Совершенствование учета электроэнергии  необходимый начальный этап повышения энергоэффективности любого производстваПродолжающееся удорожание топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) заставляет энергокомпании и производителей товаров и услуг повышать эффективность  использования  ТЭР  и  оптимизировать затраты на оплату ТЭР. Чтобы добиться в этом успеха, необходимо, в  первую  очередь,  организовать полный и точный приборный учет всех ТЭР.

Введение

Начавшаяся  реструктуризация  РАО  «ЕЭС  России», организация оптового рынка электроэнергии, набирающая  обороты  жилищно-коммунальная  реформа  и планомерная  ликвидация  «перекрестного  субсидирования» для бытовых потребителей резко повысили интерес производителей и потребителей электроэнергии к  совершенствованию  организации  учета  в  целом  и  к автоматизированным  системам  учета,  контроля  и  управления  электропотреблением  (АСКУЭ)  в  частности.

Преимущества организации учета при помощи автоматизированных  систем  общеизвестны.  Такие  системы долгие годы применяются как за рубежом, так и в России на средних и крупных промышленных предприятиях. Кроме функций учета, они также осуществляют контроль  и  управление  электропотреблением  на  этих предприятиях. Основной  экономический  эффект  для потребителя  от  применения  таких  систем  состоит  в уменьшении  платежей  за  используемую  энергию  и мощность, а для энергокомпаний — в снижении пиков потребления  и  уменьшении  капиталовложений  на  наращивание пиковых генерирующих мощностей. Наличие АСКУЭ является необходимым условием для выхода потребителей электроэнергии на федеральный оптовый рынок электроэнергии и мощности (ФОРЭМ) и другие рынки электроэнергии. За счет разницы в тарифах получается значительный дополнительный экономический эффект, позволяющий окупить затраты на создание  АСКУЭ  за  несколько  месяцев.  Относительно низкое  потребление  среднего  российского  бытового абонента, малый удельный вес «быта» в электробалансе страны и многочисленность бытовых абонентов делали, до последнего времени, экономически нецелесообразным простой перенос автоматизированных систем учета, используемых на промышленных предприятиях, даже в многоквартирные городские дома, не говоря уже о сельской местности. При существующих в России тарифах и «перекрестном субсидировании» такие системы просто не окупали себя в разумные сроки.

После ликвидации в России перекрестного субсидирования и доведения тарифов на электроэнергию у бытовых потребителей до уровня себестоимости ее производства существенно увеличится доля бытовых потребителей  в  балансе  доходов  сбытовых  компаний. Одновременно обострятся проблемы «неплатежей» и воровства  электроэнергии.  Это  безусловно  приведет  к отмене существующей у нас в стране повсеместно системы «самообслуживания» и заставит местные энергосбытовые компании заниматься выпиской счетов бытовым потребителям со всеми вытекающими из такого массового  мероприятия  последствиями.  В  этих  условиях  использование  АСКУЭ  бытовых  потребителей (АСКУЭ БП) становится рентабельным и они окупаются в разумные сроки (3-5 лет). В странах с развитой рыночной  экономикой,  где  АСКУЭ  БП  используются  уже много лет, сроки их окупаемости лежат именно в этих пределах.  Основной  целью  учета электроэнергии  является  определение объемов  ее  производства  и потребления, а также получение исходной информации для решения целого ряда технико-экономических задач,  которые  распадаются  на  две  основные  группы: задачи, решаемые в энергосистемах, и задачи, решаемые у потребителей.

Задачи, решаемые в энергосистемах

Главные технико-экономические задачи, которые с помощью  учета  электроэнергии  решаются  в  энергосистемах, следующие:

– коммерческие расчеты за электроэнергию между энергоснабжающими организациями и потребителями, а также между энергоснабжающими организациями энергосистемы;

  коммерческие  расчеты  за  межсистемные  перетоки электроэнергии и мощности;

– контроль за соблюдением договорных значений потребления  электроэнергии  и  мощности  промышленными и приравненными к ним потребителями;

  определение  и  планирование  выработки  и  потерь  электроэнергии,  удельных  расходов  топлива  на электростанциях;

  определение  стоимостных  показателей  производства, передачи и распределения электроэнергии;

– составление балансов электроэнергии и мощности для хозрасчетных подразделений и предприятий энергосистемы.

