Автоматизация учета энергопотребления

Энер­гия лю­бит счет

В свя­зи с ро­стом цен на энер­го­но-­си­те­ли пос­тав­щи­ки и пот­ре­би­те­ли энер­го­ре­сур­сов хо­тят иметь точ­ные и объ­ек­тив­ные дан­ные о ве­ли­чи­не рас­хо­да элек­тро­э­нер­гии, теп­ла и т. п.

Ра­нее раз­ра­бо­тан­ные сис­те­мы уче­та ти­па ИИСЭ, ЦТ-5000 мо­раль­но и фи­зи­чес­ки ус­та­ре­ли, в свя­зи с чем ак­ту­аль­на за­да­ча со­зда­ния но­вых средств, учи­ты­ва­ю­щих со­вре­мен­ные тех­но­ло­ги­чес­кие до­сти­же­ния.

Ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ная сис­те­ма кон­тро­ля и уче­та элек­тро­пот­реб­ле­ния (АС­КУЭ) «Миус», со­здан­ная в кон­струк­тор­­ском бю­ро «Миус» Та­ган­рог­ско­го ра­дио­тех­ни­чес­ко­го уни­вер­си­те­та, име­ет ряд тра­ди­ци­он­ных ха­рак­те­рис­тик, при­су­щих по­до­бным сис­те­мам. И в то ­же вре­мя АС­КУЭ «Миус» от­ли­ча­ют осо­бен­нос­ти, де­ла­ю­щие эту сис­те­му эф­фек­тив­ной.

Из че­го сде­ла­ны «кир­пи­чи­ки»

Ос­нов­ным эле­мен­том лю­бой АС­КУЭ яв­ля­ет­ся ус­трой­ст­во, пред­на­зна­чен­ное для сбо­ра дан­ных о пот­реб­лен­ной элек­тро­э­нер­гии и пе­ре­да­чи ин­фор-­ма­ции в цен­траль­ный компь­ютер сис­те­мы. Струк­ту­ра ус­трой­ст­ва сбо­ра и пе­-ре­да­чи дан­ных «Ми­ус» (УСПД «Ми­ус») по­ка­за­на на рис. 1.

В на­ча­ле раз­ра­бот­ки УСПД «Ми­ус» бы­ли рас­смот­ре­ны ва­ри­ан­ты его ре­а­ли­за­ции на оте­чес­твен­ных мик­роп­ро­цес­со­рах ти­па 1821ВМ85, 1816 ВЕ31/51. Но пос­ле ана­ли­за со­вре­мен­ных тре­бо­ва­ний к ус­трой­ст­вам про­мыш­лен­но­го при­ме­не­ния ста­ло яс­но, что ис­поль­зо­ва­ние этих мик­роп­ро­цес­со­ров не­пер­спек­тив­но. Что же бы­ло де­лать? В то вре­мя в Рос­сию, на­пол­нен­ную компь­юте­ра­ми «жел­той» и «крас­ной» сбор­ки, на­ча­ли пос­ту­пать компь­юте­ры brand name и вмес­те с ни­ми по­я­ви­лись вы­со­ко­ка­чес­твен­ные про­мыш­лен­ные ра­бо­чие стан­ции и кон­трол­ле­ры.

Про­мыш­лен­ные кон­трол­ле­ры MicroPC фир­мы Octa-gon Systems (США) ре­ши­ли все про­бле­мы с вы­бо­ром вы­чис­ли­тель­но­го яд­ра УСПД. Это был от­но­си­тель­но де­ше­вый ва­ри­ант про­мыш­лен­но­го кон­трол­ле­ра, ра­бо­та­ю­ще­го в рас­ши­рен-­ном ди­а­па­зо­не тем­пе­ра­тур, име­ю­ще­го ап­па­рат­ные ча­сы, сто­ро­же­вой тай­мер, энер­го­не­за­ви­си­мое за­по­ми­на­ю­щее ус­трой­ст­во.

