3.1.2 Автоматизированный учёт электроэнергии

Выход предприятий на рынки электроэнергии предполагает соответст­вующую техническую оснащенность в отношении современных систем учета и контроля потребления электроэнергии.

Система контроля электроэнергии и ее учета – одно из направлений решения задач по повышению эффективности управления электропотребле­нием и обеспечению энергосбережения.

Прогрессивная организация учета на предприятиях–потребителях свя­зана с внедрением автоматизированного приборного коммерческого и техни­ческого энергоучета, сводящего к минимуму участие человека на этапах изме­рения, сбора и обработки данных. С этой целью потребители создают центра­лизованную автоматизированную информационно–измерительную систему контроля и учета электроэнергии – АИИСКУЭ. Эти системы представляют собой совокупность счетчиков электроэнергии, устройств сбора и передачи данных, средств передачи информации и компьютеров со специализирован­ным программным обеспечением. Важно, что эти системы многофункцио­нальны: они не только осуществляют максимально точный, гибкий и опера­тивный учет расхода энергии, но и выполняют функции автоматического ре­гулирования энергопотребления, обеспечивая оптимизацию графиков элек­трических нагрузок и общее энергосбережение на предприятии. Кроме того, они позволяют при необходимости быстро адаптировать коммерческий учет электроэнергии к различным «тарифным меню», в том числе и к наиболее сложным видам тарифов, дифференцированных по времени суток, а также от­дельным энергопотребляющим процессам.

При помощи АИИСКУЭ решаются задачи:

– автоматизированного коммерческого и технического учета электро­энергии и других энергоносителей для всех точек и параметров энергоучета в соответствии с действующими тарифными системами;

– контроля электропотребления по всем точкам учета в различных вре­менных интервалах (от нескольких минут до года) относительно заданных лимитов, режимных и технологических ограничений (с сигнализацией откло­нений и функцией их величин);

– автоматического управления энергоприемниками, выполняющими функции потребителей – регуляторов;

– точного расчета по энергопотреблению с субабонентами предпри­ятия, обеспечивающего обоснованное распределение энергозатрат;

– составления энергобалансов предприятия, цехов, участков и потреб­ляющих установок;

– прогнозирования значений параметров энергоучета для планирования энергопотребления.

Помимо перечисленных задач следует также подчеркнуть значение АИИСКУЭ для организации внутреннего хозрасчета на предприятии и фор­мирование эффективной системы стимулирования экономии энергоресурсов на рабочих местах.

Не располагая этой централизованной системой учета, практически не­возможно нормально работать на оперативном оптовом рынке электроэнер­гии, где решения принимаются внутри достаточно узких временных интерва­лов. Например, для стандартных 30–минутных интервалов, которыми опери­руют при расчетах энергоснабжающие организации, интервал времени для получения и хранения информации в пределах 10–20 секунд. Поэтому органи­зация АИИСКУЭ, как средства коммерческого учета, является основанием для допуска предприятия–потребителя на конкурентный оптовый рынок элек­троэнергии.

Помимо своего основного предназначения – коммерческого учета, данные этой учетной системы предприятий могут применяться технологиче­ским оператором рынка для отслеживания графика электрической нагрузки потребителей с целью выявить нарушения договорных обязательств, определить результативность введенных ограничений в аварийных ситуациях, т.е. для управления процессами, не требующими немедленного вмешательства.

Технический учет АИИСКУЭ обеспечивает высокоточный контроль за всеми процессами электропотребления на предприятии. Это особенно важно в условиях роста цен на энергию, когда каждый процент ее экономии приобре­тает все большее значение для конкурентоспособности предприятия – потре­бителя [4].

Современные АИИС представляют собой сложные техноло­гические комплексы, включающие:

• индукционные и электронные счетчики активной и ре­активной энергии со специальными датчиками импуль­сов;
• системы, обеспечивающие сбор, обработку, накопление, хранение и передачу через каналы связи на верхний уро­вень управления информации о расходе электроэнергии и мощности в контролируемых точках;
• технические средства сбора и передачи информации от приборов учета до устройств обработки информации, включая каналы связи, модемы, устройства коммутации сигналов и др.

