13.4. Первичные измерительные приборы

На первом (полевом) уровне АСКУЭ используются различные первичные датчики и измерительные приборы. Это электросчетчики, расходомеры, датчики давления, датчики температуры, теплосчетчики и др. Информация с первичных измерительных приборов (ПИП) может следовать в аналоговой форме, числоимпульсном или цифровом коде. Подробно с ПИП можно познакомиться в учебном пособии [9].

13.5. 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 ИИСЭ1-48:

• повышенный расход кабельной продукции;

• необходимость перезапуска системы при обрыве связи на любом участке внутри системы с участием Госстандарта;

• необходимость считывать показания первичных счетчиков и сравнивать с автоматизированным итогом для проверки правильности работы системы;

• необходимость внутреннего перемонтажа системы наладчиками при любых изменениях системы учета, состава расчетных групп, коэффициентов трансформации ТТ и ТН.

В КТС ИИСЭ2М появились многоканальные счетчики Ф4400М – Ф4405М, цифро-аналоговые измерительные преобразователи с регистрирующими приборами Ф44077, вычислителями на модулях КАМАК.

На рис. 13.1 представлен вариант многоуровневой региональной автоматизированной системы учета выработки и отпуска энергии, на рис. 13.2 – АСКУЭ для отдельного предприятия, реализованные на КТС «Энергия», серийно выпускаемом Пензенским приборостроительным заводом (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 времени, так и в расчетные периоды (смена, сутки, декада, месяц, квартал, год). Комплекс обеспечивает дискретность задания временных границ тарифных зон суток 30 мин, задание временных границ смены – 5 мин. В рис. 13.1 и 13.2 используются следующие обозначения:

Ai, Bi – устройства сбора данных (УСД) частотно-импульсных сигналов от счетчиков эл. энергии, аналоговых сигналов, от датчиков давления, разницы давлений, температуры, дискретных сигналов состояния электрооборудования и другой аппаратуры.

СВК – специализированный вычислительный комплекс (первоначально ДВК-3, далее IBM PC – совместимые персональные компьютеры на основе), функции которого состоят в том, чтобы:

• принимать информацию от УДС на специальные платы ввода-вывода по каналу RS232C (до 12 счетчиков электроэнергии). С помощью специально поставленного программного обеспечения СВК вычислять 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 групп возможно).

• выдавать управляющие сигналы («сухой» контакт по одному на группу) в случае превышения мощности за расчетный период 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;

Рис. 13.1. Многоуровневая региональная автоматизированная система учета выработки и отпуска энергии

• анализ электропотребления 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  4 В 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 часто- той 64 Гц, аналоговые входы с периодом не более 10 с, выходной код для повышения надежности передается дважды с периодичностью 15 с.

Для небольших предприятий концентратор информации (УСД) и СВК объединяются в один блок «Энергия-микро», в котором используются микропроцессор К1821ВМ85 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 учета и контроля.

Для пространственно рассредоточенных нетелефонизированных объектов, на которых прокладка проводных линий связи экономически невыгодна, разработан КТС «Энергия-радио» (КТС «Карат»), 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 большого числа абонентов. Поэтому уже созданы специализированные сетевые программные пакеты для многопользовательского доступа к информации АСКУЭ (до 25 пользователей по ЛВС). Обычно в КТС «Энергия» реализуется ЛВС при методе множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий с ОС Net Ware Lite (рис. 13.1).

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.

Приведем некоторые цены на изделия КТС «Энергия» по состоянию на 1.01.2002.

УСД Е443М3 – 13300 руб., «Энергия-микро» – 25200 руб., плата ввода для IBM PC – 9000 руб., базовое программное обеспечение (версия 5.12) – 20160 руб. Поставляется ряд прикладных программных продуктов.

Устройства сбора данных в КТС «Энергия» Е441 М1, Е443, Е443 М1, Е443М2, УСДУ-16 имели ряд недостатков, которые снижали надежность работы АСКУЭ:

• не имели энергонезависимого ОЗУ и архивации данных;

• не было УСПД с цифровыми входами, т.е. 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, чем это было сделано, появился ряд АСКУЭ, уже не имевших этих недостатков и более перспективных для применения.

В КТС «Энергия» появились:

• УСПД типа Е443М2 (EURO), имеющие память хранения 5-минутных значений по 16/32 каналам на глубину до 24 суток и полудуплексную связь с платой полудуплексной связи (ПДС) на верхнем уровне;

• возможность автоматической синхронизации УСПД перед каждым опросом;

• базовое программное обеспечение (версия М1.01) с WINDOVS NT/2000 и применением реляционных СУБД внедряется.