Для вы­пол­не­ния фун­к­ций сбо­ра, ото­бра­же­ния ин­фор­ма­ции, пе­ре­да­чи дан­ных бы­ли удач­но при­ме­не­ны мо­ду­ли со­бствен­ной раз­ра­бот­ки:

• мо­дуль со­пря­же­ния;
• пульт уп­рав­ле­ния и ин­ди­ка­ции;
• мо­ду­ли оп­то­раз­вяз­ки;
• ра­дио­мо­дем.

Раз­ра­бо­тан­ное УСПД «Миус» яв­ля­ет­ся мощ­ным вы­чис­ли­тель­ным ус­трой­ст­вом, спо­соб­ным об­ра­ба­ты­вать ин­фор­ма­цию от 96 дат­чи­ков (элек­трос­чет­чи­ков). На­коп­лен­ная ин­фор­ма­ция о по­треб­лен­ной элек­тро­э­нер­гии и мощ­нос­ти ото­бра­жа­ет­ся на таб­ло ин­ди­ка­ции и мо­жет быть рас­пе­ча­та­на на под­клю­ча­е­мом при­нте­ре.

УСПД ра­бо­та­ет в не­пре­рыв­ном ре­жи­ме. В слу­чае от­клю­че­ния се­те­во­го пи­та­ния все на­коп­лен­ные дан­ные со­хра­ня­ют­ся в энер­го­не­за­ви­си­мой па­мя­ти.

IBM РС со­вмес­ти­мая ар­хи­тек­ту­ра кон­трол­ле­ра MicroPC поз­во­ли­ла быс­т­ро со­здать и от­ла­дить про­грам­мное обес­пе­че­ние УСПД.

Боль­шой объ­ем ди­на­ми­чес­кой и энер­го­не­за­ви­си­мой па­мя­ти (по срав­не­нию с мик­ро­кон­трол­ле­ра­ми) поз­во­лил уде­лить осо­бое вни­ма­ние над­еж­нос­ти про­грам­мно­го обес­пе­че­ния, со­здал воз­мож­ность ре­зер­ви­ро­ва­ния дан­ных и кон­тро­ля их до­сто­вер­нос­ти. Мощ­ные вы­чис­ли­тель­ные сред­ст­ва кон­трол­ле­ра MicroPC поз­во­ли­ли ре­а­ли­зо­вать над­еж­ный ал­го­ритм об­ме­на по ка­на­лам свя­зи.

Все про­грам­мное обес­пе­че­ние для УСПД бы­ло раз­ра­бо­та­но и от­ла­же­но на на­столь­ной ПЭВМ IBM PC. За­груз­ка про­грам­мно­го обес­пе­че­ния в кон­трол­лер MicroPC ре­а­ли­зо­ва­на сер­вис­ным про­грам­мным обес­пе­че­ни­ем фир­мы Octagon Systems без при­ме­не­ния до­пол­ни­тель­ных тех­ни­чес­ких средств.

Са­мое глав­ное — на ба­зе кон­трол­ле­ра MicroPC уда­лось ре­а­ли­зо­вать фун­кци­о­наль­ные воз­мож­нос­ти, пред­ус­мот­рен­ные для УСПД «Ти­по­вы­ми тех­ни­чес­ки­ми тре­бо­ва­ни­я­ми к сред­ст­вам ав­то­ма­ти­за­ции кон­тро­ля и уче­та элек­тро­э­нер­гии и мощ­нос­ти для АС­КУЭ энер­го­сис­тем», ут­вер­жден­ны­ми РАО «ЕЭС Рос­сии».

Про­грам­мно-ап­па­рат­ный ком­плекс, ус­та­нав­ли­ва­е­мый на объ­ек­те кон­тро­ля и со­сто­я­щий из УСПД «Ми­ус», счет­чи­ков элек­тро­э­нер­гии, те­ле­ком­му­ни­ка­ци­он­но­го обо­ру­до­ва­ния, фор­ми­ру­ет пе­ри­фе­рий­ный кон­троль­ный ком­плекс (ПКК).

