- •Оглавление
- •1. Общая характеристика задач энергоснабжения и автоматизации энергоучета
- •1.1. Назначение и задачи топливно- энергетического комплекса
- •1.2. Общая характеристика систем потребления электрической и тепловой энергии
- •1.3. Общая характеристика систем снабжения энергией и энергоносителей
- •1.4. Состояние и перспективы развития систем автоматизированного энергоучета
- •1.4.1. История развития средств автоматизации энергоучета
- •1.4.2 Состояние и цели систем автоматизированного контроля и учета (аскуэ)
- •1.5. Основные требования и направления развития аскуэ
- •1.6. Информационно-экономическое сопровождение автоматизированного энергоучета
- •2. Структурное построение, классификация и экономическая эффективность аскуэ
- •2.1. Структурное построение аскуэ
- •2.1.1. Обобщенная структурная схема аскуэ
- •2.1.2. Вырожденные структуры
- •2.2. Классификация аскуэ
- •2.3. Типовые структурные схемы, реализованные аскуэ
- •2.3.1. Специализированные и комплексные аскуэ предприятий
- •2.3.2. Аскуэ территориально распределенных объектов
- •2.3.3. Интегрированные аскуэ
- •2.4. Эффективность аскуэ
- •2.4.1. Потери в структуре энергопотребления и направления их минимизации
- •2.4.2. Технико-экономическая эффективность аскуэ
- •3. Принципы организации контроля и учета в системах снабжения энергией и энергоресурсами
- •3.1. Краткий обзор источников энергии
- •3.1.1. Централизованные источники энергии
- •3.1.2. Автономные источники энергии
- •3.1.3. Возобновляемые источники энергии
- •3.2. Системы снабжения теплом и теплоносителями
- •3.2.1. Назначение и структура систем теплоснабжения
- •3.2.2. Основные схемы систем теплоснабжения и теплопотребления
- •3.2.3. Автономные системы теплоснабжения
- •3.3. Системы снабжения электрической энергией
- •3.3.1. Общие определения электрических цепей и параметров
- •3.3.2. Структура системы централизованного энергоснабжения
- •3.3.3. Контролируемые и учитываемые параметры электроснабжения
- •3.4. Системы газоснабжения
- •3.4.1. Назначение и структура систем газоснабжения
- •3.4.2. Состав и функции узла коммерческого учета газа
- •3.5. Комплексный инструментальный учет и контроль в системах энергопотребления
- •3.5.1. Структура системы комплексного учета и контроля параметров энергопотребления
- •3.5.2. Характеристика контролируемых параметров
- •3.5.3 Организационно-технические мероприятия при создании аскуэ
- •4. Формирование измерительной информации
- •4.1. Информационные сигналы
- •4.2. Измерительные преобразователи
- •4.3. Интеллектуальные датчики, счетчики и вычислители
- •4.4. Погрешность и класс точности средств измерения
- •4.5. Метрологическое обеспечение измерительных приборов
- •4.6. Основные требования к измерительной аппаратуре аскуэ
- •5. Обработка и отображение информации средствами вычислительной техники
- •5.1. Основные характеристики и функции микроЭвм в аскуэ
- •Параметры линейки промышленных компьютеров Rokcwell Automation
- •Основные параметры промышленных контроллеров
- •5.2. Программное обеспечение
- •5.2.1. Общие сведения о программном обеспечении
- •5.2.2. Программное обеспечение аскуэ
- •5.3. Аппаратура локального контроля аскуэ
- •5.3.1. Назначение приборов локального контроля (плк)
- •5.3.2. Классификация приборов локального контроля
- •5.3.3. Принципы построения приборов локального контроля для аскуэ
- •6. Передача измерительной информации
- •6.1. Общие принципы передачи информации
- •6.1.1. Структурная схема канала передачи информации
- •6.1.2. Параметры цифрового потока
- •Взаимосвязь скорости передачи данных и диапазона частот сигнала
- •6.1.3. Мультиплексирование цифровых сигналов
- •Характеристика иерархий мультиплексированных цифровых потоков
