Территориально-распределенная автоматизированная система учета и контроля энергопотребления

Тер­ри­то­ри­аль­но-рас­пре­де­лен­ная ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ная сис­те­ма уче­та и кон­тро­ля элек­тро­пот­реб­ле­ния (АС­КЭП) пред­на­зна­че­на для сбо­ра, хра­не­ния и ото­бра­же­ния ин­фор­ма­ции об элек­тро­пот­реб­ле­нии на про­мыш­лен­ных пред­при­яти­ях. Сис­те­ма АС­КЭП поз­во­ля­ет вес­ти рас­чет по­треб­ле­ния элек­тро­э­нер­гии, стро­ить гра­фи­ки по­треб­ля­е­мой мощ­­нос­ти за про­из­воль­ные ин­тер­ва­лы вре­ме­ни, кон­тро­ли­ро­вать пре­вы­ше­ние ли­ми­та мощ­нос­ти.

Ар­хи­тек­ту­ра сис­те­мы име­ет иерар­хи­чес­кую тре­ху­ров­не­вую тер­ри­то­ри­аль­но-рас­пре­де­лен­ную струк­ту­ру, вклю­ча­ю­щую пос­ты на­блю­де­ния, пульт уп­рав­ле­ния и ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ное ра­бо­чее мес­то (АРМ) дис­пет­че­ра энер­го­сис­те­мы пред­при­ятия. Струк­тур­ная схе­ма сис­те­мы АС­КЭП по­ка­за­на на рис. 1.

Ни­жний уро­вень пред­став­ля­ет со­бой прак­ти­чес­ки ав­то­ном­ный пост на­блю­де­ния, ус­та­нов­лен­ный на объ­ек­те кон­тро­ля. Связь со вто­рым уров­нем — пуль­том уп­рав­ле­ния — осу­щес­твля­ет­ся по ком­му­ти­ру­е­мой те­ле­фон­ной ли­нии че­рез мо­дем.

Кон­трол­лер пос­та на­блю­де­ния вы­пол­нен на тех­ни­чес­ких сред­ст­вах MicroPC фир­мы Octagon Systems: про­цес­сор Intel 80386 SX, встро­ен­ный мо­дем и пла­та дис­крет­но­го вво­да-вы­во­да. Для ото­бра­же­ния ин­фор­ма­ции пред­у­смот­рен 16-сим­воль­ный дис­п­лей и 4-кно­поч­ная кла­ви­а­ту­ра. Про­грам­мное обес­пе­че­ние на­пи­са­но на язы­ке Си. 

Пост на­блю­де­ния кон­тро­ли­ру­ет рас­ход ак­тив­ной и ре­ак­тив­ной элек­тро­­­нер­гии (до 100 то­чек), пол­оже­ние ком­му­та­ци­он­ных ап­па­ра­тов (сек­ци­он­ные разъ­еди­ни­те­ли, мас­ля­ные вы­клю­ча­те­ли), со­сто­я­ние дат­чи­ков ох­ран­ной сиг­на­ли­за­ции и бло­ков пи­та­ния ап­па­ра­ту­ры. Со­сто­я­ние сис­те­мы фик­си­ру­ет­ся с ин­тер­ва­лом от 3 до 30 ми­нут с точ­ной при­вяз­кой ко вре­ме­ни, при этом адап­тив­ный ал­го­ритм уве­ли­чи­ва­ет дли­тель­ность ин­тер­ва­ла при пос­то­ян­ной мощ­нос­ти и умень­ша­ет при ее из­ме­не­ни­ях. 

