Комплексы технических средств для автоматизации контроля и учета электрической энергии и мощности Энергомера

Назначение

Комплексы технических средств для автоматизации контроля и учета электрической энергии и мощности "Энергомера” (далее КТС "Энергомера") предназначены для измерений электрической энергии и мощности, автоматизации контроля, коммерческого и технического учета электроэнергии и мощности на предприятиях энергетики (электростанциях и подстанциях), промышленных предприятиях, в коммунальном-бытовом секторе, а также для создания с их помощью многоуровневых автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии и мощности (АИИС КУЭ).

Описание

КТС "Энергомера" в максимальной конфигурации могут состоять из оборудования:

- контролируемого объекта (КО) - по количеству контролируемых объектов,

- центра обработки информации (ЦОИ) - по количеству ЦОИ.

КТС "Энергомера" в минимальной конфигурации могут состоять из оборудования только одного КО.

Оборудование КО представляет собой единый измерительный комплекс и включает технические и программные компоненты, а также дополнительное оборудование. Комплекс производит измерение величин электрической энергии и мощности, используя в качестве первичных измерительных приборов счётчики электрической энергии (далее - счётчики), обеспечивает сбор измеренных значений по каналам учёта, а также передачу измерительной и диагностической информации в ЦОИ. Состав оборудования конкретного КО определяется спецификацией проекта АИИС КУЭ.

Техническими компонентами КО могут являться.

- счётчики с числоимпульсными выходами серий ЦЭ и СЕ производства ОАО «Концерн Энергомера» и сторонних производителей, внесенные в Госреестр средств измерений;

- счётчики серий ЦЭ и СЕ производства ОАО «Концерн Энергомера» с цифровыми интерфейсами (RS-232, RS-485, CAN) и модулями удалённого доступа, внесенные в Госреестр средств измерений:

- устройства сбора и передачи данных типов УСПД164-01, УСПД 164-01М различных исполнений по набору функций - «К1», «К2» (для коммунально-бытового сектора). «И» (для промышленных предприятий и предприятий электроэнергетики) (далее -УСПД):

- блок питания БП-24:

- радиомодемы типа СЕ831;

- модемы передачи данных по силовым сетям (модемы PLC) типа СЕ832.

Программными компонентами КО являются:

- технологическое программное обеспечение администрирования устройств

«AdminTools» (для конфигурирования и локального считывания данных и параметров из технических компонентов производства ОАО «Концерн Энергомера»).

Дополнительным оборудованием КО может являться.

- преобразователи цифровых интерфейсов типа СЕ824 СЕ825, ADAM, адаптер RS-232/CRS-485. (преобразователи интерфейсов), осуществляющие аппаратное согласование между собой различных типов цифровых интерфейсов - RS-485, CAN, RS-232, Ethernet:

- повторители интерфейсов RS-485, CAN типа ADAM (далее - повторители интерфейсов);

- разветвители интерфейсов «Энергомера», предназначенные для кроссирования и согласования физических интерфейсных линий;

- модемы (проводные и GSM), модемы и модули связи GPRS - оборудование передачи данных;

- GPS-приёмники (для синхронизации времени в УСПД);

- переносные (типа «NoteBook») персональные компьютеры с установленными на них программными компонентами КО или пульт администратора (карманный переносной компьютер с программой «AdminTools»);

- устройства-преобразователи переключения на резервное питание.

Оборудование ЦОИ представляет собой вычислительный центр, включает вычислительные аппаратно-программные средства, программные комплексы и дополнительное оборудование. Состав конкретного вычислительного центра ЦОИ определяется требованиями заказчика.

ЦОИ выполняет:

- сбор в базу данных измерительной и диагностической информации от КО;

- вычислительную обработку измерительной информации:

- визуальное представление информации в виде отчётных форм с выдачей на печать;

- передачу информации в различных форматах на серверы АИИС КУЭ следующего уровня.

Вычислительными аппаратно-программными средствами ЦОИ являются серверы на базе персональных настольных компьютеров (далее - серверы) с предустановленной операционной системой.