Ра­бо­та АС­КУЭ «Миус»

Струк­ту­ра АС­КУЭ «Миус» пред­став­ле­на на рис. 2. Вся ин­фор­ма­ция об элек­тро­пот­реб­ле­нии на­кап­ли­ва­ет­ся в УСПД «Миус» и пе­ри­о­ди­чес­ки пе­ре­да­ет­ся в цен­траль­ный компь­ютер. Пер­вич­ны­ми дат­чи­ка­ми сис­те­мы яв­ляют­ся счет­чи­ки элек­тро­э­нер­гии, име­ю­щие те­ле­мет­ри­чес­кий им­пуль­с­ный вы­ход (ти­па ПСЧ-4, СА4У-И672Д).

УСПД сис­те­мы ра­бо­та­ют круг­ло­су­точ­но в ав­то­ма­ти­чес­ком ре­жи­ме, обес­пе­чи­вая вы­чис­ле­ние и за­по­ми­на­ние рас­чет­ных па­ра­мет­ров.

Не­пре­рыв­но про­из­во­дит­ся под­счет им­пуль­сов, пос­ту­па­ю­щих от каж­до­го под­клю­чен­но­го к УСПД счет­чи­ка элек­три­чес­кой энер­гии, и вы­чис­ле­ние зна­че­ний, эк­ви­ва­лен­т­ных те­ку­щим по­ка­за­ни­ям счет­ных ме­ха­низ­мов элек­тро­счет­чи­ков.

Пос­то­ян­но оп­ре­де­ля­ет­ся трех­ми­нут­ная мощ­ность по ка­на­лам уче­та.

Раз в 30 ми­нут УСПД за­по­ми­на­ет и хра­нит в те­че­ние трех су­ток вы­чис­лен­ные для каж­до­го ка­на­ла зна­че­ния пот­реб­лен­ной элек­тро­­энер­гии.

В те­че­ние рас­чет­но­го пе­ри­о­да оп­ре­де­ля­ют­ся мак­си­маль­ные зна­че­ния сред­ней полу­ча­со­вой мощ­нос­ти от­дель­но в ут­рен­ний пик и ве­чер­ний пик. Так­же под­счи­ты­­ва­ет­ся пот­реб­­лен­ная элек­тро­э­нер­гия по ка­на­­лам уче­та, в том чис­ле по та­риф­ным зо­нам, — ут­рен­ний и ве­чер­ний пик, днев­ной по­лу­пик, ноч­ной про­вал.

В кон­це рас­чет­но­го пе­ри­о­да в УСПД фик­си­ру­ют­ся зна­че­ния пот­реб­лен­ной элек­тро­э­нер­гии по каж­до­му ка­на­лу уче­та и мак­си­маль­ные зна­че­ния сред­ней по­лу­ча­со­вой мощ­нос­ти. За­фик­си­ро­ван­ные зна­че­ния хра­нят­ся в те­че­ние 12 ме­ся­цев.

При ра­бо­те в со­ста­ве сис­те­мы УСПД обес­пе­чи­ва­ет пе­ре­да­чу за­фик­си­ро­ван­ной ин­фор­ма­ции в цен­траль­ный ком-пь­ю­тер со­глас­но пос­ту­­па­ю­щим ко­ман­дам. Ин­фор­ма­ция мо­жет пе­ре­да­вать­ся по ра­дио­ка­на­лу с по­мощью ра­дио­стан­ций или по те­ле­фон­но­му ка­на­лу че­рез под­клю­ча­е­мый те­ле­фон­ный мо­дем.

УСПД име­ет вы­хо­ды, пред­на­зна­чен­ные для уп­рав­ле­ния ис­пол­ни­тель­ны­ми ус­трой­ства­ми.

От­но­си­тель­ная пог­реш­ность на­коп­ле­ния ин­фор­ма­ции в УСПД «Миус» — 0,1%. УСПД «Миус» яв­ля­ет­ся фун­кци­о­наль­но за­кон­чен­ным мет­ро­ло­ги­чес­ки ат­тес­то­ван­ным при­бо­ром.

