Серезентинов Г.В., доц., к.т.н., Гвоздь А.А., Арапов А.Г.
ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
В настоящее время доля электроэнергии в себестоимости продукции энергоёмких промышленных предприятий, в том числе шахт достигает 20…30%. При этом расчёт с поставщиками энергии осуществляется по суммарной мощности подключенных установок с учётом расчётных норм энергопотребления или на основе показаний отдельных измерительных приборов. Вместе с тем, средства измерения различают по показателям точности и надёжности. Отсчёт показаний, чаще всего, выполняется путём визуального съёма измеренных значений и их ручной обработки. Указанные методы расчёта существенно снижают точность и оперативность съёма информации, приводят к субъективным ошибкам при отборе показаний, к разнесению во времени моментов энергоучёта.
Поэтому, даже применение на предприятиях отдельных многотарифных микропроцессорных электросчётчиков с высокими показателями точности и многофункциональности, например ЕвроАЛЬФА (АВВ) не даёт полного эффекта от их применения. Так отбор информации с помощью Notebook позволяет построить график нагрузки по отдельным вводам предприятия. Но при условии их значительной удалённости друг от друга этот процесс существенно растягивается во времени. Поэтому оперативный контроль энергопотребления практически отсутствует, а вопросы управления фактически не решаются.
С целью устранения указанных недостатков в процессе энергоучёта и повышения эффективности энергосбережения в настоящее время предлагаются автоматизированные системы коммерческого (АСКУЭ) и технического учёта электроэнергии (АСТУЭ).
Применение таких систем позволяет практически исключить участие человека в процессе сбора, обработки и передачи информации, но повысить его роль в аспектах принятия решений при энергоуправлении. Существенно возрастает роль визуализации, которая позволяет энергодиспетчеру контролировать совмещённые во времени показатели электроэнергии по всем контролируемым точкам учёта. Кроме того, появляется реальная возможность регулировать глубину графика нагрузки угольного предприятия до 40%, что в среднем позволит экономить до 25% электроэнергии.
Известны системы энергоучёта украинских производителей такие как: Синэт-1 (Система информационных энергосберегающих технологий); АСКУЭ на базе счётчиков ЭТ; ATdata - измерительно-вычислительный комплекс коммерческого учёта на базе счётчиков LZQM; Облік-2000 на базе счётчиков ЛО-3Т; комбинированная АСКУЭ на базе вычислителя ИТЕК-210 и счётчиков Облік, Днеста, САЗУ-И670; АСКУЭ на базе КТС "Энергия+" и др. Среди АСКУЭ, созданных на базе технических средств и программного обеспечения зарубежных производителей, хорошо известны в Украине: АСКУЭ на базе счетчиков Schlumberger; системы коммерческого учета энергии DATAGYR C300 и С2000 (LANDIS & GYR); системы АльфаМет, АльфаСмарт и АльфаЦентр (АВВ); многоканальная система бытового и промышленного учета энергии ИИСЭ-2000 (Литва); системы комплексного учёта энергоносителей на базе промышленных контроллеров Allen-Bradley (Sterling Group).
Достоинствами систем украинских производителей являются: относительная простота в обслуживании и дешевизна при высоких показателях качества учёта электроэнергии; возможность комплексного учёта и других видов энергии (воды, газа, пара и т.д.). К достоинствам зарубежных АСКУЭ относятся: расширенные функциональные возможности самих средств учета (значительное количество телеметрических входов и выходов), цифровых интерфейсов; наличие тарификационных устройств; возможность построения графиков нагрузки; многофункциональность программного обеспечения и высокий уровень визуализации. Среди недостатков украинских АСКУЭ нужно отметить следующие: несовместимость счётчиков одного типа с интеллектуальным выходом (без знания протокола) с концентраторами АСКУЭ других производителей; недостаточно высокий, в ряде случаев, уровень эргономических показателей.
Недостатками АСКУЭ зарубежных производителей, по мнению авторов, являются: применение систем использующих структуру - интеллектуальный счётчик и неинтеллектуальный концентратор, предусматривающие последовательный опрос с относительно малой скоростью считывания информации с каждого счётчика; сложности в расширении функций АСКУЭ конкретного типа (закрытость системы для устройств других производителей); узко направленная специфика, т.е. ориентация систем на конкретные виды энергии; относительно высокая стоимость.