Программными комплексами ЦОИ могут являться (одно из перечисленных ниже):

- программное обеспечение центра обработки информации (ПО ЦОИ) поставляемое ОАО «Концерн Энергомера»;

- программное обеспечение «Альфа-Центр» комплексов измерительновычислительных для учета электрической энергии;

- программный пакет систем информационно-измерительных контроля и учета энергопотребления «Пирамида»;

В состав дополнительного оборудования ЦОИ могут входить:

- модемы (проводные, GSM/GPRS);

- GPS-приёмники (для синхронизации времени);

- оборудование локальных вычислительных сетей;

- источники бесперебойного питания.

Структура АИИС КУЭ на основе КТС «Энергомера» состоит, как правило, из трех функциональных уровней. Первый уровень включает в себя измерительноинформационный комплекс (ИИК) и выполняет функцию автоматического проведения измерений в точке измерений. В его состав входят:

- измерительные трансформаторы тока и напряжения;

- вторичные измерительные цепи;

- счётчики.

Второй уровень включает в себя информационно-вычислительный комплекс электроустановки (ИВКЭ) и выполняет функцию консолидации информации по данной электроустановке либо группе электроустановок. В состав ИВКЭ входят:

- УСПД. обеспечивающие интерфейс доступа к ИИК;

- технические средства приёма-передачи данных (преобразователи интерфейсов, каналообразующая аппаратура, модемы).

При построении ИИК и ИВКЭ используется оборудование КО КТС «Энергомера».

Третий уровень включает в себя информационно-вычислительный комплекс (ИВК). ИВК в АИИС КУЭ выполняет следующие задачи.

- автоматизированный сбор и хранение результатов измерений;

- автоматическую диагностику состояния средств измерений (для средств измерений, поддерживающих данную функцию);

- подготовки отчетов и передачи их различным пользователям.

ИВК формируется из оборудования ЦОИ КТС «Энергомера».

Измерительные каналы в КТС «Энергомера» при использовании счётчиков с импульсным выходом формируются одним из следующих способов соединения технических средств и каналов связи:

с хема 1- счётчики - УСПД - модем (проводной. GSM/GPRS) - проводной коммутируемый канал связи (GSM/GPRS канал) - модем (проводной или GSM/GPRS) - сервер ЦОИ;

с хема 2 - счётчики - УСПД - преобразователь интерфейсов (при необходимости) - сервер ЦОИ;

с хема 3 - счётчики - УСПД - радиомодем СЕ831С - радиоканал - радиомодем СЕ831С или СЕ831Н - сервер ЦОИ;

Измерительные каналы в КТС «Энергомера» при использовании счётчиков с цифровыми интерфейсами формируются одним из следующих способов соединения технических средств и каналов передачи данных:

схема 4 - счётчики - повторители интерфейсов (при необходимости) - УСПД -модем (проводной или GSM/GPRS) - проводной коммутируемый канал связи (или GSM/GPRS канал) ~ модем (проводной или GSM/GPRS) - сервер ЦОИ:

схема 5 - счётчики - повторители интерфейсов (при необходимости) - преобразователи интерфейсов - УСПД - модем (проводной или GSM/GPRS) - проводной коммутируемый канал связи (или GSM/GPRS канал) - модем (проводной или GSM/GPRS) - сервер ЦОИ:

с хема 6 - счётчики - преобразователь интерфейсов (при необходимости) - модем или модуль связи GPRS - GSM/GPRS канал - модем GSM/GPRS - сервер ЦОИ;

схема 7 - счётчики - преобразователи интерфейсов - сервер ЦОИ.

