Автоматизированная система мониторинга и учета энергоресурсов Таганрогского государственного радиотехнического университета

Ю.А.Куликов, И.Н.Литвинов, Э.В.Мельник

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА И УЧЕТА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ ТАГАНРОГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

В условиях постоянного роста цен на энергоносители важной задачей является экономия энергоресурсов, применение энергосберегающих технологий, учет и мониторинг энергопотребления, определение источников потерь тепла и электроэнергии.

Для решения задач энергосбережения в вузах Министерство образования России приняло программу «Энергосбережение Минобразования России». Для контроля эффективности энергосберегающих мероприятий, которые должны быть выполнены в рамках вышеназванной программы, ставится задача создания отраслевой системы сбора, обработки и накопления информации о потреблении энергоресурсов.

В настоящее время Министерством образования России проводится комплекс работ по созданию такой информационно-аналитической системы, предназначенной для автоматизированного учета и контроля энергоресурсов, оплаты за энергоносители, расчетов нормативного потребления.

В конце 2001 года в Министерство образования были направлены технические предложения по созданию автоматизированной системы мониторинга и учета энергоресурсов (АСМУЭР), потребляемых в ТРТУ. В результате в 2002 году нашему университету выделено финансирование и сейчас развертываются работы по созданию первой очереди АСМУЭР уровня вуза. В создании системы будут участвовать многие подразделения ТРТУ - ИТЦ "Техноцентр", НКБ "Миус", НИИ МВС, АХЧ и КС, РЦНИТ.

Такая система решит задачи автоматизированного мониторинга и учета энергоресурсов на уровне вуза и позволит передавать объективные данные об энергопотреблении в региональный информационный центр информационной системы Минобразования РФ «Учет и контроль потребления ТЭР».

Следует отметить, что в НКБ "Миус" нашего университета более 10 лет ведутся работы по созданию и совершенствованию аппаратно-программных средств для автоматизированного учета электроэнергии. За это время разработан и сертифицирован в Г ос-реестре РФ комплекс аппаратно-программных средств «КАПС-МИУС», предназначенный для учета и контроля электрической энергии. Комплекс "КАПС-МИУС" установлен в пяти филиалах ОАО "Ростовэнерго", Ростовских городских электрических сетях, производственном объединении "Красный Котельщик", Новочеркасском электродном заводе и др. предприятиях.

На базе данного комплекса планируется создать систему учета и мониторинга основных энергоресурсов - электроэнергии, тепла, газа. Для этого существующие программно-технические средства будут доработаны для учета тепловой энергии и газа.

Создаваемая АСМУЭР представляет собой двухуровневую систему, ориентированную на контроль и учет электроэнергии, тепловой энергии, газа, построенную по классической двухуровневой структуре АСУ ТП.

Нижний уровень (НУ) АСМУЭР обеспечивает сбор и накопление информации о потреблении тепла, газа, электроэнергии и передачу информации на верхний уровень.

Аппаратно-программные средства (АПС) НУ включают в себя:

• устройство сбора данных (УСПД) для учета электропотребления;

• счетчики электроэнергии (ЭС);

• теплосчетчики (ТС);

• счетчики газа (СГ);

• средства связи с АПС ВУ (телефонный модем, устройство сопряжения интерфейсов, сетевые адаптеры);

• источники бесперебойного питания.

Верхний уровень АСМУЭР обеспечивает:

• сбор информации об электропотреблении с объектов нижнего уровня;

• формирование единой базы данных энергопотребления;

• расчет и контроль потерь электроэнергии и тепловой энергии;

• отображение оперативной информации о потреблении электроэнергии, тепла, газа на мониторе АРМа главного энергетика;

• отображении статистических данных об энергопотреблении на странице ШББ-сайта ТРТУ;

• формирование отчетных форм для энергоснабжающих организаций и РИЦ Минобразования РФ с использованием безбумажной технологии.

