Статьи

---

---

Сертификат №798

Обслуживание

АСКУЭ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

      Что было...

      В 1968 году в единой энергосистеме СССР для промышленных предприятий с установленной мощностью более 750 кВА взамен одноставочного тарифа, (который очень «грубо» аппроксимировал реальный неравномерный график нагрузки энергосистемы) был введен двухставочный, определивший отдельную плату за потребленную электроэнергию и дополнительную плату за заявленную мощность в часы максимума. Тогда и возникла потребность в создании технических систем, которые, в отличие от обыкновен-ного индукционного счетчика, могли бы, во-первых, фиксировать не только значения электроэнергии нарастающим итогом во времени, но и мощность нагрузки в заданные пиковые часы, и, во-вторых, позволяли принимать и обрабатывать информацию от множества обычных индукционных электросчетчиков.
      Впервые в СССР такие системы разработали ученые Белорусского филиала ЭНИН им. Г.М. Кржижановского (ныне РУП «БелТЭИ») в 1975-м. Серийный выпуск информационно-измерительных систем энергоучета ИИСЭ-48 (цифры обозначают количество каналов учета, или подключаемых электросчетчиков) наладили на Вильнюсском заводе электроизмери-тельной техники.
      За последующие 15 лет институт создал еще несколько поколений систем (ИИСЭ2-96, ИИСЭ3-64, ИИСЭ4-192 и другие). В начале 90-х годов с распадом СССР они дали толчок развитию на новой элементной и конструктивной базе, но с сохранением основных принципов построения ИИСЭ, аналогичных систем в Беларуси (системы «СИМЭК», «ЭРКОН», «СЭМ», «БУЭ»), в России (системы «ТОК», «ЭНЕРГИЯ», «РЕСУРС», «СИКОН»…), на Украине (система ЦТ5001). Все эти специализированные системы и положили начало созданию на промышленных предприятиях АСКУЭ, которые, с одной стороны, превратились в одну из отдельных отраслей техники, с другой, самостоятельным направлением энергосберегающей технологии…

      Что есть...

      Поскольку в настоящее время стандарты на построение АСКУЭ отсутствуют, при создании системы учета используются, как правило, отдельные положения «Комплекса стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы» (в частности, РД 50-34.698-90), личный опыт проектировщиков по разработке АСКУЭ для конкретных заводов и фабрик, литературные источники, а также технические условия энергоснабжающих организаций.
      Ради экономии средств при создании АСКУЭ промышленного предприятия необходимо в максимальной степени учитывать сложившуюся инфраструктуру энергоучета, сохраняя по возможности ранее установленные средства учета или выполняя их необходимую модернизацию для включения в создаваемую АСКУЭ.
      Промышленные предприятия существенно различаются как по своей технологии, так и по своим размерам (мелкие, средние, крупные) и структуре (участки, цеха, промышленные площадки, заводы, объединения). Можно предложить некий типовой, на конкретных технических средствах, проект АСКУЭ предприятия, но он будет подходить далеко не для каждого предприятия. Кроме того, необходимо понимать, что средства учета непрерывно совершенствуются и поэтому конкретные технические решения по учету тех или иных видов энергоресурсов будут постоянно изменяться. Но при этом, на наш взгляд, в обозримом будущем общие принципы и подходы останутся неизменными.

      Сложившаяся типовая схема промышленного предприятия (рис. 1) - его инфра- и интраструктура, с точки зрения энергоучета, представляет собой единую иерархию основных производственно-организационных элементов (объединение - заводы - цеха - участки - установки), собственные источники энергоресурсов (котельные и блок-станции) и хозяйственные объекты непроизводственной сферы деятельности (детские садики, общежития, столовые, профилактории, базы отдыха, магазины и т.п.), а также структуры, юридически и коммерчески самостоятельные, но связанные с основными общей схемой энергоснабжения - абоненты и субабоненты.
      Система АСКУЭ предполагает, во-первых, автоматизацию энергоучета не в отдельных бессистемно выбранных точках, а начиная с верхнего уровня (головной учет) - границы раздела с поставщиками энергоресурсов (подстанции, газораспределительные и тепловые пункты), включая промежуточные уровни (структурный учет) - корпуса, цеха, участки, и оканчивая нижним уровнем (местный учет) - крупные энергоемкие технологические установки. Во-вторых, автоматизацию учета всех потребляемых предприятием энергоресурсов (комплексный энергоучет). И, в-третьих, мониторинг энергопотребления в реальном масштабе времени с оперативным отслеживанием и контролем использования энергии по любой точке, структуре и ресурсу.
      Ту часть системы, которая реализует головной учет, фиксируя потребляемые энергоресурсы на границе балансного раздела с поставщиком, а также головной или структурный учет с абонентами, называют коммерческой АСКУЭ, или расчетной, а все другие (распределение энергоресурсов внутри предприятия по всем его уровням) - технической АСКУЭ.
      Вышеупомянутые части различаются, прежде всего, нормативно-правовыми требованиями, и могут быть реализованы как в виде отдельных, независимых АСКУЭ, так и в виде единой системы учета на одних и тех же программно-технических средствах.

