- •3.1.3. Возобновляемые источники энергии
- •3.2. Системы снабжения теплом и теплоносителями
- •3.2.1. Назначение и структура систем теплоснабжения
- •3.2.2. Основные схемы систем теплоснабжения и теплопотребления
- •3.2.3. Автономные системы теплоснабжения
- •3.3. Системы снабжения электрической энергией
- •3.3.1. Общие определения электрических цепей и параметров
- •3.3.2. Структура системы централизованного энергоснабжения
- •3.3.3. Контролируемые и учитываемые параметры электроснабжения
- •3.4. Системы газоснабжения
- •3.4.1. Назначение и структура систем газоснабжения
- •3.4.2. Состав и функции узла коммерческого учета газа
- •3.5. Комплексный инструментальный учет и контроль в системах энергопотребления
- •3.5.1. Структура системы комплексного учета и контроля параметров энергопотребления
- •3.5.2. Характеристика контролируемых параметров
- •3.5.3 Организационно-технические мероприятия при создании аскуэ
- •4. Формирование измерительной информации
- •4.1. Информационные сигналы
- •4.2. Измерительные преобразователи
- •4.3. Интеллектуальные датчики, счетчики и вычислители
- •4.4. Погрешность и класс точности средств измерения
- •4.5. Метрологическое обеспечение измерительных приборов
- •4.6. Основные требования к измерительной аппаратуре аскуэ
- •5. Обработка и отображение информации средствами вычислительной техники
- •5.1. Основные характеристики и функции микроЭвм в аскуэ
- •Параметры линейки промышленных компьютеров Rokcwell Automation
- •Основные параметры промышленных контроллеров
- •5.2. Программное обеспечение
- •5.2.1. Общие сведения о программном обеспечении
- •5.2.2. Программное обеспечение аскуэ
- •5.3. Аппаратура локального контроля аскуэ
- •5.3.1. Назначение приборов локального контроля (плк)
- •5.3.2. Классификация приборов локального контроля
- •5.3.3. Принципы построения приборов локального контроля для аскуэ
- •6. Передача измерительной информации
- •6.1. Общие принципы передачи информации
- •6.1.1. Структурная схема канала передачи информации
- •6.1.2. Параметры цифрового потока
- •Взаимосвязь скорости передачи данных и диапазона частот сигнала
- •6.1.3. Мультиплексирование цифровых сигналов
- •Характеристика иерархий мультиплексированных цифровых потоков
- •6.2. Стандартные последовательные цифровые коды
- •6.3. Проводные и волоконно-оптические линии связи
- •6.3.1. Проводные линии
- •6.3.2. Волоконно-оптические линии связи
- •6.4. Интерфейсы измерительных каналов и проводных линий связи
- •6.4.1. Интерфейсы аппаратуры нижнего уровня аскуэ
- •6.4.2. Интерфейсы аппаратуры среднего и верхнего уровней
- •6.4.3. Преобразователи интерфейсов
- •6.5. Передача информации с рассредоточенных объектов аскуэ по беспроводной связи
- •6.5.1. Основные параметры линий беспроводной передачи данных
- •Частотные диапазоны радиоаппаратуры передачи данных по беспроводным линиям связи
- •6.5.2. Радиорелейные линии связи и радиоудлинители
- •6.5.3. Спутниковые системы связи
- •6.5.4. Оптические линии связи
- •6.6. Модемы
- •6.6.1. Структурная схема и классификация модемов
- •6.6.2. Передача данных через модемы
- •Параметры модемов для асинхронной передачи данных по выделенной телефонной линии
