ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

1. Вступ

Одне з основних напрямів енергетичної стратегії Україна – здатність сфери економіки ефективно використовувати енергоресурси, запобігати нераціональні витрати на внутрішнє енергозабезпечення і дефіцитність паливно-енергетичних балансів на обласному, регіональному і муніципальному рівнях.

Актуальність і особлива значимість цих питань для забезпечення сталого розвитку суспільства в цілому визначають необхідність їх глибокої і детальної проробки на методологічному і практичному рівнях. Домінуючим фактором нераціональних витрат є втрати, які неминуче виникають на етапах транспортування енергії від постачальника до споживача. Перетворення енергії в дорогий товар висуває якісно нові вимоги до вимірювання та обліку цього товару.

Установка приладів обліку (ПУ), безумовно, є необхідним засобом підвищення достовірності процесу обліку в цілому. Однак прилади обліку, розосереджені територіально, не дозволяють вести моніторинг поточних показників і в той же час контролювати роботу, забезпечити одночасний з'їм показань і проводити обробку отриманих даних. У кращому випадку можливий лише щомісячний обхід об'єктів обліку з виконанням напівавтоматичного збору накопичених за звітний період даних, що вимагає невиправданих (а часом і непосильних) витрат з боку експлуатуючої організації.

У зв'язку з цим актуальною є реалізація системи, яка дозволила б об'єднати локальні вузли обліку для створення єдиного вимірювально-інформаційного простору для одноразового, безперервного, автоматичного контролю над технологічними процесами генерації, транспортування та споживання енергоресурсів, а також організації комерційних розрахунків між постачальниками і споживачами ресурсів.

Застосування автоматизованих систем комерційного обліку електроенергії дозволяє звести до мінімуму участь людини на етапі вимірювання, збору і обробки даних і забезпечує достовірний, оперативний і гнучкий, адаптований до різних тарифним системам облік енергії.

2. Цілі і завдання

Мета роботи – вивчення та аналіз існуючих автоматизованих систем комерційного обліку на базі лічильників Альфа, а також оцінка їх ефективності впровадження в СЕС і економічно ефект при проектуванні на промпідприємствах.

3. Характерні особливості автоматизованих системи

Впровадження АСКОЕ дозволить провести цілий комплекс заходів, результатом яких стане:

  1. Підвищення точності обліку енергоносіїв за рахунок використання сучасних інтелектуальних приладів обліку.
  2. Оперативне отримання повної і достовірної інформації про споживання і розподілі всіх енергоресурсів по всьому підприємству, цеху, дільниці.
  3. Підвищення рівня управлінських рішень та своєчасне виявлення перевитрат в результаті володіння повною картиною енергоспоживання.
  4. Розрахунок реальних питомих норм споживання та планування витрат на енергоресурси відповідно до плану випуску продукції.
  5. Проведення аналізу раціональності витрачання енергоносіїв при різних режимах і умовах роботи і оцінка енергоефективності роботи обладнання.
  6. Економія робочого часу енергослужб зі збору та надання звітних документів, відома балансів і т.п.
  7. Завдання цехам лімітів енергоспоживання, здійснення контролю перевищень встановлених норм і сигналізація про перевищення.
  8. Контроль працездатності первинних приладів обліку енергоносіїв[1].

4. Структурна схема АСКОЕ

Рішення проблем енергообліку на підприємстві вимагає створення автоматизованих систем контролю й обліку енергоресурсів (АСКОЕ), в структурі яких в загальному випадку можна виділити чотири рівні:


