Метрологическое обеспечение измерительных систем (стр. 13 )

Цифровые АСКУЭ

Цифровые системы учёта стали закономерным результатом развития импульсных систем учёта. С одной стороны назрела необходимость повышения точности и функциональности систем, с другой стороны у производителей компонентов систем учёта появилась техническая возможность реализации этих требований.

Развитие микроэлектроники сделала технически возможным и экономически целесообразным создание отечественных микропроцессорных счётчиков электрической энергии с цифровым последовательным интерфейсом. Вычислительная мощность этих устройств сопоставима с первыми персональными компьютерами, а функциональная насыщенность во многом перекрывает существующие и на сегодняшний день требования к подобным устройствам.

Революционный скачок в развитии счётчиков повлек за собой стремительное изменение требований к АСКУЭ, что в свою очередь повлекло к изменению всех компонентов систем учёта и их созданию. Значительно возросшие объёмы передаваемой информации повлекли за собой развитие инфраструктуры каналов связи.

Первые цифровые системы учёта электрической энергии стали полигонами, на которых отрабатывались механизмы информационного взаимодействия компонентов систем учёта, их состав и функциональность. В этом процессе стали проявляться специфические проблемы цифровых систем, к которым можно было отнести многообразие протоколов информационного взаимодействия компонентов систем и, как следствие, многообразие проблем по стыковке оборудования различных производителей, невозможность использования всей номенклатуры формируемых счётчиками электрической энергии данных в силу их уникальности для каждого из типов счётчиков.

Решение назревших проблем требовало принятия организационных мер. Таким организатором выступило НП “АТС”. С его появлением произошла не только замена аббревиатуры АСКУЭ на АИИС, но и появились описанные правила построения систем, требования к их элементам и способы оценки качества построенных систем.

АИИС

АИИС в версии НП “АТС” – это измерительный комплекс, в котором предпринята попытка жесткого задания уровневой иерархии системы и разделения функциональности между её компонентами.

Принципиальным моментом, отличающим АИИС (рис. 3) от её предшественников, стало появление дополнительного уровня хранения и представления информации, центрального устройства обработки и передачи данных (ЦУСПД), оснащенного СУБД со стандартными интерфейсами. Появление этого элемента в значительной мере сняло остроту проблемы несовместимости протоколов обмена в системах различных производителей, поскольку для доступа к информации ЦУСПД стало возможным использовать стандартные элементы доступа к базам данных.

Эпохальным событием стало появление требования о формировании и передаче информации между потребителями информации в едином формате с использованием XML разметки, регламентированном одним документом.

Поскольку для доступа к данным стали использоваться средства СУБД, а для информационного обмена файлы в формате XML, то и значительно возросли требования к каналам передачи информации. Каналы со скоростью передачи информации ниже 19200 уходят в прошлое.

Рис. 3 Структура АИИС

Недостатками АИИС можно считать:

– неопределенность требований к порядку формирования, получения и обработки дополнительной информации, формируемой счётчиками электрической энергии;

– значительные “запасы прочности”, связанные с хранением идентичной информации счётчиками электрической энергии, устройствами сбора и передачи данных, ЦУСПД, центральными пунктами систем учета;

– оставшуюся, но скрытую, проблему многообразия протоколов обмена между компонентами систем учёта различных производителей (как правило, счетчика и других компонентов систем учёта).

АСУ ТП и АИИС

Одной из проблем применения систем учёта с момента их создания было противоречие между возможной широтой использования системы и ограничениями её коммерческого использования. Неоднократные попытки совмещения системы коммерческого учета и системы управления производством, как правило, приводили к созданию двух параллельных систем. Причиной этого является, прежде всего, не техническая невозможность реализации совмещенной системы, а различное ведомственное назначение функций систем.

Появление счётчиков электрической энергии с двумя интерфейсами дали очередной толчок развитию систем. Особенностью использования двух информационных интерфейсов одного измерительного прибора стало изначальное разделение АИИС и АСУ ТП.

ООО “СКБ АМРИТА” имеет в своем арсенале устройства, позволяющие организовать с использованием одного комплекта счетчиков с двумя интерфейсами две независимые системы, как для ведения коммерческого учета, так и для решения задач управления производством.

Типовое решение показано на рис. 4

Рис. 4. Способ применения счётчиков с двумя интерфейсами
как в АИИС, так и в АСУ ТП

АИИС в ЖКХ

В настоящее время начинается движение АИИС в “народ”. Автоматизацию учёта в этой сфере еще нельзя назвать массовой. Можно сказать, что мы находимся на стадии проработки и опробования технического предложения.