Задачи, решаемые у потребителей

У потребителей решаются следующие задачи:

  коммерческие  расчеты  за  потребленную  электроэнергию с энергоснабжающими организациями;

– конроль за соблюдением договорного потребления  электроэнергии  и  мощности,  регулирование

электропотребления;

  оперативное  управление  процессом  потребления  электроэнергии  энергетическими  установками, отдельными цехами и участками;

– составление и анализ нормализованных и отчетных  энергобалансов  предприятия,  отдельных  цехов, участков и установок;

– разработка и внедрение оптимальных норм расхода электроэнергии на выпуск продукции;

  планирование  и  прогнозирование  электропотребления  и  максимальных  нагрузок  предприятия  и отдельных его подразделений;

– обеспечение информацией об электропотреблении внутрипроизводственных хозяйственных расчетов.

Учет  электроэнергии  по  функциональному  назначению  подразделяется на расчетный  и  технический. Расчетный (коммерческий) учет электроэнергии служит для денежных расчетов, а технический — для контроля  расхода  электроэнергии  внутри  электростанций,  подстанций  и  предприятий.  Соответственно, электросчетчики,  устанавливаемые  для расчетного учета, называются расчетными счетчиками, а устанавливаемые для технического учета — счетчиками технического учета.

Состояние АСКУЭ на промышленных предприятиях и в энергосистемах АСКУЭ предприятий позволяют автоматизировать следующие основные функции:

  оперативный    реальном  времени)  контроль электропотребления  по  энергии  и  мощности  предприятия, цехов, участков и установок;

  оперативное  управление  режимом  электропотребления  с  учетом  договорных  значений  электроэнергии и мощности, а также тарифов;

  формирование  информации  для  коммерческих расчетов  за  потребленную  активную  и  реактивную электроэнергию;

– формирование информации для статистической отчетности,  технико-экономического  планирования, прогнозирования  и  анализа,  разработки  нормативов электропотребления и мероприятий по энергосбережению;

  формирование  данных  для  внутрипроизводственного хозрасчета.

Промышленные потребители в России начали оснащаться АСКУЭ раньше и интенсивнее энергоснабжающих  организаций.  Сегодня  количество  работающих  у потребителей энергии АСКУЭ, по экспертным оценкам, превышает 10 тысяч комплектов. Хотя 90 % АСКУЭ используются  в  качестве  технического,  а не расчетного учета (в основном из-за противодействия энергоснабжающих  организаций),  они  дают  владельцам  значительный экономический эффект за счет более точного определения договорных величин нагрузки и, как правило, окупаются в течение года. Так, например, по данным  НТП  «Энергоконтроль»,  внедрение  в  2001  г.  КТС «Энергия+» на Иркутском алюминиевом заводе Сибирско-Уральской алюминиевой компании позволило:

– снизить заявляемую мощность в часы максимума на 2,5 %;

– снизить фактически достигаемую мощность в часы максимума не менее чем на 4,6 МВт;

– уменьшить небаланс распределения электроэнергии по подразделениям завода с 10-12 % до 0,6 -1 %.

По оценкам специалистов завода, сумма годового экономического  эффекта по окончании  модернизации  автоматизированного  учета  электроэнергии  составила не менее 3184000 рублей, при общих затратах на ее проведение в 546000 рублей. Срок окупаемости затрат составил два месяца.

Расчетные АСКУЭ также окупаются в короткие сроки.

Так,  например,  по  данным  ГУ  «Энерготестконтроль»,  при  расчете  в 2000  г. ожидаемой  экономической  эффективности  предполагаемых  к  внедрению АСКУЭ при выходе на ФОРЭМ только из-за разницы в тарифах  на  отдельных  промышленных  предприятиях получались следующие результаты.

АО «Севкабель» (г. Санкт-Петербург):

– годовая оплата энергии и мощности на розничном рынке электроэнергии:  6657502 руб;

– стоимость энергии и мощности на ФОРЭМ: 3937203 руб;

– выгода АО «Севкабель» при выходе на ФОРЭМ: 2720299 руб.

