2.2 Описание применяемой аскуэ «Матрица»

АИИС КУЭ Smart IMS (АСКУЭ «Матрица») — это информационно-измерительная система на базе оборудования производства ООО "Матрица", ориентированная на решение широкого круга задач:

• дистанционный учет потребления различных видов ресурсов (электроэнергии, газа, воды, тепла);

• программное и/или дистанционное управление потреблением электроэнергии;

• управление уличным освещением.

Система может использоваться в частном секторе (отдельные коттеджи, многоквартирные жилые дома, офисы), на объектах государственного или общественного назначения, на производственных предприятиях. АИИС КУЭ Smart IMS существенно повышает платежную дисциплину, позволяет оперативно выявлять попытки хищения электроэнергии, а также определить уровень технических потерь. АИИС КУЭ Smart IMS поддерживает экспорт/импорт данных в стандартных форматах и открыта для взаимодействия с другими системами, например, с внешней биллинговой системой. Используемая система полностью автоматизирована, не нуждается в штате контролеров и полностью исключает возможность влияния каких-либо субъективных факторов на процесс учёта.

АИИС КУЭ Smart IMS имеет простую трехуровневую структуру в отличии от классической четырех уровневой.

Нижний уровень составляют приборы учета электроэнергии и другие абонентские устройства;

Средний уровень состоит из маршрутизатора (УСПД) и распределенной сети передачи данных.

Верхний уровень представляет собой Центр, осуществляющий сбор, хранение и обработку данных.

Система способна вести учет электроэнергии в пределах отдельной трансформаторной подстанции, города, административного района. Наращивание системы производится за счёт простого монтажа новых счетчиков и УСПД. УСПД позволяет опрашивать все устройства, запитанные от одной трансформаторной подстанции 6(10)/0,4 кВ. Количество счётчиков, опрашиваемых УСПД, не должно превышать 2500 шт. Данные со всех УСПД собирает Центр сбора данных. В Центре осуществляется сбор и долговременное хранение данных. Общее количество точек учёта, данные по которым Центр способен аккумулировать и обработать, достигает 1 000 000 .

В системе поддерживается двусторонний обмен данными между счетчиками и Центром. УСПД обменивается информацией с верхним уровнем с использованием одного из каналов связи: GSM, GPRS, Ethernet. Основным каналом связи для обмена информацией между УСПД и нижним уровнем является канал PLC.

Рисунок 5. Схема построения SMART IMS в общем виде

К преимуществам АИИС КУЭ Smart IMS относится:

1. Уверенный обмен данными при передаче по силовой сети. Благодаря технологии ретрансляции сигнала каждым устройством и использованию двухчастотного канала передачи, обеспечивается надежный устойчивый канал связи.

2. После введения системы в эксплуатацию потери электроэнергии снижаются до уровня технических. Система предоставляет возможность сведения балансов, что является эффективной мерой по борьбе с хищениями электроэнергии.

3. Наличие встроенного управляемого силового реле. Данная функция позволяет контролировать нагрузку абонента в соответствии с договором и производить ограничение режима электропотребления в случае несоблюдения условий договора. Кроме того, система позволяет контролировать загруженность линий и оборудования в часы пиковых нагрузок.

4. Контроль текущих параметров сети: мощности, напряжения, частоты, тока, дифференциального тока, - с возможностью отключения встроенного силового реле при выходе параметров за допустимый диапазон. Это позволяет защитить оборудование абонента в случае возникновения аварийной ситуации, а также бороться с попытками хищения отбора электроэнергии.

5. Устранение возможности сговора абонентов с обслуживающим персоналом по сокрытию реального потребления электроэнергии, что обеспечивается автоматизированным ежедневным сбором информации со всех приборов учета, а также невозможностью изменения данных о потреблении ни абонентом, ни обслуживающим персоналом.

6. Многотарифный режим работы. Счетчики поддерживают до 6-тарифов. Тарифные сетки и структура недели заносятся в конфигурацию счётчика программно из Центра, и могут быть изменены в процессе эксплуатации.

7. Использование дешевых и простых в настройке и обслуживании каналов GSM или GPRS для обмена инвормации между УСПД и Центром.

8. Надежность эксплуатации при низких температурах (до -400С и ниже). При падении температуры ниже -200С ЖК дисплей отключается, а данные продолжают поступать в Центр сбора информации.

9. Интеграция с любой биллинговой системой за счет использования стандартной СУБД MS SQL Server.

10. Простота запуска системы и проведения пусконаладочных работ. Минимальный набор оборудования для создания системы состоит всего из трех компонентов. Для запуска системы учета электроэнергии в промышленную эксплуатацию достаточно установить счетчик у абонента, маршрутизатор на подстанции и настроить сервер в офисе электросетевой компании/руководителя предприятия/председателя СНТ, ТСЖ.

Описание счетчиков и оборудования

а) б) в)

Рисунок 6. Внешний вид приборов учета Матрица: а) однофазный прибор учета; б) трехфазный прибор учета; в) трехфазный прибор учета трансформаторного включения.