Сис­те­ма до­пус­ка­ет под­клю­че­ние 256 пе­ри­фе­рий­ных кон­троль­ных ком­п-лек­сов, каж­дый из ко­то­рых вклю­ча­ет в се­бя УСПД «Миус», счет­чи­ки элек­тро­э­нер­гии, те­ле­ком­му­ни­ка­ци­он­ное обо­ру­до­ва­ние и со­от­вет­ству­ю­щее про­грам­мное обес­пе­че­ние. 

Цен­тра­ли­зо­ван­ная об­ра­бот­ка дан­ных

Опе­ра­тор цен­траль­но­го компь­юте­ра сис­те­мы по­лу­ча­ет ин­фор­ма­цию о те­ку­щем пот­реб­ле­нии и мощ­нос­ти, пот­реб­ле­нии элек­тро­э­нер­гии за те­ку­щие и про­шед­шие сут­ки. На ос­но­ва­нии этих дан­ных фор­ми­ру­ют­ся су­точ­ные гра­фи­ки до­стиг­ну­той мощ­нос­ти по пот­ре­би­те­лям элек­тро­э­нер­гии.

По окон­ча­нии рас­чет­но­го пе­ри­о­да опе­ра­тор по­лу­ча­ет ин­фор­ма­цию о рас­хо­де элек­тро­э­нер­гии, в том чис­ле по та­риф­ным зо­нам, за­фик­си­ро­ван­ную на рас­чет­ное вре­мя, и мак­си­маль­ной до­стиг­ну­той в рас­чет­ном пе­ри­о­де мощ­нос­ти.

На ос­но­ва­нии при­ни­ма­е­мых из УСПД дан­ных на цен­траль­ном компь­юте­ре фор­ми­ру­ет­ся ба­за дан­ных энер­го­по­треб­ле­ния, где хра­нит­ся ин­фор­ма­ция о су­точ­ном пот­реб­ле­нии элек­тро­э­нер­гии и мощ­нос­ти.

На ос­но­ва­нии по­лу­чен­ных дан­ных рас­счи­ты­ва­ют­ся пре­вы­ше­ния ве­ли­чи­ны до­го­вор­ной мощ­нос­ти по пот­ре­би­те­лям элек­тро­э­нер­гии, оп­ре­де­ля­ет­ся ба­ланс по рас­хо­ду элек­тро­э­нер­гии на под­стан­ци­ях.

Ра­бо­та сис­те­мы стро­ит­ся на ос­но­ве еди­но­го спра­воч­ни­ка пот­ре­би­те­лей элек­тро­э­нер­гии и то­чек уче­та.

Что да­ет АС­КУЭ «Миус»

Эф­фект от при­ме­не­ния АС­КУЭ «Миус» сле­ду­ю­щий:

• без­оши­боч­но оп­ре­де­ля­ет­ся рас­ход элек­тро­э­нер­гии, в том чис­ле по та­риф­ным зо­нам;
• пос­то­ян­но кон­тро­ли­ру­ет­ся до­го­вор­ная ве­ли­чи­на за­яв­лен­ной мощ­нос­ти;
• дис­пет­че­ры элек­три­чес­ких се­тей и энер­ге­ти­ки про­мыш­лен­ных пред­при­ятий име­ют пол­ную кар­ти­ну элек­тро­пот­реб­ле­ния в ви­де ежед­нев­ных су­точ­ных гра­фи­ков пот­реб­ля­е­мой элек­тро­э­нер­гии;
• оп­ре­де­ля­ет­ся опе­ра­тив­ный, ме­сяч­ный, квар­таль­ный ба­ланс пот­реб­лен­ной элек­тро­э­нер­гии на под­стан­ци­ях и рай­он­ных элек­три­чес­ких 
• се­тях в це­лом.

