RUS | ENG | ДонНТУ> Портал магістрів ДонНТУ
Магістр ДонНТУ Ігор Анатолійович Шабалін

Ігор Анатолійович Шабалін

Електротехнічний факультет

Кафедра електропостачання промислових підприємств і міст

Спеціальність «Електротехнічні системи електроспоживання»

«Автоматичні системи комерційного обліку електроенергії на шахті ім.Засядька»

Науковий керівник: к.т.н.., доцент Віктор Григорович Олійник

Резюме    Біографія

Реферат за темою випускної роботи

  1. Вступ
  2. Актуальність даної розробки
  3. Мета роботи
  4. Новизна результату
  5. Практична цінність
  6. Апробація роботи
  7. Основні правила, при розробці та впровадженні систем АСКОЕ
  8. Вимоги, критерій оптимальності і функція мети АСКОЕ
  9. Перспективи дослідження

       Вступ

      У зв'язку з переходом до ринкової економіки, виникла необхідність підвищити ефективність управління енергоспоживанням, оскільки це відповідає економічним інтересам постачальників і споживачів електроенергії. Одним з напрямків вирішення даної задачі є точний контроль і облік електроенергії. Саме цей напрямок має забезпечити значну частину загального енергозбереження, потенціал якого складає більше 1 / 3 всього нинішнього обсягу енергоспоживання. Нові економічні відносини у сфері управління енергоспоживанням проявляються у формуванні єдиного ринку електроенергії. Виходячи з вище сказаного, ринок електроенергії повинен являти собою багатокомпонентний механізм узгодження економічних інтересів постачальників і споживачів електроенергії. Одним з найважливіших компонентів ринку електроенергії є його інструментальне забезпечення, яке являє собою сукупність систем, приладів, пристроїв, каналів зв'язку, алгоритмів і т. п. для контролю і управління параметрами енергоспоживання. Базою формування і розвитку інструментального забезпечення є автоматизовані системи контролю та обліку споживання електроенергії.

        Актуальність даної розробки, На сьогоднішній день частка енергоресурсів у собівартості продукції для багатьох промислових підприємств складає від 10-25 до 40%, це пов'язано з існуванням занижених тарифів і цін на електроенергію за радянських часів і більш швидким (2-3 рази) темпом зростання цін на енергоресурси в 90-і роки. При прогнозованому зростанні цін на електроенергію, який за 3 - 5 років напевно досягне рівня близького до рівня Західної Європи, енергозалежні підприємства повинні мати можливість управління енергоспоживанням, з тим, щоб планомірно знижувати питома вага плати за електроенергію у собівартості своєї продукції. Це можливо тільки при налагодженому комерційному і технічному обліку електроенергії. Сучасна торгівля електроенергією заснована на використанні автоматизованого приладового енергообліку, що зводить до мінімуму участь людини в процесі збору, обробки і передачі інформації та забезпечує достовірний, точний, оперативний і гнучкий, адаптований до різних тарифних систем обліку. Створення автоматизованих систем комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ) є необхідною умовою режиму економії енергії на промисловому підприємстві. При наявності сучасної АСКОЕ промислове підприємство повністю контролює весь процес енергоспоживання і має можливість за погодженням з постачальниками енергоресурсів гнучко переходити до різних тарифних систем, мінімізуючи свої енерговитрати. АСКОЕ з технічним урахуванням електроенергії дозволяє отримати картину енергоспоживання кожного об'єкта в режимі максимально наближеному до реального часу і, відповідно, планувати підключення своїх об'єктів з максимальною ефективністю. Маючи АСКОЕ, підприємство має можливість скористатися диференційованими тарифами на оплату електроенергії, а це, у свою чергу, дозволяє спланувати виробництво таким чином, щоб максимально перевести діяльність енергоємних операцій на час дії пільгових тарифів. У цих умовах об'єктивно зростає необхідність у підвищенні наукового підходу до побудови АСКОЕ.

        Мета роботи - аналіз сутності та призначення автоматизованих систем комерційного обліку електроенергії, дослідження характеристик сучасних АСКОЕ, представлених на ринку України, побудова моделі АСКОЕ та оцінка ефективності її функціонування.

        Новизна результату - Наукова новизна мого дослідження полягає у розробці моделі автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії та обгрунтуванні методів оцінки ефективності від її впровадження у виробництво. Проведено порівняльний аналіз автоматизованих систем фірм, що діють на українському ринку АСКОЕ.