- •6.2. Стандартные последовательные цифровые коды
- •6.3. Проводные и волоконно-оптические линии связи
- •6.3.1. Проводные линии
- •6.3.2. Волоконно-оптические линии связи
- •6.4. Интерфейсы измерительных каналов и проводных линий связи
- •6.4.1. Интерфейсы аппаратуры нижнего уровня аскуэ
- •6.4.2. Интерфейсы аппаратуры среднего и верхнего уровней
- •6.4.3. Преобразователи интерфейсов
- •6.5. Передача информации с рассредоточенных объектов аскуэ по беспроводной связи
- •6.5.1. Основные параметры линий беспроводной передачи данных
- •Частотные диапазоны радиоаппаратуры передачи данных по беспроводным линиям связи
- •6.5.2. Радиорелейные линии связи и радиоудлинители
- •6.5.3. Спутниковые системы связи
- •6.5.4. Оптические линии связи
- •6.6. Модемы
- •6.6.1. Структурная схема и классификация модемов
- •6.6.2. Передача данных через модемы
- •Параметры модемов для асинхронной передачи данных по выделенной телефонной линии
- •7. Телекоммуникационные сети
- •7.1. Классификация сетей
- •7.2. Передача информации в сетях
- •Структура сети протоколов
- •Типы сред связи в локальных сетях
- •7.3. Локальные сети
- •Характеристики локальных сетей DeviceNet, Control Net, Ethernet/ip
- •7.4. Глобальные сети
- •Сравнительные характеристики пропускной способности локальных и глобальных сетей
- •7.5. Передача информации через сеть Internet
- •7.6. Передача информации через сети сотовой мобильной связи
- •7.7. Scada-системы
- •Базовые топологии scada-систем
- •7.8. Защита от вирусов и несанкционированного доступа
- •7.8.1. Общие понятия о компьютерных вирусах и методах сетевой защиты
- •7.8.2. Защита информации в аскуэ
- •8. Измерительные устройства нижнего уровня аскуэ
- •8.1. Измерение температуры
- •8.1.1. Общие сведения об измерении температуры
- •8.1.2. Термоэлектрические термометры
- •8.1.3. Электрические термометры сопротивления
- •8.1.4. Полупроводниковые и электронные термометры сопротивления
- •8.1.5. Измерение температур тел по их тепловому излучению
- •8.2. Измерение давления и разности давлений
- •8.2.1. Общие сведения об измерении давления и разности давлений
- •8.2.2. Пьезоэлектрические датчики
- •8.2.3. Тензорезисторы
- •8.2.4. Интеллектуальные датчики давления
- •8.3. Измерение расхода и количества жидкостей, газа, пара
- •8.3.1. Общие положения
- •8.3.2. Измерение расхода методом переменного перепада давления
- •8.3.3. Тахометрические расходомеры
- •8.3.4. Ультразвуковые расходомеры
- •8.3.5. Вихревые расходомеры
- •8.3.6. Электромагнитные расходомеры
- •8.4. Преобразователи угловых и линейных перемещений, давления, влажности, концентрации
- •8.4.1. Емкостные датчики
- •8.4.2. Оптоэлектронные преобразователи
- •9. Приборы учета и контроля электроснабжения
- •9.1. Измерительные преобразователи
- •9.1.1. Измерительные трансформаторы тока и напряжения
- •9.1.2.Электродинамический фазометр
- •9.1.3.Электронные частотомеры
- •9.2. Счетчики и приборы контроля качества энергии
- •9.2.1. Электрические счетчики
- •9.2.2. Электронные счетчики
- •9.2.3. Интеллектуальные счетчики
- •10. Приборы учета тепла и водоснабжения
- •10.1. Основные характеристики и классификация приборов учета тепла и водоснабжения
- •10.2. Приборы учета тепловой энергии
- •10.3. Структурное построение и функциональные возможности тепловых счетчиков
- •Формулы расчета параметров теплопотребления
- •10.4. Сбор и передача измерительной информации
- •11. Приборы учета расхода газа
- •11.1. Назначение и состав приборов учета расхода газа
- •11.2. Корректоры объема газа
- •Метрологические характеристики вкг-2
- •Заключение
- •Список литературы
- •Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии. Http://www.Ntcecm.Ru/pages/prog4.Htm.
