Вы здесь

Сбор данных по сетям 0,4 кВ

Опубликовано ср, 02/03/2016 - 17:24 пользователем Людмила Иванова

В настоящий момент существует потребность в недорогой, простой в обслуживании, надежной и функциональной АСКУЭ для бытовых потребителей (АСКУЭ БП). Задача создания такой АСКУЭ осложняется двумя факторами – большим количеством узлов учета конечных потребителей и рассредоточением их на значительной территории, что существенно затрудняет доступ к ним через ставшие традиционными каналы передачи данных типа витая пара и интерфейс RS485.

Характерные особенности системы «Меркурий-PLC»

«Меркурий-PLC» - это система оборудования и программного обеспечения для построения АИИС (АСКУЭ) обеспечивающей автоматизированный учет потребления электроэнергии частными или юридическими лицами, присоединенными к низковольтным сетям напряжением 0,4 кВ.

Отличительной особенностью нашей системы от множества других является то, что контроль за потреблением электроэнергии осуществляется непосредственно по силовой распределительной сети 0,4 кВ, т.е. применена технология PLC как наиболее отвечающая критерию снижения себестоимости точки учета вследствие отсутствия необходимости в специальных каналах связи с отдельно взятым электросчетчиком.

Объектами автоматизации могут являться жилищные массивы многоэтажных домов, сельские и дачные поселки, а так же здания и сооружения где имеются потребители электроэнергии и большое количество узлов учета, например торговые центры. В более простом варианте, который интересен, прежде всего, поставщикам данного ресурса, возможен учет отпуска электроэнергии с фидеров 0,4 кВ трансформаторных подстанций, причем узлы учета могут располагаться как на самих трансформаторных подстанциях, так и вне их, например, на вводах многоквартирных домов или различных субарендаторов.

В составе технических средств PLC связи применены современные программно-аппаратные и компоновочные решения характерные для оборудования данного типа. Например, специализированный модем встроен в корпус счетчика, что упрощает монтаж точки учета и обеспечивает передачу данных от счетчиков исключительно в цифровом виде, а это, в свою очередь, гарантирует идентичность показаний счетчиков и данных принятых УСПД. Технические решения, примененные при разработке оборудования PLC связи, защищены двумя патентами РФ.

В отличие от АИИС, построенных на базе счетчиков с традиционными проводными цифровыми интерфейсами RS-485 или подобными, отсутствие объединяющего интерфейсного кабеля значительно удешевляет стоимость монтажных работ и последующую эксплуатацию системы при одновременном увеличении надежности функционирования и вандалоустойчивости. Совокупная стоимость системы практически полностью определяется суммарной стоимостью электросчетчиков.

Немаловажным фактором является то, что пусконаладочные работы не требуют какой-то особой квалификации и могут выполняться силами местных специалистов. При грамотном монтаже оборудование PLC связи не нуждается в наладке.

В настоящий момент предлагается два варианта построения системы сбора данных. Каждый вариант предполагает использование оборудование PLC связи определенного типа, т.н. PLC-I и PLC-II. Оборудование PLC-I в большей степени ориентирована на создание АСКУЭ бытовых потребителей, где основным критерием является стоимость точки учета. PLC-II обеспечивает на порядок большую функциональность, что делает возможным решение практически любых задач. АСКУЭ спроектированная на базе оборудования PLC-I будет выполнять статистические функции, т.е. сбор и обработку информации за определенные временные отрезки, на основании которой производятся анализ и расчеты за потребленные виды энергии. АСКУЭ построенная на базе оборудования PLC-II кроме возможности статистического учета может выполнять оперативно-измерительные функции, т.е. в режиме приближенном к режиму реального времени отслеживать потребление и качество энергоносителей.

Решаемые задачи

АСКУЭ на базе оборудования PLC-I или PLC-II позволяет решать следующий круг задач:

  • Дистанционное получение в автоматическом или ручном режимах от каждого узла учета сведений об отпущенной или потребленной электроэнергии.
  • Расчет внутриобъектового баланса поступления и потребления электроэнергии с целью выявления и ликвидации потерь.
  • Применение санкций против злостных неплательщиков путем ограничения допустимой мощности нагрузки или полного отключения энергоснабжения (Только PLC-II).
  • Контроль параметров электросети (Только PLC-II).
  • Обнаружение фактов несанкционированного вмешательства в работу приборов учета или изменение схем включения в электросеть.
  • Анализ технического состояния и отказов приборов учета.
  • Подготовку отчетов об электропотреблении.
  • Экспорт отчетов в биллинговые системы.