      Что будет...

      а) достоверно и постоянно определять свое реальное энергопотребление и обеспечить соответствующие точные расчеты с поставщиками, абонентами и субабонентами, исключив возможность приписок (в том числе и от перенесения потерь поставщика на потребителя);
      б) обеспечить обоснованный выбор наиболее
выгодного многоставочного тарифа и адекватного ему текущего режима энергопотребления в условиях
альтернативности тарифов, а также финансовые расчеты за потребленные ресурсы по такому тарифу;
      в) эффективно контролировать и регулировать энергопотребление в рамках выбранного тарифа для минимизации затрат энергоресурсов и тарифных платежей;
      г) осуществлять контроль, фиксацию и сигнализацию отклонений величин энергопотребления относительно заданных внешних и внутренних лимитов,
режимных и технологических ограничений мощности, расхода и других параметров энергоносителей с
целью принятия оперативных решений, предотвращения аварийных ситуаций и минимизации ущерба (в том числе и от возможных штрафных санкций энергоснабжающих организаций);
      д) оперативно прогнозировать и планировать энергопотребление предприятия для достижения его
устойчивой работы;
      е) обеспечить внутренний хозрасчет по энергоресурсам между подразделениями предприятия с целью экономии энергоресурсов и их рационального расходования на рабочих местах;
      ж) выявить все потери энергоресурсов от нарушения технологических режимов, несанкционированного их использования или бесхозяйственных утечек;
      з) контролировать в реальном времени удельные нормы расхода энергоносителей на выпуск продукции и снижать за счет оперативных организационно-
технических мероприятий их долю в себестоимости продукции;
      и) автоматически управлять энергопотреблением на основе заданных критериев и приоритетных схем включения/отключения потребителей-регуляторов с целью экономии энергоресурсов;
      к) эффективно контролировать работоспособность и исправность всех средств учета.

      Для полной реализации своего назначения современная АСКУЭ должна строиться исключительно как многоуровневая система (рис. 2):
      1) нижний уровень (первичный учет) содержит первичные измерительные преобразователи ПИП с
телеметрическими выходами (аналоговыми или импульсными) или цифровыми интерфейсами, которые непрерывно или с минимальным интервалом усредняют измерение параметров энергоучета - расхода, мощности, давления, температуры, количества энергоносителя, количества теплоты с энергоносителем - по каналам и точкам учета (фидер, труба);
      2) средний уровень (уровень систем) содержит контроллеры (К), или специализированные измерительные системы (сумматоры, устройства сбора и передачи данных - УСПД), со встроенным программным обеспечением, осуществляющие в заданном цикле интервала усреднения круглосуточный сбор измерительных данных с территориально распределенных ПИП, а также накопление, обработку и передачу этих данных на верхний уровень;
      3) верхний уровень (уровень ПЭВМ). Персональный компьютер со специальным программным обеспечением, «в обязанности» которого входит сбор информации с контроллера (или группы этих устройств), итоговую обработку этих сведений как по каналам и точкам учета, так и по их группам - по подразделениям и объектам предприятия (структурам), а также отображение и документирование данных.
      Нижний уровень АСКУЭ связан со средним уровнем измерительными каналами, в которые входят все измерительные средства и линии связи от точки учета до контроллера, включая его входные цепи. Так, например, для электроучета под измерительным каналом подразумевается цепочка от питающего фидера, проходящая через измерительные трансформаторы тока и напряжения, электросчетчик с телеметрическим или цифровым выходом и линия связи до контроллера.
      В свою очередь средний уровень системы связан с верхним уровнем каналом связи, в качестве которого могут использоваться физические проводные линии связи, выделенные или коммутируемые телефонные каналы, радиоканалы (совокупность каналов называют средой связи). Передача данных по этим каналам осуществляется, как правило, по стандартным интерфейсам и стандартным или оригинальным протоколам обмена.
      Следует заметить, что сами по себе ни первый, ни второй уровни не способны в полной мере обеспечить комплексный учет, и только трехуровневая схема позволяет АСКУЭ выполнить в полном объеме свое предназначение. Более того, у многих преобразователей (например, электросчетчики, водомеры), установленных на первичном уровне, нет даже дистанционных выходов. Поэтому при создании полноценной АСКУЭ на предприятии необходимо эти устройства либо заменить, либо модернизировать.
      Впрочем, трехуровневая схема может «превратиться» в двухуровневую с распределением контроллерных программно-аппаратных функций систем среднего уровня либо вниз - в «интеллектуальные» первичные преобразователи, либо вверх - в ПК. В отдельных случаях, в крупных и сверхкрупных предприятиях трехуровневая схема АСКУЭ может трансформироваться в четырехуровневую.

