Меню

Типовая автоматизированная система технического учета электроэнергии предприятия

Статья в №10/2010 журнала «Автоматизация в промышленности»

В современных условиях стоимость энергоносителей является одной из существенных составляющих себестоимости продукции на многих предприятиях России. Одним из перспективных путей решения задачи оптимизации энергопотребления является создание на предприятии информационно-измерительной системы технического учета электроэнергии (АИИС ТУЭ).

Главной целью внедрения АИИС ТУЭ является повышение контроля и эффективности использования электроэнергии за счет обеспечения диспетчерского персонала полной, достоверной и своевременной информацией о ее потреблении.

Фирмой «КРУГ» разработана типовая АИИС ТУЭ на базе программной платформы ЭнергоКруг®, предназначенной для создания систем автоматизированного учета энергоресурсов. Платформа разработана на основе ПО Microsoft .Net и обладает повышенной отказоустойчивостью и надежностью.

Основные функции системы:

  • сбор большого количества разнообразных параметров энергопотребления со множества счетчиков
  • высокая скорость формирования разнотипных отчетов
  • доступ к данным АИИС ТУЭ для множества пользователей
  • интеграция АИИС ТУЭ с другими производственными подсистемами
  • легкое масштабирование системы за счет подключения новых приборов
  • ведение базы данных энергопотребления в СУБД.

Преимущества и отличительные особенности

  • Сохранение исторической информации с приборов, без профиля мощности.
  • Использование единого консолидированного центра сбора, обработки и хранения полной, достоверной информации по всем параметрам энергопотребления без ограничений по времени (обеспечен доступ к текущим и архивным данным в 15-секундных, 3-, 5-, 10-, 15-, 30-, 60-минутных и суточных срезах). Возможна настройка системы для сохранения данных и с другими временными интервалами.
  • Применение гибкой системы отчетов (более 50 видов отчетов). Формирование отчетов с индивидуальной структурой, требуемой пользователю, с кратностью от 3 минут до года.
  • Готовность к многотарифному учету энергии.
  • Легкое расширение информационной мощности системы путем подключения дополнительных приборов.
  • Возможность мониторинга и управления системой через Web-интерфейс.
  • Встроенная подсистема событий и тревог с возможностью дистанционного оповещения о внештатных ситуациях.
  • Возможность создания АИИС ТУЭ на существующей элементной базе и каналах обмена информацией. Поддерживается достаточно большое количество каналов связи (RS-485, RS-232, GSM, радиоканал и др.) и устройств учета электроэнергии различных производителей.
  • Модульность, масштабируемость, интеграция с АСУ, MES, ERP и другими информационными системами.

Архитектура

Рассмотрим один из примеров крупной АИИС ТУЭ Филиала «Балтика-Хабаровск» (ОАО «Пивоваренная компания Балтика») на базе программной платформы ЭнергоКруг® с использованием в архитектуре трехуровневой иерархической схемы (рис.1).

Основная сложность при создании АИИС ТУЭ предприятия «Балтика-Хабаровск» состояла в необходимости использования большой номенклатуры электросчетчиков от нескольких производителей и обеспечения хранения истории энергопотребления по всем измеряемым параметрам с заданными временными интервалами. При этом только небольшая часть электросчетчиков поддерживала встроенную функцию ведения архивов.

ЭнергоКруг® – программная платформа с возможностью изменения состава в зависимости от требований и построения систем учета энергоресурсов от простых до сложных.

Основные компоненты ЭнергоКруг®:

Структура типовой АИИС ТУЭ на базе платформы ЭнергоКруг

Рисунок 1 – Обобщенная структура АИИС ТУЭ

Нижний уровень системы представлен электросчетчиками и приборами, контролирующими потребление электроэнергии как отдельно взятых производственных участков, так и всего предприятия в целом.

Средний уровень. WideTrack производит сбор, обработку и сохранение большого объема информации о потребленной электроэнергии с точек учета в БД предприятия. WideTrack способен обрабатывать до 100 000 тегов в секунду и производит предварительные расчеты, уменьшая объем передаваемой информации.

«Прозрачный» доступ WideTrack к приборам учета обеспечивают OPC-серверы соответствующих приборов, которые преобразуют внутренний протокол передачи данных к общепринятому стандарту OPC (OLE for Process Control). Применение OPC-технологии обеспечивает гибкость в использовании технических средств и позволяет добавлять любые необходимые устройства, используя OPC-сервер соответствующего прибора или протокола (счетчики продукции, тепло-, газосчетчики и другие). Программная платформа ЭнергоКруг позволяет добавлять любые необходимые приборы и устройства, используя OPC-сервер соответствующего прибора или протокола. Поддержка спецификации OPC HDA открывает доступ не только к текущим, но и к архивным данным приборов.