- •Программно-технический комплекс «Энергоконтроль».
- •Анисимов д.Л. Введение в общую теорию учета энергоносителей. Http://www.Teplopunkt.Ru/articles/0062_adl_thr.Html.
- •Системы учёта тепла и воды немецкого производства.
- •Лачков в.И., Недзвецкий в.К. Корректоры газа от компании «Теплоком». Http://www.Teplopunkt.Ru/articles/0022_lvi_gaz.Html.
- •Производители приборов учета энергоресурсов.
- •Приложения
- •Предприятия – разработчики аскуэ и системного оборудования
- •Определения основных физических величин и процессов
- •Условные обозначения на схемах снабжения теплом и энергоносителями
- •Условные обозначения на схемах электроснабжения
- •Пересчет шкал энергии, тепла и работы
- •Пересчет шкал давления
- •Пересчет температурных шкал
- •Варианты тарифных ставок и периодов при расчетах за потребляемую электроэнергию
- •Основные нормативные документы по техническому регулированию и метрологии
- •Логические операции, элементы и устройства вычислительной техники п.6.1. Коды
- •Термины, обозначающие совокупности двоичных разрядов
- •П.6.2. Основы алгебры логики
- •П.6.3. Преобразующие устройства
- •Программа работы шифратора
- •П.6.4. Процессор
- •Основные сокращения, термины, стандарты и определения в области связи и сетевых коммуникаций
- •Глоссарий терминов и стандартов
- •Состав стандарта iec 60870-5
- •Приложение 8 Аппаратура передачи данных по радиорелейным линям связи
- •Параметры аналоговой радиорелейной аппаратуры
- •Некоторые типы аппаратуры цифровых ррл
- •Виды модуляции в цифровых системах связи
- •Сравнительные характеристики измерительных приборов
- •Диапазоны и точность измерения параметров физических величин
- •Сравнительные характеристики тепловычислителей
- •Автоматизированные системы контроля и учета энергии
- •443100, Г.Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус 8
Формулы расчета параметров теплопотребления
№ варианта исполнения (комплектации) |
№ канала (трубопровода) |
||
1 – подающий |
2 – обратный |
Расчетные формулы для учета тепла |
|
1 |
Q1=V1(r1h1-r3h3) G1=r1×V1 |
Q2=V2(r2h2-r3h3) G2=r2×V2 |
Q0=Q1-Q2 |
2 |
Q1=V1×r1(h1-h2) G1=r1×V1 |
¾ |
Q0=Q1 |
3 |
¾ |
Q2=V2×r2(h1-h2) G2=r2×V2 |
Q0=Q2 |
Q0 – полученное потребителем количество тепловой энергии («коммерческое тепло»); Q1 – количество тепловой энергии, измеренное в подающем трубопроводе; Q2 – количество тепловой энергии, измеренное в обратном трубопроводе; G1, G2 – масса теплоносителя в подающем, обратном трубопроводах соответственно; V1, V2 – объем теплоносителя в подающем, обратном трубопроводах соответственно; r1, r2 – плотность воды в подающем, обратном трубопроводах соответственно; h1, h2, h3 – удельная энтальпия воды в подающем, обратном трубопроводах и холодной воды соответственно. |
|||
После нахождения всех исходных данных производится вычисление величин тепловых энергий и их суммирование. Параллельно выполняется суммирование массы теплоносителя. По завершении вычисления параметров формируется массив индикации и информация выводится на индикаторы.
В зависимости от желания оператора на индикаторное табло выводятся следующие текущие параметры теплоносителя:
текущее время, дата, время наработки;
тепловая мощность q1, q2;
значение массового расхода теплоносителя g1, g2;
температура t1, t2;
давление р1, р2;
значение количества (массы) теплоносителя и количества тепловой энергии G1, G2, Q1, Q2, P (P=Q0).