По за­про­су от кон­трол­ле­ра пуль­та уп­рав­ле­ния, пред­став­ля­ю­ще­го со­бой вто­рой уро­вень сис­те­мы, а так­же ини­ци­а­тив­но при воз­ни­кно­ве­нии внеш­тат­ной си­ту­а­ции на пос­ту на­блю­де­ния (ска­чок пот­реб­ле­ния мощ­нос­ти, из­ме­не­ние пол­оже­ния ком­му­та­ци­он­но­го ап­па­ра­та, сра­ба­ты­ва­ние дат­чи­ка ох­ран­ной сиг­на­ли­за­ции, на­ру­ше­ние пи­та­ния) ин­фор­ма­ция пе­ре­да­ет­ся на вто­рой уро­вень. Меж­ду се­ан­са­ми свя­зи дан­ные со­хра­ня­ют­ся в энер­го­не­за­ви­си­мой па­мя­ти. При от­сут­ст­вии свя­зи по те­ле­фон­но­му ка­на­лу пост на­блю­де­ния на­кап­ли­ва­ет пред­ыс­то­рию в те­че­ние при­мер­но 2 су­ток (вре­мя оп­ре­де­ля­ет­ся раз­ме­ром энер­го­не­за­ви­си­мой па­мя­ти). Да­лее кон­тро­ли­ру­ет­ся пот­реб­ле­ние элек­тро­э­нер­гии без при­вяз­ки ко вре­ме­ни. При вос­ста­нов­ле­нии свя­зи фун­кци­о­ни­ро­ва­ние сис­те­мы воз­об­нов­ля­ет­ся в обыч­ном ре­жи­ме.

Кон­трол­лер пуль­та уп­рав­ле­ния так­же вы­пол­нен на ба­зе MicroPC с про­цес­со­ром Intel 80386 SX и со встро­ен­ным мо­де­мом. Про­грам­мное обес­пе­че­ние на­пи­са­но на язы­ке Си.

Пульт уп­рав­ле­ния оп­ра­ши­ва­ет пос­ты на­блю­де­ния с за­дан­ным вре­мен­ным ин­тер­ва­лом или по коман­де, пос­ту­пив­шей от АРМ. Пе­ри­од оп­ро­са ус­та­нав­ли­ва­ет­ся де­жур­ным пер­со­на­лом (по умол­ча­нию 30 ми­нут). Пульт уп­рав­ле­ния со­хра­ня­ет при­ня­тую ин­фор­ма­цию, ве­дет про­то­ко­лы свя­зи и пе­ре­да­ет дан­ные в АРМ дис­пет­че­ра по пос­ле­до­ва­тель­но­му ка­на­лу RS-232. Меж­ду се­ан­са­ми свя­зи дан­ные так­же со­хра­ня­ют­ся в энер­го­не­за­ви­си­мой па­мя­ти. При от­сут­ст­вии свя­зи c АРМ дис­пет­че­ра оп­рос пос­тов на­блю­де­ния про­дол­жа­ет­ся в те­че­ние при­мер­но 12 ча­сов (вре­мя оп­ре­де­ля­ет­ся раз­ме­ром энер­го­не­за­ви­си­мой па­мя­ти и объ­емом пе­ре­да­ва­е­мых пос­та­ми дан­ных). Да­лее оп­рос пос­тов пре­кра­ща­ет­ся до ус­та­нов­ле­ния свя­зи с АРМ. Пос­ле вос­ста­нов­ле­ния свя­зи фун­кци­о­ни­ро­ва­ние сис­те­мы воз­об­нов­ля­ет­ся.

АРМ дис­пет­че­ра яв­ля­ет­ся треть­им уров­нем сис­те­мы. Он ре­а­ли­зо­ван на IBM РС со­вмес­ти­мом компь­юте­ре. Про­грам­мное обес­пе­че­ние АРМ вклю­ча­ет в се­бя под­сис­те­му опе­ра­тив­но­го кон­тро­ля со­сто­я­ния пос­тов на­блю­де­ния и под­сис­те­му уче­та пот­реб­ле­ния элек­тро­э­нер­гии.