Однофазный счетчик NP71L.1-1-3 — это интеллектуальное электронное устройство для учета активной и реактивной энергии. Однофазный счетчик NP71L.1-1-3 предназначен для измерения мгновенной мощности и потребляемой активной и реактивной энергии в цепях однофазного переменного тока. Такой счетчик, как правило, устанавливается у однофазных абонентов в многоквартирных домах, а также у маломощных абонентов мелкомоторного сектора.

Трехфазный счетчик NP73L.1-1-2 — это интеллектуальное электронное устройство для учета активной и реактивной энергии. Трехфазный счетчик NP73L.1-1-2 предназначен для измерения мгновенной мощности и потребляемой активной и реактивной энергии в цепях трехфазного переменного тока. Такой счетчик, как правило, устанавливается у трехфазных абонентов в многоквартирных и частных домах, а также у маломощных трехфазных абонентов мелкомоторного сектора.

Трехфазный счетчик трансформаторного включения NP73L.3-5-2 — это интеллектуальное электронное устройство для учета активной и реактивной энергии. Трехфазный счетчик NP73L.3-5-2 предназначен для измерения мгновенной мощности и потребляемой активной и реактивной энергии в цепях трехфазного переменного тока. Такой счетчик, как правило, устанавливается на трансформаторных подстанциях или во ВРУ домов в качестве балансного счетчика, а также у мощных трехфазных абонентов мелкомоторного сектора.

Все приборы учета системы Матрица собирают информацию и передают ее в Центр с использованием встроенного PLC-модема.

Основные функции счетчиков Матрица:

• измерение и учет активной и реактивной энергии (емкостной и индуктивной) в одном или двух направлениях;

• многотарифный учет электроэнергии (доступно до трех временных тарифов с возможностью задания рабочих, выходных и специальных дней);

• измерение активной и реактивной мощности, тока (мгновенного, среднего, дифференциального), среднеквадратичного напряжения, температуры, частоты, cosф;

• возможность считывания суточных и 15,30,60-минутных профилей;

• использование основного реле для отключения/подключения потребителя из центра сбора данных, для ограничения потребляемой активной мощности, для защитного отключения при бросках тока и напряжения, при наличии дифференциального тока;

• возможность дистанционного считывания данных и конфигурирования счетчика.

Все счетчики имеют различные датчики для исключения попыток несанкционированного доступа:

• датчик вскрытия корпуса счетчика;

• датчик вскрытия крышки клеммника;

• датчик сильного внешнего магнитного поля;

• датчик дифференциального тока.

Рисунок 7. УСПД RTR512.10-6L/EY

Устройство сбора-передачи данных (УСПД) RTR512 (прежнее название маршрутизатор) является важной составляющей частью АИИС "Матрица" и обеспечивает обмен информацией между Центром сбора данных и приборами учета электроэнергии, а также другим оборудованием. Обмен со счетчиками электрической энергии серии 5 и 7 Lite, удаленными дисплеями RUD 512, а также дополнительным оборудованием осуществляется по каналу PLC с использованием модуляции FSK. Для обмена информацией с Центром УСПД RTR512 может использовать следующие каналы связи:

• GSM;

• GPRS;

• Ethernet;

• CM-Bus.

Помимо транзита данных УСПД выполняют следующие функции:

• Синхронизация времени в сети АИИС Матрица;

• Постоянный поиск и автоматическое определение всех устройств в сети 0,4 кВ;

• Перенаправление потребительской информации со счетчиков на внешние дисплеи;

• Хранение данных до момента передачи их в Центр, либо до истечения их времени жизни.

Как правило УСПД устанавливается в трансформаторной подстанции (1 УСПД — на 1 двухсекционную ТП). Если в ТП один силовой трансформатор — также устанавливается 1 УСПД. В отдельных случаях допускается установка RTR512 во ВРУ дома, в правлении СНТ, ТСЖ или в диспетчерском пункте предприятия.

УСПД RTR512 в процессе штатной работы постоянно посылает в сеть широковещательные кадры регистрации, на которые отвечают счётчики. Счётчики синхронизирует своё время с указанным в кадре временем и отвечает УСПД, сообщая ему свой номер, а также готовые к передаче данные, если такие имеются.

Связь УСПД с удаленными счетчиками, вследствие длины и зашумленности линии 0,4 кВ, может оказаться невозможной. Такие счетчики напрямую «невидимы» для УСПД. В связи с этим обмен данными между УСПД и счетчиками организован по принципу многоуровневой адресации. Все устройства поддерживают функцию ретрансляции сигнала, которая осуществляется встроенными LV-модемами.

Рисунок 8. Схема передачи PLC сигнала по уровням сети.

Все счетчики в магистрали разделяются на уровни доступа. В нулевой уровень доступа входят счетчики, с которыми УСПД устанавливает связь напрямую, в первый уровень входят счетчики, связь с которыми УСПД поддерживает через счетчики нулевого уровня и так далее. Допускается не более семи уровней доступа. Максимальная длина участка ретрансляции составляет 350 м, соответственно длина всей линии не может превышать 350х7=2450 м.