- •7. Телекоммуникационные сети
- •7.1. Классификация сетей
- •7.2. Передача информации в сетях
- •Структура сети протоколов
- •Типы сред связи в локальных сетях
- •7.3. Локальные сети
- •Характеристики локальных сетей DeviceNet, Control Net, Ethernet/ip
- •7.4. Глобальные сети
- •Сравнительные характеристики пропускной способности локальных и глобальных сетей
- •7.5. Передача информации через сеть Internet
- •7.6. Передача информации через сети сотовой мобильной связи
- •7.7. Scada-системы
- •7.8.1. Общие понятия о компьютерных вирусах и методах сетевой защиты
- •Базовые топологии scada-систем
- •7.8. Защита от вирусов и несанкционированного доступа
- •7.8.2. Защита информации в аскуэ
- •8. Измерительные устройства нижнего уровня аскуэ
- •8.1. Измерение температуры
- •8.1.1. Общие сведения об измерении температуры
- •8.1.2. Термоэлектрические термометры
- •8.1.3. Электрические термометры сопротивления
- •8.1.4. Полупроводниковые и электронные термометры сопротивления
- •8.1.5. Измерение температур тел по их тепловому излучению
- •8.2. Измерение давления и разности давлений
- •8.2.1. Общие сведения об измерении давления и разности давлений
- •8.2.2. Пьезоэлектрические датчики
- •8.2.3. Тензорезисторы
- •8.2.4. Интеллектуальные датчики давления
- •8.3. Измерение расхода и количества жидкостей, газа, пара
- •8.3.1. Общие положения
- •8.3.2. Измерение расхода методом переменного перепада давления
- •8.3.3. Тахометрические расходомеры
- •8.3.4. Ультразвуковые расходомеры
- •8.3.5. Вихревые расходомеры
- •8.3.6. Электромагнитные расходомеры
- •8.4. Преобразователи угловых и линейных перемещений, давления, влажности, концентрации
- •8.4.1. Емкостные датчики
- •8.4.2. Оптоэлектронные преобразователи
- •9. Приборы учета и контроля электроснабжения
- •9.1. Измерительные преобразователи
- •9.1.1. Измерительные трансформаторы тока и напряжения
- •9.1.2.Электродинамический фазометр
- •9.1.3.Электронные частотомеры
- •9.2. Счетчики и приборы контроля качества энергии
- •9.2.1. Электрические счетчики
- •9.2.2. Электронные счетчики
- •9.2.3. Интеллектуальные счетчики
- •10. Приборы учета тепла и водоснабжения
- •10.1. Основные характеристики и классификация приборов учета тепла и водоснабжения
- •10.2. Приборы учета тепловой энергии
- •10.3. Структурное построение и функциональные возможности тепловых счетчиков
- •Формулы расчета параметров теплопотребления
- •10.4. Сбор и передача измерительной информации
- •11. Приборы учета расхода газа
- •11.1. Назначение и состав приборов учета расхода газа
- •11.2. Корректоры объема газа
- •Метрологические характеристики вкг-2
- •Заключение
- •Список литературы
- •Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии. Http://www.Ntcecm.Ru/pages/prog4.Htm.
- •Программно-технический комплекс «Энергоконтроль».
- •Анисимов д.Л. Введение в общую теорию учета энергоносителей. Http://www.Teplopunkt.Ru/articles/0062_adl_thr.Html.
- •Системы учёта тепла и воды немецкого производства.
- •Лачков в.И., Недзвецкий в.К. Корректоры газа от компании «Теплоком». Http://www.Teplopunkt.Ru/articles/0022_lvi_gaz.Html.
- •Производители приборов учета энергоресурсов.