        Практична цінність - Аналіз ситуації на українському ринку АСКОЕ може бути корисний потенційним замовникам таких систем, а також фірмам, які розробляють системи такого класу. В даний час існує проблема оцінки ефективності впровадження АСКОЕ та результати, отримані в ході дослідження можуть бути використані для таких оцінок.

        Апробація роботи - Основні теоретичні положення та результати дисертаційної роботи докладені, обговорені та схвалені на науковій конференції кафедри прикладної математики та інформатики ДонНТУ присвяченої дню науки.
       

        Основні правила, при розробці та впровадженні систем АСКОЕ:


       • Вимірювання на базі цифрових методів обробки процесів.
       • Цифрові інтерфейси передачі даних вимірювань параметрів.
       • Глибоке архівування основних вимірів в лічильнику.
       • Контроль достовірності та повноти даних на всіх рівнях системи.
       • Діагностика працездатності системи.
       • Резервування каналів зв'язку.
       • Паралельна синхронно-асинхронна обробка даних.
       • Ієрархічне побудова системи.
       • Можливість розподіленої обробки даних.
       • Захист інформації на всіх системних рівнях.
       • Використання перевірених і стандартних компонентів системи та інструментальних засобів.
       • Паралельний збір даних
       • Масштабованість і наращиваемость
       • Управління коефіцієнтом готовності системи на етапі проектування.

        До складу систем АСКОЕ входять:


       • Мікропроцесорні лічильники електроенергії
       • Пристрої збору та передачі даних (ПЗПД) серії RTU-325, RTU-327, шафи НКУ АСКУЕ.Программное забезпечення для всіх рівнів систем
       • Обладнання зв'язку (телефонні, ВЧ і радіо-модеми, модемні пули, ВОЛЗ перетворювачі, кабелі тощо)
       • Автоматизовані робочі місця (АРМ), комп'ютерне обладнання (комунікаційні сервери, сервери баз даних, робочі станції, джерела безперебійного живлення, концентратори для організації локальної мережі і т.д.).

        Принципи створення сучасних АСКОЕ

        Підхід до створення АСКОЕ заснований на синтезі типових рішень і спільну роботу з замовником по вибору оптимального (за ціновими та функціональними показниками) варіанту, в кожному конкретному випадку.
        У концепцію створення систем АСКОЕ закладено два основних принципи: загальновизнана надійність цифрових технологій збору та передачі даних і відкрита архітектура системи, що дозволяє вести її подальший розвиток.
        Гнучка настройка під будь-який об'єкт, масштабованість, використання цифрових та імпульсних лічильників у рамках однієї системи, оперативний контроль та моніторинг в режимі реального часу


       

        Загальні характеристики


       • Система забезпечує достовірні і повні вимірювання і розрахунки вироблені на їх основі відповідно до гнучкої, що настроюється тимчасової діаграмою роботи
       • Система має високу надійність
       • Система максимально інваріантна до мінливих вимог
       • Система виконується на базі уніфікованих, відпрацьованих типових рішеннях
       • Система працює з практично будь-якими каналами зв'язку
       • Система має високі показники: функціональність / вартість, надійність / вартість.

        Вимоги, критерій оптимальності і функція мети АСКОЕ

       Використання різних технологічних рішень при створенні АСКОЕ, слід розглядати в контексті дотримання узагальненого критерію оптимальності, під яким розуміється мінімум витрат на впровадження і експлуатацію АСКОЕ:
       

ЗАСКУЭ—> min (1)

       де ЗАСКУЕ - витрати підприємства енергозбуту на впровадження і експлуатацію АСКОЕ.
       Порівняння існуючих рішень на цій основі дозволить виявити області їх раціонального (нераціонального) застосування і запропонувати функціональне рішення, що задовольняє критерію оптимальності (1) і реалізує функцію мети АСКОЕ у вигляді умови комплексної мінімізації комерційних втрат електроенергії (2):
       
Пк = ПНЕД + ПОПЛ + ПХИЩ + ПОГР + ПКАЧ + ПДОЛГ (2)

