Вы находитесь здесь:

• Главная >
• БЛОГ >
• Статьи по учету  >
• Автоматизированные системы учета

Автоматизированные системы учета электропотребления для бытовых потребителей АСУЭ БП.

(история развития в г. Москве)

В настоящий момент в различных регионах РФ имеется большое разнообразие отечественных разработок систем АСУЭ БП. Они отличаются концепцией, структурой и комплексом технических средств. Ориентироваться в этом разнообразии сложно, поскольку разработчики приборов и систем активно рекламируют свою продукцию. Задача данной короткой справки — ознакомить с опытом внедрения таких систем в г. Москве и предложить возможные перспективные разработки АСУЭ БП, имеющие конечной целью — автоматизировать расчеты с абонентом. Необходимо отметить, что концепция построения систем, ее приборный состав определяются разработчиками систем исходя из возможностей элементной базы (микропроцессоров, памяти и т.п.). в последние годы наблюдается резкий рост развития элементной базы, которая характеризуется многократным увеличением функциональных возможностей и снижением цены.

Сегодня можно определить три поколения построения систем АСКУЭ нижнего уровня (объект): первая — АСКУЭ БП, где использовались двухтарифные счетчики с импульсным выходам по сетям информации «канал в канал» информация передавалась в центральный вычислитель (контроллер); вторая — АСКУЭ БП, где использовались двухтарифные электронные счетчики с импульсным выходом, рядом с ними располагался локальный контроллер, который собирал информацию с нескольких счетчиков. По сигналам запроса с основного контроллера, выдавал информацию по сетям сбора (витая пара RS485 ИАСУЭ «ЭНЭЛЭКО» или внутридомовые сети электроснабжения 0,4 кВ «ЭМОС»); третья — АСКУЭ БП на основе микропроцессорных счетчиков, которые обрабатывают, хранят информацию в течении нескольких расчетных периодов, имеют энергонезависимую память, встроенные часы, могут программироваться на несколько временных тарифных зон и несколько тарифов. Такие счетчики, как правило, имеют цифровой дисплей, на котором высвечиваются данные электропотребления и его основные параметры, это осуществляется автоматически или по ручному запросу.

Микропроцессорные счетчики всего объекта (жилого дома) с выхода цифрового канала интерфейса (RS 485) или (CAN) параллельно соединяются «витой парой» в общедомовые информационные сети и собираются в шкаф АСУЭ БП, где осуществляется сбор, передача информации.

Решением Правительства г. Москва РП № 82 от 25.01.1995г. началось массовое внедрение АСКУЭ на новостройках г. Москвы. Монополистом установки АСКУЭ являлась фирма «ЭНЭЛЭКО».

Структура построения системы следующая.

Каждому абоненту в ШЛС устанавливался 2-х тарифный электронный счетчик (2 отсчетных устройства «день», «ночь»), переключение тарифов производилось подачей управляющего сигнала + 12в на клеммы «тариф». Информация о электропотреблении снималась с клемм «инфор» в виде импульсов напряжения. Количество импульсов за определенное время соответствовало количеству потребляемой энергии. По сети сбора информации сигналы о потреблении с каждого счетчика, включая домовое потребление, поступало в шкаф АСКУЭ, расположенный в щитовой дома. В шкафу АСКУЭ информация обрабатывалась и сохранялась по каждому счетчику.

Передача информации предполагалась осуществляться в службы Энергосбыта или в районные ДП (диспетчерские пункты) по радиоканалу. Для этого в шкафу была установлена радиостанция «Заря» ГРПЗ г. Рязань и на крыше устанавливалась штыревая антенна.

Такая система должна представлять информацию со счетчиков электроэнергии и называлась «Матричной» — по типу сетей сбора информации. Таких домов было смонтировано более 800. Основные типы счетчиков, устанавливаемых в системах: однофазные — ЦЭ6807 производства МЭТЗ г. Мытищи и СЭБ-2 г. Нижний Новгород.

Поскольку внедрение системы началось без серьезных испытаний, то ее технические, эксплуатационные характеристики практически мало пригодны и требуют серьезной доработки. Надежность электронных счетчиков была низка, в течение 1995 — 1997 г.г. заводы только осваивали их производство.

В это же время определились объективные проблемы и формулировались задачи, которые необходимо было решать, основные из них можно перечислить:

• недоработанные программы «нижнего уровня»;
• ненадежность работы приборов, обусловленная не заинтересованностью заводов — изготовителей, поскольку заказ шел малыми сериями;
• не разработана концепция сервисного обслуживания систем и передачи информации в Энергосбыт;
• вандализм и хищение приборов АСКУЭ на домах;
• стратегически не правильная ориентация на передачу информации только по радиоканалу и т.п.