АПС ВУ включают в себя:

• сервер АСМУЭР;

• АРМ главного энергетика;

• АРМ инженера;

• средства связи (телефонный модем, устройство сопряжения интерфейсов, сетевые адаптеры);

• программное обеспечение АСМУЭР.

В рамках данной работы предполагается модернизировать программное обеспечение базового комплекса и расширить его функциональные возможности. ПО верхнего уровня АСМУЭР включает в себя следующие части:

• ПО сбора данных;

• ПО контроля электропотребления;

• ПО контроля тепловой энергии;

• ПО контроля потребления газа;

• ПО конфигурации системы;

• ПО формирования Intemet-страницы.

ПО сбора данных предназначено для сбора данных с нижнего уровня системы, в соответствии с заданным расписанием или по запросу оператора, и записи их в базу данных, установки и изменения конфигурации устройств сбора и передачи данных (УСПД), параметров настройки каналов учета, тарифных зон, выходных дней, текущего времени и т.д.

В задачи ПО контроля электропотребления, тепловой энергии, потребления газа входит отображения данных, полученных с НУ, на экране монитора компьютера в текстовом и графическом виде, что позволяет получать оперативную информацию о текущей мощности, электроэнергии, потебленной с начала суток, расходе тепла, газа. ПО контроля позволяет просматривать суточные графики получасовой мощности, расхода тепла и газа, рассчитывать электроэнергию по тарифным зонам за месяц, осуществлять просмотр текущего состояния УСПД, текущих эквивалентов показаний электросчетчиков.

ПО конфигурации предназначено для создания и изменения справочников конфигурации АСМУЭР - параметров настройки точек учета электроэнергии, тепла, газа, тарифных зон, выходных дней.

Данные, полученные с нижнего уровня, записываются в базу данных под управлением СУБД при помощи ПО доступа к данным. Использование в качестве СУБД бесплатного Interbase SQL Server позволяет существенно снизить стоимость системы, а примение в качестве ОС Windows 2000 одновременно с этим обеспечит высокую надежность для хранения и обеспечения безопасного доступа к данным. ПО контроля и кон-

фигурации, построенное по технологии клиент-сервер, может получать доступ к данным из базы по протоколу TCP\IP. Использование этого же протокола позволит публиковать данные в Internet и иметь к ним доступ в установленном объеме, как из локальной сети университета, так и из Intemet

С целью снижения стоимости АСМУЭР планируется оптимизировать количество УСПД в системе, за счет подключения к одному УСПД нескольких теплосчетчиков через устройства согласования интерфейсов (УСИ).

При создании АСМУЭР планируется использовать электронные счетчики электроэнергии с импульсным выходом концерна "Энергомера" Ф68700В, ЦЭ6803, ЦЭ6811. На нескольких удаленных точках учета будут установлены интеллектуальные электросчетчики ЦЭ6822, обеспечивающие дифференцированный учет.

Для учета тепловой энергии планируется применение теплосчетчиков СТ-3 и теп-ловычислителей "М^ТЖАПП". Особенностью этих счетчиков является то, что они выдают информацию о потребленной тепловой энергии в готовом виде, по интерфейсу Я8232. Это очень важно, т.к. в систему добавляется не набор датчиков температуры, давления, расхода, а системный объект, обеспечивающий решение локальной функциональной задачи - учет тепловой энергии. Т акой подход к учету тепловой энергии позволяет локализовать измерительный канал на нижнем уровне системы, что существенно облегчает задачу метрологической аттестации системы.

Обмен данными между АПС ВУ и НУ будет осуществлен по информационной сети вуза с использованием современных сетевых технологий. Для связи с устройствами и приборами учета, имеющими интерфейс Я8232 , будут применены специализированные сетевые адаптеры и разработано сетевое программное обеспечение, позволяющие организовать доступ к этим устройствам с центрального компьютера через виртуальные последовательные порты ввода-вывода.

