ДонНТУ  

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

В связи с переходом к рыночной экономике, возникла необходимость повысить эффективность управления энергопотреблением, поскольку это отвечает экономическим интересам поставщиков и потребителей электроэнергии. Одним из направлений решения данной задачи является точный контроль и учет электроэнергии. Именно это направление должно обеспечить значительную часть общего энергосбережения, потенциал которого составляет более 1/3 всего нынешнего объема энергопотребления.

Новые экономические отношения в сфере управления энергопотреблением проявляются в формировании единого рынка электроэнергии. Исходя из выше сказанного, рынок электроэнергии должен быть многокомпонентным механизмом согласования экономических интересов поставщиков и потребителей электроэнергии.

Одним из важнейших компонентов рынка электроэнергии является его инструментальное обеспечение, которое представляет собой совокупность систем, приборов, устройств, каналов связи, алгоритмов для контроля и управления параметрами энергопотребления. Базой формирования и развития инструментального обеспечения являются автоматизированные системы контроля и учета потребления электроэнергии[1].

1. Актуальность темы

В условиях рыночной экономики электроэнергия становится полноценным товаром - объектом купли-продажи. Поскольку процесс купли-продажи завершается только после оплаты (реализации), электроэнергия как товар выражается не только количеством, но и стоимостью. При этом основными рыночными параметрами становятся количество полезно отпущенной энергии и ее оплаченная стоимость, а розничная и оптовая рынки электроэнергии формируемые представляют собой по сути рынок полезно потребленной электроэнергии. Потребность в учете больших потоков электроэнергии при ее экспорте и при перетоках между энергосистемами, объединенными энергетическими системами и в масштабах Единой энергетической системы, обусловила необходимость создания систем достоверного учета электроэнергии на всех участках и уровнях ее производства, передачи и потребления (АСКУЭ)[7].

2. Цель и задачи исследования и запланированные результаты

Целью исследования является оптимизация системы учета электроэнергии и уменьшения затрат на техническую поддержку системы управления подстанцией.

Объект исследования : оптимизация автоматизированного процесса учета электроэнергии.

Предмет исследования : автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии.

В рамках магистерской работы планируется получение актуальных научных результатов по следующим направлениям:

  1. Разработать правила взаимодействия между субъектами оптового рынка в части сбора, передачи и обработки данных для определения точного объема произведенной, переданной и потребленной электроэнергии, а также в части формирования и использования информации.
  2. Привести действующие нормативные документы, регламентирующие требования к средствам измерительной техники электроэнергии, в соответствии с международными и государственными стандартами.

Для экспериментальной оценки полученных теоретических результатов и формирования фундамента последующих исследований, в качестве практических результатов планируется:

  • Разработать методику определения и отнесения потерь электроэнергии между смежными по территориальному признаку субъектами энергорынка.
  • Внести в проектные решения необходимы изменения, касающиеся принципов и правил установки систем учета электроэнергии.

    3. Обзор исследований и разработок

    3.1 Цель внедрения АСКУЭ

    Целью создания современных автоматизированных систем коммерческого учета электрической энергии [8] являются:

    1. обеспечение коммерческого учета электроэнергии (активной и реактивной) в каждой точке учета энергорынка на границе балансовой принадлежности электрических сетей его субъектов;
    2. определение фактической выработки электроэнергии в интервале времени, принятому для расчетов на оптовом рынке;
    3. определения фактических объемов электроэнергии (активной и реактивной), поступающего в сети субъектов рынка;
    4. повышение точности, достоверности и оперативности получения данных о выработке, передаче и потребления электроэнергии;
    5. обеспечение синхронности измерений во всех точках учета;
    6. автоматизация процесса сбора, передачи и обработки данных приборов учета;
    7. повышение оперативности управления режимами выработки, передачи и потребления электроэнергии;
    8. определения и прогнозирования всех составляющих баланса электроэнергии;
    9. совершенствования расчетов за отпущенную электроэнергию;
    10. формирование оптимальных рыночных отношений между производителями, поставщиками и потребителями электрической энергии (мощности) на принципах государственного регулирования и конкуренции.