К концу 1997 г. было смонтировано около 800 домов по матричной схеме и установлено приблизительно 150 000 счётчиков.

В начале 1997 г. началась наладка системы в домах района Жулебино МК 3,4,5,

около 90 домов на один РДП. Были выявлены недостатки в программах в работе счётчиков, дешифраторов ТК 1616, радиостанций.

Показания отсчётных устройств и информация, снимаемая на РДП, не совпадала с показаниями счётчиков и не могла устроить Энергосбыт Мосэнерго.

В 1996 г. — 1997 г. разрабатывается интегральная система, которая предполагает охватывать не только счётчики электроэнергии, но и счётчики воды, дискретные сигналы пожарной, охранной и другой информации, необходимой различным службам.

ИАСУЭ начали внедрять с начала 1998 г. по 2001 г., система была собрана «на столе» и не прошла отработку на реальных объектах и сразу началось массовое внедрение. Доработка программного обеспечения проводилась более 8-ми раз. Все последующие версии предполагали перезапись (прошивку) в блоках УК, УП и в матричной плате. Поэтому на домах установлено несколько программных версий и замена блоков при обслуживании и эксплуатации системы практически сложна.

ИАСУЭ «ЭНЭЛЭКО» рекламировалась как система позволяющая вести учет всех энергоресурсов, включая контроль технического состояния систем здания, охранную и пожарную сигнализацию.

Решение одной системой комплексной задачи на первый взгляд очень привлекательно, но в результате не доработки всех предыдущих проблем, невозможно было продолжать следующий этап, в результате декларации о возможностях системы ИАСУЭ «ЭНЭЛЭКО» были не реализованы.

Массовое внедрение таких систем без детальной проработки технических метрологических, эксплуатационных возможностей АСУЭ, не продумана система передачи данных в Энергосбыт, структура технического обслуживания и т.п. В результате огромные финансовые средства истрачены впустую: система ИАСУЭ не соответствует заявленным декларативным и функциональным возможностям.

Параллельно с внедрением АСУЭ «ЭНЭЛЭКО» специалистами Энергосбыта разрабатывается АСУЭ «ЭМОС» с передачей информации по силовым сетям.

Производство оборудования передается на завод «МЗЭП» г. Москва и «МЭТЗ» г. Мытищи. Анализ работы систем «ЭНЭЛЭКО» позволяет учесть часть ошибок в реализации состава комплекса технических средств и программного обеспечения. С начала 1998 г. система «ЭМОС» начинает монтироваться, налаживаться и сдаваться в эксплуатацию на жилых объектах г. Москва, как нового строительства, так и старых застроек. В течение периода с 1998 г. по настоящее время смонтировано около 240 объектов.

За время внедрения и опытной эксплуатации проводилась доработка приборов и программного обеспечения «ЭМОС» и на сегодня можно сказать, что система в принципе обеспечивает метрологические и эксплуатационные характеристики, но необходимо провести дополнительные доработки программ и технических средств. Необходимо заметить, что вопрос передачи, обработки данных в системах «высшего уровня» не решен.

Поскольку финансирования разработки систем АСУЭ велись средств частных инвесторов (самих разработчиков), то системы внедрялись «сырыми», по тем же причинам заводы-изготовители не могли провести детальную техническую проработку при изготовлении приборов, что, безусловно, влияло на их надежность — этот объективный фактор нельзя не учитывать.

Отдельно необходимо рассмотреть, на опыте систем «ЭНЭЛЭКО» и «ЭМОС», каналы передачи данных систем АСУЭ нижнего уровня (жилой дом) в службы Энергосбыта.

В системе «ЭНЭЛЭКО» канал передачи данных — радиоканал с работой на выделенных литерных частотах. Ориентация только на радиоканал — стратегическая ошибка, организовать передачу информации с нескольких объектов технически достаточно просто, а наличие большого количества объектов, требует организации радиосети.

Такой подход был проработан в начале 90-ых годов, исходя из существующих предпосылок:

• радиосвязь единственная возможность организовать независимый канал передачи информации;
• возможность обращения к информации в любой момент времени;
• возможность передачи информации в любую точку г. Москвы.

На объекте в ШКТС-А устанавливалась радиостанция «Заря», изготовитель ГРПЗ, мощностью 8 Вт, дальность передачи до 20 км. На крыше здания устанавливалась штыревая всенаправленная антенна, которая по радиочастотному кабелю соединялась с радиостанцией. Практика показала, что при этом не учитывались:

• высота зданий;
• профиль местности;
• экранирование вышестоящих зданий;
• напряженной радиопомеховой картиной и т.п.