С удаленных интеллектуальных счетчиков электроэнергии сбор данных осуществляется по телефонному каналу. Передачу информации в энергоснабжающие организации и в РИЦ Минобразования планируется осуществлять по телефонному каналу.

Создание системы разбито на следующие этапы:

• проектирование;

• приобретение оборудование согласно проекту;

• монтаж технических средств АСМУЭР;

• наладка технических и программных средств АСМУЭР;

• опытная эксплуатация;

• метрологическая аттестация;

• ввод в промышленную эксплуатацию.

Проект АСМУЭР будет выполняться специализированной проектной организацией. Монтаж технических средств АСМУЭР планируется выполнить частично силами университета, частично силами монтажных организаций, имеющих соответствующие лицензии. Для наладки технических и программных средств будут привлечены профильные организации, имеющие соответствующие лицензии. Часть пусконаладочных работ будет выполнена с привлечением специалистов университета.

Производственно-техническая база ТРТУ в состоянии обеспечивать выпуск специализированных компонентов такой системы. Кроме того, возможно создание профильного учебного центра для профессиональной переподготовки специалистов по курсу «Автоматизированные системы учета энергоресурсов».

От внедрения АСМУЭР планируется получить реальный экономический эффект. На данный момент в ТРТУ расчеты за электроэнергию осуществляются по электросчетчикам, а за тепловую энергию частично по приборам учета, а частично и без таковых, по договору с тепловыми сетями.

В соответствии с постановлением правительства Ростовской области потребителям электроэнергии разрешен переход потребления электроэнергии на дифференцированный учет электроэнергии по зонам суток, при условии внедрения автоматизированных систем учета электроэнергии. Внедрение АСМУЭР в ТРТУ и переход на дифференцированный учет позволит снизить оплату за потребленную электроэнергию на 20-25%.

Установка теплосчетчиков дает экономический эффект в виде снижения оплаты за тепловую энергию на 30-40% .

Кроме того, АСМУЭР даст точную картину энергопотребления, что позволит найти источники потерь электрической и тепловой энергии, а также объективно оценить эффективность энергосберегающих мероприятий и выявить источники потерь электроэнергии и тепловой энергии.

Надеемся, что АСМУЭР нашего университета станет демонстрационной базовой моделью автоматизированной системы учета энергоресурсов для вузов Южного региона России. Полученные результаты и накопленный опыт могут быть использованы во многих вузах Министерства образования России.

Ю.М. Бородянский, И.М. Бородянский

К ВОПРОСУ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ В ЖГУТАХ И КАБЕЛЯХ СЕТЕЙ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

В процессе контроля монтажа и технологических проверках сложных и энергоемких объектов одним из важных параметров является величина сопротивления изоляции в жгутах и кабелях.

Недостатком известных устройств измерения Яизол является то, что при измерении не обеспечивается гальваническая развязка цепей и низкое быстродействие из-за влияния больших паразитных емкостей между корпусом и шинами сети.

В НКБ “Миус” ТРТУ разрабатывается устройство измерения Кизол, преодолевающее эти недостатки. Особенность используемого способа измерения заключается в подключении параллельно измеряемой цепи конденсатора известного номинала.

Устройство, реализующее этот способ, обеспечивает поочередное подключение к шинам измеряемой сети набора резисторов для измерения напряжений Е и и0 и набора измерительных конденсаторов. При этом проводится непрерывное измерение с помощью АЦП значений потенциалов в точках подключения конденсаторов. По этим отсчетам производится вычисление значений паразитных емкостей и сопротивления изоляции.

Переходные процессы установления напряжения в(1) после коммутации по упрощенной эквивалентной схеме может быть описано следующим уравнением:

( \ ER г(0 =

/

К-1 + К-2

і Со

1------------0— ехр

С + Со

\ / где Е - напряжение сети; Я1у К2 - сопротивления утечки; С - паразитная емкость измеряемой цепи относительно корпуса, С0 - измерительная емкость.

2