      Наиболее перспективной реализацией трехуровневой схемы является децентрализованная АСКУЭ (рис. 3), которая создается на базе недорогих малоканальных систем учета со встроенным табло и клавиатурой. Такие системы устанавливаются непосредственно на объектах и через среду связи подключаются к удаленному ПК главного энергетика предприятия. Децентрализованная АСКУЭ обеспечивает в реальном масштабе времени доступ к информации энергоучета всем заинтересованным лицам. Руководству предприятия, начальникам подразделений, котельной, обособленных хозяйственных объектов, абонентам и субабонентам (доступ к информации на местах реализуется через пульт и клавиатуру систем, что не исключает их подключения к местным компьютерам или локальной сети предприятия с целью увеличения сервиса учета). Такая АСКУЭ позво-ляет без противоречий объединить в рамках единой системы функции коммерчес-кого и технического учетов. Одна или несколько малоканальных систем выделяются для коммерческого учета (соответственно пломбируются энергоконтро-лирующими организациями для защиты от несанкционированного доступа), а остальные открытые системы ведут технический. Кроме того, децентрализованная АСКУЭ, использующая системы учета с дополнительными функциями управления, может автоматически «управлять» нагрузкой (потребителями-регуляторами)непосредственно на местах установки систем.
      Но какой бы ни бы-ла, в конечном счете, АСКУЭ, прежде необходим тщательный анализ многих факторов, начиная со схемы энергоснабжения предприятия и установленных первичных приборов учета и кончая рабочими местами потребителей будущей информации энергоучета. В одних случаях построение АСКУЭ начина-ется, как правило, с коммерческого учета электроэнергии, а в других - с учета теплоносителей.
      Расширение частной, например коммерческой АСКУЭ по электроэнергии, построенной на малоканальных системах (сумматорах), на технический учет электроэнергии или учет энергоносителей может идти двумя путями: через зарезервированные входы сумматора. К ним могут подключаться не только электронные или индукционные электросчетчики с импульсными выходами, но и водомеры, расходо-меры или теплосчетчики с импульсными выходами. При этом ранее созданная АСКУЭ на всех своих трех уровнях практически не изменяется.
      Передача информации с сумматора на верхний уровень АСКУЭ (компьютер энергетика) реализуется через 3-проводной интерфейс RS-232 в формате асинхронной связи. Дальность подключения по RS-232 зависит от типа кабеля и скорости передачи. При скорости 1200 бод для экранированного кабеля типа «витой пары» дальность достигает 800 м. Кстати при подключении сумматора к ПЭВМ, расположенной в пределах одной комнаты можно использовать любой тип кабеля связи.
      Для АСКУЭ технического учета можно использовать те же сумматоры, что и для вышеупомянутой коммерческой АСКУЭ, с подключением к ним по импульсным входам индукционных счетчиков с телеметрическими датчиками импульсов (до 16 счетчиков-датчиков на один сумматор). Для расширения АСКУЭ на учет энергоносителей можно использовать как импульсные входы сумматоров для подключения к ним расходомеров или теплосчетчиков с импульсными выходами, так и отдельные теплосчетчики с цифровыми выходами, подключаемые непосредственно к компьютеру энергетика.
      Для средних и мелких предприятий внедрение АСКУЭ (на среднем уровне) требует всего лишь одной-двух малоканальных систем энергоучета, что существенно удешевляет автоматизацию энерго-учета. Для крупных возможно использование десятков систем, подключение которых к ПК производится через встроенные в ПК мультиплексоры или с применением многоточечного интерфейса типа, например, RS-485 (подсоединение до 32 и более систем на одну 2- или 4-проводную линию связи).
      Сегодня, когда будущее промышленного производства находится под знаком постоянно дорожающих энергоресурсов и необходимости их точного, достоверного и оперативного учета, жесткого контроля, регулирования, ограничения, каждое современное предприятие должно иметь единую оперативную и разветвленную систему энергоучета и контроля по всей своей структурной иерархии и по всем энерго-носителям с доведением этого контроля до каждого энергоемкого рабочего места. Проще говоря - АСКУЭ.

Журнал «PRO электричество» № 3(11)-2004
Ведущий научный сотрудник РУП «БелТЭИ», к.т.н. А.Л. Гуртовцев