7.4. Первичные измерительные приборы
На первом (полевом) уровне АСКУЭ используются различные первичные датчики и измерительные приборы. Это электросчётчики, расходомеры, датчики давления, датчики температуры, теплосчётчики, и др. Информация с первичных измерительных приборов (ПИП) может следовать в аналоговой форме, числоимпульсном или цифровом коде.
Подробно с ПИП можно познакомиться в курсе “Элементы систем автоматики” (доценты Лыков А. Н., Друзьякин И. Г. - электронная версия от 2004 года).
7.5. Первые российские аскуэ
Первые отечественные системы АСКУЭ для учета электроэнергии типа ИИСЭ1-48 состояли из счетчиков с датчиками импульсов, напрямую соединенными двухпроводными линиями связи с центральным вычислительным устройством. Система позволяла получить нарастающий итог потребления энергии по фиксированным и запрограммированным на заводе-изготовителе расчетным группам, осуществить дифференцированный по трем зонам суток учет и фиксировать максимум потребляемой мощности по двум временным зонам суток.
Недостатки системы:
повышенный расход кабельной продукции;
необходимость перезапуска системы при обрыве связи на любом участке
внутри системы с участием Госстандарта;
необходимость для проверки правильности работы системы считывать
показания первичных счетчиков и сравнивать с автоматизированным итогом;
Необходимость внутреннего перемонтажа системы наладчиками при любых изменениях системы учета, состава расчетных групп, коэффициентов трансформации ТТ и ТН и ряд других.
В КТС ИИСЭ2М появились многоканальные счетчики Ф4400М – Ф4405М, цифро-аналоговые измерительные преобразователи с регистрирующими приборами Ф44077, вычислителями на модулях КАМАК.
На рис. 18 представлен вариант многоуровневой региональной автоматизированной системы учета выработки и отпуска энергии, на рис. 19 представлена АСКУЭ для отдельного предприятия, реализованные на КТС “ Энергия“, серийно выпускаемым Пензенским приборостроительным (ПО “Старт“). Данный КТС сменил комплексы технических средств ИИСЭЗ-64, ИИСЭ 2М, СИМЭК, САУКЭ, УТ5000 и другие. Одновременный учет электроэнергии и расходов жидких и газообразных энергоносителей позволяет производить расчет показателей, как в реальном масштабе времени, так и в расчетные периоды (смена, сутки, декада, месяц, квартал, год). Комплекс обеспечивает дискретность задания времени границ тарифных зон суток 30 мин., задание времени границ смены 5 мин. На рис. 18 (1 и 2 Ai, Bi) – устройства сбора данных (УСД) частотно-импульсных сигналов от счетчиков эл. энергии, аналоговых сигналов, от датчиков давления, разницы давлений, температуры, дискретных сигналов состояния эл. оборудования и другой аппаратуры.
СВК – специализированный вычислительный комплекс (первоначально ДВК-3, далее IBM PC – совместимые персональные компьютеры на основе):
принимают информацию от УДС на специальные платы ввода-вывода по каналу RS232C (до 12 счетчиков эл. энергии). С помощью специально поставленного программного обеспечения СВК вычисляет до 12 параметров по каждому каналу учета, в том числе приращение энергии за 5 и 30 минут, за сутки и другой расчетный период. Данные отдельных каналов можно суммировать, рассчитывая по группе до 80 параметров (для 32-х групп возможно).
выдают управляющие сигналы («сухой» контакт по одному на группу) в случае
превышения мощности за расчетный период над лимитированной. Массив параметров для расчета оператор задает в диалоговом режиме, параметры хранятся в S-MOS RAM (при исчезновении питания хранение до 12 часов) и защищены от несанкционированного доступа.
Перечень возможных выходных документов АСКУЭ «Энергия»:
графики 5-, 30-минутных средних мощностей по группе и по каналу за текущие и
предыдущие сутки;
графики средних суточных, месячных мощностей по группе и по каналу;
статические графики 30-минутных средних мощностей по группе и по каналу (выборка за 10 суток);
диспетчерская мнемосхема электрических подстанций и фидеров с указанием 30-минутных потоков активной (реактивной) мощности за любые 30 мин. текущих или 10 прошедших суток;
анализ эл. потребления по установленным лимитам;
оперативный анализ по группам и каналам с дискретностью 5 мин;
описание каналов и групп;
протокол работы УСД и каналов и др.