все эти вопросы могут быть решены только с применением мощных ретрансляторов и маломощных станций, расположенных на объектах. Наличие достаточно мощных станций требует синхронизации их работы по времени и обуславливает низкие скорости передачи информации объект — отделение Энергосбыта. Сегодня с уверенностью можно сказать, что такой вариант решения ни технически, ни эксплуатационно устраивает Энергосбыт.

В системе АСУЭ «ЭМОС» канал передачи данных был ориентирован на телефонный коммутируемый канал с применением телефонного модема (AnCom STE 2442+). Применение конкретно этого модема необходимо дополнительно рассмотреть. С точки зрения техники передача по телефонному каналу достаточно отработана, но организация выделенного телефонного канала вызывает вопросы, которые на сегодня не решены.

Безусловно для организации нормальной эксплуатации АСУЭ необходим выделенный канал связи, который будет использоваться не только для передачи информации о электропотреблении, но и участвовать в дистанционном мониторинге функционирования системы, выявлении неисправностей и оперативного их устранения. Такой подход позволит снизить затраты на эксплуатацию системы и количество конфликтных ситуаций абонент — Энергосбыт.

В последние годы получило развитие сотовая связь для передачи цифровой информации с достаточно высокими скоростями. Мосгортепло установило на объектах несколько сотен таких модемов для передачи информации узлы учета тепла — диспетчерские пункты. Техническая сторона такой передачи не имеет проблем. Быстрое развитие сотовой связи, постоянное снижение расходов на ее эксплуатацию определяет перспективы ее использования в системе передачи информации объект — отделения Мосэнергосбыта.

Затраты на эксплуатацию определяются исходя из следующих условий:

• временем использования канала связи, мониторинг его интервала;
• время суток использования канала;
• скорость, а соответственно время передачи полного пакета информации зависит в том числе и от объекта, количества объектов и т.п.;
• цена за минуту использования канала, или абонентная плата.

Стоимость затрат на передачу информации по каналам сотовой связи можно значительно снизить, применяя передачу данных в режиме SMS сообщений (такие наработки уже существуют). Все эти вопросы можно теоретически просчитать, но только реальный опыт эксплуатации АСУЭ позволит сформулировать оптимальные режимы использования канала сотовой связи.

Оплата канала связи должна быть связана с затратами на эксплуатацию системы АСУЭ БП на конкретных объектах и по предварительным расчетам стоимость использования канала будет составлять несколько процентов от стоимости эксплуатации АСУЭ БП.

Необходимо отметить, что независимые каналы связи необходимы для организации эксплуатации систем, без которых их реальная работа невозможна, поскольку эксплуатирующие организации АСУЭ, проводя постоянный мониторинг, будут иметь возможность оперативно устранять неисправности систем.

Опыт внедрения систем «ЭНЭЛЭКО», ;«ЭМОС» во многом отрицателен и даже дискредитировал саму идею применения АСУЭ БП, но сегодня, благодаря этому опыту, включая взаимодействия со строительным комплексом г. Москвы, можно реально создать структуры, работающие в тесном взаимодействии с энергоснабжающими организациями, которые позволили бы оснастить АСУЭ и организовать эксплуатацию систем учета энергоресурсов с выпиской счетов абонентам, исходя из концепции городской программы учета энергоресурсов и реформы ЖКХ г. Москвы.

Перспективные системы учета электропотребления для бытовых потребителей АСУЭ БП.

В настоящее время разработано и внедрено несколько вариантов АСУЭБП, причем необходимо разделить АСУЭБП для многоквартирных домов и АСУЭБП для индивидуальных домов в сельской местности, поскольку условия построения систем существенно различны.

Первый вариант — это АСУЭБП, где используются счетчики с импульсным выходом, рядом с которыми расположен «локальный контроллер» на 4, 8, 12 счетчиков осуществляющий обработку, хранение и передачу информации в основной контроллер. Они отличаются каналом передачи данных (RS 422 — ИАСУЭ ЭНЭЛЭКО «витая пара» или системы передачи по силовой цепи PLC системы «ЭМОС — МЗЭП», АСКУЭР «Континиум»).

Основные характеристики этих систем известны, причем, безусловно, предпочтительнее для старого жилого сектора окажутся системы с передачей информации по сети 220/380V, поскольку не требуется прокладка информационной магистрали (2 провода RS 485, 4 провода интерфейс CAN). Во вновь строящихся домах возможно предпочтительнее с применением «интеллектуальных счетчиков» так как надежность передачи информации выше, при замене блоков не требует «переинстоляций» локальных контроллеров и т.п., что значительно надежней в эксплуатации и соответственно дешевле.