Анімація: 21 кадр, 8 повтореній

Рисунок 1 – Загальна структурна схема автоматизованих систем

  • перший рівень – первинні вимірювальні прилади (ПІП) з телеметричними або цифровими виходами, які здійснюють безперервно або з мінімальним інтервалом усереднення вимір параметрів енергообліку споживачів (споживання електроенергії, потужність, тиск, температуру, кількість енергоносія, кількість теплоти з енергоносієм) по точках обліку (фідер, труба і т.п.);
  • другий рівень – пристрої збору та підготовки даних (ПЗПД), спеціалізовані вимірювальні системи або багатофункціональні програмовані перетворювачі з вбудованим програмним забезпеченням енергообліку, які здійснюють в заданому циклі інтервалу усереднення цілодобовий збір вимірювальних даних з територіально розподілених ПІП, накопичення, обробку та передачу цих даних на верхні рівні;
  • третій рівень – персональний комп'ютер (ПК) або сервер центру збору та обробки даних із спеціалізованим програмним забезпеченням АСКОЕ, який здійснює збір інформації з ПЗПД (або групи ПЗПД), підсумкову обробку цієї інформації як по точкам обліку, так і за їх групам - по підрозділам та об'єктам підприємства, документування і відображення даних обліку у вигляді, зручному для аналізу і прийняття рішень (управління) оперативним персоналом служби головного енергетика та керівництвом підприємства;
  • четвертий рівень – сервер центру збору та обробки даних із спеціалізованим програмним забезпеченням АСКОЕ, який здійснює збір інформації з ПК і групи серверів центрів збору та обробки даних третього рівня, додаткове агрегування і структурування інформації по групах об'єктів обліку, документування і відображення даних обліку у вигляді, зручному для аналізу і прийняття рішень персоналом служби головного енергетика та керівництвом територіально розподілених середніх і великих підприємств або енергосистем, ведення договорів на поставку енергоресурсів та формування платіжних документів для розрахунків за енергоресурси[2].

    Для більш докладного расмотрения автоматизованих систем розглянемо приклад електричної та структурної схем.


    Прімер електричної схеми при впровадженні АСКУЕ

    Рисунок 2 – Приклад електричної схеми при впровадженні АСКОЕ

    Пристрій входять в систему:

  • 1 Мультиплексор: МПР-16-2М для внутрішнього обліку;
  • 1 ПЗПД: RTU-325 для комерційного обліку;
  • 4 лічильника АЛЬФА А1800 для внутрішнього обліку – Wh3, Wh4, Wh11, Wh12;
  • 4 лічильника АЛЬФА А1800 для комерційного обліку – Wh5, Wh6, Wh9, Wh10;
  • 2 лічильника АЛЬФА А1800 для власних потреб – Wh7, Wh8;
  • 2 лічильника АЛЬФА А1800 для обліку електроенергії до ПС 110/10 кВ – Wh1, Wh2;

    • Для комерційного обліку необхідно поставити трансформатори струму з класом точності не більше 0,5 S.


    Прімер структурної схеми АСКУЕ

    Рисунок 3 – Приклад структурної схеми АСКОЕ

    Дана система забезпечує гнучку настройку і розширену діагностику з висновком даних у веб-сервер і на монітор. ПЗПД здійснює збір даних з цифрових та імпульсних лічильників, їх обробку та зберігання, передачу накопичених даних на верхній рівень. Також можливо вимір величин струмів, напруг, частоти та моніторинг споживаної потужності.

    Опитування даних здійснюється як через каскад ПЗПД, так і по телефонних каналах. Можливі передача даних по виділених та комутованих лініях зв'язку, а також за допомогою різних модемних з'єднань з використанням GSM-модемів, радіомодемів, супутникових модемів, ВОЛЗ РРЛ. Ethernet з'єднання-з лічильниками виконуються через Ethernet-сервер TCP / IP-COM[3].

    5. Склад АСКОЕ та ЛУЗОД


    Система обліку складається з декількох основних компонентів: лічильники електроенергії, контролери, або як їх називають – пристрої збору та передачі даних (ПЗПД), модеми, кабелі та інші пристосування для організації зв'язку, комп'ютери із встановленою на них спеціальною програмою.

    1. Багатофункціональний мікропроцесорний лічильник АЛЬФА A1800 трансформаторного включення призначений для обліку активної і реактивної енергії та потужності в трифазних мережах переменноготока в режимі багатотарифності, зберігання виміряних даних в своїй пам'яті, а також передачі їх по цифровим та імпульсним каналах зв'язку на диспетчерський пункт з контролю, обліку та розподілу електроенергії.

      Електросчетчік Альфа А1800

      Рисунок 4 – Електролічильник Альфа А1800

      Лічильник АЛЬФА А1800 призначений для установки на перетоки, генерацію, високовольтні підстанції, в розподільні мережі і на промислові підприємства.

      Функціональні можливості лічильників АЛЬФА А1800:

      1. Вимірювання активної та реактивної енергії та потужності з класом-точності 0.2S, 0.5S в режимі багатотарифності.
      2. Вимірювання параметрів електромережі з нормованими похибками.
      3. Фіксація максимальної потужності навантаження із заданим усередненням.
      4. Фіксація дати і часу максимальної активної та реактивної потужності для кожної тарифної зони.
      5. Запис та зберігання даних графіка навантаження та параметрів мережі в пам'яті лічильника.
      6. Передача результатів вимірювань по цифровим та імпульсним каналах зв'язку.
      7. Автоматичний контроль навантаження і сигналізація про вихід параметрів мережі за встановлені межі.
      8. Облік втрат у силовому трансформаторі та лінії електропередачі.