АО «Химволокно» (г. Курск):

- годовая оплата энергии и мощности на розничномрынке электроэнергии:  74597553 руб;

- cтоимость энергии и мощности на ФОРЭМ: 45369701 руб;

- выгода АО «Химволокно» при выходе на ФОРЭМ: 29227852 руб.

Настало  время  радикального  изменения  политики энергоснабжающих организаций в отношении потребителей,  оснащающих  свои  предприятия  АСКУЭ,  от  неприятия и противодействия — к поощрению внедрения АСКУЭ  для  взаимных  коммерческих  расчетов  за  потребленные энергоресурсы. При этом противоречивые интересы могут быть взаимно удовлетворены. С достаточной уверенностью можно предположить, что энергоснабжающие организации опасаются того, что при массовом оснащении потребителей АСКУЭ они начнут оплачивать не «договорную», а фактическую величину потребляемой мощности и технологический резерв мощности (10-15 %), необходимый для ведения энергетических  режимов,  окажется  неоплаченным. Однако на уровне местного законодательства может быть установлен порядок, при котором, например, потребитель, оснащенный  АСКУЭ,  будет  оплачивать  фактически  потребленную мощность с повышающим коэффициентом (1,1-1,15), учитывающим существование этого резерва мощности. Могут быть и другие способы учета затрат на поддержание необходимого технологического резерва мощности на электростанциях в методиках расчета тарифов на электроэнергию. В подавляющем большинстве  энергосистем  пиковость  нагрузки  год  из  года  возрастает и стимулирование потребителей для выравнивания  графика  нагрузки  при  недостатке  капиталовложений на наращивание пиковых мощностей или строительство ГАЭС — экономически выгодное занятие.

Несмотря на то, что большинство АСКУЭ, которыми сегодня  оснащены  энергосистемы  в  существующих границах,  могут  быть  использованы  и  в дальнейшем, при структурных изменениях в энергетике и установлении новых границ между вновь создаваемыми структурными  подразделениями,  они  должны  будут  серьезно реконструироваться и дополняться. При реструктуризации  энергетики  изменятся  адреса  пользователей  информацией АСКУЭ, объемы этой информации и периодичность ее сбора. В свою очередь, это может повлечь за  собой  необходимость  модернизации,  или  даже  замены  существующих  АСКУЭ  на более  совершенные. Технические средства АСКУЭ производят десятки российских заводов и компаний. Наиболее распространенные АСКУЭ российского производства представлены в таблице, где в строке «Поддерживаемые каналы связи с удаленным  центром  информации»  использованы  следующие сокращения: КТК — коммутируемый телефонный канал; ВТК — выделенный телефонный канал; ВНК — выделенный надтональный канал; РК — радиоканал.

АСКУЭ бытовых потребителей

После  доведения  тарифов  у  населения  до  уровня себестоимости  электроэнергии,  реструктуризации РАО «ЕЭС России» и неизбежной отмены системы «самообслуживания» каждой российской энергосбытовой организации  придется  решать  целый  комплекс  проблем, основными из которых являются следующие.

1.  Переход  к  периодическому  (ежемесячному  или ежеквартальному)  массовому  списанию  показаний счетчиков  контролерами  энергосбытовых  компаний резко обострит проблему попадания самих контролеров к местам установки счетчиков, не говоря уже о многократном увеличении численности контролеров. В качестве альтернативы становится актуальной организация дистанционного считывания показаний счетчиков.

2.  При  организации  массового  списания  показаний  счетчиков  контролерами  необходимо  будет  свести  к  минимуму  искажение  показаний  счетчиков  самими контролерами в результате самопроизвольных ошибок  или  преднамеренных  действий.  В качестве альтернативы  следует  рассматривать  возможность оснащения счетчиков устройствами для считывания с них показаний на машинные носители информации, а самих контролеров — переносными пультами для осуществления такого считывания. В результате контролеры превращаются в «носителей пультов» и лишаются возможности изменять показания счетчиков.