Верхний уровень системы представляет собой АРМ оператора – диспетчерский пункт, на котором установлен графический проект АИИС ТУЭ, разработанный на базе SCADA/HMI DataRate. DataRate сочетает простоту освоения и богатые графические возможности, гибкость программирования и высокую скорость работы (программы пользователя выполняются со скоростью машинного кода).

АИИС ТУЭ автоматически и по запросу пользователя (например, при формировании отчетов) забирает консолидированную сервером WideTrack информацию из базы данных и представляет ее на экране монитора в удобном для пользователя виде (мнемосхемы, тренды, отчеты в соответствии со структурой предприятия).

АИИС ТУЭ на базе ЭнергоКруг® позволяет отслеживать параметры энергопотребления как по всей системе в целом, так и получать детальную информацию по любому из приборов (рис. 2).

Мнемосхема АИИС ТУЭ Балтика-Хабаровск на базе ЭнергоКруг

Рисунок 2  – Главная мнемосхема АИИС ТУЭ

По выбору пользователя на главной мнемосхеме отображается информация о накопленном потреблении активной/реактивной энергии (A/R), текущей потребляемой активной/реактивной мощности по трем фазам (P/Q) или текущей потребляемой полной мощности по трем фазам (S).

Система обеспечивает быстрое формирование отчетов произвольной сложности и глубины. Механизм создания отчетов предусматривает гибкие возможности настройки, позволяя получать широкий спектр информации, структурированной в любом удобном для пользователя виде.

Встроенная подсистема событий и тревог осуществляет автоматический мониторинг параметров энергопотребления, состояния приборов и каналов связи. В случае возникновения внештатной ситуации звуковая и световая сигнализация помогают предупредить отклонения от нормального хода развития процесса. Все события записываются в журнал истории, а оповещение о срабатывании сигнализации может быть разослано по e-mail или отправлено в виде sms-сообщений.

SCADA/HMI DataRate обеспечивает функционирование Web-клиентов в двух режимах: без функций управления и с возможностью дистанционного управления. При этом в любом из режимов доступ к данным строго разграничивается, а передаваемая информация шифруется.

Использование Web-интерфейса позволяет:

  • не зависеть от операционной системы
  • осуществлять мониторинг и управление процессом независимо от местонахождения ответственных лиц
  • свести к минимуму затраты на обслуживание рабочих мест
  • минимизировать количество и стоимость лицензий на программное обеспечение.

Все компоненты, входящие в ЭнергоКруг®, тесно интегрированы, что позволяет, с одной стороны, достичь гибкости системы, а с другой – снизить трудозатраты на «стыковку», возникающие при использовании подсистем разных производителей.

Результаты внедрения АИИС ТУЭ на базе программной платформы ЭнергоКруг®

  • Увеличение достоверности данных учета электроэнергии позволяет исключить случаи необоснованного завышения показаний электропотребления.
  • Контроль показателей качества поставляемой электроэнергии минимизирует платежи в случае выявления неудовлетворительного качества поставляемой электроэнергии.
  • Постоянный мониторинг активной и реактивной энергии позволяет контролировать величину потерь и при необходимости проводить организационно-технические мероприятия, направленные на их снижение.
  • Получение информации об энергопотреблении оборудования во время всего технологического процесса способствует выявлению периодов неэффективного использования электроэнергии.
  • Увеличение КПД техпроцессов за счет оптимизации интервалов включения/выключения задействованного в производстве оборудования и выявления оптимальных режимов его работы. Кроме того, распределение нагрузки между подсистемами в сочетании с возможностью тесной интеграции АИИС ТУЭ с другими АСУ дает возможность дополнительной экономии.
  • Накопление статистических данных и удобный механизм их анализа (с возможностью передачи в специализированные программы) обеспечивает точное планирование энергопотребления на произвольный временной период. Такой анализ позволяет оптимизировать закупки электроэнергии,  принимать обоснованные решения о модернизации того или иного участка.

Представленная АИИС ТУЭ является типовой и может быть легко адаптирована к потребностям любого предприятия. Данная система может служить базой для построения комплексной системы учета энергоресурсов предприятия путем добавления необходимых компонентов из состава ЭнергоКруг®.