Занесение в архив вычисленных параметров происходит автоматически. При необходимости вывода на индикацию или ЭВМ (принтер) архивных данных за требуемый промежуток времени оператор вводит с помощью кнопок ТС необходимую дату и получает на ЖКИ или ЭВМ (принтер) требуемые параметры. При этом работа основной программы по измерению и вычислению параметров не прекращается. Электронный архив представляет собой электрически перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство. Он выполнен на интегральной микросхеме типа 24LC256-10-3,6. Электронные часы реального времени реализованы на интегральной микросхеме типа DS1307. При передаче и приеме информации по каналу «RS232» используется интегральная микросхема типа TIL193, позволяющая осуществить гальваническую развязку с внешней ЭВМ.
Хорошо зарекомендовал себя в АСКУЭ теплосчетчик ТСК-7 производства ЗАО ТЕПЛОКОМ (С/Петербург). Тепловой счетчик предназначен для измерения, контроля и учета тепловой энергии, массы, температуры и давления теплоносителя в закрытых и открытых системах теплоснабжения, каждая из которых может содержать трубопроводы: подающий, обратный и ГВС, подпитки либо питьевой воды. Температура воды – от 0 до 150 °С, давление – до 16 кг/см2, разность температур – от 2 до 150 °С.
Состав теплового счётчика:
вычислитель количества теплоты ВКТ-7;
до 6 преобразователей расхода и объема с числоимпульсным сигналом;
до 5 платиновых термопреобразователей сопротивления Pt-500;
до 6 преобразователей давления с выходным сигналом постоянного тока в диапазоне 4-20 мА.
Технические характеристики:
ведение учета в двух закрытых и открытых системах водяного теплоснабжения при любой типовой схеме расположения датчиков;
контроль и выбор алгоритма учета при отключении питания водосчетчиков, при небалансе масс воды, при отрицательных слагаемых теплопотребления системы;
архивация часовых (1152), суточных (128) и месячных (32) параметров;
наличие интерфейса RS-232C и модема для дистанционной передачи на ПК результатов измерений и диагностики.
Низкая цена многопоточных теплосчетчиков «МАГИКА» при высоких метрологических и эксплуатационных характеристиках обусловило их широкое применение в АСКУЭ. Один многопоточный ТС «МАГИКА» заменяет два теплового счётчика других типов и может одновременно обслуживать до двух пар трубопроводов (тепло+ГВС или тепло + вентиляция). Все электронные узлы размещены в одном небольшом корпусе, включая RS-232, электронику электромагнитных расходомеров, адаптер принтера, контроллер модема и т.д. Относительная погрешность измерения расхода воды для серийных приборов составляет £0,5 % в диапазоне 1:50...1:100, £1 % в диапазоне 1:200 ...1:250, £ 2% в диапазоне 1:150...1:600 в зависимости от типа и условного диаметра первичного преобразователя. Верхнее значение расхода обычно выбирается для скорости потока воды 2-5 м/с. Малая абсолютная погрешность измерения температуры для всех электронных блоков тепловых счетчиков (не более ±0,05 в диапазоне температур 0...200 ºС) обеспечивает измерение Dtmin=0,5 °С. Контроллер рассчитан на использование первичных электромагнитных преобразователей любого типа. Возможна дистанционная диагностика теплового счетчика.
Многофункциональный счётчик тепловой энергии Calmex N4 предназначен для коммерческого учета потребления тепла, горячей и холодной воды в открытых и закрытых системах тепло– и водоснабжения. Широкий спектр применения: от небольших офисов, магазинов до многоэтажных жилых домов, промышленных объектов (условный диаметр трубопроводов от 20 до 250 мм).
В состав ТС входит тепловычислитель VKP N4 с питанием от литиевой батареи, который принимает выходные сигналы термопреобразователей, счетчиков расхода воды и датчиков давления, математически их обрабатывает, а измеренные и вычисленные величины записывает во внутреннюю энергозависимую память, отображает их на жидкокристаллическом дисплее (LCD) и выводит через инфракрасный (IrDA) или MBUS интерфейс.