Необходимо дополнительно остановиться на обзоре АСУЭБП с точки зрения эксплуатационных характеристик.

Какими бы функциональными и техническими характеристиками не обладала АСУЭБП, основными будут являться эксплуатационные, поскольку система предназначена для автоматизированных расчетов и предполагается экономическая эффективность, но при неудовлетворительных эксплуатационных характеристиках, а соответственно при высоких затратах на ее эксплуатацию, основная идея — экономическая эффективность, может быть сведена к нулю или стать убыточной.

Для нормального функционирования системы, она должна обслуживаться с проведением регламентных работ и т.п..

Не будем касаться надежности, счетчиков, и УСПД. Статистику по их отказам можно получить для всех систем, имеющих длительную (1-2) летнюю эксплуатацию. Во многих системах по тракту прохождения информационного сигнала имеется большое количество соединений под «винт» или используются разъемы, надежность таких соединений низка, а следовательно возможность нарушения соединений или переходных сопротивлений велика. Все эти предпосылки не позволяют говорить о высокой надежности систем. Во многих проспектах, рекламирующих различные АСУЭБП вопросы эксплуатации, или программы, увеличивающие надежность систем не рассматриваются.

Приведем несколько последних разработок в этой области:

ИАЦ НТИ «Континиум» разработана и внедряется АСКУЭР «Континиум» на базе импульсных счетчиков, и PLC-модемов (ЭСМ) для передачи данных по силовой сети 0,4 кВ.

Безусловно перспективным направлением можно рассматривать системы, в которых используются микропроцессорные счетчики, сочетающие возможности УСПД.

Завод ООО «Инкотекс» разработал и сертифицирует гамму электронных микропроцессорных счетчиков:

• счетчики с интерфейсом САN и поддержкой по питанию;
• счетчики с встроенным PLC модемом (причем цена счетчика увеличивается незначительно, поскольку задействованы резервы возможности процессора, памяти, источника питания);
• счетчики с встроенным радиоудлинителем (позволяющим опрашивать счетчики дистанционно в закрытых помещениях до 50м, в отдельных строениях до 100м);
• счетчики с встроенным GSM модемом (для передачи информации по сотовым каналам связи);
• любые счетчики могут быть оснащены 100А реле отключения или ограничения нагрузки с дистанционным управлением по различным каналам связи;

Наиболее перспективными системами АСКУЭБП для сельской местности можно рассматривать два основных варианта.

Использование импульсных счетчиков с ЭСМ (электросетевым модемом) разработчик ИАЦ НТИ «Континиум», АСКУЭ построенные по такому принципу имеют следующие преимущества:

• отсутствуют проводные линии передач, используются существующие сети 220/380V, объединяющие всех потребителей нагруженных на один трансформатор питающей ТП;
• простота структуры АСКУЭ;
• наращивание системы без дополнительных узлов;
• установка дополнительных ЭСМ позволяет создавать универсальную интегральную систему, учитывающую все энергоресурсы (вода, тепло, газ);
• не требует помещений, основной контроллер может быть расположен в помещении ТП или в любом административном здании;
• нет необходимости в прямом доступе к счетчику;
• эксплуатация системы не нарушается с выходом из строя любого блока.

В связи с приказом директора МОСЭНЕРГО «о многотарифных расчетах за поставляемую электрическую энергию» и регламента перевода бытовых потребителей на дифференцированную двухтарифную систему расчетов для физических лиц, у которых приборы учета установлены в коттеджах, индивидуальных домах, квартирах. Необходимо решить задачу, без решения которой при массовой установке многотарифных счетчиков, могут возникнуть большие проблемы.

Отметим некоторые:

• уход часов счетчика и соответственно времени перехода в различные тарифные зоны;
• контроль за электропотреблением в тарифных зонах;
• контроль за превышением установленной мощности;
• доступ в коттедж, индивидуальный дом, квартиру.

Эта задача решается только при дистанционном съеме информации и корректировке временных установок счетчика с привязкой к реальному времени.

Счетчики, установленные в квартирах должны иметь возможность к вне квартирного подключения информационного канала интерфейса RS 485 или САN, это может быть «витая пара» с разъемом, выведенная на лестничную площадку. Для индивидуальных домов могут применяться счетчики с радиоудлинителем, а инспектор пользуется «терминал — инспектором» для дистанционного съема информации коррекции часов счетчика. Возможно, использовать микропроцессорные счетчики со встроенным GSM модемом.

В каждом конкретном случае необходимо при выдаче ТУ ориентироваться на существующие возможности приборов учета и средств передачи информации.

---