Основной способ получения данных от счётчиков – автоматический, без предварительного запроса. Расписание автоматической передачи (типы данных и периодичность передачи) конфигурируется в счетчике. Данные могут быть получены также по оперативному запросу из Центра. Данные буферизируются в УСПД и могут сохраняться до двух суток в виде сетевой очереди. УСПД поддерживает передачу информации с 2500 устройств.

Рисунок 9. Дисплей RUD 512-L

Удаленный дисплей предназначен для считывания информации со счетчика электрической энергии (при использовании пользовательского дисплея счетчик можно расположить в недоступном для абонента месте).

Основные характеристики:

• работает в однофазных сетях 220 – 240 В

• при передаче информации от счетчика через маршрутизатор используется PL-магистраль (провода сети 0,4 кВ), никакой дополнительной проводки не требуется

• благодаря PL-модему дисплей может использоваться как ретранслятор на длинных участках сети

• потребляемая мощность не более 3 Вт

• габаритные размеры 36,5х82х144 мм

• масса – не более 0,25 кг

• рабочий диапазон температур от -40°С до +70°С

Система учета SMART IMS является программно-аппаратным продуктом, выполненным по технолохии ADDAX. Структура программного обеспечения  ADDAX 6.0 соответствует трехзвенной клиент-серверной архитектуре Системы:

• клиентские приложения;

• сервер приложений;

• хранилище данных.

Рисунок 10. Структура обработки данных в АИИС КУЭ Smart IMS.

В состав структуры входят следующие компоненты (версии ПО Smart IMS актуальны на август 2014 года):

• OC Windows XP, 7, 8, 8.1, Windows Server 2003, 2008, 2012;

• MS SQL Server 2005, 2008, 2012;

• RootRouterPlus v. 6.1.0.33 patch 3.5;

• NMS v. 6.0.1.200;

• SIMS v. 6.0.1.613;

• CosemClient v. 1.0.0.318 (для непосредственного подключения к счетчикам через CM-Bus интерфейс).

Основные функции NMS по управлению Системой:

• обнаружение изменений в сети;

• определение типа новых устройств;

• конфигурирование каналов связи в RootRouter;

• отображение отчетов по статистике;

• конфигурирование маршрутизаторов для передачи аварий и статистики, которая является основой при анализе работы сети.

Основные функции SIMS по управлению устройствами в Системе:

• составление и просмотр справочников (запросов данных, тарифных сеток, расписаний работы дополнительного реле,  SSC, LCU);

• управление пользователями системы;

• анализ запросов на получение данных или на установку конфигурации устройств;

• управление адресными точками и точками учета;

• управление устройствами сети;

• установка конфигураций на устройства;

• просмотр истории установленных конфигураций;

• просмотр данных, полученных  с устройств сети;

• сведение балансов по группам устройств.

В приложении Sims Client можно отобразить данные по учетной точке или по группе учетных точек, а также посмотреть расход по счетчикам и результат вывести в виде графика. Например:

Рисунок 11. Табличное и графическое отображение потребленной потребителем электроэнергии в приложении Sims Client.

В  приложении Sims Client можно отправлять конфигурацию на счетчики и другие устройства по целому ряду параметров:

• локальный дисплей;

• удаленный дисплей;

• профили хранения данных на 5, 10, 15, 30, 60 мин.;

• тарифный план (до 8 переключений тарифа за сутки);

• лимиты таких значений, как:

  • активная мощность;

  • реактивная мощность;

  • cosϕ импорт и экспорт;

  • максимального тока;

  • дифференциального тока;

  • максимального и минимального напряжения;

  • частоты.

• включение/отключение реле.

Например,  отключение реле выглядит так:

Включение реле выглядит так:

Рисунок 12. Удаленное отключение и подключение абонента через приложение Sims Client.

В приложении Sims Client реализована возможность сведения баланса между счетчиками на входе (например вводными в ТП) и ПУ на выходе (например на отходящих фидерах в ТП). Например:

Рисунок 13. Баланс потерь по участкам сети.

В приложении Sims Client существует возможность определения прав доступа для различных групп пользователей с целью разграничения параметров для дальнейшего просмотра и конфигурирования устройств. Это функция актуальна при наличии, помимо серверной части, клиентских пользовательских мест.

Для интеграции счетчиков электрической энергии сторонних производителей, а также приборов учета таких ресурсов, как газ, вода и тепло, используется модуль AIU (ADDAX Interface Unit). Модуль AIU обеспечивают выполнение следующих функций:

• прием сигналов от датчиков приборов учета;

• долговременное хранение учетной информации;

• распознавание и регистрация аварий.

Также программный комплекс SMART IMS можно интегрировать в биллинговые системы, настроив выгрузку данных в автоматическом режиме или через SQL запрос в БД.

Вывод: Таким образом АСКУЭ «Матрица» всем необходимым стандартам предусмотренным на сегодняшний день, а также имеет все необходимые запасы характеристик на случай введения каких-либо новых стандартов принятых в развитых европейских странах [1].

.