Современные системы контроля и учета электроэнергии

Современные системы контроля и учета электроэнергии

Контрольно-измерительные приборы, устанавливаемые на электри­ческих станциях, подстанциях и распределительных пунктах, обес­печивают постоянный контроль за работой отдельных частей электри­ческих установок. При помощи контрольно-измерительных приборов осуществляется:

контроль за распределением нагрузок, величиной их активных и реактивных составляющих, параметрами электроэнергии;

учет выработки и отпуска электроэнергии;

определение потерь энергии в сетях;

регистрация некоторых электрических величин при нормальных и аварийных режимах работы и т. д.

Приборы устанавливаются на щитах управления при наличии обслуживающего персонала или непосредственно в распредели­тельном устройстве [39]. Последнее является наиболее экономич­ным, так как уменьшает расходы на монтаж цепей вторичной ком­мутации, соединяющих измерительные трансформаторы с прибо­рами.

Для обеспечения посто­янного контроля за работой отдельных элементов системы электро­снабжения и учета вырабатываемой и потребляемой электроэнергии подлежат измерению величины тока, напряжения, частоты, мощности и электроэнергии, для чего используются рассмотренные ниже кон­трольно-измерительные приборы.

Амперметры устанавливаются для непрерывного контроля величины тока на вводах РП, подстанций, отходящих линий, перемычках между секциями сборных шин. При равномерной нагрузке, как правило, на линиях устанавливается по одному амперметру, а при неравномерной нагрузке и при необходимости контроля за каждой фазой (конденсаторные батареи, электрические печи) — по три амперметра.

Вольтметры и частотомеры используются для кон­троля за качеством электроэнергии. Вольтметры устанавливают на сторонах ВН и НН трансформаторных подстанций и на каждой секции шин всех напряжений.

В сети напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью вольт­метрами измеряется междуфазное напряжение, а в сетях с изолиро­ванной нейтралью вольтметры используют также для контроля изо­ляции.

Счетчики активной и реактивной электроэнергии устанавли­ваются в местах выработки и потребления электроэнергии для рас­четного и технического учета [21, с.28].

Все эти контрольно-измерительные приборы в зависимости от величин напряжения и тока могут включаться непосредственно в сеть или через измерительные трансформаторы; при этом обычно приме­няется раздельное питание (т. е. от разных трансформаторов) при­боров, а также защит и автоматики.

Расчетным учетом электроэнергии называется учет выработанной, а также отпущенной потребителям электроэнергии для денежного расчета за нее. Счетчики, устанавливаемые для расчетного учета, называются расчетными счетчиками.

Техническим (контрольным) учетом электроэнергии называется учет для контроля расхода электроэнергии электростанций, подстанций, предприятий, зданий, квартир.

Для учета электроэнергии на ТП – 234 установлены трёхфазные, многофункциональные, активно/реактивные, многотарифные счетчики «МЕРКУРИЙ 234 ART M» (табл.4.17).

  • Условия публикаций
  • Все статьи конференции

Статья опубликована в рамках:

Выходные данные сборника:

АВТОМАТИЗАЦИЯ УЧЁТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

д-р техн. наук, зав. кафедрой «Автоматизация и управление», профессор Пензенского государственного технологического университета, РФ, г. Пенза

Егоров Станислав Владимирович

магистрант кафедры «Автоматизация и управление», Пензенского государственного технологического университета, РФ, г. Пенза

аспирант кафедры «Автоматизация и управление», Пензенского государственного технологического университета, РФ, г. Пенза

AUTOMATION OF THE ACCOUNTING OF ELECTRIC ENERGY AS MEANS OF INCREASE POWER EFFICIENCY

doctor. tehn. Sciences, Head. Department "Automation and Control", professor of Penza State Technological University, Russia Penza

u ndergraduate department of "Automation and Control", Penza State Technological University, Russia Penza

graduate student of "Automation and Control", Penza State Technological University, Russia Penza

Целью работы является повышение энергетической эффективности, путем внедрения автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии.

The purpose work is increase of power efficiency, a way introduction of the automated monitoring system and the accounting of the electric power.

Ключевые слова: электроэнергетика; потери; автоматизированная система контроля и учета электроэнергии.

Keywords: power industry; the losses; the automated monitoring system and the accounting of the electric power.

Одной из важнейших проблем современной электроэнергетики является рост потерь электроэнергии, определяемый как разница между отпущенной в сеть и оплаченной электроэнергией. Так, в некоторых производственных отделениях относительные потери достигают 15—20 %, а в муниципальных и районных электрических сетях 25—50 %. Совокупность всех потерь включает технологические и коммерческие потери (рисунок 1).