Состав оборудования «Меркурий-PLC»:

Независимо от того какое оборудование PLC связи будет использовано для организации автоматизированного сбора данных его приборный состав остается неизменным. Оборудование системы для получения учетных данных от потребителей присоединенных к одной трансформаторной подстанции (ТП) 6(10)кВ\0,4кВ в самой минимальной комплектации состоит из трех однофазных концентраторов «Меркурий 225.1» или «Меркурий 225.2» и множества однофазных и трехфазных счетчиков «Меркурий», оснащенных встроенными PLC-модемами соответствующего типа. Концентраторы устанавливаются в любом подходящем месте трехфазной четырехпроводной сети 0,4 кВ, например, в электрощитовой жилого дома, а чаще на самой трансформаторной подстанции и подключаются каждый к своей фазе одной из секций шин. Если ТП двухтрансформаторная для приема данных с другой секции шин применяют фильтр подключения.

Концентраторы выполняют функцию узла доступа в PLC сеть для связи с приборами учета. Они непрерывно и автоматически осуществляют прием и обработку данных получаемых от электросчетчиков согласно алгоритмам, принятым в сетях PLC-I или PLC-II.

Концентраторы оснащены цифровым интерфейсом RS-485, посредством которого через витую пару они объединяются в единую локальную сеть друг с другом и дополнительными устройствами передачи информации на удаленный компьютер диспетчерского пункта. Рекомендуется использовать GSM-шлюз «Меркурий 228», но возможно применение радиомодемов, модемов телефонной сети, ethernet шлюзов и т.д. При необходимости в сеть RS485 можно включить также счетчики электроэнергии «Меркурий», например, балансные на ТП. Тогда появится возможность удаленного контроля всех возможных параметров учитываемых счетчиками.

Монтаж и наладка

Развертывание системы в простейшем варианте сводится к установке индивидуальных счетчиков у абонентов, общедомовых счетчиков обслуживающих лифты и освещение, балансных счетчиков на ВРУ домов или самой ТП, концентратора на ТП и несложной настройки оборудования.

Об особенностях пусконаладочных работ при использовании оборудования PLC-I или PLC-II рассказано на страницах технического описания каждой из систем. 

Систему «Меркурий-PLC» отличает от существующих аналогов:

  • надежная передача данных по силовой сети за счет применения модемов собственной конструкции, которые отличает от существующих очень низкое рабочее соотношение сигнал/шум в точке приема (вплоть до минус 20 dB), а по затуханию – около 60 dB. Такие характеристики позволяют вести надежный прием данных даже при превышении шумов над сигналом более чем в 10 раз (по амплитуде) и на расстояния до 1000 метров в любое время суток. (Если воздушная линия 0,4 кВ выполнена с использованием СИП или в промежуточных узлах сети применяются дополнительные концентраторы в режиме ретрансляции данных). На воздушных линиях средней степени износа расстояние устойчивой связи без дополнительных ступеней ретрансляции составляет 400-600 метров. Применение ретрансляторов увеличивает это расстояние в 1,5-2 раза.
  • Невысокая стоимость оборудования при высоких технических характеристиках.
  • Низкие затраты на внедрение, которые сводятся к монтажу счетчиков с заранее установленным сетевым адресом и концентратора.
  • Полностью отсутствует необходимость в дополнительных проводах цифрового интерфейса связи, что дает абсолютную защиту системы от вандализма.

·                               Наращивание количества абонентов сводится к установке очередного счетчика без перенастройки УСПД и программного обеспечения.

  • Максимальное количество счетчиков опрашиваемых одним концентратором - до 2048. Периодичность опроса от 3 до 30 минут.
  • Система универсальна. Имеет единую топологию с возможностью применения в частном, коммунальном, мелкомоторном и промышленном секторах.

Описание компонентов системы

Количество основных компонентов системы сведено к минимуму. Это:

  1. Счетчики электрической энергии: однофазные Меркурий 200, Меркурий 201, трехфазные Меркурий 230 с встроенным модемом передачи данных по силовой сети (PLC-модем). Счетчики обеспечивают (в зависимости от модификации):

·         Накопление и хранение энергопотребления нарастающим итогом.