- •Приложения
- •Предприятия – разработчики аскуэ и системного оборудования
- •Определения основных физических величин и процессов
- •Условные обозначения на схемах снабжения теплом и энергоносителями
- •Условные обозначения на схемах электроснабжения
- •Пересчет шкал энергии, тепла и работы
- •Пересчет шкал давления
- •Пересчет температурных шкал
- •Варианты тарифных ставок и периодов при расчетах за потребляемую электроэнергию
- •Основные нормативные документы по техническому регулированию и метрологии
- •Логические операции, элементы и устройства вычислительной техники п.6.1. Коды
- •Термины, обозначающие совокупности двоичных разрядов
- •П.6.2. Основы алгебры логики
- •П.6.3. Преобразующие устройства
- •Программа работы шифратора
- •П.6.4. Процессор
- •Основные сокращения, термины, стандарты и определения в области связи и сетевых коммуникаций
- •Глоссарий терминов и стандартов
- •Состав стандарта iec 60870-5
- •Приложение 8 Аппаратура передачи данных по радиорелейным линям связи
- •Параметры аналоговой радиорелейной аппаратуры
- •Некоторые типы аппаратуры цифровых ррл
- •Виды модуляции в цифровых системах связи
- •Сравнительные характеристики измерительных приборов
- •Диапазоны и точность измерения параметров физических величин
- •Сравнительные характеристики тепловычислителей
- •Автоматизированные системы контроля и учета энергии
- •443100, Г.Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус 8
1.5. Основные требования и направления развития аскуэ
Основные требования к АСКУЭ следующие [11, 13, 15]:
полное соответствие выполняемым целевым функциям и задачам;
необходимая степень открытости системы, допускающая пополнение состава технических средств и введение новых функций управления;
интегрированность, включенность в управление технологическими процессами, финансово-экономической и организационно-производственной деятельностью;
гибкость, адаптивность к сложным условиям функционирования и предъявляемым требованиям;
способность к внедрению новых информационных технологий построения АСКУЭ, комплектующихся на современных международных стандартах.
Приоритетными направлениями при создании и развитии АСКУЭ являются:
использование технических и программных средств в рамках нормативных правовых актов, регулирующих взаимоотношения в области энергетики;
эффективное использование экономических механизмов, стимулирующих производителей и потребителей энергии к деятельности в сфере энергосбережения;
внедрение высокоточных систем учета и регулирования расхода энергоресурсов;
периодическое проведение организационно-технических мероприятий, энергетических обследований, оптимизация режимов работы энергоустановок и АСКУЭ;
интенсивное освоение телекоммуникационных сетей для передачи данных учета энергоносителей по электрическим проводам, кабелям, воздушным линиям электропередачи, сотовым сетям и т.д.;
интеграция АСКУЭ объектов промышленности, энергетики и жилищно-коммунального сектора;
сочетание функций учета и документирования с функциями контроля удельных затрат энергоресурсов и гибкого ценообразования на промышленную продукцию.
Конкретная реализация АСКУЭ на объектах и группах объектов должна проводиться на основе сертифицированных приборов, технологий и оборудования с учетом данных об их эксплуатационных характеристиках и опыте применения. При этом необходимо учитывать особенности функционирования и технические характеристики энергоустановок объекта.
В процессе проектирования АСКУЭ объектов выделяется ряд определяющих признаков, которые можно свести в следующие основные позиции:
виды учитываемой энергии и энергоресурсов;
характеристика источников энергии и энергоресурсов, включая промежуточные узлы;
характеристика потребителей энергии и энергоресурсов, включая организационно-управленческую структуру;
метрологические, эксплуатационные и информационные требования с учетом действующих норм, правил и потребностей объекта;
параметры и стоимость существующих и перспективных измерительных устройств и программно-аппаратных средств;
оценка потенциальной годовой экономии в физическом и денежном выражении;
финансовые и технические возможности заказывающей, исполняющей и эксплуатирующей организаций, их подразделений, имеющих соответствующий профессиональный уровень.
Современная типовая АСКУЭ ориентирована на решение задач, непосредственно связанных с учетом ТЭР, и на выполнение дополнительных функций, позволяющих косвенным образом управлять экономией энергоресурсов. Система может быть спроектирована как платформа для реализации как небольших систем (20-50 точек управления), так и больших распределенных систем, объекты которых размещаются на площадях более 50000 м2.