Различные АИИС промышленного назначения, предлага­емые отечественными и зарубежными фирмами, имеют раз­ные функциональные возможности, различаются разветвлен­ностью (количеством точек) учета, техническими средствами передачи информации и, конечно, стоимостью в довольно ши­роком диапазоне. Перспективы дальнейшего развития АИИС предприятий связывают, в частности, с комплексным учетом энергоносителей, включая электрическую энергию, тепло, газ и воду [5].

Вариант АИИС, приведенный на рис. 3.7, является наиболее оптимальным решением для раз­ветвленного учета и контроля электроэнергии, а также, возмож­но, и других энергоносителей по всем потребителям вплоть до каждого рабочего места и объектов непроизводственной сферы предприятия.

Рисунок 3.7 – Схема децентрализованной АИИС промышленного предприятия

Такой комплекс создается на основе нескольких локаль­ных систем учета со встроенными табло и клавиатурой, ко­торые устанавливаются прямо на контролируемых объектах и посредством каналов связи подключаются к ПЭВМ главного энергетика предприятия. Руководители отдельных подразделений получают, таким образом, на местах в реальном масштабе времени доступ к интересующей их информации энергоучета.

Принципиально важно, что подобная АИИС объединяет в рамках своей структуры функции коммерческого и технического учета, которые выполняются специально выделенными для этих целей локальными системами. Децентрализованные АИИС с расширенными функциями обеспечивают и автоматическое управление нагрузкой непосредственно в местах установки пообъектных систем.

Сегодня крупным и средним промышленным предприятиям быть на ОРЭМ выгодно по ряду причин:

– предприятия не могут повлиять на рост стоимости электроэнергии, получаемой на розничном рынке электроэнергии (РРЭ). Этот рост вызван ли­берализацией цен на РРЭ и введением механизма оплаты стоимости отклоне­ний планового почасового потребления от фактического;

– с введением требования законодательства о необходимости предос­тавления заявок на почасовое потребление электроэнергии для всех потреби­телей с присоединенной мощностью более 750 кВА усложнился процесс элек­троснабжения на розничном рынке и стал таким же, как и на ОРЭМ;

– потребитель, являясь участником ОРЭМ, может влиять на ценообра­зование;

– источники покупки электроэнергии диверсифицированы, что позво­ляет предприятию выторговывать для себя выгодные условия. Можно выйти на ОРЭМ и сделать выбор из нескольких энергосбытовых компаний или вер­нуться на РРЭ и получить условия у своего гарантирующего поставщика, то есть с выходом на ОРЭМ для предприятия существенно снижается покупная цена на электроэнергию.

Для выхода на ОРЭМ крупным и средним промышленным предпри­ятиям необходимо иметь АИИСКУЭ, соответствующую требованиям оптово­го рынка, а также зарегистрированные группы точек поставки электроэнергии.

Традиционно АИИСКУЭ состоит из трех уровней (рисунок 3.8). К ним относятся:

– нижний уровень: информационно–измерительный комплекс (ИИК), куда входят счетчики электроэнергии, трансформаторы тока и напряжения – непрерывно осу­ществляет усредненные измерения параметров учета;

– средний уровень: информационно–вычислительный комплекс электро­энергии (ИВКЭ), включающий в себя промышленные контроллеры (устройства сбора и передачи информационных данных) – производит круглосуточный сбор данных от счетчиков, их накопление, обработку и передачу на верхний уро­вень;

– верхний уровень: информационно–вычислительный комплекс (серве­ры, компьютеры с соответствующим программно–информационным обеспе­чением, модемы, кабели) – осуществляет сбор информации от систем средне­го уровня, итоговую обработку по точкам учета, подразделениям и хозяйст­венным объектам предприятия.

Рисунок 3.8 – Структурная схема АИИСКУЭ

Нижний уровень системы связан со средним измерительными канала­ми, в которые входят все измерительные устройства и линии связи от точки учета до локальной измерительной системы. Для обеспечения связи среднего и верхнего уровней могут быть использованы проводные линии, выделенные телефонные каналы, радиоканалы.

Срок окупаемости проектов по созданию АИИСКУЭ за счет снижения затрат на электроэнергию, поставляемую с оптового рынка составляет от од­ного до трех лет.