Под­сис­те­ма опе­ра­тив­но­го кон­тро­ля раз­ра­бо­та­на при по­мо­щи гра­фи­чес­кой сис­те­мы TRACE MODE вер­сии 4.10. Ба­за ка­на­лов со­дер­жит око­ло 750 ка­на­лов, ис­поль­зу­ю­щих до 16 ти­пов ус­лов­ных внеш­них ус­тройств. Схе­мы объ­ек­тов рас­по­ла­га­ют­ся бо­лее чем на 30 вир­ту­аль­ных эк­ра­нах. Мо­ни­тор ре­аль­но­го вре­ме­ни TRACE MODE при­ни­ма­ет ин­фор­ма­цию от пуль­та уп­рав­ле­ния че­рез ре­зи­ден­т­ный драй­вер, об­слу­жи­ва­ю­щий при­ем и пе­ре­да­чу дан­ных по пос­ле­до­ва­тель­но­му ка­на­лу.

Че­рез глав­ное ме­ню сис­те­мы дис­пет­чер мо­жет пе­ре­йти к мо­ни­то­ру ар­хи­ва, к под­сис­те­ме уче­та элек­тро­э­нер­гии или в ме­ню лю­бо­го пос­та на­блю­де­ния. При­мер ме­ню пос­та на­блю­де­ния при­ве­ден на рис. 2.

В ме­ню пос­та на­блю­де­ния ото­бра­жа­ют­ся па­ра­мет­ры свя­зи по ком­му­ти­ру­е­мой те­ле­фон­ной ли­нии (пе­ри­од оп­ро­са, вре­мя пос­лед­не­го се­ан­са свя­зи и его ре­зуль­тат, вре­мя сня­тия дан­ных на пос­ту на­блю­де­ния), а так­же об­щее со­сто­я­ние объ­ек­та кон­тро­ля: све­то­вая сиг­на­ли­за­ция ука­зы­ва­ет на из­ме­не­ние пол­оже­ния ком­му­та­ци­он­ных ап­па­ра­тов, сра­ба­ты­ва­ние дат­чи­ков ох­ран­ной сиг­на­ли­за­ции, на­ру­ше­ние пи­та­ния. Для по­лу­че­ния бо­лее под­роб­ной ин­фор­ма­ции мож­но пе­ре­йти на со­от­вет­ству­ю­щий вир­ту­аль­ный эк­ран.

Элек­три­чес­кие схе­мы объ­ек­тов мож­но про­смот­реть иерар­хи­чес­ки: от се­те­вой под­стан­ции до кон­крет­ных пот­ре­би­те­лей. При­мер изо­бра­же­ния элек­три­чес­кой схе­мы дан на рис. 3.

На элек­три­чес­ких схе­мах по­ка­за­ны те­ку­щие зна­че­ния ак­тив­ной и ре­ак­тив­ной мощ­нос­ти по пот­ре­би­те­лям, ак­тив­ной и ре­ак­тив­ной энер­гии, пот­реб­лен­ной с на­ча­ла ме­ся­ца, пол­оже­ние ком­му­та­ци­он­ных ап­па­ра­тов, ли­нии про­те­ка­ния то­ка. Гра­фи­ки мощ­нос­ти (рис. 4) поз­во­ля­ют кон­тро­ли­ро­вать пре­вы­ше­ние ли­ми­та мощ­нос­ти, за­дан­но­го дис­пет­че­ром. При пре­вы­ше­нии ли­ми­та вклю­ча­ет­ся зву­ко­вой сиг­нал, при­вле­ка­ю­щий вни­ма­ние пер­со­на­ла.

Сис­те­ма кон­тро­ли­ру­ет фак­ты не­сан­кци­о­ни­ро­ван­но­го до­сту­па в по­ме­ще­ния объ­ек­тов кон­тро­ля. На пла­нах ох­ра­ня­е­мых объ­ек­тов ото­бра­жа­ют­ся со­сто­я­ния ох­ран­ных дат­чи­ков. При­мер изо­б­ра­же­ния пла­на объ­ек­та пред­став­лен на рис. 5. Ес­ли объ­ект пос­тав­лен на ох­ра­ну, то при сра­ба­ты­ва­нии дат­чи­ка вклю­ча­ет­ся зву­ко­вой сиг­нал, про­ис­хо­дит пе­ре­ход на план со­от­вет­ству­ю­ще­го объ­ек­та, где пре­ры­вис­тым све­че­ни­ем ин­ди­ци­ру­ет­ся сра­бо­тав­ший дат­чик.