    В процессе построения автоматизированной системы учета необходимо решить ряд организационных, технических и финансово-экономических вопросов, в частности:

    1. разработать правила взаимодействия между субъектами оптового рынка в части сбора, передачи и обработки данных для определения точного объема произведенной, переданной и потребленной электроэнергии, а также в части формирования и использования информации;
    2. привести действующие нормативные документы, регламентирующие требования к средствам измерительной техники электроэнергии, в соответствии с международными и государственными стандартами;
    3. разработать методику определения и отнесения потерь электроэнергии между смежными по территориальному признаку субъектами энергорынка;
    4. внести в проектные решения необходимы изменения, касающиеся принципов и правил установки систем учета электроэнергии;
    5. создать современную сертификационную и метрологическую базу, как на этапе производства счетчиков, систем учета электроэнергии, трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, так и в процессе их эксплуатации, ремонта и обслуживания;
    6. разработать и изготовить эталонное оборудование для осуществления проверки счетчиков;
    7. создать условия для привлечения инвестиций и технологий для организации общего производства современных счетчиков и систем учета электроэнергии;
    8. определить источники финансирования построения АСКУЭ оптового рынка электрической энергии.

    В Украине разработана и общим решением ряда министерств и ведомств утверждена Концепция построения автоматизированных систем учета электроэнергии в условиях оптового рынка.

    В соответствии с Концепцией АСКУЭ должна представлять собой распределенную многоуровневую систему измерений, обработки, хранения и передачи данных коммерческого учета и строиться на принципах открытости архитектуры и распределенного функционирования. Документы, описывающие протоколы информационного взаимодействия со счетчиками электроэнергии, оборудованием сбора данных, должны находиться в распоряжении операторов систем коммерческого учета электрической энергии, а также главного оператора.

    3.2 Задачи АСКУЭ как измерительной системы

    Основной целью учета электроэнергии [2],[10] является получение достоверной информации о количестве произведенной, переданной, распределенной и потребленной электрической энергии и мощности на оптовом и розничном рынке. Укрупненно можно сформулировать следующие основные задачи, которые может и должна решать АСКУЭ:

    1. сбор, регистрация и обработка информации с первичных датчиков и приборов учета;
    2. сигнализация и фиксирования предаварийних и аварийных ситуаций;
    3. формирование и хранение архивов технологических и учетных параметров, например, графики 3-х или 30-и минутной мощности, потребляемой предприятием и отдельными его подразделениями;
    4. просмотр графиков, таблиц параметров (текущих или по выбранной дате или промежутка времени из архива)
    5. формирование учетных, отчетных и технико-экономических документов (по дате или избранных сроках из архива)
    6. ведение журнала работы системы и оператора (диспетчера)
    7. распечатки учетной, отчетной и технико-экономической документации;
    8. настройка параметров и структуры системы под конкретного пользователя и режимы работы предприятия (при вводе в эксплуатацию и в процессе развития предприятия);
    9. достоверно и постоянно определять свое реальное, а не расчетное или нормативное энергопотребление и обеспечить точные расчеты с поставщиками, абонентами и субабонентами, исключив из них факторы домысла и приписок (в том числе и от переноса потерь поставщика на потребителя);
    10. обеспечивать обоснованный выбор наиболее выгодного багатоставочного тарифа и адекватного ему текущего режима энергопотребления в условиях альтернативности тарифов, а также финансовые расчеты за потребленные энергоресурсы по такому тарифу;
    11. обеспечивать контроль и регулирование энергопотребления в рамках выбранного тарифа для минимизации затрат энергоресурсов и тарифных платежей;
    12. обеспечивать контроль, фиксацию и сигнализацию отклонений величин энергопотребления по заданным внешних и внутренних лимитов, режимных и технологических ограничений мощности, расходов и других параметров энергоносителей с целью принятия оперативных решений, предотвращения аварийных ситуаций и минимизации ущерба (в том числе и от возможных штрафных санкций со стороны энергоснабжающих организаций);
    13. оперативно прогнозировать и планировать энергопотребление предприятия для обеспечения его длительной работы;
    14. обеспечивать внутренний хозрасчет по энергоресурсам между подразделениями предприятия с целью экономии энергоресурсов и их рационального расходования на рабочих местах;
    15. выявлять все потери энергоресурсов от нарушения технологических режимов, несанкционированного их использования или бесхозных утечек;
    16. контролировать в реальном времени удельные нормы расхода энергоносителей на выпуск продукции и снижать их долю в себестоимости продукции за счет оперативных организационно-технических мероприятий;
    17. автоматически управлять энергопотреблением на основе заданных критериев и приоритетных схем включения/отключения потребителей-регуляторов с целью экономии энергоресурсов.