Внедрение АИИСКУЭ с последующим выходом на оптовый рынок электроэнергии выгоден также энергоснабжающим и энергосбытовым органи­зациям по тем же причинам: существенное снижение цены, покупаемой на оптовом рынке электроэнергии, повышение точности учета реализуемой по­требителям электроэнергии, снижение коммерческих потерь при сбыте элек­троэнергии.

Покажем это на примерах.

Пример 3.1 Энергоснабжающая организация «N» в 2008 г. приняла ре­шение о внедрении в своей компании АИИСКУЭ с последующим выходом на оптовый рынок электроэнергии (рисунок 3.9).

Нормативное обеспечение системы коммерческого учета на оптовом рынке электроэнергии включает в себя нормативно–правовые акты Россий­ской Федерации (законы Российской Федерации, постановления Правительст­ва Российской Федерации и т.д.) и регламенты оптового рынка.

Процесс создания АИИСКУЭ включил в себя несколько этапов:

– предпроектное обследование;

– разработку и согласование технико–коммерческого предложения;

– выбор поставщика услуг;

– разработку, согласование и утверждение технических условий, тех­нического задания на проект;

– производство и поставку оборудования;

– монтаж и пусконаладочные работы;

– сдачу системы в опытно–промышленную эксплуатацию.

Рисунок 3.9 – Процесс создания АИИСКУЭ в энергоснабжающей организации

Поскольку создание системы – процесс длительный и дорогостоящий, то при ее внедрении особое внимание компания уделяют выбору генподрядной организации. На время начала работы уже существовало большое количество компаний, осуществляющих деятельность в области создания автоматизиро­ванных информационно–измерительных систем. Поэтому при выборе постав­щика услуг, помимо цены проекта, было обращено внимание на следующее:

– какие проекты и в каких отраслях реализованы данной компанией;

– с какими поставщиками оборудования она работает;

– проводится ли обучение персонала заказчика и осуществляется ли техническая поддержка системы после реализации проекта;

– аккредитована ли данная компания при НП «АТС» (администратор торговой системы).

Аккредитация при НП «АТС» организаций, выполняющих работы и оказывающих услуги в области создания АИИС, на тот момент проводилась по основным видам соответствующей деятельности:

– предпроектное обследование;

– проектирование;

– производство оборудования;

– монтаж и наладка;

– эксплуатация и метрологическое обслуживание.

Аккредитация у выбранной организации имелась. Она подтверждала компетентность, надежность и технологическую готовность организации в оказании услуг по созданию АИИСКУЭ.

После решения вопроса с определением подрядной организации и за­ключения с ней соответствующего договора вместе начали обсуждать вопрос: какой должна быть система учета? Выбор зависел от потребностей и целей самой энергоснабжающей компании.

Автоматизированные системы коммерческого учета, применяемый на оптовом рынке электроэнергии, должны иметь установленный класс качества, присвоенный системой НП «АТС». Коэффициент класса качества АИИС оп­ределяется ее надежностью, защищенностью от несанкционированного дос­тупа, функциональной полнотой и степенью автоматизации выполняемых функций.

Надежность АИИС определяется как совокупность надежности приме­няемых элементов и используемых схемотехнических решений и заключается в способности системы при выполнении своих функций сохранять заданные характеристики и параметры. Защищенность подразумевает наличие защиты от несанкционированного доступа. Функциональная полнота подтверждает способность АИИС выполнять все функции, предусмотренные в технических требованиях в качестве обязательных, а степень автоматизации определяется уровнем участия персонала в функционировании системы и мерой влияния субъективных факторов на выполнение функций АИИС и ее эффективность. Коэффициент класса качества, присвоенный АИИСКУЭ, играет важную роль при распределении физических небалансов электрической энергии, произведенной или потребленной на оптовом рынке энергии. Поэтому энергоснабжающая компания была заинтересована в высоком классе качества системы учета – классе качества «А+».

После решения вопроса с уровнем класса качества были разработаны и утверждены технические условия и техническое задание на проект. После этого подрядчик начал производство и поставку оборудования и приступил к монтажным и пусконаладочным работам.

