Конспект

Варианты организации и построения Автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (вопрос 9)

Категория:

Конспект

Дисциплина:

Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ)

Город:

Беларусь, Минск

Учебное заведение:

БНТУ, ФИТР

Стоимость работы:

бесплатный

Оценка: 10
Объем страниц: 5
Год сдачи: 2020
Дата публикации: 27.10.2020

Фрагменты для ознакомления

9. Варианты организации и построения Автоматизированной системы контроля и учета (АСКУЭ)

Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт.

Это наиболее простой вариант организации АСКУЭ. Счетчики не объединены между собой. Между счетчиками и центром сбора данных нет связи. Все счетчики опрашиваются последовательно при обходе счетчиков оператором. Опрос производится через оптический порт с помощью программы размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опроса. На компьютере центра сбора данных необходимы программные модули, формирующие файл-задание на опрос и загружающие информацию в основную базу данных (БД). Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем переносного компьютера. Синхронизация времени переносного компьютера со временем центра сбора данных производится в момент приема файлов заданий на опрос счетчиков. Для максимальной экономии средств на создание АСКУЭ в этом варианте роль центра сбора данных можно возложить на переносной компьютер. Недостатками данного способа организации АСКУЭ является большая трудоемкость сбора данных со счетчиков и невозможность использования в системе индукционных или электронных счетчиков с импульсным выходом.

Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт позволяет решать следующие задачи:

  • точное измерение параметров поставки/потребления;
  • коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);
  • контроль энергопотребления по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;
  • обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии;
  • диагностика полноты данных;
  • описание электрических соединений объектов и их характеристик;
  • диагностика счетчиков;

поддержание единого системного времени.

Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером черезпреобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем.

Счетчики, объединенные общей шиной RS-485, или по интерфейсу "токовая петля" на мультиплексор (типа МПР-16), или устройством сбора и подготовки данных (УСПД) могут располагаться в различных распределительных устройствах и опрашиваться один или несколько раз в месяц с помощью программы размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опроса. Между счетчиками и центром сбора данных нет постоянной связи. УСПД выполняет роль коммуникационного сервера. На компьютере центра сбора данных необходимы программные модули, формирующие файл-задание на опрос и загружающие информацию в основную БД. Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем переносного компьютера. Синхронизация времени переносного компьютера со временем центра сбора данных производится в момент приема файлов заданий на опрос счетчиков. Выделенный компьютер для центра сбора данных в этом варианте также может отсутствовать, его роль может выполнять переносной компьютер.

Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером черезпреобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем позволяет решать следующие задачи:

  • точное измерение параметров поставки/потребления;
  • коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);
  • контроль энергопотребления по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;
  • обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии;
  • диагностика полноты данных;
  • описание электрических соединений объектов и их характеристик;
  • диагностика счетчиков;

поддержание единого системного времени.

Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков локальным центром сбора и обработки данных.

Счетчики постоянно связаны с центром сбора данных прямыми каналами связи и опрашиваются в соответствии с заданным расписанием опроса. Первичная информация со счетчиков записывается в БД. Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем компьютера центра сбора данных. В качестве компьютера центра сбора данных используется локальная ПЭВМ. На ней же происходит обработка данных и ведение БД. В зависимости от количества пользователей, количества счетчиков и интервалов их профиля, квалификации пользователей, сложности математической обработки и т.д. локальная БД может функционировать либо под MSAccess, либо под СУБД ORACLE8.X. Сбор данных в БД происходит периодически с заданными интервалами.

Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков локальным центром сбора и обработки данных позволяет решать следующие задачи:

  • точное измерение параметров поставки/потребления;
  • комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);
  • контроль энергопотребления и параметров качества электроэнергии (ПКЭ) по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (5 минут, 30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;
  • обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии и контролю ПКЭ;
  • фиксация отклонений контролируемых параметров энергоресурсов, их оценка в абсолютных и относительных единицах для анализа как энергопотребления, так и производственных процессов;
  • сигнализация (цветом, звуком) об отклонениях контролируемых величин от допустимого диапазона значений;
  • диагностика полноты данных;
  • описание электрических соединений объектов и их характеристик;
  • параметризация коммуникаций и характеристик опроса;
  • диагностика системы;

поддержание единого системного времени.

Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы.

Основная часть счетчиков постоянно связана с центрами сбора данных первого уровня прямыми каналами связи и опрашивается в соответствии с заданным расписанием опроса, как в третьем способе организации АСКУЭ. Между некоторыми счетчиками и центром сбора данных первого уровня может не быть постоянной связи, они могут опрашиваться с помощью переносного компьютера, как во втором способе организации АСКУЭ. Первичная информация со счетчиков записывается в БД центров сбора данных первого уровня, на них же происходит обработка данных. В центрах сбора данных второго уровня осуществляется дополнительное агрегирование и структурирование информации, запись ее в БД центров сбора данных второго уровня. При таком способе организации АСКУЭ в качестве БД рекомендуется использовать СУБД ORACLE 8X.

Основная конфигурация программного комплекса Альфа ЦЕНТР позволяет организовать параллельный сбор данных по 4, 8, 16, 32 каналам связи. При 16, 32 каналах необходимо использовать отдельную ЭВМ в качестве коммуникационного сервера. Каналы связи могут быть выделенными, коммутируемыми, прямым соединением.

Параметры каждого канала настраиваются индивидуально, в зависимости от типа линии и ее характеристик. В системе может параллельно работать несколько коммуникационных серверов. При этом, описание всех параметров системы сбора данных, описание всех электрических и расчетных схем объектов, а также все первичные и расчетные данные хранятся только на сервере БД и приложений центра сбора данных.

Центры сбора данных, как правило, выполняют только функции сбора и обработки данных, АРМы пользователей подключаются к ним по локальной сети. При небольшом количестве счетчиков на объекте центр сбора данных первого уровня может выполнять функции АРМа.

Центры сбора данных 1-го уровня связаны с центрами сбора данных 2-го уровня каналами связи. Каналы связи могут быть выделенными, коммутируемыми, прямым соединением по локальной сети. Сервер сбора данных центра сбора данных 2-го уровня автоматически запрашивает необходимую информацию из БД центров сбора данных 1-го уровня в соответствии с установленным расписанием. Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы позволяет решать следующие задачи:

  • точное измерение параметров поставки/потребления;
  • комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);
  • ведение договоров и формирование платежных документов для расчетов за электроэнергию;
  • контроль энергопотребления и ПКЭ по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (5 минут, 30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;
  • сопровождение нормативно - справочной информации;
  • обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии и контролю ПКЭ;
  • фиксация отклонений контролируемых параметров энергоресурсов, их оценка в абсолютных и относительных единицах для анализа как энергопотребления, так и производственных процессов;
  • сигнализация (цветом, звуком) об отклонениях контролируемых величин от допустимого диапазона значений;
  • диагностика полноты данных;
  • описание электрических соединений объектов и их характеристик;
  • параметризация коммуникаций и характеристик опроса;
  • диагностика системы;
  • поддержание единого системного времени.

Организация сложных децентрализованных ad-hoc (образованных случайными абонентами) структур. ZigBee