Для современных АСКУЭ характерно использование мощных микропроцессорных устройств на нижнем уровне системы – уровне полевых приборов учета, а также следующие черты [14, 15]:
реальная многозадачность, появившаяся в результате внедрения операционной системы Windows NT/ХР. Она позволяет одновременно решать на одной ПЭВМ несколько задач: собирать и обрабатывать данные от узлов учета энергии, отображать эту информацию в удобном для оператора виде, формировать необходимые протоколы отчетов, поддерживать работу подсистемы аварийных сообщений;
цифровые технологии обработки данных, характерные для всех современных информационно-вычислительных систем. Они позволяют создать фундамент для единого информационного пространства данных и балансов энергопотребления и передавать указанные данные по телекоммуникационным сетям;
модульная структура аппаратных и программных средств, позволяющая осуществлять поэтапную модернизацию АСКУЭ и использовать преимущества типовых проектных решений. Модульность построения – одно из требований открытой архитектуры АСКУЭ;
развитые системные интерфейсы, дающие возможность вертикальной и горизонтальной интеграции подсистем АСКУЭ и взаимодействия с другими подсистемами автоматизированной системы управления производством. Полностью открытая объектно-ориентированная архитектура программных средств АСКУЭ, интеграция со стандартными инструментальными средствами, взаимодействие прикладных программ со средствами управления реляционными базами данных – основные требования, предъявляемые к современным АСКУЭ;
возможность глубокой модернизации на протяжении всего жизненного цикла, необходимая из-за длительного жизненного цикла АСКУЭ и того факта, что в век информационных технологий существенное изменение аппаратных и программных средств происходит каждые два-три года.
Главное отличие современных технологий учета энергоресурсов – это переход от нормативного к оперативному учету энергоресурсов по факту на всех уровнях управления предприятием. Нормативный учет основан на применении нормативов потребления энергоресурсов, соответствующих режимам энергопотребления, заложенным при проектировании для предельных показателей расхода энергоносителей. Только оперативный учет обеспечивает использование экономических механизмов управления энергопотреблением и гибкое ценообразование.
К системам учета и управления энергоресурсами предъявляются следующие основные требования [6, 14-18]:
микропроцессорные узлы учета энергоресурсов должны обеспечивать возможность хранить архивы и выдавать за время сеанса связи достаточно большое количество различных данных, относящихся к количеству и качеству энергии и энергоносителей;
все средства учета должны поддерживать коммерческое время, которое считается (или является) измеряемым параметром в системе;
все средства учета должны обеспечивать надежные механизмы ограничения доступа и предотвращения хищений энергии;
вся система учета, включая программно-технический комплекс, должна быть метрологически аттестована, а приборы учета внесены в реестр средств измерений в качестве приборов для коммерческого учета;
система учета энергоресурсов как система с длительным жизненным циклом должна состоять из ядра и набора сменных модулей;
для систем учета энергоресурсов достаточно реализации режима "мягкого" реального времени (жесткое реальное время требует малого времени реакции автоматизированной системы на команду управления).
Для создания и грамотной эксплуатации АСКУЭ разработчикам, наладчикам и обслуживающему персоналу необходимо обладать достаточно большим объемом знаний, требующим профессиональной подготовки в области энергетики, информационно-измерительной и вычислительной техники, коммуникационных технологий, метрологии, электроники и радиотехники.
Фирмы – производители АСКУЭ формируют и поддерживают следующие направления услуг:
системную интеграцию в области средств и систем учета энергоресурсов;
собственные разработки технических и программных средств на базе программно-технических комплексов отечественных производителей;
адаптацию аппаратных и программных средств зарубежного производства;
консультирование;
монтажно-наладочные работы, сертификацию и аттестацию систем;
обучение.
В России действуют центры сертификации и стандартизации Госстандарта. Все приборы учета энергоресурсов должны иметь сертификаты Госстандарта, Госглавэнергонадзора и быть внесены в Государственный реестр средств измерений. Они обязаны проходить метрологическую поверку в установленные сроки в Центрах испытаний и сертификации. Кроме того, автоматизированные системы коммерческого учета энергоресурсов сертифицируются в Региональных центрах стандартизации, метрологии и сертификации [17, 18].