Процесс внедрения АИИСКУЭ усложнялся сжатостью сроков по времени и большим объемом работ. Ко времени работ возрос ее объем по оформлению сопутствующих созданию системы документов; разделение компаний в ходе реформы электроэнергетики, влияющее на изменение границ балансовой принадлежности, где устанавливаются приборы учета; порядок сдачи систем в эксплуатацию. В соответствии с федеральным законом о единстве измерений любое средство измерения должно быть внесено в государственный реестр с утверждением типа средств измерений. Следовательно, измерительная система, в которой трансформаторы тока и напряжения и другие элементы имеют государственный сертификат, все равно подлежат сертификации. Кроме того энергоснабжающая компания столкнулась с необходимостью замены трансформаторов тока и напряжения из–за их значительного износа. Перечисленные факторы, однако, не повлияли на сроки, но заметно повлияли на стоимость внедрения системы.

К концу 2009 г. работы генподрядной организации были закончены, и через некоторое время после этого энергоснабжающая организация стала субъектом оптового рынка электроэнергии.

На внедрение системы ЭСО было затрачено около 90 млн. руб. Эти затраты окупились ровно через полтора года, за счёт существенного снижения цены 1 кВт·ч покупаемой на оптовом рынке электроэнергии, а также за счет заметного снижения коммерческих потерь в рамках борьбы с хищениями электроэнергии.

За время создания АИИСКУЭ было установлено около семи тысяч счетчиков у потребителей, в том числе:

– около пяти тысяч счетчиков РиМ 114.01 (однофазный, однотарифный с дистанционным дисплеем) на жилых домах бытовых потребителей (физиче­ских лиц);

– около двух тысяч счетчиков РиМ 614.01 (трехфазный, однотарифный с дистанционным дисплеем).

Все указанные приборы учета были внедрены в созданную АИИСКУЭ. Это помогло снизить коммерческие потери в ЭСО с 7,5 % до 3,2 %.

Пример 3.2 Энергосбытовая компания Т в 2011 году внедрила у себя автоматизированную информационно–измерительную систему коммерческого учета электроэнергии производства ООО «Матрица». Эта система ориентиро­вана на работу в электрораспределительных сетях 0,4 кВ с применением PLC – технологии (связь по низковольтной сети) и может использоваться для учета и управления потреблением энергоресурсов.

Архитектура системы представ­ляет собой трехуровневую организацию передачи данных. На «нижнем» уров­не располагаются счетчики; они постоянно поддерживают связь с маршрути­затором («средний» уровень), который устанавливается на трансформаторной подстанции, обслуживает 2500 приборов и выполняет функции сбора, хране­ния и передачи данных в Центр с помощью сотовой связи. В Центре – «верх­ний» уровень – персональный компьютер с установленным на нем программ­ным обеспечением – осуществляет сбор, долговременное хранение и обработ­ку полученных данных.

Данная система явилась универсальным средством учета и управления нагрузкой потребителей компании на розничном рынке электроэнергии в се­тях 0,4 кВ. При этом не важно, где использовалась система – в многоэтажной городской застройке или в сельской местности, являлся потребитель юридическим лицом или бытовым абонентом, линейка приборов компании «Матри­ца» позволила включить всех абонентов в общую систему и сформировать ба­ланс отпускаемой электроэнергии по трансформаторной подстанции. Система также имеет возможность интеграции со счетчиками и программным обеспе­чением других производителей на «верхнем» уровне.

В результате АИИСКУЭ «Матрица» позволила энергосбытовой компа­нии решить вопросы:

– автоматизированного ежедневного сбора информации со всех прибо­ров учета, а также невозможность изменения данных о потреблении ни або­нентом ни обслуживающим персоналом;

– сведения пофазного баланса, эффективной борьбы с хищениями элек­троэнергии, быстрого выявления нарушителя;

– контроля нагрузки в соответствии с договором с абонентом, произ­водства дистанционного отключения в случае несоблюдения договора;

– защиты от различных аварийных режимов и несанкционированных отборов электроэнергии (хищений).

В целом внедрение автоматизированных информационно–­измерительных систем коммерческого учета электроэнергии – длительный и дорогостоящий проект, сопряженный с рядом сложностей. Однако он обеспе­чивает заказчику как минимум порядок в учете электроэнергии и как макси­мум – значительную экономию средств за счет внедрения энергосберегающих программ и работы на оптовом рынке.