Где ра­бо­та­ет АС­КУЭ «Миус»

АС­КУЭ «Миус» ус­та­нов­ле­на на пред­при­ятии «Юго-За­пад­ные элек­три­чес­кие се­ти» г. Та­ган­ро­га. В на­сто­я­щее вре­мя в сис­те­му под­клю­че­ны два пе­ри­фе­рий­ных кон­троль­ных ком­плек­са, ус­та­нов­лен­ных на под­стан­ци­ях. Сис­те­ма поз­во­ля­ет по­лу­чить ин­фор­ма­цию о пот­реб­ле­нии на 19 про­мыш­лен­ных пред­при­яти­ях (96 ка­на­лов уче­та — счет­чи­ков элек­тро­э­нер­гии).

В 1996-97 го­дах пла­ни­ру­ет­ся за­вер­шить со­зда­ние об­ще­го­род­с­кой АС­КУЭ, в ко­то­рую бу­дет вхо­дить 14 пе­ри­фе­рий­ных кон­троль­ных ком­плек­са. Та­кая сис­те­ма поз­во­лит кон­тро­ли­ро­вать 75% пот­реб­ля­е­мой го­ро­дом элек­тро­э­нер­гии и 99% за­яв­лен­ной мощ­нос­ти.

В г. Ро­сто­ве-на-До­ну на ба­зе УСПД «Миус» со­зда­на АС­КУЭ для пред­при­ятия «Го­род­с­кие элек­три­чес­кие се­ти». УСПД «Миус» ус­та­нов­ле­ны для кон­тро­ля пя­ти про­мыш­лен­ных пред­при­ятий.

Без­бу­маж­ная тех­но­ло­гия

Ко­неч­ная цель внед­ре­ния АС­КУЭ — пе­ре­ход к без­бу­маж­ной тех­но­ло­гии уче­та и фи­нан­со­вых рас­че­тов за по­треб­лен­ную элек­тро­э­нер­гию.

АС­КУЭ «Миус», ус­та­нов­лен­ная в Ро­с­тов­с­ких го­род­с­ких элек­тро­се­тях, поз­во­ли­ла это­му пред­при­ятию со­здать у се­бя про­об­раз ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ной об­ще­го­род­с­кой сис­те­мы кон­тро­ля, уче­та и фи­нан­со­вых рас­че­тов за пот­реб­ля­е­мую элек­тро­э­нер­гию, ис­поль­зу­ю­щей без­бу­маж­ную тех­но­ло­гию сбо­ра дан­ных, фи­нан­со­вых рас­че­тов за от­пу­щен­ную элек­тро­э­нер­гию.

Эта система была создана сов­мест­ными усилиями Ростовских электри­ческих сетей, НКБ «Миус» ТРТУ, НКБ «Миус-2», НПП «Квинт» г. Та­ган­рога. 

Ин­фор­ма­ция от ус­та­нов­лен­ных на про­мыш­лен­ных пред­при­яти­ях УСПД пос­ту­па­ет в ЦЭВМ сис­те­мы. На ос­но­ве этой ин­фор­ма­ции фор­ми­ру­ют­ся фай­лы дан­ных, пред­на­зна­чен­ные для об­ра­бот­ки рас­чет­но-фи­нан­со­вым про­гра­ммным обес­пе­че­ни­ем, ко­то­рое под­счи­ты­ва­ет пот­реб­лен­ную элек­тро­э­нер­гию, ее сто­и­мость и фор­ми­ру­ет фи­нан­со­вые до­ку­мен­ты. Эти до­ку­мен­ты мо­гут пе­ре­да­вать­ся в банк в элек­трон­ной фор­ме по те­ле­фон­ным ка­на­лам свя­зи. Из бан­ка пос­ту­па­ют све­де­ния о про­из­ве­ден­ной оп­ла­те, ко­то­рые ав­то­ма­ти­чес­ки вво­дят­ся в ба­зу дан­ных и под­во­дят итог рас­че­та за пот­реб­лен­ную элек­тро­э­нер­гию.

