Разработка автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии

Илья Воеводин, старший преподаватель кафедры Информационных технологий и коммуникаций Астраханского Государственного технического университета.
Ольга Тихонова, Елена Безрукова, студенты 4 курса АГТУ, специальность - "Автоматизированные системы обработки информации и управления".

В условиях, когда происходит рост цен на энергоносители, особое значение приобретают средства, при помощи которых предприятие или организация могут сократить потери или необоснованное расходование энергии, тем самым существенно уменьшив текущие затраты и повысив эффективность своей работы. Первым шагом на пути к сокращению энергозатрат является организация строгого учета потребляемых энергоресурсов.
Существующие на многих предприятиях способы учета, основанные на визуальном съеме показаний счетчиков персоналом, не отвечают современным требованиям, по следующим причинам:

1. фиксация только итоговых результатов измерений за расчетный период,
2. учет только на границе раздела с поставщиком энергоресурсов и поэтому отсутствие возможности оценить распределение энергозатрат внутри предприятия,
3. невысокая точность и достоверность (устаревшие средства и методы учета,ошибка при списывании показаний, неодновременный съем информации со множества территориально распределенных приборов, учитывающих один вид нергоносителя), низкая информативность и значительная трудоемкость в силу ручного сбора и обработки информации.

Внедрение автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ) позволяет потребителю снизить финансовые затраты как за счет снижения затрат энергии и ее сверхлимитного расходования, так и за счет перехода на более выгодные для потребителя тарифные системы.
В рамках данной работы рассматриваются подходы к созданию автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии Астраханского Государственного технического университета.

В настоящее время учет электроэнергии и расчеты с поставщиками ведутся по показаниям индукционных счетчиков активной и реактивной энергии, установленных на трансформаторных подстанциях, обслуживающих 5 учебных корпусов, 9 общежитий и другие объекты нашего вуза. Съем информации с приборов и фиксация результатов учета осуществляется вручную. Распределение энергопотребления по объектам не фиксируется.
Перед разработчиками была поставлена задача создания АСКУЭ, реализующей следующие функции:

1. Комплексный автоматизированный учет электроэнергии по АГТУ, его инфра- (объекты жилкомбыта) и интраструктурам (подразделения, субабоненты) с целью проведения внешних и внутренних расчетов по энергоресурсам и обеспечения их рационального расхода;
2. Контроль энергопотребления по всем точкам и структурам учета в заданных временных интервалах (3 минуты, 30 минут, зоны, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов, режимных и технологических ограничений мощности с целью экономии энергоресурсов и обеспечения безопасности энергоснабжения;
3. Фиксация отклонений контролируемых величин энергоучета и их оценка в абсолютных и относительных единицах с целью облегчения анализа энергопотребления;
4. Сигнализация (цветом, звуком, распечаткой) отклонений контролируемых величин сверх допустимого диапазона значений с целью принятия оперативных решений;
5. Анализ поступления информации со всех уровней АСКУЭ c целью обнаружения и предотвращения сбоев и отказов систем и каналов связи.
6. Автоматическое управление энергопотреблением на основе заданных критериев и приоритетных схем включения (отключения) потребителей с целью экономии ручного труда и обеспечения качества управления.
7. Обеспечение внутреннего хозрасчета по электроэнергии между подразделениями АГТУ с целью экономии энергоресурсов и их рационального расходования.
8. Точный расчет с субабонентами АГТУ по электропотреблению с целью справедливого распределения энергозатрат.

В соответствии с поставленной задачей и принимая во внимание тот факт, что все подразделения АГТУ расположены компактно на одной территории, была выбрана централизованная, трехуровневая структура АСКУЭ.

Рис. 1. Примерная структура проектируемой АСКУЭ АГТУ.

В качестве программного обеспечения для разрабатываемой системы решено было использовать отечественный пакет TRACE MODE 5.0, обладающий несомненными преимуществами, такими как автопостроение проекта, сквозное программирование систем управления от нижнего до верхнего уровней, относительно невысокая стоимость.
К настоящему времени разработан пилотный проект АСКУЭ на базе TRACE MODE 5.0.
С помощью инструментальной системы создана база канала узла АРМ энергодиспетчера, а также базы каналов для контроллеров. Обработка данных в контроллерах и АРМ осуществляется с использованием FBD-программ, составленных с использованием обширной библиотеки стандартных функциональных блоков, включенных в TRACE MODE. Для создания структур обработки данных для однотипных узлов (контроллеров) использован механизм тиражирования. В редакторе представления данных были созданы экранные формы для узла АРМ. Внешний вид экрана показан на рис. 2.

Рис. 2. Экран АРМЭ нергодиспетчера.

Экраны, отображающие информацию электроучета различных подразделений, имеют сходную структуру, поэтому большинство их элементов было создано путем простого копирования в Редакторе представления данных. На всех экранах в верхней части размещена активная схема АСКУЭ, используемая для навигации в системе. Она позволяет переключать экраны, отображающие информацию как по всей организации в целом, так и по каждому подразделению в отдельности. В данной версии проекта реализован учет по активной и реактивной энергии с контролем энергопотребления по отдельным корпусам АГТУ.
Схема АСКУЭ помогает диспетчеру быстро оценить состояние контроллеров и каналов связи, изменяя цвет и характер работы форм отображения в случае аварии в системе автоматизации. Все аварийные ситуации фиксируются в Отчете тревог, для последующего разбора их возможных причин.
В дальнейшем планируется значительно расширить функциональность системы, путем создания надежной системы архивирования с применением Глобального регистратора, реализацией алгоритмов управления энергопотреблением по заданным критериям, автоматизацией расчетов с поставщиками и субабонентами
Опыт, полученный разработчиками при проектировании системы учета электроэнергии, в дальнейшем планируется использовать и для разработки систем контроля и учета других ресурсов, таких как тепловая энергия, газ, питьевая вода.

Изыскания разработчиков показали, что система TRACE MODE 5.0 предоставляет возможности для разработки современных автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов, а также создает необходимую для их работы среду исполнения. Разработка проектов в инструментальной системе TRACE MODE существенно облегчена благодаря механизмам автопостроения, тиражирования узлов. Другие возможности TRACE MODE, такие, как обмен данными с Windows-приложениями и базами данных, развитые сетевые функции помогут интегрировать АСКУЭ в автоматизированную систему управления предприятием.

Список использованной литературы:

1. ТРЕЙС МОУД. Графическая инструментальная система для разработки АСУ. Версия 5.0. Руководство пользователя. Изд. 2, испр. и доп. М.: Adastra Research Group, Ltd., 1998.
2. Гуртовцев А.Л. Комплексная автоматизация энергоучета на промышленных предприятиях и хозяйственных субъектах// Современные технологии автоматизации. 1999 г. №3.