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!



Зависимость тока и частоты
дек 14, 2016 1175

Зависимость тока и частоты

Частота электрического тока выступает одним из параметров качества электроэнергии и…
Электрический двигатель 3
авг 01, 2015 2935

Электрический двигатель. Определение, разновидности, применение.

Электрический двигатель – специальная машина (ее еще называют электромеханическим…
Структурнофункциональная организация процессоров
дек 22, 2015 22079

Генератор адресов команд и данных. Устройство обмена между шинами в ADSP–21

Генератор адресов команд. Назначение и состав. Генератор адресов команд (Program…
Ареометр 2
июнь 21, 2016 2496

Ареометр. Определение, принцип действия, разновидности

Ареометры разработаны для определения плотности жидкостей и их удельного веса. Прибор…
рис. 2.10
окт 21, 2016 415

Анализ влияния отрицательной обратной связи на примере последовательной обратной связи по напряжению

Рассмотрим влияние ООС на примере усилителя, охваченного последовательной обратной связью…