Ситуационный центр управления энергоэффективностью

УДК 681.518

Н.В. Замятин, В.В. Латровкин, Р.А. Одышев

Ситуационный центр управления энергоэффективностью

Рассмотрена общая структура ситуационного центра управления энергоэффективностью путем создания подсистем.

Ключевые слова: ситуационный центр управления энергоэффективностью, топливно-энергетические ресурсы, система коммерческого учета энергии, система сбора, анализа, обработки и визуализации информации, искусственные нейронные сети.

Постановка задачи. Тенденции развития отечественной экономики и опыт зарубежных стран показывают, что: в современных условиях, при росте стоимости энергоресурсов, отрицательного воздействия энергетических технологий на окружающую среду, проблема энергоэффективности приобретает критически важное значение.

Реализация огромного потенциала энергосбережения российского жилищно-коммунального хозяйства, модернизация его инфраструктуры возможны только через изменение системы взаимоотношений между производителями и потребителями энергоресурсов на основе рыночных отношений.

Ситуационный центр управления энергоэффективностью (СИТЦУЭ) - это информационноаналитический комплекс управления энергосбережением и энергетической эффективностью. СИТЦУЭ позволяет:

• получить экономию потребления энергоресурсов от 30 до 40%;

• предоставлять качественные услуги по тепло- и электроснабжению;

• снизить социальную напряженность в условиях реформирования ЖКХ за счет предоставления населению возможности платить за фактически потребленные ресурсы и регулировать количе -ство получаемого тепла;

• более эффективно использовать имеющиеся ресурсы за счет реального энергосбережения. Назначение ситуационного центра управления энергоэффективностью и выполняемые

задачи. Целью создания ситуационного центра управления энергоэффективностью является автоматический мониторинг и анализ в реальном времени объёмов и режимов распределения и потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) региона.

СИТЦУЭ предназначен для предприятий, организаций, органов власти и других участников рынка ТЭР, заинтересованных в модернизации существующих технологий энергосбережения, их систематизации и оптимизации с целью создания условий, обеспечивающих повышение качества энергоснабжения населения.

СИТЦУЭ предоставляет следующие возможности:

1) комплексный учет и мониторинг всех потребляемых энергоресурсов;

2) диспетчеризация данных по учету индивидуального энергопотребления и контролю работы инженерных систем дома;

3) диагностика неисправностей элементов системы и несанкционированного доступа.

СИТЦУЭ позволяет успешно решить задачи экономии всех видов энергоресурсов:

• электрической энергии в натуральном и стоимостном выражении;

• тепловой энергии в натуральном и стоимостном выражении;

• воды в натуральном и стоимостном выражении;

• природного газа в натуральном и стоимостном выражении.

Кроме этого, СИТЦУЭ позволяет решить следующие оперативные задачи:

• выявление сверхнормативных потерь энергоресурсов и предотвращение аварийных ситуаций;

• отслеживание соблюдения параметров качества и режима поставки энергоресурсов;

• контроль состояния объектов диспетчеризации;

• самодиагностика компонентов системы и линий связи;

• автоматическое дистанционное снятие показаний приборов учета (ПУ) и архивирование информации в базе данных (БД);

• автоматический расчет количества потребленных энергоресурсов с учетом субабонентов и транзитов;

• автоматическая коррекция данных;

• автоматическое формирование актов передачи данных;

• формирование отчетов и обменных файлов.

Структура СИТЦУЭ

Функционально СИТЦУЭ составляют четыре подсистемы (рис. 1):

1) Подсистема технологического учета и диспетчеризации.

2) Подсистема коммерческого учета.

3) Аналитическая подсистема.

4) Геоинформационная подсистема.

Функции первой и второй подсистем реализованы в единой системе коммерческого учета энергии.

Функции третьей и четвертой подсистем объединены в системе сбора, анализа, обработки и визуализации информации.

Система сбора, анализа, обработки и визуализации информации. Система предназначена для сбора всей информации о параметрах Комплекса, анализа и обработки полученных данных, отображения необходимой информации для операторов в наглядном виде (рис. 2).