В настоящее время, система учёта энергоносителей на базе контроллеров Allen-Bradley лучшая, так как является универсальной и позволяет работать как с интеллектуальными (при наличии протокола обмена), так и с импульсными выходами счётчиков учёта различных видов энергии (электроэнергии, воды, газа, тепла и т.д.)
По данным различных исследований, в настоящее время, в различных отраслях промышленности число предприятий с коммерческим учётом электроэнергии посредством только счётчиков в 5…8 раз превышает число предприятий учитывающих электроэнергию с помощью АСКУЭ. Однако, желание энергопотребителей вести коммерческий учёт с применением АСКУЭ сталкивается с рядом проблем: с необходимостью полной замены установленных счетчиков на счётчики нужной конфигурации либо модернизации существующих путём дополнительной установки и настройки электронных плат с необходимыми импульсными или интеллектуальными выходами; организации линий связи; новой параметризацией счётчиков.
В ряде случаев такой путь (полной замены) достаточно трудоёмок и затратен. При использовании существующих средств учёта различных видов энергии (с интеллектуальными или импульсными выходами) предлагается применение дополнительных интеллектуальных концентраторов, например, СИНЭТ-1, КТС "Энергия+" или открытые для программирования и применения контроллеры Allen-Bradley и лицензионное программное обеспечение. Такие АСКУЭ позволяют осуществить оперативный контроль за расходованием различных видов энергии, в том числе, за счет использования частотно-импульсных каналов для связи счётчика и контроллера.
Для предприятий со значительным расстоянием от диспетчерской до главных вводов электроэнергии, например, ш. Красноармейская-Западная №1, использующая счётчики АЛЬФА А1R-00-00-T (ввода №1 L = 400 м, №2 L = 4 км) проблему создания АСКУЭ на поверхности шахты можно решить следующим образом. Счётчики АЛЬФА необходимо модернизировать путем встройки в них платы С22 с двумя гальванически развязанными группами реле (активная и реактивная энергия). В качестве интеллектуальных концентраторов предлагается использовать контроллеры типа Micrologix 1000 и SLC 5/03 (Allen-Bradley).
Первый контроллер - Micrologix 1000 обеспечит сбор информации со счетчиков, установленных на вводе №2, второй - SLC 5/03 со счетчиков на вводе №1, а также для связи с первым контроллером. Связь между последними предлагается обеспечить посредством модемов, а обобщенная информация со счетчиков будет передаваться по цифровому интерфейсу DН485 на ПК диспетчера, предварительно преобразованная в сигнал цифрового интерфейса RS232.
В данном случае АСКУЭ состоит из трех уровней: нижний - первичные преобразователи (счетчики) с телеметрическими выходами; средний - контроллеры со встроенным программным обеспечением, осуществляющие непрерывный сбор измеренных данных, накопление, обработку и передачу их на верхний уровень. На верхнем уровне сервер со специализированным программным обеспечением осуществляет сбор информации с контролеров, выполняет итоговую обработку, как по точкам (вводам), так и по их группам, визуализирует и документирует данные учета в виде, удобном для анализа и принятия решений по управлению энергоснабжением.
Таким образом, для оперативного контроля, а также для решения вопросов рационального управления энергопотреблением необходимо применение на промышленных предприятиях автоматизированных систем как коммерческого, так и технического учета.
Руководители предприятий, планирующие создание у себя системы учета на одних только счетчиках, должны понимать необходимость установки счетчиков (любых видов энергии) обязательно с импульсными, желательно и с интеллектуальными выходами (одного производителя) для возможности создания АСКУЭ впоследствии. При создании системы учета, в виде АСКУЭ, нужно учитывать техническую и программную возможность подключения к ней счетчиков других производителей и видов энергии, при ее модификации.
В случае модернизации системы учета состоящей из одних только счетчиков целесообразно отдавать предпочтение разработчикам АСКУЭ, содержащих интеллектуальные концентраторы (контроллеры), открытые для подключения устройств различного типа и их программной активации.
Экономия от внедрения АСКУЭ может достигать в среднем 15-30% от годового потребления электроэнергии, а затраты на создание АСКУЭ окупятся за 2-3 квартала. Все это достигается за счет более высокого класса точности используемых устройств (0,2; 0,5 для счётчиков и измерительных трансформаторов); оптимизации процесса энергопотребления, путём применения дифференцированного по зонам суток тарифа; расширения функций коммерческого учёта до комплексного учёта всех энергоресурсов предприятия.