Среди технологических потерь выделим три составляющие:

· технические потери электроэнергии в элементах электрических сетей, обусловленные физическими процессами преобразования электрической энергии в тепловую энергию, сопутствующие её передаче по электрическим сетям;

· расход электроэнергии на собственные нужды подстанции, вызванный необходимостью обеспечения работы технологического оборудования подстанций и потребностями жизнедеятельности обслуживающего персонала;

· инструментальные потери — потери электроэнергии, связанные с инструментальными погрешностями её измерения.

Рисунок 1, Структура потерь электроэнергии

Основная причина возрастающего уровня электрических потерь — рост коммерческих потерь, большая доля которых приходится на электрические сети напряжением 0,4 кВ. Коммерческие потери обусловлены хищениями электроэнергии, занижением бытовыми потребителями показаний счетчиков при оплате, задержкой платежей, неоплатой счетов и несовершенством организации контроля над потреблением энергии. Их величину вычисляют как разницу между фактическими (отсчетными) и технологическими потерями.

Читайте также:  Мульча что это такое как подготовить

Коммерческие потери представим четырьмя группами (рисунок 1).

1. Дополнительные инструментальные потери — потери, обусловленные погрешностями систем учета электроэнергии. Порождены использованием измерительных трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН), счетчиков и т. д. в ненормированных условиях работы с заниженными классами точности.

Основной метод снижения инструментальных потерь — совершенствование приборов учёта, замена существующих приборов учета электроэнергии на современные (с более высоким классом точности). На предприятиях энергопоставщиков принимаются программы мероприятий по модернизации соответствующего оборудования, выделяются значительные собственные финансовые средства. Однако, проведение этих мероприятий в отрыве от других, в частности направленных на повышение собираемости платежей, не обеспечивает получение ожидаемого экономического эффекта.

Следует отметить, что решение этой проблемы возможно только на базе комплексных подходов, включающих кроме названных мероприятий создание автоматизированных средств мониторинга и контроля с расширением функций приборов учета, позволяющих использовать их в составе автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ).

2. Потери при выставлении счетов обусловлены недостаточной или ошибочной информацией о заключенных договорах, использовании специальных тарифов или льгот. Их доля в структуре коммерческих потерь минимальна. Здесь также эффективно использование автоматизированных средств на базе вычислительной техники.

3. Потери из-за хищений электроэнергии порождены несанкционированным подключением потребителей, мошенничеством с приборами учета и т. д. По оценкам специалистов ежегодно в России разворовывается до 10. 12 млрд. кВт-ч электроэнергии. В сельской местности и в районах индивидуальной жилой застройки уровень потерь из-за хищений электроэнергии, как правило, выше, чем в городских многоэтажных кварталах. Снижение этой составляющей потерь требует наряду с ручным контролем энергопоставщиков посредством проверки целостности пломб и правильности включения приборов учета привлечение дополнительных технических и организационных мероприятий, позволяющих оперативно выявлять места несанкционированных подключений потребителей к линиям электроснабжения. Существенная роль в решении этого вопроса может быть отведена средствам автоматизации, в том числе АСКУЭ, позволяющим реализовывать такие меры.

4. Потери при востребовании оплаты вызваны несвоевременной оплатой за потреблённую электроэнергию позже установленной даты, продолжительными или безнадежными долгами и неоплачиваемыми счетами. В структуре финансовых потерь электроснабжающей организации основную роль играют потери, обусловленные неоплатой электроэнергии и потери из-за задержки платежей.

Степень оплаты электроэнергии населением отдельным энергоснабжающим компаниям существенно колеблется: от 30 до 95 %, составляя в среднем по стране 65—70 %. Это вызвано, прежде всего, существующей системой расче­тов за электроэнергию после её потребления. Основная причина задержки оплаты — отсутствие механизмов и возможностей своевременного контроля энергопоставщиками сроков и сумм оплаты потребленной электроэнергии, а также отсутствие технологических, юридических и финансовых возможностей оперативного воздействия на неплательщиков.

Накопленный электроснабжающими организациями опыт показывает, что основным средством снижения потерь по этой компоненте следует признать внедрение АСКУЭ с воз­можностью оперативного влияния на процесс энергоснабжения и переводе абонентов на предоплату. Расширение функциональных возможностей АСКУЭ в направлении реализации функций оперативного индивидуального диспетчерского управления режимами электроснабжения множества территориально разрозненных абонентов, включая функции автоматического и ручного отключения абонентов дистанционно, не выезжая на место — действенное средство борьбы с коммерческими потерями электроэнергии.

Автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии строится как многоуровневая система и включает в себя программно-технические средства предприятия энергопоставщиков и абонентов (рисунок 2). Нижний уровень АСКУЭ составляют программно-технические средства энергопотребителей, включая прибор учета (ПУ) и дистанционный дисплей (ДД) связь между которыми осуществляется по радио каналу(RF).

Рисунок 2. Структурно-функциональная схема АСКУЭ

Второй уровень АСКУЭ объединяет трансформаторную подстанцию (ТП) с установленным в неё маршрутизатором каналов связи (МКС), и мобильный терминал, связь между которыми осуществляется как по радио( RF), так и по GSM каналу. Данные устройства обеспечивают выполнение функций сбора и временного хранения данных, собранных с приборов учета. Мобильный терминал контроллера наделен функциями считывания хранящейся в памяти счетчика информации и обеспечивает корректировку исполнения команд управления счетчиками, а также выборочный контроль правильности расчетов. Контролер имеет возможность, находясь вблизи контролируемого потребителя, дистанционно контролировать содержимое памяти его счетчика. Возможны варианты считывания информации из памяти прибора по радиоканалу в радиусе до 100 м от счетчика (в модификации, предназначенной для индивидуальных строений). Другой вариант предусматривает применение установливаемого на трансформаторную подстанция маршрутизатора канала связи, с помощью которого передаются все данные с ПУ.

Третий уровень системы выполнен на основе сервера базы данных и предназначен для хранения информации и формирования различных отчетов в зависимости от требования энергопоснабжающих организаций.

Основа установки счётчиков и подключения абонентов к АСКУЭ, программирова­ние счетчика и формирование пара­метров лицевого счета — договор, в котором предопределяют:

· установленную мощность электрооборудования потребителя;

· величины установок срабатывания защит по напряжению;

· уровень ограничения мощности при наличии долга;

Читайте также:  Переменный электрический ток трансформаторы

· регламент оплаты, включая схему оплаты, моменты времени и порядок изменения тарифов, формы зачисляемых платежей (банк, касса, карточки оплаты) и т. д.

Внедрение АСКУЭ позволяет снизить коммерческие потери. Вместе с тем следует заметить, что несанкционированно-потреблённая электрическая энергия всё-таки произведена и чаще всего используется полезно. Поэтому основной эффект уменьшения потребляемой электроэнергии здесь состоит в более экономном использовании электроэнергии потребителем в случае её полноценной оплаты.

Технологические же потери электроэнергии напрямую связаны с неэффективным расходованием электроэнергии. Основа их снижения — мониторинг состояния электрических сетей и используемого при передаче электроэнергии оборудования.

Эффективность использования электрической энергии у потребителя определяется двумя факторами. Во-первых качеством получаемой электроэнергии от электроснабжающей организации и во-вторых состоянием используемого оборудования. Так, снижение величины напряжения, например, на 10 % ведёт к снижению вращающего момента асинхронного двигателя на 20 % и увеличению потребляемого тока и электрической энергии. Наличие множества гармоник приводит к возникновению знакопеременных моментов на валу двигателя и также увеличивает потребляемую энергию и приводит к снижению уровня технического состояния оборудования. С другой стороны, эксплуатация неисправного или с низким уровнем работоспособности оборудования ведёт к снижению эффективности использования потребляемой энергии.

Поэтому важным аспектом рассматриваемой проблемы является мониторинг (наблюдение, накопление, сбор, первичная обработка информации, оценка текущего и прогнозируемого состояния) качества электрической энергии и оборудования. Заметим также, что потребители вправе знать качество поступающей к ним электрической энергии, что обуславливает необходимость контроля качества электрической энергии не только на стороне электроснабжающей организации, но и введения в системы учёта электрической энергии функций мониторинга и представление информации о текущем состоянии качества электрической энергии на стороне потребителя.

Большое количество различных показателей [1], определяющих качество электроэнергии, с одной стороны, и различия показателей, используемых для оценки состояния оборудования [2—3], с другой, — затрудняют комплексную оценку состояния энергетической системы в целом, включая всю цепочку от производителей до потребителей электроэнергии, обуславливают необходимость привлечения современных методов обработки информации [4]. Поэтому с целью комплексирования информации о состоянии оборудования и качества электроэнергии, обеспечения её доступности для людей с различным уровнем технической подготовки предлагается единая комплексная система индикаторов состояния [5—8].