Основными целями создания АИИС в сфере ЖКХ можно назвать стремление поставщика электрической энергии к оперативному и своевременному формированию учётных документов, снижению вероятности хищений электрической энергии, автоматизации процесса
учёта, возможности дистанционной оценки состояния оборудования, возможности дистанционного управления параметрами энергоснабжения потребителей.

В сферу автоматизации ЖКХ попадают объекты энергоснабжающих организаций, предприятия, расположенные на их территории и жилищный сектор. При автоматизации этих объектов используются различные подходы, которые должны учитываться при создании АИИС.

Так, автоматизация объектов энергоснабжающих организаций ничем не отличается от автоматизации объектов энергетики и крупных предприятий.

Автоматизация предприятий сферы обслуживания и других, расположенных на территории энергоснабжающей организации, в зависимости от их размеров и энергопотребления может осуществляться как по типу промышленных предприятий, так и по типу жилищ граждан.

Автоматизация учета электрической энергии, потребляемой гражданами в своих жилищах, является новой задачей, оптимальное решение которой пока не найдено, хотя и существует несколько вариантов её решения.

Все варианты предусматривают использование микропроцессорных счётчиков электрической энергии оснащенных, как правило, последовательными интерфейсами. Наибольшую сложность, при построении системы представляет решение вопроса информационного взаимодействия счётчика и вышерасположенных уровней системы учёта.

Используемые для решения задачи счётчики электрической энергии должны иметь минимальную стоимость. Для реализации этого требования счётчики не только делаются миниатюрными и из дешевых материалов, они лишаются возможности хранения профиля потребляемой энергии. Как правило, они могут предоставить в систему учёта только информацию о показаниях счётных механизмов счетчика на момент их запроса системой. При использовании последовательных интерфейсов, в общем случае, каждый счётчик будет опрошен системой в произвольный момент времени. Таким образом, система не может формировать данные по потреблению электрической энергии за сутки или за любой другой интервал времени. Данные в таких системах могут быть сформированы только в виде потребления электрической энергии с момента выполнения предыдущего запроса до момента выполнения текущего запроса.

Если вести речь о формировании платёжных документов для жильцов для их ежемесячной оплаты, то особых проблем не возникает. Однако для проведения технологических расчетов и сведения баланса потребления электрической энергии, например для оценки состояния оборудования или выявления хищений электрической энергии, такой способ получения данных может быть непригоден.

Интересна и реализация способов передачи данных, используемых при построении подобных систем. Традиционная технология предполагает прокладку магистрали RS-485 по всем местам установки счетчиков и её подключение к УСПД или другому устройству вышерасположенного уровня. Существенным недостатком такого решения является высокая стоимость используемого кабеля, сложность (а порой невозможность) его прокладки. Кроме всего прочего, сильно развитые инстинкты толкают жителей на причинение вреда кабелю и добыванию из него цветных металлов.

Альтернативным способом связи счетчиков с устройствами вышерасположенных уровней является технология передачи информации по силовой электрической сети (PLC). В этом случае для получения данных от счётчиков не требуется прокладки отдельной магистрали. Попытки использования этой технологии предпринимались неоднократно, обычно они были связаны с организацией локальных вычислительных сетей. Как показала практика, борьба с особенностями этой технологии, в конечном итоге, дороже изначальной прокладки кабеля и организации обычного проводного канала связи. И в новой сфере применение PLC технологии скептиков достаточно. Нужно отметить, что существующие немногочисленные факты внедрения этой технологии, говорят о её работоспособности в условиях автоматизации небольших коттеджных посёлков. Возможно, что при росте числа используемых в системе счетчиков (например, при автоматизации многоквартирных домов), надёжность передачи информации будет снижена. Интересной особенностью такой технологии является то, что при использовании силовой сети для передачи данных жильцами дома, передача данных в системе будет прекращена. Также невозможно использование в системе разнотипного оборудования, использующего указанную технологию для информационного обмена.

Еще одной особенностью счётчиков электрической энергии, использующих эту технологию, является их информационная активность. Передача информации осуществляется не по инициативе верхнего уровня, а по инициативе счётчика, который, в оговоренные при его конфигурировании, моменты времени выдает в канал связи информацию о текущем состоянии показаний табло счетчика.

Для организации связи может использоваться и радиочастотный канал связи, но стоимость его организации и эксплуатации не позволяет использовать его на уровне отдельного счетчика. Использование этих средств связи оправдано только на более высоких уровнях иерархии системы.