       де ПНЕД - втрати через недоліки в енергозбутової діяльності;
       ПОПЛ – втрати при запитання оплати;
       ПХИЩ – втрати від розкрадання електроенергії;
       ПОГР – втрати через обмеження споживаної потужності «зверху»;
       ПКАЧ – втрати через порушення якості електроенергії;
       ПДОЛГ – втрати при запитання боргів.
       Слід зауважити, що доданок ПДОЛГ є залежним від доданків ПНЕД, ПОПЛ і ПХИЩ. Тому мінімізація останніх призводить і до мінімізації ПДОЛГ.
       Досягнення глобального мінімуму цільової функції можливо при комплексному виконанні умови (3):
       Що ж до виконання умови (1), то додаткове зниження величини ЗАСКУЕ можна отримати за рахунок грамотного поетапного впровадження АСКОЕ.
       ПНЕД—> min
       ПОПЛ—> min
       ПХИЩ—> min
       ПОГР—> min
       ПКАЧ—> min (3)
       Зокрема, тотальна автоматизація енергообліку «зразкових платників» не буде сприяти зменшенню значення поплив і ПХІЩ. Однак першочергове впровадження АСКОЕ, що задовольняє умовам (1) і (2), для «забудькуватих» абонентів і «злісних неплатників» здатне підвищити в них платіжну дисципліну і знизити величину несанкціонованого (безоблікового) споживання електроенергії.
       

       Оцінка економічного ефекту від впровадження АСКОЕ проводиться відповідно до галузевої методикою «Розрахунок оцінки економічного ефекту від впровадження АСКОЕ». Методика відповідає державному документа «Методичні рекомендації з оцінки ефективності інвестиційних проектів» (затверджені Міністерством економіки та Міністерством фінансів, № ВК 477 від 21.06.99). Ефект від впровадження АСКОЕ розраховується за весь з рок реалізації цього інвестиційного проекту, в якості якого прийнята величина амортизаційного періоду за обладнання, що входить в комплект АСКОЕ. На підставі «Єдиних норм амортизаційних відрахувань» термін реалізації даного проекту рекомендується вважати рівним 8 років (норма амортизації становить 12,5%). При цьому податок на майно розраховується як 2% від залишкової вартості основних фондів АСКОЕ. По кожному році реалізації проекту складаються грошові потоки, які включають у себе вартісну оцінку результатів впровадження АСКОЕ та витрат, пов'язаних з її впровадженням. До витрат відносяться капітальні вкладення на закупівлю та монтаж відповідного обладнання. Поточні витрати на експлуатацію АСКОЕ включають оплату податку на майно. Результатом впровадження АСКОЕ є зниження витрат на оплату електроенергії внаслідок: появи можливості переходу за погодженням з постачальником електроенергії на більш вигідний одноставочний зонний тариф, стимулюючий оптимізацію добового графіка споживання електричної енергії; повного контролю за процесом електроспоживання, що дозволяє скорочувати непродуктивні витрати електроенергії; можливості отримання електроенергії з більш вигідного ринку ФОРЕМ.
       На основі розрахунку грошових потоків по кожному року розраховуються такі показники: сальдо (різниця припливу і відтоку грошових коштів по роках), чистий дохід (за роками і наростаючим підсумком), чистий дисконтований дохід, термін окупності інвестицій. При необхідності розраховується внутрішня норма прибутковості, що представляє таку норму дисконту, при якій чистий дисконтований дохід звертається в нуль. Дисконтування грошового потоку в м-м році здійснюється шляхом множення сальдо Сг зазначеного року на коефіцієнт дисконтування аг, що розраховується за формулою
       

       де Е - норма дисконту (рекомендований значення 0,1); tt і t0 - розрахунковий (р-й) і початковий роки реалізації проекту.
       Підсумовуванням величин сальдо і дисконтованих величин сальдо за весь термін реалізації проекту перебувають показники чистого доходу і чистого дисконтованого доходу відповідно. Тільки позитивні величини чистого доходу і чистого дисконтованого доходу за весь період реалізації проекту свідчать про ефективність інвестицій в АСКОЕ.
       Для того, щоб визначити величину зниження витрат на оплату електроенергії при переході на зонні тарифи необхідно зіставити суми оплати за один і той же обсяг електроенергії при двохставковим тарифом і при зонних тарифах. Вихідними даними для визначення плати за електроенергію за зонним тарифами є:
       V - добове споживання електроенергії;
       Ун - споживання електроенергії в нічний час доби;
       Vn - споживання електроенергії в піковому режимі доби;
       Vnn - споживання електроенергії в напівпіковому режимі доби;
       V - раціональне вигідне споживання електроенергії в нічний час доби;
       Vn'n - раціональне вигідне споживання електроенергії в напівпіковому режимі доби;
       Гн - нічний тариф за електроенергію;
       Гп — піковий тариф за електроенергію;
       напівпіковий тариф за електроенергію.
       Вихідні дані по електроспоживання повинні задовольняти умові:
       

       Добова плата за електроенергію за зонним тарифом визначається за формулою:
       