Таким образом, основным направлением снижения электрических потерь и повышения эффективности производства и использования электрической энергии является широкое внедрение информационных технологий и средств автоматизации, разработка эффективных методов оценки состояния электрических сетей и качества электрической энергии, обеспечивающих агрегирование и комплексирование и информации о потерях, качестве электрической энергии, состоянии оборудования и электрических сетей.

1.ГОСТ Р 54149–2010. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ. 2012.

2.Прошин И.А., Долгов Г.Г. Программный комплекс состояния активов предприятия // Сборник статей по материалам Международной научно-практической конференции «Технические науки – от теории к практике». Новосибирск: Изд-во «СибАК». — 2013. — № 12 (25). — С. 49—53.

3.Прошин И.А., Долгов Г.Г. Метод определения индекса состояния масленого выключателя // Сборник статей по материалам Международной научно-практической конференции «Теоретические и практические вопросы науки ХХI В». Уфа: Изд-во НЦ «Аэтерна». — 2014. — С. 57—60.

4.Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина Р.Д. Построение математических моделей в задачах обработки экспериментально-статистической информации // Известия Самарского научного центра РАН. Авиационно-космическое машиностроение. Самара: Самарский научный центр РАН, — 2012. — Т. 14, — № 1(2). — С. 425—428.

5.Прошин И.А., Сюлин П.В. Компонентный портрет экологической безопасности // Проблемы региональной экологии. — 2013. — № 6. — С. 151—154.

6.Прошин И.А., Сюлин П.В. Методика научных исследований экосистем // Экологические системы и приборы. — 2013. — № 12. — С. 26—32.

7.Прошин И.А., Сюлин П.В. Оценка экологической безопасности многокомпонентных систем // «ХХI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс»: Научно-методический журнал. 2013. № 09(13). Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2013. — С. 144—156.

8.Прошин И.А., Сюлин П.В. Метод и алгоритм формирования системы информационных индикаторов экодинамики. // Сборник статей по материалам Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития технических наук». Уфа: Изд-во НЦ «Аэтерна». 2014. — С. 66—69.

В состав СОЭ входит система учета электроэнергии. Эта система должна отвечать нормативным требованиям на системы учета и интегриро­ваться в систему диспетчеризации электроснабжения.
Различают расчетный учет электроэнергии и технический учет.

Расчетным учетом электроэнергии называют учет отпущенной потребителям электроэнергии для денежного расчета за неё.

Техническим учетом электроэнергии называется учет для контроля расхода электроэнергии в зданиях, внутри предприятий и т.п.

Счетчики бывают для расчет­ного учета и для технического учета.

Читайте также:  Почему нельзя ставить зеркало напротив окна

В общем случае учет электро­энергии не ограничивается расчетным и техническим учетом для здания или предприятия.

Учет электроэнергии представляет собой процесс измерения потребленной энергии специальными приборами — счетчиками электроэнергии. Счетчики явля­ются интегрирующими приборами, т.е. их показания зависят от времени, за которое производится измерение. В общем случае счетчик производит измерения, а точнее, вычисляет энергию.

Различают счетчики прямого и трансформаторного включения. Счетчиком прямого включения называется прибор, через который протекает ток нагрузки и напряжение подводится непосредственно (рис. 1 а). Такие счетчики применяются на напряжение 220/380 В и токи до 100 А для мелкомоторного производства и бытового сектора.

Для крупных зданий и предприятий с током потребления более 100 А необходи­мо включение счетчиков с применением трансформаторов тока (ТТ) (рис. 1 б).

В ряде случае учет осуществляется по стороне высшего напряжения трансфор­матора 10-6 кВ. В этом случае счетчики включают через трансформаторы тока и через трансформаторы напряжения (ТV) (рис. 1 в).

Кроме схемы включения, счетчики различаются по устройству. Существуют индукционные счетчики, принцип действия которых основан на явлении электромагнитной индукции, под действием которой вращается индукционный диск и энергия подсчитывается механической системой по количеству оборотов. Совре­менные счетчики выполняются без механических элементов, а вычисление энергии производит электронная схема, в которую заводятся сигналы (параметры) тока и напряжения. В настоящее время наметился переход от индукционных к электрон­ным счетчикам.