Струк­ту­ра ав­то­­ма­ти­зи­ро­ван­ной сис­те­мы рас­че­тов за элек­т-ро­э­нер­гию пред­став­ле­на на рис. 3. Ис­поль­зу­ют­ся АРМ раз­лич­но­го на­зна­че­ния, объ­еди­нен­ные ло­каль­ной сетью. На сер­ве­ре се­ти со­зда­ет­ся и под­дер­жи­ва­ет­ся об­щая ба­за дан­ных по энер­го­пот­реб­ле­нию и фи­нан­со­вым рас­че­там. В се­ти фун­кци­о­ни­ру­ют сле­ду­ю­щие ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ные ра­бо­чие мес­та, под­клю­чен­ные к сер­ве­ру баз дан­ных:

• АРМ опе­ра­то­ра АС­КУЭ, пред­на­зна­чен­ное для сбо­ра дан­ных о пот­реб­лен­ной элек­тро­э­нер­гии и мощ­нос­ти;
• АРМ дис­пет­че­ра, по­лу­ча­ю­ще­го опе­ра­тив­ную ин­фор­ма­цию о пот­реб­лен­ной элек­тро­э­нер­гии и мощ­нос­ти, све­де­ния об оп­ла­те за элек­тро­э­нер­гию пред­при­яти­я­ми-до­лжни­ка­ми;
• АРМ ин­спек­то­ров, ко­то­рые осу­щес­твля­ют кон­троль за со­блю­де­ни­ем ус­ло­вий до­го­во­ров с пот­ре­би­те­ля­ми элек­тро­э­нер­гии, вно­сят из­ме­не­ния в спра­воч­ни­ки ба­зы дан­ных;
• АРМ рас­чет­чи­ков пот­реб­лен­ной элек­тро­э­нер­гии;
• АРМ бух­гал­те­ров.
  
  

До­пол­ни­тель­ный эф­фект от со­зда­ния ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ной сис­те­мы кон­тро­ля, уче­та и фи­нан­со­вых рас­че­тов за по­треб­ля­е­мую элек­тро­э­нер­гию:

• опе­ра­тив­но и без­оши­боч­но рас­счи­ты­ва­ют­ся и фор­ми­ру­ют­ся бан­ков­с­кие до­ку­мен­ты;
• ди­рек­тор пред­при­ятия элек­три­чес­ких се­тей опе­ра­тив­но по­лу­ча­ет ин­фор­ма­цию о ре­аль­ном элек­тро­пот­реб­ле­нии про­мыш­лен­ных пред­при­ятий и те­ку­щем со­сто­я­нии по оп­ла­те за пот­реб­лен­ную элек­тро­э­нер­гию;
• энер­гос­наб­жа­ю­щая ор­га­ни­за­ция по­лу­ча­ет со­вре­мен­ную тех­но­ло­гию рас­че­тов за пот­реб­ля­е­мую элек­тро­э­нер­гию, поз­во­ля­ю­щую пе­ре­йти от ру­тин­но­го тру­да и ки­пы бу­маг к ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­но­му сбо­ру дан­ных и рас­че­ту фи­нан­со­вых до­ку­мен­тов.

Что даль­ше?

Опыт по со­зда­нию средств ав­то­ма­ти­за­ции уче­та элек­тро­э­нер­гии на ба­зе про­мыш­лен­ных кон­тро­ле­ров MicroPC с ус­пе­хом при­ме­ня­ет­ся в но­вых раз­ра­бот­ках КБ «Ми­ус», та­ких как ус­трой­ст­ва те­ле­ме­ха­ни­ки и те­ле­уп­рав­ле­ния но­во­го по­ко­ле­ния или при­бор для из­ме­ре­ния вы­со­ты и на­прав­ле­ния дви­же­ния мор­с­ких волн, пред­на­зна­чен­ный для ус­та­нов­ки на но­вом са­мо­ле­те-ам­фи­бии Бе-200. ●

НКБ «Миус» Таганрогского радиотехнического университета

© СТА-ПРЕСС, 2025