Тех­ни­чес­кое со­сто­я­ние кон­трол­ле­ров пос­тов на­блю­де­ния пред­став­ле­но на мне­мо­схе­ме (рис. 6), где ото­бра­жа­ет­ся на­ли­чие или от­сут­ст­вие вы­ход­но­го на­пря­же­ния в каж­дом ка­на­ле бло­ков пи­та­ния кон­трол­ле­ра.

Про­грам­мное обес­пе­че­ние вер­хне­го уров­ня пред­ос­тав­ля­ет дис­пет­че­ру воз­мож­ность вес­ти опе­ра­тив­ный кон­троль за со­сто­я­ни­ем сис­те­мы, а так­же при по­мо­щи мо­ни­то­ра ар­хи­ва про­смот­реть пред­ыс­то­рию кон­тро­ли­ру­е­мых па­ра­мет­ров за про­шед­шие сут­ки.

Все зна­че­ния пот­реб­ля­е­мой элек­тро­э­нер­гии, мощ­нос­ти, ли­ми­та мощ­нос­ти фик­си­ру­ют­ся в от­че­те со­бы­тий и ис­поль­зу­ют­ся под­сис­те­мой уче­та элек­тро­э­нер­гии для ве­де­ния баз дан­ных. Под­сис­те­ма уче­та элек­тро­э­нер­гии на­пи­са­на на язы­ке Clipper вер­сии 5.01. СУБД поз­во­ля­ет вес­ти рас­чет пот­реб­лен­ной элек­тро­э­нер­гии и стро­ить гра­фи­ки мощ­нос­ти за ука­зан­ный пе­ри­од вре­ме­ни для груп­пы по­тре­би­те­лей. Про­грам­ма пред­ос­тав­ля­ет опе­ра­то­ру удоб­ные сред­ст­ва для про­смот­ра ба­зы дан­ных, гиб­кой на­строй­ки групп пот­ре­би­те­лей, вы­во­да гра­фи­ков на пе­чать.

Тер­ри­то­ри­аль­но-рас­пре­де­лен­ная ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ная сис­те­ма уче­та и кон­тро­ля элек­тро­пот­реб­ле­ния внед­ре­на на пред­при­ятии «Кров­ля» (г. Уча­лы, Баш­кор­тос­тан). Эк­сплу­а­та­ция сис­те­мы в те­че­ние го­да по­ка­за­ла вы­со­кую над­еж­ность и эф­фек­тив­ность всех тех­ни­чес­ких и про­грам­м­ных средств сис­те­мы, а так­же ее пол­ное со­от­вет­ст­вие тех­ни­чес­ко­му за­да­нию. Гиб­кая ар­хи­тек­ту­ра сис­те­мы поз­во­ля­ет при не­об­хо­ди­мос­ти до­бав­лять но­вые объ­ек­ты кон­т­ро­ля.

Ре­а­ли­зо­ван­ный спе­ци­а­лис­та­ми АО «Ин­тех» под­ход к пос­тро­е­нию тер­ри­то­ри­аль­но-рас­пре­де­лен­ных сис­тем сбо­ра и об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции мо­жет быть ис­поль­зо­ван в са­мых раз­лич­ных об­лас­тях про­мыш­лен­нос­ти. При­ме­не­ние про­грам­мно­го обес­пе­че­ния, со­здан­но­го для тех­ни­чес­ких средств MicroPC, а так­же гра­фи­чес­ко­го па­ке­та Trace Mode поз­во­ля­ет осу­щес­твлять эф­фек­тив­ную раз­ра­бот­ку та­ких сис­тем в сжа­тые сро­ки. ●

Л.Г. Капитанова — ведущий инженер, Б.Б. Туганов — начальник отдела АО «Интех»,
В.М. Сатаров — главный энергетик АП «Кровля»

© СТА-ПРЕСС, 2025