      Лічильник АЛЬФА А1800 має збільшеною пам'яттю, що дозволяє йому вести запис трьох незалежних масивів профілю навантаження по енергії та потужності з різними інтервалами усереднення (1, 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30 і 60 мин.) А також до 32 різних графіків параметрів мережі з двома різними інтервалами

    2. Інформацію з лічильників необхідно зібрати. Для цього необхідно лічильник з'єднати або зв'язати з комп'ютером. Від лічильника може просто йти телефонний кабель до комп'ютера, якщо це недалеко. Але тягнути кабель на кілька сотень метрів або кілометр від кожного лічильника дуже дорого. Тому, якщо кілька лічильників встановлено в одному місці, їх підключають до одного кабелю використовуючи мультиплексор. До мультиплексору можна підключити до 16 лічильників[5].

      Якщо лічильники стоять на далекій підстанції (кілька або більше кілометрів), то використовують модем. Лічильники на підстанції підключаються до мультиплексора, а той до модему і найближчого телефону. Комп'ютер також підключається до модему, і за допомогою спеціальної програми як би дзвонить на лічильник і з'єднується з ним. Телефон зайнятий тільки в ті кілька секунд, коли з лічильника скачується інформація. Програма може і сама телефонувати вночі, а вранці в тебе вже будуть на комп'ютері готові дані по всіх лічильників


      Мультіплексор МПР-16-2М

      Рисунок 5 – Універсальний перешкодозахищений мультиплексор розширювач

      Призначення:

      16-канальний мультиплексор МПР16 призначений для створення АСКОЕ шляхом об'єднання лічильників електроенергії серії АЛЬФА і перетворення рівнів сигналів різних інтерфейсів і може встановлюватися на комунальних і промислових об'єктах.

      Функціональні можливості:

      1. Підключення на загальні шини до 16 лічильників АЛЬФА по інтерфейсу ИРПС.
      2. Підключення до 31 зовнішнього пристрою по інтерфейсу RS-422/RS485.
      3. Зв'язок з комп'ютером через модем або інтерфейс RS-232.
      4. Поканальная комутація при наявності високого рівня перешкод, що забезпечує підключення до загальних шинам мультиплексора лише опитуваного лічильника.
    3. Пристрої збору і передачі даних – це той же комп'ютер, але в спеціальному промисловому виконанні для систем обліку. Він призначений не тільки для збору даних з лічильників, а й самостійної їх обробки і передачі на верхній рівень. Використовується в більш складних системах. Наприклад, коли ти хочеш отримувати дані з лічильників не раз на добу, а кожні 3 хвилини для спостереження за графіком навантаження. ПЗПД дозволить системі об'єднати рішення задач як комерційного, так і технічного обліку.

      До ПЗПД крім цифрових лічильників можна підключити й індукційні лічильники з імпульсними виходами, що дає тобі можливість здешевити систему і не міняти відразу всі таймери. Крім того, ПЗПД необхідно при виході на ФОРЕМ. В цьому випадку всі дані залишаються на рівні підприємства, а наверх віддаються тільки необхідна інформація про споживання електроенергії[1]

      ПЗПД може передавати дані зі значно меншою швидкістю, а це знижує вимоги до каналів передачі даних. Можна спробувати використовувати ті канали, які в тебе вже є. ПЗПД також спрощує завдання об'єднання системи АСКОЕ із системою управління підприємством, за рахунок застосування різних протоколів зв'язку.

      АСКОЕ Альфа СМАРТ працює зі спеціалізованими ПЗПД тільки серії RTU-300. RTU-300 в основному поділяють на три види:

      1. RTU-314, для рівня електростанцій і великих підстанцій;
      2. RTU-325, для рівня підстанції енергосистеми або промислового підприємства;
      3. RTU-327, використовується в якості проміжних центрів.


      УСПД RTU-325

      Рисунок 2 – ПЗПД RTU-325

      Призначення:

      ПЗПД RTU-325 призначені для збору, обробки, зберігання даних, зібраних з лічильників електроенергії та передачі їх на верхній рівень. Пристрої призначені для побудови цифрових, просторово розподілених, проектно-компонуемих, ієрархічних, багатофункціональних автоматизованих систем комерційного обліку електроенергії і потужності (АСКОЕ) з розподіленою обробкою і зберіганням даних. Призначено для експлуатації в безоператорном режимі[1].