Рис. 1. Схемы включения счетчиков: а) прямое включение; б) включение через ТТ; в) включение через ТТ и ТН

Как измерительный прибор, счетчик позволяет снимать так называемые профи­ли нагрузок — графики мощности в зависимости от времени. Профиль (график) на­грузки (рис. 2) — важная информация для сотрудников энергослужбы предпри­ятия и электроснабжающей организации. Он позволяет оценить степень загрузки электрооборудования, выявить периоды с максимальным потреблением и вырабо­тать меры по выравниванию графика.

Рис.2. Пример суточного графика нагрузки

Процедура замера профиля нагрузки с помощью счетчиков сводится к съёму показаний с получасовым интервалом осреднения.

Использование индукционных счетчиков возможно только в ис­полнении с импульсным выходом. Для этого счетчики оборудуются специальными импульсными приставками, а в большинстве случаев выпускаются уже с данной функцией. При этом полнота информации о характере электропотребления недос­таточна, а в случае разрыва связи с устройствами сбора и передачи данных и вовсе теряется.

Применение электронных (микропроцессорных) счетчиковпозволяет получать информацию не только о профиле (графике) нагрузки и потреб­ленной электроэнергии, но и о параметрах режима и показателях качества электри­ческой энергии (ПКЭ).

Имеются модификации микропроцессорных счетчиков, хра­нящие в своей памяти измеренные данные и позволяющие их считать и передавать для дальнейшей обработки даже после полного отключения объекта. Микропроцес­сорные счетчики оснащены интерфейсами.

Микропроцессорные счетчики обладают следующими метрологическими и функциональными характеристиками:

— класс точности — из ряда 0,2 0,5 и 0,5 1,0 в зависимости от вида исполнения (промышленного или бытового);

— энергонезависимый встроенный таймер реального времени;

— возможность учета по разным тарифным зонам времени суток (минимум три зоны — дневная, ночная, пиковая);

— запись получасового максимума мощности;

— контроль показателей качества электроэнергии (для промышленного и мелко­моторного исполнения);

— регистрация параметров режима электрической сети (для промышленного и мелкомоторного исполнения);

— цифровой промышленный интерфейс RS-485 для программирования и чтения данных;

— многофункциональный встроенный индикатор (дисплей);

— энергонезависимая память для показаний энергопотребления и профилей на­грузки.

Микропроцессорный счетчик является полноценным храни­лищем информации об энергопотреблении, системе остается только передать го­товые обработанные цифровые данные в центр энергоучета на верхний уровень обработки (билинговая система).

При выборе оборудования системы учета необходимо удостовериться, что ком­поненты системы — измерительные трансформаторы, счетчики, УСПД, АСКУЭ в целом, включая ПО и модемы, — имеют сертификаты утверждения типа средств измерений и соответствующие сертификаты соответствия. Также следует учиты­вать, что каждая конкретная энергосистема имеет свой утвержденный перечень-классификатор средств учета, который целиком не повторяет весь перечень средств учета, внесенных в Государственный реестр средств измерений. Это вызвано сло­жившимися связями с заводами-изготовителями, наличием у метрологической службы региона конкретного поверочного оборудования и рядом других причин.

При создании объектовой АСКУЭ необходимо получить технические условия в предприятии Энергосбыта.

При организации учета необходимо обеспечить меры по исключению несанк­ционированного доступа к цепям тока и напряжения измерительных трансформа­торов и счетчиков. Выполнение этих мер контролируется инспекторами предпри­ятия Энергосбыта. Конкретные требования к организации учета электроэнергии, в том числе предупреждению несанкционированного вмешательства в цепи учета, излагаются в ПУЭ (гл. 1.5) и региональных руководящих документах (например, РМ-2559. Инструкция по проектированию учета электропотребления в жилых и об­щественных зданиях).

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-06; Нарушение авторского права страницы

Ссылка на основную публикацию
Смета на проект ремонта
Образец сметы скачать в формате: Обновленная смета включает в себя порядок цен на все виды ремонтных и отделочных работ, которые...
Сколько стоит жидкость теплый дом
Теплоноситель"Теплый дом-30" 10 кг Теплоноситель Теплый Дом -65 10 литров антифриз для сис. Антифриз Hot Stream-Тепло Вашего Дома -65/47кг/43,360л теплоноситель...
Сколько стоит залить наливной пол
Одной из услуг, оказываемых нашей ремонтно-отделочной компанией, является заливка наливного пола в Москве. Монтаж самовыравнивающегося наливного пола - сравнительно дешевый...
Смешные истории про баню
На нашем сайте собраны лучшие анекдоты про баню. Читаем, улыбаемся, а может даже и смеемся! Морзе очень любил с мужиками...
Adblock detector