3. В связи с прекращением перекрестного субсидирования в электроэнергетике и доведении уровня тарифов на электрическую энергию для населения до фактической стоимости ее производства, передачи и распределения произойдет повышение тарифов в два-три раза и для смягчения нежелательных социальных последствий для населения неизбежно придется вводить различные новые виды тарифов (блочные или ступенчатые, когда стоимость электроэнергии зависит от объема ее потребления,  дифференцированные  по зонам суток и дням недели и т.п.) и новые системы оплаты за израсходованную электроэнергию (система предоплаты, например). Однако, если исходить из необходимости строгого соблюдения  положений  действующего «Гражданского

Кодекса Российской Федерации» и федеральных законов «О конкуренции и ограничении монополистической деятельности на товарных рынках» и «О защите прав потребителей» потребитель сам должен выбирать наиболее выгодный для него тариф (как это делается в большинстве  стран  с  развитой  рыночной  экономикой).  Это неизбежно  приведет  к  появлению  в  одном  многоквартирном доме нескольких различных типов электросчетчиков, что значительно усложнит и удорожит эксплуатацию этих дорогостоящих устройств, обострит вопрос об их сохранности в этажных щитках, а в отдельных случаях потребует нестандартных решений по их размещению, когда  они  не  будут  вписываться  в  стандартные  щитки.

Кроме этого, каждый раз, когда потребитель захочет по менять свою тарифную систему, необходимо будет демонтировать у него старые счетчики и устанавливать новые. Для ликвидации возникающих при этом трудностей необходимо вносить соответствующие изменения и дополнения в нормы проектирования и другие НТД. Массовая выписка счетов для многочисленных бытовых потребителей  и  необходимость  исключения  неизбежно возникающих  при  этом  ошибок  потребуют  максимальной механизации и автоматизации этого процесса.

Во многих странах с развитой рыночной экономикой все ранее перечисленные проблемы энергосбытовых организаций решаются путем внедрения АСКУЭ у бытовых потребителей. В мировой практике подобные системы имеют  обозначение  «AMR  systems»  (Automatic  meter reading  systems)    система  автоматического  считывания показаний счетчиков. Почти все мировые счетчико-строительные компании много лет работали над созданием простых, надежных и «дешевых» систем для бытовых потребителей. При разработке таких систем соблюдались два основных подхода: система должна быть окупаемой и обеспечивать повышенную надежность функционирования. В настоящее время такие системы созданы, производятся серийно и массово внедряются во многих странах как развитых, так и развивающихся. Отличительной особенностью большинства подобных систем является использование PLC технологий, то есть передачи данных по силовой сети.

Совершенствование учета электроэнергии необходимый начальный этап повышения энергоэффективности любого производства 1

Технические  решения,  используемые  в  системах AMR на базе PLC технологии, позволяют:

– у большинства потребителей сохранить дешевые однотарифные  счетчики  индукционной  системы  или электронные  с  передачей  данных  от  них  по  силовой сети в групповые устройства сбора данных;

  внедрять  у  каждого  потребителя  любые  новые тарифные  системы,  изменяя  только  программное обеспечение в устройстве сбора данных, без каких бы то не было монтажных работ и замены счетчиков;

  списывать  показания  счетчиков  по  многоквартирному дому за несколько секунд дистанционно, не входя  в  помещения,  где  они  установлены,  при  этом сами  контролеры  лишаются  возможности  изменять показания счетчиков;

  выявлять  хищения  электроэнергии,  сигнализировать  об  этом  и  даже  дистанционно  отключать  неплательщиков.

Системы с передачей информации по силовой сети универсальны и многофункциональны, так как наравне с обработкой информации о потреблении различных видов энергетических ресурсов они могут легко быть дополнены и другими функциями, например, охранно-пожарной  сигнализацией.  Это  только  повышает их эффективность и снижает сроки окупаемости.

В России разработки АСКУЭ БП с использованием PLC  технологий  ведутся  во  многих  организациях,  но большинство  этих  разработок  находятся  в стадии опытно-промышленной  эксплуатации. Исторически первыми системами автоматизированного контроля и учета потребления электроэнергии в бытовом секторе, сколько-нибудь массово внедренными на практике,  были  Интегрированная  автоматизированная  система  управления  энергосбережением  «ЭНЭЛЭКО»  и «ЭМОС-МЗЭП», затем появилась  АСКУЭР «Континиум». Первая из них — проводная с передачей информации в центры сбора по радиоканалу, остальные — с передачей  информации  внутри  объекта  по  силовой сети.  В  последних  двух  есть  модификации  с  комплексным использованием проводного и сетевого каналов связи внутри многоквартирного дома.