      Працює з лічильниками різних виробників. Можливість вимірювання струмів, напруг, частоти та моніторинг потужності входять в базовий комплект поставки.

    4. Програмне забезпечення AlphaSmart-C призначений для конфігурування ПЗПД RTU-300, збору, відображення та обробки інформації зібраної з ПЗПД. Конфігурування зводиться до заповнення ряду таблиць.

      Для конфігурації систем AlphaSmart-C необхідно:

      1. Описати парк лічильників;
      2. Поставити календар (кожен день повинен належати до певного типу днів);
      3. Скласти тарифні сітки;
      4. Сформувати точки і групи обліку;
      5. Створити таблицю портів ПЗПД.

    6. Економічна ефективність АСКОЕ

    Сенс створення і використання АСКОЕ полягає в постійній економії енергоресурсів і фінансів підприємства при мінімальних початкових грошових витратах. Величина економічного ефекту від використання АСКОЕ досягає по підприємствах в середньому 15-30% від річного споживання енергоресурcов, а окупність витрат на створення АСКОЕ відбувається за 2-3 кварталу. На сьогоднішній день АСКОЕ підприємства є тим необхідним механізмом, без якого неможливо вирішувати проблеми цивілізованих розрахунків за енергоресурси з їх постачальниками, безперервної економії енергоносіїв і зниження частки енерговитрат у собівартості продукції підприємства.

    У міру автоматизації технологічних процесів підприємства, зниження ступеня людської участі у виробництві та підвищення рівня його організації АСКОЕ можна вводити в зворотний контур управління енергоспоживанням не через енергетика-диспетчера або керівника, а через відповідні пристрої керування навантаженнями-регуляторами. До тих пір, поки в технології виробництва переважає людина зі своїми випадковими вольовими рішеннями, АСКОЕ збережеться як автоматизована система, що дозволяє, в першу чергу, виявляти всі втрати енергоресурсів. Рівень енергоспоживання підприємства складається з двох складових: базової та організаційно-технічної. Базова складова визначається енергоємністю встановленого технологічного обладнання. Організаційно-технічна складова (ОTC) визначається режимами експлуатації обладнання, які задаються персоналом підприємства, виходячи з виробничих та особистих інтересів і потреб. Зміна першої базової складової енергоспоживання вимагає заміни застарілих енергоємного обладнання та техпроцесу більш сучасними і менш енергоємними, що пов'язано з модернізацією виробництва і залученням великих інвестицій, що в умовах нашої економіки проблематично. Тому необхідно звернути увагу на можливості мінімізації ОTC рівня енергоспоживання підприємства, яка не вимагає великих грошових витрат, але при реалізації дає швидкий практичний ефект. Зауважимо, що актуальність мінімізацію цієї складової зберігається і після скорочення базового енергоспоживання в результаті модернізації виробництва[11].

    OTC рівня енергоспоживання підприємства, в свою чергу, має, по крайней мере, шість основних частей:


    Перечень втрат енергоресурсов

    Рисунок 2 – Перелік втрат енергоресурсів

  • договірна, фіктивна складова пов'язана з розрахунками за енергоресурси з постачальниками не за фактичними значеннями енергоспоживання, а за договірними і, як правило, істотно завищеними значеннями, що призводить споживача до фінансових втрат Ця складова втрат зводиться до мінімуму (і навіть до нуля) при організації АСКОЕ комерційного обліку;
  • тарифна складова, пов'язана з розрахунками за енергоресурси з постачальником за фактичним значенням енергоспоживання, але не за найвигіднішим для споживача тарифом через відсутність обліку, здатного реалізувати цей кращий тариф. Ця складова втрат зводиться до нуля при організації АСКОЕ комерційного обліку, здатної відстежувати будь-які діючі і перспективні тарифи;
  • режимно-тарифна складова, пов'язана з можливістю зміни режимів роботи обладнання по часу і величиною енергоспоживання в заданих зонах доби (пікових зонах) з метою мінімізації тарифних платежів в рамках одного і того ж тарифу. Ця складова втрат зводиться до мінімуму при організації АСКОЕ комерційного та технічного обліку з елементами прогнозування і аналізу складу навантажень;
  • технологічна складова, пов'язана з порушенням технологічного циклу і неефективним використанням обладнання. Ця складова втрат зводиться до мінімуму при організації АСКОЕ глибокого (до рівня цехів, дільниць і великих енергоустановок) технічного обліку з веденням в госпрозрахунку з енергоресурсів між підрозділами підприємства або норм споживання енергоресурсів підрозділами підприємства;
  • особистісна складова, пов'язана з використанням персоналом виробничого обладнання в особистих цілях. Ця складова втрат зводиться до мінімуму при організації АСКОЕ глибокого технічного обліку з розрахунком реальних питомих норм на випуск одиниці продукції;
  • безхазяйна складова, пов'язана з незацікавленістю, байдужістю персоналу на робочих місцях до енерговтрати різного виду. Ця складова зводиться до мінімуму при організації АСКОЕ технічного обліку з введенням внутрішнього госпрозрахунку з енергоресурсів між підрозділами підприємства або норм споживання енергоресурсів підрозділами підприємства при матеріальному стимулюванні працівників за показаннями АСКОЕ за економію енергоресурcов. На різних промислових підприємствах зазначені складові енерговитрат мають різний питома вага в рамках OTC, але в цілому можуть досягати 15-30 і більше відсотків від загального енергоспоживання підприємства. Облік, контроль та мінімізація цих складових можливі тільки при автоматизації енергообліку і є однією з головних цілей створення АСКОЕ на підприємстві та його об'єктах.