Измерительные каналы в КТС «Энергомера» при использовании счётчиков с модулями удалённого доступа формируются одним из следующих способов соединения технических средств и каналов передачи данных (для доступа к наиболее удалённым счётчикам используется ретрансляция данных в канале связи PLC и радиоканале-до 7 ступеней):

- схема 8 - счётчики с модулями передачи данных по силовым сетям - канал связи PLC - модем PLC СЕ832 - УСПД - модем (проводной или GSM/GPRS) - проводной коммутируемый канал связи (или GSM/GPRS канал) - модем (проводной или GSM/GPRS) -сервер ЦОИ;

- схема 9 - счётчики с радио-модулями - радиоканал - радиомодем СЕ831С -УСПД - модем (проводной или GSM/GPRS) - проводной коммутируемый канал связи (или GSM/GPRS канал) - модем (проводной или GSM/GPRS) - сервер ЦОИ:

- схема 10 - счётчики с радио-модулями - радиоканал - радиомодем СЕ831Н - переносной компьютер с программой «AdminTools» или пульт администратора - функции экспорта/импорта данных (только для программного комплекса ПО ЦОИ ОАО «Концерн Энергомера») - сервер ЦОИ:

- схема 11 - счётчики с радио-модулями - радиоканал - радиомодем СЕ831С или СЕ831Н - сервер ЦОИ;

- схема 12 - счётчики с модулями передачи данных по силовым сетям - канал связи PLC - модем PLC СЕ832 - сервер ЦОИ.

Во всех вышеперечисленных схемах измерительных каналов вместо сервера ЦОИ при периодическом ручном сборе может использоваться переносной или настольный компьютер с программой «AdminTools». При этом обеспечивается сохранение коммерческих данных в специальное хранилище (формат хранения - XML). Возможна также перегрузка коммерческих данных в программу «Microsoft Excel» и вывод их на печать.

Для схем 2. 3. 7, 11 при периодическом ручном сборе вместо сервера ЦОИ может использоваться пульт администратора. При этом также обеспечивается сохранение коммерческих данных в специальное хранилище (формат хранения - XML) с последующей перегрузкой их в базу данных ПО ЦОИ.

Программа «AdminTools» не производит дополнительной вычислительной обработки данных, собираемых со счётчиков.

Сервер ЦОИ производит опрос измерительной и диагностической информации с КО. ведет отсчет времени и синхронизирует его в УСПД КО или непосредственно в счётчиках для схем без УСПД. В свою очередь УСПД синхронизирует отсчет времени в подключённых по цифровым интерфейсам и каналам передачи (канал связи PLC и радиоканал) многофункциональных счетчиках. При отсутствии каналов связи синхронизация времени и перенос данных измерений в базу данных сервера ЦОИ осуществляется при помощи переносного компьютера с программой «AdminTools» (только для для программного комплекса ПО ЦОИ ОАО «Концерн Энергомера»). Исполнения «И» УСПД имеет встроенную поддержку протоколов синхронизации TSIP и NMEA и обеспечивают при подключении внешнего GPS-приёмника синхронизацию измерительного комплекса КО без участия сервера ЦОИ.

УСПД обеспечивают режим прямого доступа к счётчикам, подключённым по цифровым интерфейсам со стороны программных комплексов ЦОИ и программы администрирования устройств «AdminTools».

УСПД 164-01М обеспечивает сбор данных и диагностической информации от счётчиков по двум цифровым интерфейсам одновременно.

УСПД обеспечивают считывание журналов событий счётчиков, их промежуточное хранение и передачу по запросу на сервер ЦОИ.

Защита от несанкционированного доступа к конфигурационным параметрам, а также данным хранящимся в УСПД, модулях связи осуществляется с помощью системы паролей, аппаратной блокировки доступа и пломбирования внешних соединений.

В программе администрирования устройств «AdminTools» и ПО ЦОИ реализованы процедуры аутентификации пользователей при запуске программ и выполнении действий по изменению параметров конфигурации измерительных каналов.

В УСПД, программе администрирования устройств «AdminTools» и ПО ЦОИ осуществляется регистрация событий в энергонезависимой памяти, относящихся к действиям пользователей, изменению конфигурации и даты/времени, внешним событиям, системным ошибкам.

Для проверки правильности функционирования технических компонентов КТС "Энергомера" и выполнения поверки в УСПД имеется встроенный генератор импульсов.

УСПД имеют встроенные средства диагностики, обеспечивающие выполнение внутренних тестов автоматически 1 раз в сутки, а также по командам, поступающим по цифровым интерфейсам от программных комплексов и программы администрирования устройств «AdminTools».