·         Работу в многотарифном режиме.

·         Учет реактивной энергии.

·         Дистанционное вкл/откл или ограничение потребления.

·         Измерение и индикацию мгновенных значений мощности, напряжения тока, cos φ.

2. Концентратор «Меркурий 225» (одноканальный цифровой приемник данных по силовой сети и накопитель данных об энергопотреблении). Концентратор осуществляет синхронизацию передачи и прием данных от счетчиков электроэнергии по одной фазе и передачу их через выбранный канал связи на центральный диспетчерский пункт. Возможен съем накопленной информации на переносной компьютер инспектора непосредственно на месте установки концентратора Меркурий-225 через последовательный порт RS485 или USB. В трехфазной сети используется блок из трех концентраторов «Меркурий 225» связанных по интерфейсу RS-485.

Концентратор обеспечивает:

  • - прием, обработку и хранение энергопотребления с 2048 счетчиков;
  • - передачу индивидуальных и групповых команд счетчикам;
  • - синхронизацию внутренних часов многотарифных счетчиков;
  • - ретрансляцию данных для увеличения зоны охвата;
  • - формирование данных об аварийно-техническом состоянии системы;
  • - подключение GSM и радиомодемов, адаптеров сети ethernet;

3. Технологический модем (ТМ) «Меркурий-223».

Используется для программирования сетевых адресов абонентских PLC-модемов в составе счетчиков Меркурий.

4 Коммуникационное оборудование

1. GSM шлюз «Меркурий 228» предназначен для обеспечения удаленного доступа к устройству или группе устройств оснащенных последовательными интерфейсами RS-485. В системе «Меркурий-PLC» используются для передачи данных от территориально распределенных концентраторов «Меркурий 225» в диспетчерский пункт энергоучета.

2. GSM модем «Siemens MC35» или любой другой. Подключается к ПЭВМ диспетчера учета для обеспечения двусторонней связи с удаленными устройствами по каналу GSM.

5. Программные средства

программа «ТМсомм.exe» 

Используется совместно с технологическим модемом «Меркурий 223» для назначения индивидуального сетевого адреса счетчика.

программа «BМonitor.exe»

Предназначена для задания параметров конфигурации концентратора «Меркурий 225» и просмотра принятых пакетов содержащих информацию об энергопотреблении абонентских счетчиков в сегменте сети обслуживаемой данным концентратором.

программа «BQuark.exe»

Предназначена для использования в составе автоматизированной системы контроля и учета потребления электроэнергии «Меркурий-PLC» как рабочее место оператора учета. При помощи данной программы производится дистанционный съем информации с территориально распределенных концентраторов «Меркурий 225». А также имеется возможность передавать концентраторам любые допустимые групповые и индивидуальные команды по управлению отдельной точкой учета.

- программа «Меркурий-энергоучет» (коммерческая)

Программа имеет следующие функциональные возможности:

  • Обеспечивает возможность работы с оборудованием различного типа (счетчики электроэнергии «Меркурий», концентраторы «Меркурий 225»), по различным каналам проводной и беспроводной связи через различное коммуникационное оборудование, в том числе GSM-шлюз «Меркурий 228».
  • Создает и автоматически пополняет базу данных в формате MS Access, в которой содержатся сведения о региональной принадлежности (город, район, улица, дом, квартира, хозяин), а так же и лицевые счета, тип установленного счетчика, его серийный номер и адрес в системе АИИС, тип линии связи (RS485, CAN, GSM, PLC).
  • Обеспечивает защиту информации от несанкционированного доступа и разграничивает права пользователей системы.
  • В автоматическом или ручном режиме опрашивает все точки учета, которые прописаны в базе данных по заданным параметрам и заданному расписанию опроса.
  • В автоматическом или ручном режиме формирует отчеты о потреблении энергоресурсов в форматах «*.xls».
  • Обеспечивает синхронизацию времени на всех приборах учета.
  • Обеспечивает чтение профиля нагрузок с трехфазных счетчиков «Меркурий 230» имеющих данную функцию с последующим сохранением в БД, графическим отображением и конвертацией в формат АСКП.