Выходной сигнал УСД КТС “Энергия”на нагрузке 1 ком не менее 20 4В и при измерениях нагрузки от 0,5 до 5, 7 ком поддерживается постоянным и передается со скоростью 100 бит/с.
УСД Е443М принимает до 16 числоимпульсных сигналов, обрабатывает и упаковывает их на выходной двоичный код. Кроме того Е443М принимает до 8 дискретных сигналов.
УСД КТС «Энергия» по своей архитектуре обычный программируемый контроллер, в котором: МП К580ВМ 80А, параллельный интерфейс КР 580ВВ55А последовательный порт КР580 ВВ51А, контроллер прерываний КР580ВМ59, системный контроллер КР580ВК28, программируемый таймер КР580ВЧ53, генератор КР580ГФ24, регистры КР580ЧР82. Применяются микросхемы: 155, 555, коммутатор 561, счетчики, серии 176, 140, 1113 (10 разр. АЦП), 573 (ПЗУ и ОЗУ) и др.
УСД опрашивает числоимпульсные входы со счетчиков с частотой 64 Гц, аналоговые входы с периодом не более 10 сек, выходной код для повышения надежности передается дважды с периодичностью 15 сек.
Для небольших предприятий концентратор информации (УСД) и СВК объединяются в один блок “Энергия-микро“, в котором используются микропроцессор К1821 ВМ85 или однокристальная ЭВМ 1816 ВЕ51.
Данный блок может принимать 16 импульсных сигналов или 8 аналоговых, оснащен клавиатурой и индикацией, программируется на месте эксплуатации. Может использоваться и автономно.
Блок может подключаться к телефонному HAYES – совместимому модему для
передачи информации в центр контроля.
Для пространственно рассредоточенных нетелефонизированных объектов, на которых прокладка проводных линий связи экономически невыгодна, разработан КТС “Энергия-радио“ (КТС “Корат“), когда связь в системе организуется радиостанциями “Лен-В“ 1Р21СНА, “Маяк“ 16Р22С1, “Эстакада” 18Р22С2 в диапазоне УКВ.
В процессе эксплуатации обнаруживается потребность иметь информацию по
энергопотреблению большому числу абонентов. Поэтому уже созданы специализированные сетевые программные пакеты для многопользовательского доступа к информации АСКУЭ (до 25 пользователей по ЛВС). Обычно реализуют организацию при методе множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий с ОС Net Ware Lite.
АСКУЭ на основе КТС “ Энергия “ была внедрена на многих предприятиях и
территориальных энергетических сетях России, в том числе в АО “Лукойл-ПНОС“, АО “Минеральные удобрения“, АО “Пермские моторы“, АО “Привод“ и др.
Устройства сбора данных в КТС “Энергия” Е441 М1, Е443, Е443 М1, Е443М2,
УСДУ-16 имели ряд недостатков, которые снижали надёжность работы АСКУЭ:
Не имели энергонезависимого ОЗУ и архивации данных;
Не было УСПД с цифровыми входами, то есть не было возможности конфигурирования и перепрограммирования цифровых счетчиков;
Требуют круглосуточной работы системного блока компьютера на верхнем уровне;
Симплексная организация связи между УСД и компьютером не обеспечивает
сохранение информации при повреждении линии связи;
Большая погрешность передачи данных, вызванная отсутствием синхронизации между системным временем компьютера и асинхронной симплексной передачей данных УСД.
Долгое время в КТС использовалось ПО MS DOS, хотя среда WINDOWS обеспечивает применение многих наработанных графических и других приложений.
В дальнейшем эти недостатки были устранены, но раньше появились ряд КТС АСКУЭ, уже не имевших этих недостатков и более перспективных для применения.
В КТС «Энергия появились:
УСПД типа Е443М2 (EURO), имеющие память хранения 5-ти минутных значений по 16/32 каналам на глубину до 24-х суток и полудуплексную связь с платой полудуплексной связи (ПДС) на верхнем уровне.
Появилась возможность автоматической синхронизации УСПД перед каждым опросом.
внедряется базовое программное обеспечение (версия М1.01) с WINDOVS NT/2000 и применением реляционных СУБД.