ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Системы учета энергоресурсов

Современные технологии получения, сбора и обработки информации позволяют реализовать учет энергоресурсов практически в режиме реаль­ного времени [23]. Измерительные системы, обеспечивающие сбор, обра­ботку, хранение и передачу информации о потреблении или производстве энергоресурсов, получили название АСКУЭ - автоматизированные систе­мы контроля и учета энергоресурсов [29, 30]. Под измерительной системой (ИС) [31] понимается совокупность определенным образом соединенных между собой средств измерений и других технических устройств (компо­нентов измерительной системы), образующих измерительные каналы. ИС реализует процесс измерений и обеспечивает автоматическое (автоматизи­рованное) получение результатов измерений (выражаемых с помощью чи­сел или соответствующих им кодов), изменяющихся во времени и распре - ресурсов

деленных в пространстве физических величин, характеризующих опреде­ленные свойства (состояние) объекта измерений. Следует иметь в виду, что ИС обладают основными признаками средств измерений и являются их специфической разновидностью.

Измерительный канал ИС рассматривается как последовательное со­единение каналов компонентов или (и) измерительных каналов комплекс­ных компонентов, выполняющих законченную функцию от восприятия измеряемой величины до получения результата ее измерения, выражаемо­го числом или соответствующим ему кодом. Измерительные каналы сис­темы могут быть простыми и сложными. В простом канале реализуется выполнение прямых измерений. Сложный канал представляет собой сово­купность простых измерительных каналов, реализующих косвенные, сово­купные или совместные измерения. Измерительные каналы могут входить в состав как автономных измерительных систем, так и более сложных сис­тем: контроля, диагностики, распознавания образов, других информацион­но-измерительных систем, а также автоматических систем управления технологическими процессами. В таких сложных системах целесообразно объединять измерительные каналы в отдельную измерительную подсисте­му с четко выраженными границами как со стороны входа (мест подсоеди­нений к объекту измерений), так и со стороны выхода (мест получения ре­зультатов измерений).

Как следует из определения, компонентами измерительной системы являются технические устройства, входящие в ее состав и реализующие одну из функций процесса измерений: измерительную, вычислительную или связующую. Таким образом, измерительным компонентом ИС явля­ются средства измерения: измерительный прибор, измерительный преоб­разователь, измерительный коммутатор. К измерительным компонентам относятся также аналоговые «вычислительные» устройства, в которых происходит преобразование одних физических величин в другие. Связую­щими компонентами измерительной системы являются технические уст - ресурсов

ройства либо часть окружающей среды, предназначенные или используе­мые для передачи с минимально возможными искажениями сигналов, не­сущих информацию об измеряемой величине от одного компонента изме­рительной системы к другому. Вычислительными компонентами измери­тельной системы является цифровое измерительное устройство (или его часть) совместно с программным обеспечением, выполняющие функцию обработки (вычисления) результатов наблюдений (или прямых измерений) для получения результатов прямых (или косвенных, совместных, совокуп­ных) измерений, выражаемых числом или соответствующим ему кодом.

Конструктивно объединенная или территориально локализованная совокупность компонентов, представляющая собой часть измерительной системы и выполняющая несколько из общего числа измерительных пре­образований, предусматриваемых процессом измерений, образует измери­тельный комплекс. К разряду измерительных комплексов относятся ин­формационно-измерительные системы.

Под информационно-измерительной системой понимают совокуп­ность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измеритель­ной информации, ее преобразования, обработки с целью представления по­требителю в требуемом виде или автоматического осуществления логиче­ских функций контроля, диагностики, идентификации. Разновидностью ИИС являются информационно-вычислительные комплексы (ИВК), отли­чительная особенность которых - наличие в их составе свободно програм­мируемой ЭВМ. Структура ИИС зависит от принятого в системе способа управления: централизованного или децентрализованного. В децентрали­зованных ИИС все сигналы измерительной информации передаются по индивидуальным для каждого из технических средств каналам.

Среди структур систем с централизованным управлением можно вы­делить радиальные, магистральные, радиально-цепочечные, радиально­магистральные. Обобщенная схема ИИС приведена на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Обобщенная схема ИИС

Информация, поступающая от объекта исследований в измеритель­ный преобразователь (ИП), преобразуется в электрический сигнал и пере­дается в структуру ИИС, осуществляющую измерение и преобразование информации (СИПИ). В структуре СИПИ измерительная информация под­вергается следующим операциям: фильтрации, масштабированию, линеа­ризации, аналого-цифровому преобразованию. Затем сигналы измеритель­ной информации в цифровой (дискретной) форме поступают в структуру обработки и хранения информации (СОХИ) или в структуру отображения информации (СОИ). Устройство управления (УУ) осуществляет функции управления; устройство вывода (УВ) осуществляет вывод управляющих сигналов на исполнительные устройства (ИУ), воздействующие на объект исследования. Средства измерений и структуры, входящие в состав ИИС, должны обладать совместимостью по ряду параметров.