Описание аналитической подсистемы. Аналитическая подсистема СИТЦУЭ позволяет оперативно оценивать общее энергопотребление района или города в целом, выявлять ошибки проектирования и монтажа систем, определять потенциал энергосбережения и объекты с низкой энергоэффективно -стью.

Аналитические материалы позволяют определить комплекс первоочередных энергосберегающих техниче-ских мероприятий, которые при минимальных вложениях дадут быстрый и значительный экономический эффект.

Аналитическая подсистема предназначена для решения следующих задач:

• сведение энергобаланса;

• выдача перечня мероприятий по энергосбережению и повышению энергоэффективности и анализа уровня их исполнения;

• подготовка и анализ информации;

• установление закономерностей по энергопотреблению и энергоэффективности:

Данные от системы коммерческого учета энергиии

Рис. 2. Общая структура системы сбора, анализа, обработки и визуализации информации

Система сбора, анализа, обработки и визуализации информации

Обобщенная база данных учета энергоресурсов

База данных ГИС

Аналитическая

подсистема

АРМ оператора Ситуационного центра

''Система коммерческого4 учета энергии

Подсистема технологического учета и диспетчиризации

Г еоинформационная подсистема

Рис. 1. Общая структура СИТЦУЭ

- об объеме поставленных/потребленных энергоресурсов и о его изменении,

- величине потерь энергоресурсов,

- о показателях энергетической эффективности,

- о потенциале энергосбережения;

• прогноз ситуаций по энергопотреблению.

Модуль прогноза. Проблема предсказания режимов потребления энергоресурсов является чрезвычайно актуальной. В состав аналитической подсистемы входит модуль прогноза краткосрочного и среднесрочного потребления энергоресурсов, который построен на нейронной сети.

Прогнозирование режимов (нагрузки) энергопотребления играет ключевую роль в обеспечении экономной и безопасной работы энергосистемы.

Выполнение многих диспетчерских функций, оценка надежности энергосистемы в любой момент времени, а также возможных межсистемных перетоков энергии - требует надежного предсказания нагрузки. Ошибка в предсказании оборачивается экономическими потерями. Завышенное предсказание выливается в увеличение издержек на поддержание в рабочем состоянии излишних резервных мощностей. Эффективность мероприятий по управлению энергопотреблением (ЭП), качество планирования и экономичность режимов работы энергосистемы определяются достоверностью прогноза.

Повышение точности прогноза ЭП обеспечивает экономию энергоресурсов и увеличение прибыли энергопредприятий.

В последнее время все большей популярностью начинают пользоваться модели прогнозирования на основе искусственных нейронных сетей (ИНС). Отсутствие сложных математических расчетов и требования линеаризации, высокая точность прогноза, достигаемая при использовании ИНС, - вот основные причины популярности нейросетевого подхода.

Настройка конфигурации прогноза

Перед непосредственным началом работы прогноза необходимо осуществить настройку параметров прогноза для достижения большей быстроты и точности прогноза.

Для этого следует установить следующие параметры:

• Коэффициент обучения - данный коэффициент влияет на скорость обучения.

Фактически данный параметр является умножающим коэффициентом при вычислении весовых

коэффициентов нейронов.

• Крутизна функции - данный коэффициент влияет на скорость обучения.

Данный коэффициент следует уменьшить, если разброс значений велик, и увеличить при небольшом разбросе значений.

• Длина обучающей цепочки - это количество значений, необходимых для обучения и прогнозирования следующего значения.

При прогнозировании периодических данных оптимальная длина обучающей цепочки должна быть на одно значение больше периода.

• Число итераций - от числа итераций напрямую зависит точность прогнозирования, чем больше итераций, тем больше количество раз сеть переобучается, становясь более точным отображением реальных данных.

На рис. 3 изображен пример работы программы после запуска прогноза по последовательности значений потребления электроэнергии.

Описание геоинформационной подсистемы. Геоинформационная подсистема включает в себя базу данных ГИС и средства визуализации всех объектов комплекса с привязкой к карте местности.