    • 7. Висновок

    Майбутнє промислового виробництва бачиться під знаком постійно дорожчають енергоресурсів і необхідності їх жорсткого контролю, обмеження і зниження їх частки в собівартості продукції. Вирішення цих проблем буде пов'язане з енергозбереженням та впровадженням нових енергозберігаючих «зелених» технологій. Але перший і самий необхідний крок у цьому напрямку, який треба зробити вже сьогодні, - це автоматизований Енергооблік. Кожне підприємство майбутнього запровадить розгалужену систему енергообліку та контролю по всій своїй структурній ієрархії з доведенням цього контролю до кожного робочого місця по всіх енергоносіях. Завдяки цьому будуть зведені до мінімуму всі непродуктивні витрати енергоресурсів, а процес енергоспоживання буде максимально гармонізований з процесом вироблення і розподілу енергоресурсів. Всі спірні питання між постачальником і споживачем енергоресурсів будуть вирішуватися не вольовими, директивними заходами, а об'єктивно на підставі безпристрасного машинного звіту

    Перелік посилань

    1. Гуртовцев А.В. Комплексная автоматизация энергоучета на промышленных предприятиях и хозяйственных объектах журнал "СТА" №3, 1999 г .
    2. Гельман Г.А. Автоматизированные системы управления электроснабжением промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 255 с.
    3. АСКУЭ современного предприятия [электронный ресурс]. – Режим доступа: http://esco-ecosys.com
    4. Системы коммерческого учета потребления электроэнергии на базе PLC-технологий с передачей данных по сети GSM. Техническое описание. – М.: Группа компаний ТЭСС, 2004. 257 c.
    5. Правила устройства электроустановок. – X.: Изд-во «Форт», 2009. – 704 с.
    6. ТРЕЙС МОУД. Графическая инструментальная система для разработки АСУ. Версия 5.0. Руководство пользователя. Изд. 2, испр. и доп. – М.: Adastra Research Group, Ltd., 1998.
    7. Тубинис В.В. Создание автоматизированной системы учета и управления потреблением электроэнергии в Италии // Электро. – 2004. – № 4.
    8. Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии на базе программно-технического измерительного комплекса «Эком«. Методика поверки. ПЕ 2.758.002 МП.
    9. Железко Ю.С. Присоединение потребителей к эл. сетям общего назначения и договорные условия в части качества электроэнергии//Промышленная энергетика. – 2003. – № 6.
    10. Заборовский В.С., Подгурский Ю.Е. Технологии и компоненты передачи данных по линиям электропитания. – Сети, 1999, № 10.
    11. Концепция построения автоматизированных систем коммерческого учёта электроэнергии в условиях энергорынка. 2000 г.
    12. Технические и организационные требования к построению автоматизированных систем учёта электрической энергии на объектах НЭК «Укрэнерго». 2004 г.
    13. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. – М.: Инфра-М, 2006. – 481 с.
    14. Назарычев А.Н. Обеспечение эффективности энергоснабжения на основе оценки технического ресурса электрооборудования / А.Н. Назарычев, Д.А. Андреев // Энергосбережение и водоподготовка № 1. – 2005. – с. 35–41.
    15. Ермилов А.А. Электроснабжение промышленных предприятий / А.А. Ермилов, Б.А. Соколов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 144 с.: ил.
    16. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для вузов – 2-е изд. – М.: Интермет Инжиниринг, 2006. – 672 с.