При уровне тарифов для населения 80-90 коп\кВт•час срок  окупаемости  данных  систем  составляет  те  же 3-4 года, как и, например, в Италии, при капиталовложениях на точку учета (один счетчик) не более 75-100 долл.

Эти  затраты  сопоставимы  с  затратами  на  внедрение двухтарифной системы учета, очень популярной во многих  регионах  России.  Однако  двухтарифная  система  — это закрытая система с ограниченными возможностями, а системы, основанные на использовании PLC-технологий,  многофункциональны  и  открыты  для  постоянного расширения  как  по  объему  обслуживаемых  счетчиков, так  и  по  набору  исполняемых  функций. Такие  системы могут быть легко интегрированы в системы диспетчерского  управления  жилищным  хозяйством,  получающие все более широкое развитие в городах России. В некоторых регионах нашей страны уже практически опробована схема финансирования внедрения АСКУЭ в быту через тарифы. При реструктуризации РАО «ЕЭС России» и выделении энергосбытовых и сетевых организаций в самостоятельные структуры, где доля бытовых потребителей будет  значительной,  вопросы  снижения  коммерческих потерь от недоплат потребителей и прямого воровства ТЭР  станут  без преувеличения  вопросами  финансовой жизни  или  смерти  данных  компаний.  Если  прибавить  к этому необходимость замены доставшегося в наследство этим компаниям устаревшего парка счетчиков, то, по моему глубокому убеждению, внедрение отечественных АСКУЭ  БП  с  использованием  PLC-технологий  поможет ЖКХ решить проблемы снижения коммерческих потерь, внедрения прогрессивных тарифов и прямого управления потреблением ТЭР у бытовых потребителей.

Направления технического прогресса в области развития технических средств учета электрической энергии

В России и за рубежом у промышленных потребителей для автоматизации измерения, сбора, предварительной  обработки,  хранения  и  выдачи  в  каналы связи и передачи по ним данных об электроэнергии и мощности на уровни иерархии управления АСКУЭ используются следующие технические средства:

– индукционные и электронные трехфазные счетчики активной и реактивной электроэнергии, доукомплектованные или имеющие встроенные специальные датчики импульсов (электронные счетчики);

– информационно-измерительные системы (ИИС) и  устройства  сбора  данных  (УСД),  обеспечивающие сбор, обработку, накопление, хранение и передачу через каналы связи на верхний уровень управления информации  о  расходе  электроэнергии  и  мощности  в контролируемых точках;

– технические средства системы сбора и передачи информации от ИИС до средств обработки информации, включая каналы связи, модемы, устройства коммутации сигналов и т.д.

Устройства, выполненные на базе современной микропроцессорной техники, получили название информационно-измерительных систем (ИИС) и устройств сбора данных (УСД). Все виды ИИС и УСД проходят метрологическую  аттестацию  и  приемку  органами  Госстандарта как  средства  коммерческого  учета электроэнергии  и имеют защиту от несанкционированного доступа. Кроме необходимых вычислительных функций и функций архивирования данных, ИИС, как правило, могут выполнять также функции управления нагрузкой путем сигнализации и переключений. На базе современных ИИС и УСД могут образовываться локальные и многоуровневые автоматизированные системы контроля, учета и управления электропотребления (АСКУЭ), которые предполагают наличие центральной вычислительной системы, расположенной на пункте управления и периодически опрашивающей  по  каналам  связи  периферийные системы, расположенные на контролируемых объектах.