Подсистема решает следующие задачи:

• централизованная паспортизация объектов городского хозяйства;

• выдача информации из энергетических паспортов объектов для анализа и принятия решений;

• обеспечение единой городской политики по учету, сохранности, содержанию и эксплуатации объектов городского хозяйства;

• отображение и визуализация результатов измерений, данных мониторинга и другой информации с привязкой к объектам на карте.

Система коммерческого учета энергии. Система коммерческого учета энергии предназначена для:

• автоматизированного сбора, обработки и хранения информации о потреблении энергоресурсов, расходуемой абонентами энергоснабжающей организации, и использования этой информации для расчетов за потребленную энергию;

• построения автоматизированных систем технического учета энергоресурсов и диспетчеризации на электрических подстанциях и тепловых узлах, принадлежащих энергоснабжающим организациям и потребителям;

• построения автоматизированных систем коммерческого учета энергоресурсов бытовых потребителей;

• построения автоматизированных систем учета энергоресурсов (электроэнергии, тепла, газа, воды и т.д.);

• построения автоматизированных систем диспетчерского контроля и управления (АСДКУ).

Предсказание потребления электрической энергии на основе многослойной нейронной сети

У: Реальные У:Оценочньк *

4,730999947 4,21600008 3,404999971 3.78399992 2

4,447000027 4,710000038 4,777999878 4,890999794 4,606995268 и

4,797999859 4.815459245

4,625 4,763172459

4,815999985 4.731763307

4.714000225 4,654638285

4,374000072 4,482325574

4,218999863 4,183135957

4,130000114 4,084635762

3.838999987 3.891481889

3,687000036 3.660275470

3,696000099 3.824391989

4,277999878 4,295538760

4,778999805 4,569025392

4,80700016 4,735230719

4,843999863 4,832164011

4,68599987 4.602191862

3,869999886 4,016848369

3,686000109 3.641031897

3.710000038 3.724832068

3,684000015 3,587480076

3,737999916 3.648355949

3,651000023 3.663000291

3.335000038 3.343054789

3.148999929 3.117489687

3.082000017 3.030539580

Рис. 3. Пример реализации прогноза

Основными функциями являются:

• учет тепловой энергии;

• учет водопотребления;

• учет активной и реактивной энергии в трехфазных сетях с различными вариантами тарификации (одноставочный, двухставочный и зонный тариф) с привязкой результатов измерения к единому астрономическому времени;

• контроль текущих значений электроэнергии (мощности);

• формирование отчетных форм о потреблении электрической энергии;

• формирование отчетных форм о потреблении тепловой энергии;

• формирование отчетных форм о водопотреблении;

• передача собранной информации в системы сбора данных, анализа и принятия решений.

В заключение отметим, что Ситуационный центр управления энергоэффективностью позволяет реализовать требования Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [1], решить задачи централизованного сбора коммерческой и технологической информации с объектов учета, а также имеет широкие возможности по наращиванию функционала и информационной мощности.

Литература

1. Официальный сайт компании «Консультант Плюс» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.consultant.m/onlme/base/?req=doc;base=LAW;n=93978, свободный (дата обращения: 11.01.2012).

Замятин Николай Владимирович

Д-р техн. наук, профессор каф. автоматизации обработки информации ТУСУРа

Тел.: (3822) 44 14 02

Эл. почта: zam@fet.tusur.ru

Латровкин Виктор Викторович

Аспирант каф. автоматизации обработки информации ТУСУРа

Тел.: 8-923-425-28-17

Эл. почта: latrovkin@yandex.ru

Одышев Роман Алексеевич

Студент группы 428-1 ТУСУРа

Zamyatin N.V., Latrovkin V. V, Odyshev R.A.

The situational control center of energy efficiency

In the paper we overview the general structure of the situational control center of energy efficiency by means of creating the subsystems.

Keywords: situational center of energy efficiency, fuel and energy resources, system of commercial energy accounting, system for collecting, analyzing, processing and visualization of information, artificial neural networks.