  • Протокол ZigBee определяет правила работы аппаратно-программных комплексов, с помощью которых организуется беспроводный информационный обмен. Нижние уровни протокола, определяющие физические параметры передатчика, методы проверки качества связи и организации передачи пакетов в сети, основаны на стандарте IЕЕЕ 802.15.4-2006.
  • Одно из важных свойств сетей ZigBee — возможность организации сложных децентрализованных ad-hoc (образованных случайными абонентами) структур. В таких сетях каждый узел напрямую связан с несколькими другими узлами (топология mesh). Эти связи могут обновляться и оптимизироваться при отключении устройств от сети или при появлении новых. Динамическая структура сети позволяет быстро устранять аварии, прокладывая новые пути передачи данных в обход сбойного участка. 16-битная адресация дает возможность использовать больше 65 тыс. узлов, хотя в реальности при количестве узлов >300 из-за возрастания служебного трафика пропускная способность сети падает до неприемлемого уровня. Тем не менее, гибкая топология сети позволяет покрывать достаточно большие площади, используя лишь маломощные устройства – как фиксированные, так и находящиеся на подвижных объектах.
  • В спецификации стека ZigВее предусмотрено три типа устройств: координатор, маршрутизатор и оконечное устройство. Координатор инициализирует сеть, управляет сетевыми узлами, хранит информацию о настройках каждого сетевого узла, задает номер частотного канала и идентификатор сети PAN ID, а в процессе работы может быть источником, приемником и ретранслятором сообщений. Маршрутизатор отвечает за выбор пути доставки сообщения, передаваемого по сети от одного узла к другому, и в процессе работы также может быть источником, приемником или ретранслятором сообщений. Оконечное устройство не участвует в управлении сетью и ретрансляции сообщений, являясь только источником или приемником сообщений.
  • Крайне низкое энергопотребление – одна из ключевых особенностей сетевых устройств ZigBee. Большую часть времени устройство проводит в режиме сна, включаясь лишь в моменты приема или передачи данных. Время выхода из спящего режима крайне мало - 15 мс или меньше, в отличие от, например, устройств Bluetooth, которым для этого может потребоваться несколько секунд. Экономичность устройств 213Вее позволяет им работать автономно с питанием от батарей в течение нескольких лет.
  • Протокол ZigBee – открытый, те. Доступный любому желающему для некоммерческого использования. Право применения технологии ZigBee в коммерческих продуктах дает членство в альянсе ZigBee – организации, разрабатывающей и публикующей стандарты ZigBee. Альянс ZigBee объединяет ведущих производителей радиокомпонентов и приборов, использующих эту технологию – Philips, STMicroelectronics, Texas Instruments, Freescale Semiconductors, Schneider Electric, Cisco, Atmel, Intel, Logitech, Huawei, AT&T и многих других.

Однородная и неоднородная система АСКУЭ

При создании АСКУЭ для реализации элементов разных уровней системы можно использовать различные технические решения от различных поставщиков. За счет этого можно минимизировать стоимость элементов создаваемой системы. Однако, наиболее предпочтительным является использование технических решений, которые позволяют строить АСКУЭ как однородную систему, т.е. установить в каждом объекте учета одинаковое программное обеспечение, базирующееся на однородных аппаратных средствах. Это дает возможность поэтапной автоматизации бизнес-процессов, связанных с учетом электроэнергии и контролем ее параметров, возможность поэтапного построения АСКУЭ и введения ее в промышленную эксплуатацию, уменьшает стоимость пусконаладки системы, т.к. программное обеспечение начинает работать сразу и сразу предоставляет требуемую информацию, уменьшает стоимость эксплуатации АСКУЭ. По мере роста системы, реализации связи между центрами сбора данных, они гарантированно включаются в единый технологический процесс. Такая система называется неоднородной. Она будет стоить, действительно, довольно дешево, однако стоит подумать, прежде чем поспешно соглашаться на этот вариант.

Эксплуатировать такую систему будет сложно и дорого. Вот несколько примеров этого утверждения:

  • необходимо освоить и постоянно использовать множество различных программных средств для работы с этим различным оборудованием;
  • необходимо поддерживать наличие большого ассортимента электронных элементов для текущего ремонта и обслуживания;
  • затруднено обучение и повышение квалификации персонала, поскольку оно будет проходить в разных организациях,
  • увеличивается время разработки системы (за счет необходимых согласований) и проведения пуско-наладочных работ;
  • получение консультаций и устранение неполадок в ходе эксплуатации связано с привлечением большого количества специалистов.

Экономия денежных средств на начальном этапе оборачивается финансовыми потерями (в том числе и скрытыми) в ходе эксплуатации. Наиболее предпочтительным в этом случае является использование технических решений, которые позволяют строить АСКУЭ как однородную систему, т. е. установить в каждом объекте учета одинаковое программное обеспечение, базирующееся на однородных аппаратных средствах. Это дает возможность поэтапной автоматизации бизнес-процессов, связанных с учетом электроэнергии и контролем ее параметров, возможность поэтапного построения АСКУЭ и введения ее в промышленную эксплуатацию; уменьшает стоимость пуско-наладки системы; так как программное обеспечение начинает работать сразу и сразу предоставляет требуемую информацию, уменьшает стоимость эксплуатации АСКУЭ. По мере роста системы, реализации связи между центрами сбора данных они гарантированно включаются в единый технологический процесс.

287