Анализ параметров и характеристик ИИС, проведенный в 2002 г., позволяет сделать следующие выводы:

– за 25 лет техническая идеология ИИС претерпела значительные изменения и продолжает совершенствоваться;

  технические  характеристики  ИИС  отличаются  не только количеством обслуживаемых точек учета и возможностями организации каналов связи для передачи данных на верхние уровни управления, как это было ранее (до 1995 г.), но и постоянно увеличивающимся объемом использования в них цифровых технологий обработки информации, способами ее хранения и все возрастающей  универсальностью  для  применения  сложных многоставочных дифференцированных тарифов;

– все выпускаемые и готовящиеся к производству изделия могут быть метрологически аттестованы,  а внутренние часы аппаратуры (таймер) позволяют учитывать различные тарифные зоны;

– все выпускаемые и готовящиеся к производству устройства способны образовывать локальные АСКУЭ на  объектах,  в  том  числе  имеющие  внутреннюю,  иерархическую структуру;

– большинство устройств имеют средства передачи информации по каналам связи и позволяют создавать иерархические структуры АСКУЭ ЭС;

  выпускаемые  промышленностью  ИИС  являются достаточно сложными микропроцессорными устройствами и для их надежной работы требуется постоянное обслуживание квалифицированными специалистами;

  большинство  ИИС,  предназначенных  для  промышленных предприятий, не позволяют построить на их основе экономически приемлемую АСКУЭ для бытовых потребителей (большое время окупаемости затрат на создание АСКУЭ-быт, малое число точек учета, необходимость выделения специальных каналов связи,  необходимость  постоянного эксплуатационного обслуживания  систем  и  каналов  связи,  отсутствие  в их составе устройств расчета за потребленную электроэнергию, отключения неплательщиков и т.д.).

Прогресс  в  области  счетчикостроения  в  настоящее  время  характеризуется  все  более  широким  использованием счетчиков электронной системы, повышением их надежности и снижением стоимости. В результате чего по этим параметрам они уже приблизились к счетчикам индукционной системы и начали все более интенсивно вытеснять их с рынка. Новые счетчики оснащаются информационными цифровыми выходами, позволяющими включать их в ИИС и организовывать дистанционное считывание показаний.

Основным параметром учета, безусловно, является точность, зависящая не только от счетчиков, но и от измерительных трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН), а также от величины потерь в проводах, соединяющих  ТТ  и  ТН  со  счетчиками.  С  появлением  рабочих счетчиков класса 0,2 наступил предел целесообразности повышения их точности, особенно в условиях России, где не выпускаются ТТ и ТН выше класса 0,5. Поэтому сегодня основные резервы повышения точности учета  лежат  в  области  совершенствования  конструкций,  условий  эксплуатации  и  более  жестких  требований к Госповеркам ТТ и ТН в цепях расчетного учета.

Проблема очень многопланова и сложна, поэтому и решать ее необходимо по нескольким направлениям:

– требовать от промышленности разработки новых ТТ и ТН класса 0,2 вместо 0,5, как это давно сделано в большинстве стран Запада;

– улучшать эксплуатацию измерительных трансформаторов, не допуская перегрузок ТН и недогрузок ТТ;

– совершенствовать методики периодических госповерок ТТ и ТН.

ВЫВОДЫ

В  настоящее  время  все  технические  вопросы создания  любых  необходимых  потребителю  ИИС разрешимы как с использованием отечественной, так и зарубежной техники. Вопросы  приоритетного развития того  или иного направления в области учета определяются только экономической целесообразностью.

Автор: Тубинис В.В., зам. директора ГУ «Энерготестконтроль»


Рекомендуйте эту статью другим!



авг 07, 2013 5790

Источники оперативного тока

Оперативный ток питает вторичные устройства оборудования, такие как: цепи релейной…
mosh stancii electro
март 23, 2017 362

Мощнейшие электростанции в мире, мощность, месторасположение

Электричество является для человечества самым востребованным на сегодня ресурсом. Именно…
Способы обмена данными
нояб 01, 2015 2077

Способы обмена данными

Основные способы обмена данными. Между микропроцессорной системой (МС) и внешним…
Счетчик Энергия-9
фев 04, 2014 5976

Счетчик Энергия-9

Флагманами среди приборов учета электроэнергии на отечественном рынке по соотношению…
Максимальная токовая защита
авг 13, 2013 22436

Максимальная токовая защита

При коротком замыкании ток в линии увеличивается. Этот признак используется для…