    Контроль достоверности учета электроэнергии достигается за счет ежемесячного составления баланса электрической энергии, поступившей и была отпущена, с учетом потерь и расходов электроэнергии на собственные нужды. Баланс составляется на основе показаний счетчиков электрической энергии, снимают в 24 часов местного времени последнего времени каждого расчетного месяца[9]. Принятый в настоящее время ручной запись показаний счетчиков, по которым составляется баланс электроэнергии, не вполне корректный и приводит к дополнительным погрешностям, поскольку трудно обеспечить одновременно и безошибочный запись этих показаний, особенно при большом количестве контролируемых счетчиков.

    Внедрение АСКУЭ позволяет:

    1. оперативно контролировать и анализировать режим потребления электроэнергии и мощности основными потребителями;
    2. осуществлять оптимальное управление нагрузкой потребителей;
    3. собирать и формировать данные на энергообъектах;
    4. собирать и передавать на верхний уровень управления информацию и формировать на этой основе данные для проведения коммерческих расчетов между поставщиками и потребителями электрической энергии;
    5. автоматизировать финансово-банковские операции и расчеты с потребителями.

    3.3 Общая структура системы АСКУЭ

    Решение проблем энергоучета на предприятии требует создания автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ)[3][5][6], которые в общем случае содержат три уровня (рис. 1.1):

    Обобщенная структурная схема трехуровневой АСКУЭ

    Рисунок 1.1 - Обобщенная структурная схема трехуровневой АСКУЭ

    1. а) нижний уровень - представляет собой первичные измерительные преобразователи (ПВП). На этом уровне используются, как правило, те технические средства, которые уже установлены на предприятии или те (например, счетчики), которые предпочитает заказчик. Единственное требование к ПВП: они должны иметь аналоговый, числоимпульсная или интерфейсный выход;
    2. б) средний уровень - это устройства сбора и передачи данных (УСПД). В качестве УСПД выступают контроллеры (специализированные измерительные системы или многофункциональные программируемые преобразователи) со встроенным программным обеспечением энергоучета. Контроллеры осуществляют в заданном цикле интервала усреднения круглосуточный сбор измерительных данных с территориально распределенных ПВП, накопления, обработку и передачу этих данных на верхний уровень. На среднем уровне могут использоваться любые современные микропроцессорные контроллеры, например "Siemens" или "Berneker & Raиner". В подсистемах учета электроэнергии могут использоваться электронные сумматоры (концентраторы), которые делают первичную обработку (суммирование по группам потребителей, разбивка по тарифным зонам, формирования отчетности, хранения и т.д.);  
    3. в) верхний уровень - персональный компьютер (ПК) со специализированным программным обеспечением АСКУЭ, осуществляющий сбор информации с контроллера (или группы контроллеров) среднего уровня, итоговую обработку этой информации как по точкам учета, так и по их группам - по подразделениям и объектам предприятия, отражение и документирования данных учета в виде, удобном для анализа и принятия решений (управление) оперативным персоналом службы главного энергетика и руководством предприятия.

    Нижний уровень АСКУЭ связан со средним уровнем измерительными каналами, в которые, вообще говоря, входят все измерительные средства и линии связи от точки учета к контроллеру, включая его входные цепи (иногда упрощенно под измерительными каналами подразумевают их часть - цепь передачи данных от ПВП к контроллеру).