3. Сравнение проводной (RS-485) и PLC-системы:

№ п/п

Характеристика

Дополнительная двухпроводная линия

Передача информации по электропроводке

1

Проектные и монтажные работы по созданию системы

Требуется разработка проекта кроссовых соединений и монтаж информационных линий скрытым образом или в специальных коробах

Счетчики включаются в систему сразу же после подключения их к электропроводке

2

Стоимость эксплуатации системы

Требуется создание службы контроля и поддержки технического состояния информационных линий

Информация передается по силовой электропроводке, никаких дополнительных работ по поддержке технического состояния информационных линий не требуется

3

Возможность наращивания существующей системы

Требуется прокладка дополнительных линий связи, установка дополнительного оборудования, временное отключение действующих компонентов системы

Прокладка дополнительных линий, установка дополнительного оборудования и отключение работающей системы не требуется

4

Защита информации от несанкционированного доступа

Для предотвращения умышленного повреждения информационных каналов требуется прокладка информационных линий в защитных коробах. Низкая степень достоверности передачи информации от счетчиков с импульсным выходом

Информация передается по силовой электропроводке в цифровом виде, защищенном от несанкционированного доступа

6

Возможность автоматизации учета в частном секторе

Невыгодна по экономическим показателям и по показателям надежности.

да

Экономический эффект от внедрения АИИС «Меркурий-PLC»

  1. Своевременный учет расхода электроэнергии каждым абонентом сети без необходимости прямого доступа к приборам учета для сверки показаний.
  2. Отслеживание технического состояния и выявление неисправных счетчиков электроэнергии.
  3. Устраняется возможность безнаказанного хищения электроэнергии и других нарушений со стороны конечных потребителей электроэнергии
  4. Переход на расчет по дифференцированным тарифам времени суток.
  5. Расчет небаланса по всем цепям доставки электроэнергии в распределительных сетях 6(10)/0,4 кВ.
  6. Обнаружение и локализация потерь электроэнергии.
  7. Повышение класса точности и чувствительности счетчиков электроэнергии.
  8. Сокращение количества контроллеров-обходчиков.
  9. Снижение уровня затрат на обслуживание точек учета и организацию выписки счетов.
  10. Повышение уровня ответственности абонентов за своевременную оплату платежных счетов.
  11. Своевременное выявление хищений электроэнергии.
  12. Отсутствие искажений при снятии показаний электросчетчиков за счет исключения человеческого фактора.
  13. Повышение срока службы электрических сетей за счет оперативного контроля за их симметричной нагрузкой.
  14. Оперативное использование данных по электропотреблению в процессе принятия решения по закупке электроэнергии.

Экономический эффект от внедрения АИИС «Меркурий-PLC» составляет от 5 до 20 % в год от суммарного потребления электроэнергии объектами автоматизации.

Где внедрено

Пилотные проекты внедрены в гг. Москва, Ростов-на-Дону, Липецк, Кемерово, Алма-Ата, Новокузнецк, Нижнекамск, Владимир, Оренбург и др.

Пример подсистемы АСКУЭ ТП819 ОАО «Северо-Кузбасская электросетевая компания» на базе счетчиков с технологией PLC в г. Кемерово.

Расчет стоимости оборудования

Стоимость компонентов системы «Меркурий-ЭНЕРГОУЧЕТ»: 

1.

Счетчик однофазный однотарифный «Меркурий 201.22»

- 1350 руб.

2.

Счетчик однофазный многотарифный «Меркурий 200.04»

- 1800 руб.

3.

Счетчик трехфазный однотарифный «Меркурий 230 AR-xx CL 

- 3304 руб.

4.

Счетчик трехфазный многотарифный «Меркурий 230 ART-хх CLN

-3900 руб.

5.

Концентратор «Меркурий 225.1»

-5000 руб.

6.

GSM-шлюз «Меркурий 228»

-10000 руб.

7.

GSM-терминал для диспетчерского пункта

-7030 руб.

8.

Фильтр подключения

-4800 руб.

9.

Технологическое программное обеспечение

бесплатное

 

Проектные, монтажные и эксплуатационные расходы из-за отсутствия проводов значительно ниже в сравнении с существующими проводными АСКУЭ.

Ориентировочная стоимость создания системы на 200 точек учета в пересчете на 1 точку учета.

  • Для однотрансформаторной ТП, однотарифного учета, без возможности передачи данных по gsm каналу.

1350 + 35000/200 = 1425 руб.

  • Для двухтрансформаторной ТП, многотарифного учета, с возможностью передачи данных по gsm каналу.

1800 + (4800+10000+7030+35000)/200 = 1984 руб.