В ТВ применена программно-аппаратная система исключения влияния длинных проводов термопреобразователей на точность измерения температуры, что позволило удалить датчики температуры на расстояние до 100 м от ТВ. На такое же расстояние возможно удаление датчиков расхода. Использование Flash IrDA карты для съема информации с ТВ без механического контакта позволяет хранить и переносить в компьютер информацию с нескольких ТВ. Гибкая система инициализации позволяет использовать ТВ для подсчета тепла в закрытых, закрытых с контрольным датчиком и открытых системах с любым расположением расходомеров разных принципов действия (механических, электромагнитных и ультразвуковых). Полностью герметичный корпус не требует особых условий эксплуатации. Наличие глубоких и объемных архивов данных и архивов ошибок позволяет полностью контролировать работу системы тепловодоснабжения.
В ТС предусмотрена возможность тарификации учета тепла и теплоносителя. Учет потребленной воды в массовом эквиваленте и тепла производится раздельно по нескольким температурным диапазонам, что удобно для ведения учета потребления в системах горячего водоснабжения и отопления. Наличие в Calmex N4 возможности обслуживания пяти магистралей в различных вариантах объединения их в системы тепловодоснабжения позволяет применить один прибор для учета тепла, потребления горячей и холодной воды (или подпиточной воды).
Для учета тепла на уровне малого предприятия, небольшого цеха, склада, жилого дома, детского сада, школы, больницы подходят теплосчетчики типа ТСК– 4М на базе энергонезависимого тепловычислителя ВКТ-4М и электромагнитных преобразователей типа ПРЭМ. Они обеспечивают учет тепла одновременно в двух системах. Например, первой может быть система отопления и вентиляции, а второй – ГВС. Являются одними из самых дешевых приборов своего класса. Для учета тепла крупных и средних потребителей, а также источников теплоты: ТЭЦ, котельных, ЦТП и других объектов – наиболее целесообразно применение теплосчетчиков ТСК5 на базе тепловычислителя ВКТ-5 и электромагнитных преобразователей типа ПРЭМ.
Информационно-вычислительные возможности теплосчетчиков определяются параметрами ТВ. Основные характеристики некоторых распространенных тепловычислителей СПТ-961, ТЭКОН-10, ТВМ, MT200DS с вариантами комплектации расходомерами приведены в таблице П.9.3 прил. 9. Метрологические характеристики всех контроллеров достаточно высоки и находятся приблизительно на одном уровне: основная относительная погрешность расчета количества тепловой энергии для всех контроллеров – около 0,2%. Максимальное количество датчиков, максимальная длина линии связи и максимальное количество контролируемых трубопроводов определяют локальную конфигурацию узла учета. Для больших, пространственно разнесенных АСКУЭ это – основной показатель решения задачи количества трубопроводов, замкнутых на один ТВ.
Контролируемые энергоносители определяют широту охвата учитываемых АСКУЭ энергоресурсов. Наиболее удачный путь – применение универсальных приборов (например, СПТ, ТЭКОН-10) либо приборов одной серии (например, СПТ). Возможен вариант объединения контроллеров различных типов на уровне информационной сети, однако при этом возникают сложности: отсутствие унификации приборов, работа программы верхнего уровня с несколькими драйверами (возможно, даже не от производителей оборудования). Это может усложнить обслуживание АСКУЭ.
Архивируемые параметры и глубина архивов определяют устойчивость системы к сбоям в работе программы верхнего уровня (пропадание электропитания, воздействие вирусов и т.д.) и способствуют урегулированию спорных вопросов. Целесообразно выбирать приборы с глубиной почасового архива не менее 45 суток (1080 часов). Иногда полезным дополнением для анализа расхода энергоресурсов является архив экстремумов, реализованный в контроллере ТЭКОН-10.
Способ защиты информации для различных типов контроллеров различен (пломбирование, пароли, электронный ключ, память по номенклатуре и времени изменяемых параметров, в том числе в различных комбинациях), но каждый из них позволяет обеспечить уверенную защиту от несанкционированного доступа к коммерческой информации и настройке контроллера.