    Средний уровень АСКУЭ связан с верхним уровнем каналом связи, в качестве которого могут использоваться физические проводные линии связи, выделенные или коммутационные телефонные каналы, радиоканалы (в содержание понятия канала связи входят не только линии свя связи, но и оборудование связи, обслуживающего эти линии, иногда совокупность каналов связи называют средой связи). Передача данных по этим каналам осуществляется, как правило, по стандартным или оригинальных протоколах обмена.

    С появлением на рынке в начале 90-х годов надежных и сравнительно дешевых зарубежных ПК стало возможным значительную часть функций АСКУЭ снять с контроллеров и передать программному обеспечению ПК, что привело к рождению рассматриваемой трехуровневой структуры АСКУЭ. Такая структура позволяет решать качественно новые задачи энергоучета, а решение бывших задач ставит на несравненно более высокий уровень, обеспечивается как колоссальной памятью и вычислительными возможностями ПК, так и их средствами отображения и документирования (цветной монитор, графический печать, звуковые эффекты).

    Дальнейший прогресс в области интегральной технологии позволил функции контроллеров по учету энергоресурсов встраивать непосредственно в первичные преобразователи, получая таким образом "интеллектуальные ЧПП". Для этих преобразователей трехуровневая схема АСКУЭ может быть трансформирована в двухуровневую структуру "ПВП-ПК" (рис. 1.2), в которой сбор данных с точек учета ведется через определенную среду связи непосредственно на ПК (например, все «интеллектуальные» Электросчетчики подключаются к компьютеру через коммутационное телефонное среда)[4].

    Обобщенная структурная схема двухуровневой АСКУЭ

    Рисунок 1.2 - Обобщенная структурная схема двухуровневой АСКУЭ

    Указанный принцип построения АСКУЭ связан с большими финансовыми затратами на достаточно дорогие "интеллектуальные" ПВП. Но если ненужное круглосуточное считывания счетчиков, то такая система намного надежнее и удобнее.

    Выводы

    На данном этапе времени внедрения АСКУЭ является рациональным шагом в решении многих проблем, связанных с учетом и контролем расхода электроэнергии. Использование современных электронных счетчиков электроэнергии с классом точности от 0,2 до 0,5 дает возможность гораздо вернее вести учет электроэнергии. Благодаря АСКУЭ потребитель может расплачиваться за многотарифные системой учета, дает ему возможность более экономить на расходах за энергоресурсы.

    Эффект от внедрения такой системы достигает в среднем 15-30% от годового потребления электроэнергии, а окупаемость затрат на создание АСКУЭ происходит за 2-3 квартала.

    При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2017 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

    Перечень ссылок

    1. Байбосынова А.М. Современные методы автоматизации предприятий теплоснажений ЖКХ [Научная статья]
    2. Практические аспекты внедрения автоматизированных систем контроля энергозатрат. Волошко А.В. Коцар А.В. Энергосберегающие Технологии и автоматизация. №4-5 (16-17), 2001г.
    3. Энергорынок и тарифная политика Украины в сфере электроэнергетики. Киев, 2000г.
    4. Плачков И.В., Гинайло В.А., Праховник А.В. и др. Автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии для энергоснабжающей компании. "Учёт и контроль энергоресурсов", -Киев, №1, 1998, с.11-23.
    5. TC65 Terminal Hardware Interface Description. Ver 01.041.
    6. Про приборы и системы учета энергоресурсов (АСКУЭ) [Научная статья]
    7. Быценко С. Г. Инструментальное обеспечение рынка электроэнергии. Концепция создания автоматизированной системы контроля и управления энергопотреблением. Промышленная энергетика №№ 8, 9, 11 1997 г.
    8. Электронный журнал энергосервисной компании "Экологические системы" №12, декабрь 2004
    9. В. А. Степаненко АСКУЭ двадцать первого века [Научная статья]
    10. Б.С. Стогній, М.Ф. Сопель Автоматизована система керування технологічними процесами підстанції 750 КВ