       На основі добової величини плати за електроенергію знаходиться величина місячної плати для зимового, літнього і перехідного періодів (Фз, Фл, Фп). Річний обсяг плати за електроенергію Фг при використанні зонних тарифів визначається на підставі місячної оплати для зимового, літнього і перехідного періодів та кількості місяців у вказаних періодах. Отримана величина порівнюється з річною платою за електроенергію Фг при двохставковим тарифом. Величина ефекту в оплаті за електроенергію за рахунок переходу на зонні тарифи визначається за формулою
       

       У деяких випадках зонні тарифи можуть бути більш вигідними порівняно з двоставковими навіть без зміни споживання електроенергії в період, оплачувану за пільговими тарифами. Оскільки зонні тарифи впроваджені не у всіх енергосистемах, то ефект по даній позиції на перспективу можна оцінити укрупнення, на підставі наявного досвіду використання таких тарифів. Експертно він оцінюється в 5 - 6% від базового обсягу витрат на електроенергію. Ефект від скорочення непродуктивних витрат електроенергії Еснр рекомендується розраховувати за формулою
       

       де V6 - базове споживання електроенергії; Ксн - коефіцієнт зниження споживання електроенергії внаслідок скорочення непродуктивного його витрати після впровадження АСКОЕ (експертне значення 0,02 - 0,03); Ге - діючий тариф на електроенергію.
       Федеральний оптовий ринок електричної енергії (ФОРЕМ) знаходиться на стадії формування. При цьому передбачається створення конкурентних ринків («ринок на добу вперед», «Балансуючий ринок», «ринок резервів за прямими платежами») і регульованого ринку. При цьому в кращому становищі опиняться споживачі, оснащені сучасними засобами АСКОЕ, що відповідають вимогам енергопостачальних організацій. Ефект від використання більш дешевої електроенергії Еде, що купується на ФОРЕМ, експертно оцінюється в 10% від базового обсягу Фб витрат на електроенергію Еде = 0,1 Фб.
       За розрахунками, виконаними за наведеною методикою в ТОВ «НІІгазекономіка», термін окупності від впровадження АСКОЕ на електропривідних компресорних станціях (КС) складає менше року, на газотурбінних КС - близько трьох - чотирьох років.


       

       
Рисунок 1 - Середньостатистичні тарифи на електроенергію за період 2002 - 2008 р.р. для енергопідприємств України

        Перспективи дослідження - На даний момент ринок автоматизованих систем комерційного обліку електроенергії бурхливо розвивається. Розробляються нові принципи побудови автоматизованих систем, впроваджуються нові технології. Все більша увага приділяється науковому підходу до розробки даних систем, розробці методів оцінки ефективності від їх впровадження. Дана робота може служити базою для подальших досліджень в області АСКОЕ.

        Перелік посилань

  1. Сапронов А.А. Концептуальный подход к организации и управлению предприятиями коммунального хозяйства // Проблемы экономики и организации производственных и социальных систем: сб. научн. трудов. – Вып.4. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001.
  2. Типовой договор энергоснабжения для одноставочных и прочих потребителей электроэнергии ОАО «Ростовэнерго». Ростов-на-Дону. 2006.
  3. Методические рекомендации по регулированию отношений между энергоснабжающей организацией и потребителями. / Под. общ. ред. Б.П. Варнавского. – М.: РАО «ЕЭС», 2002.
  4. Конституция РФ. – М.: Изд-во ЭЛИТ, 2005.
  5. Гражданский кодекс РФ. – М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2005.
  6. Правила предоставления коммунальных услуг. Утверждены Постановлением Правительства РФ от 26.09.1994 г. № 1099 (в ред. Постановлений Правительства РФ от 24.02.95 N 182, от 10.02.97 N 155, от 13.10.97 N 1303, от 01.02.2005 N 49).
  7. Системы коммерческого учета потребления электроэнергии на базе PLC-технологий с передачей данных по сети GSM. Техническое описание. –М.: Группа компаний ТЭСС, 2004.
  8. Медведев Д.В. Методика построения моделей автоматизированных систем управления технологическими процессами // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – Новочеркасск, 2004. – Приложение №6.
  9. Российская Федерация. Законы. Об энергосбережении: федер. закон. от 03.04.1996 №28-ФЗ.
  10. ГОСТ Р 51541-99. Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. – М.: Изд-во стандартов, 2000.
  11. Бренерман Ю.Б., Рубичев Н.А. Показатели качества многовходовых систем // «Измерительная техника». – 1985. – №7.
  12. ГОСТ 24.701-86. ЕСС АСУ. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения. – М.: Изд-во стандартов, 1986.
  13. А.А. Сапронов. Анализ структуры коммерческих потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях // Энергосбережение и водоподготовка. № 4(42). 2006.

Вгору
Резюме    Біографія