Энергетическая совместимость предполагает использование како­го-либо одного носителя сигналов измерительной информации (электриче­ский, пневматический, гидравлический).

ресурсов

Функциональная совместимость требует, чтобы функции, выпол­няемые средствами измерений, образующими ИИС, были четко определе­ны, разграничены и взаимоувязаны.

Метрологическая совместимость обеспечивает сопоставимость метрологических характеристик и их стабильность во времени.

Конструктивная совместимость отражает согласование конструк­тивных параметров, механическое сопряжение средств измерений.

Эксплуатационная совместимость определяется согласованностью характеристик внешних влияющих величин, а также характеристик надеж­ности и стабильности.

Информационная совместимость обеспечивает согласованность входных и выходных сигналов по виду, диапазону измерения, порядку об­мена сигналами.

Структурно АСКУЭ состоят, как правило, из трех подсистем (рис. 8.2):

• подсистемы сбора первичной информации - нижний уровень АСКУЭ;

• подсистемы первичной обработки и хранения информации - сред­ний уровень АСКУЭ;

• подсистемы переработки, отображения, хранения и информацион­ного обмена - верхний уровень АСКУЭ.

Конструктивно подсистема сбора первичной информации АСКУЭ включает в себя первичные преобразователи, измеряющие параметры сред: расход, давление, температуру и др. Подсистема среднего уровня реализо­вана в виде контроллеров. Подсистема верхнего уровня представляет со-

ресурсов

бой специализированный вычислительный комплекс с соответствующим программным обеспечением. Обмен информацией между подсистемами нижнего и среднего уровней осуществляется по измерительным каналам. Обмен информацией между подсистемами среднего и верхнего уровней осуществляется по каналам связи. В качестве каналов связи могут быть реализованы проводные линии связи, выделенные или коммутируемые те­лефонные каналы, радиоканалы связи. Для передачи по этим каналам ис­пользуются, как правило, стандартные интерфейсы: RS-232, RS-485, ИРПС и др. Теплосчетчики также относятся к разряду измерительных систем. Со­гласно [32 - 35] теплосчетчик рассматривается как измерительная система, предназначенная для измерения количества теплоты.

В качестве примера возможностей автоматизированных систем управления энергоресурсами приведем краткое описание АСКУЭ, разра­ботанной научно-производственной фирмой «ПРОСОФТ-Е» (инженерная компания «ПРОСОФТ-СИСТЕМС») на базе программно-технического комплекса «ЭКОМ». ПТК «ЭКОМ» внесен в Госреестр средств измерений под № 19542-00.

ПТК «ЭКОМ» обеспечивает:

- коммерческий учет электрической энергии и мощности на оптовом рынке;

- коммерческий учет отпуска (потребления) электрической, тепловой энергии и расхода энергоносителей (воды, пара, природного газа, кислоро­да, сжатого воздуха и др.);

- расчет оплаты за потребляемую энергию по многотарифной систе­ме и формирование отчетных документов;

- телеметрический контроль режимов работы электрических, тепло­вых и газовых сетей, оборудования;

- автоматическое и дистанционное управление промышленным и энергетическим оборудованием;

- данные для расчета удельных энергозатрат на единицу продукции.

ресурсов

Возможности:

- Работа со всеми типами преобразователей.

- IBM PC - совместимая модульная архитектура.

- Интеграция разнородных систем учета.

- Полная интеграция в АСУТП предприятия.

- Высокая точность измерений.

- Простота модернизации и наращивания.

- MS SQL 7.0 (сервер).

- Протоколы: Ethernet, ТСРЛР.

- Привычная среда Windows.

- Гарантийный срок 4 года. Срок службы 20 лет.

Основные технические характеристики программно-технического комплекса «ЭКОМ»:

Количество коммуникационных портов от 2 до 14

Количество каналов ввода/вывода:

стандартная комплектация/Bopla

стандартная комплектация/Schroff.

заказная комплектация........................................................

Предел относительной погрешности преобразования:

число импульсных сигналов...............................

Предел приведенной погрешности измерения:

аналоговых сигналов..........................................................

Относительная погрешность расчета энергоносителя

Рабочий диапазон температур Межпроверочный интервал....

от - 40°С до + 50°С

Емкость энергонезависимых архивов.................................

Сохранение информации при отключении питания. Предел абсолютной погрешности отсчета текущего

астроном. времени (за 1 сут.) Наработка на отказ

ресурсов

На базе ПТК «ЭКОМ» реализуются сертифицированные системы коммерческого учета электроэнергии и мощности, позволяющие выйти на оптовый рынок, а также системы, осуществляющие управление всеми ви­дами энергоресурсов предприятия, - от компактных систем учета парамет­ров производства и потребления тепловой и электрической энергии ко­тельной до распределенных систем крупных производств, холдингов и ас­социаций.