ПО ЦОИ построено по модульной структуре и имеет два исполнения - «Бытовой потребитель» «Промышленный потребитель» отличающиеся составом автоматизированных рабочих мест (АРМ), дополнительных приложений и набором выполняемых функций

Исполнение «Промышленный потребитель» обеспечивает выполнение следующих функций

- конфигурирование КО - количество и параметры каналов учета, настройки видов и параметров каналов связи, периодичность сбора данных,

- выполнение учёта электроэнергии в соответствии с введенным тарифным расписанием, контроль превышения заявленной мощности.

- обработку собранных с УСПД данных и их представление в виде различных форм графиков, таблиц, а также контроль режима потребления по 30-минутным и 3-минутным профилям мощности, сравнение фактических значений с максимальным и минимальным допустимыми значениями мощностей

- отслеживание 3-минутных профилей мощностей с заданным периодом обновления данных:

- отслеживание значений фактических 30-минутных и 3-минутных небалансов и их сравнение их с допустимыми небалансами.

- мониторинг состояния энергетического оборудования с визуальным отображением на дисплее

- оперативное администрирование пользователей с распределением прав доступа между ними;

- сбор данных с объектов учета в соответствии с установленными настройками.

Исполнение «Бытовой потребитель» обеспечивает выполнение следующих функций:

к онфигурирование КО - количество и параметры каналов учета, настройки видов и параметров каналов связи, периодичность сбора данных;

- оперативное администрирование пользователей с распределением прав доступа между ними:

- сбор данных с объектов учета в соответствии с установленными настройками

ПО ЦОИ функционирует на серверах под управлением следующих операционных систем

- Windows® 2000 SP 4:

- Windows® ХР SP 2,

- Windows® Server 2003

Основные технические характеристики.

Основные функции преобразования КТО “Энергомера" для измерительных каналов со счетчиками с импульсными и цифровыми выходами имеют вид, соответственно

А‘- ТаФа-,- -а;,, и               U ■ д-... „с

И/ - энергия за расчетный период в кВт ч(квар ч);

-передаточное число счетчика в имп/кВт ч(имп/квар ч);

/<7. и /С?н - коэффициенты трансформации по току и по напряжению

У Л,г - сумма импульсов, измеренная за расчетный период от t, до t2.

я

72

5 ,   - сумма значений средних получасовых мощностей, “считанных" со счетчи

ков в цифровом виде в кВт (квар) без учета коэффициентов трансформации.

tvcp - время усреднения мощности в часах [tycp- 0.5 ч)

Пределы допускаемой относительной погрешности измерительных каналов по электрической энергии и средней получасовой мощности определяются классами точности применяемых счетчиков

Предел допускаемой дополнительной относительной погрешности по электрической энергии за расчетный период и за сутки для импульсных каналов составляет 0,02% ( при числе импульсов не менее 10 000).

Предел допускаемой дополнительной относительной погрешности по электрической энергии за расчетный период и сутки и средней получасовой мощности для цифровых каналов составляет 1 единица младшего разряда измеренной величины.

Предел допускаемой относительной погрешности по средней получасовой мощности брдля импульсных каналов рассчитывается по формуле

где 5Э - предел допускаемой относительной погрешности счетчика по энергии:

Ксч - передаточное число счетчика выраженное в импульсах на 1 кВт ч:

Р.30 - измеренное значение средней получасовой мощности по вторичным цепям (без учета коэффициента трансформации) выраженное в кВт;

tycp- время усреднения мощности, выраженное в часах (tycp- 0,5 ч)

D1 - цена единицы младшего разряда отображаемого значения средней получасовой мощности (P-о), выраженная в кВт

Предел допускаемой абсолютной погрешности по времени КО и ЦОИ ±5 с/сут

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на этикетки, расположенные на лицевой панели УСПД164-01, УСПД 164-01М и титульных листах эксплуатационной документации.

Комплектность

Состав оборудования и программных средств КТС «Энергомера» устанавливаемого в АИИС КУЭ приведен ниже в таблицах 1 и 2. Оборудование КТС «Энергомера» может включать все или только некоторые компоненты. Количество компонентов определяется спецификацией заказа.

Таблица 1 - Состав контролируемого объекта