Автоматизована система технічного обліку электроэнегии (АСТУЭ)

Здравствуйте, шановні відвідувачі сайту «Нотатки електрика».

Вже близько місяця веду монтаж автоматизованої системи технічного обліку електроенергії, скорочено АСТУЭ, у себе на підприємстві. Ця система введена у нас з 2003 року, а зараз ми займаємося її розширенням. За технічним завданням необхідно виконати розробку та ввести в постійну експлуатацію додатково 40 точок обліку. Розробкою проекту займалася спеціалізована фірма, а з моєї сторони потрібно здійснити проект у життя, чим я успішно і займаюся.

Для початку давайте розберемося, що ж таке автоматизована система. Автоматизована система — це технічний пристрій, який в автоматичному режимі виконує електричні вимірювання, збір, обробку та зберігання даних.

Призначення АСТУЭ

Облік електричної енергії, що необхідний для отримання достовірної інформації про кількість споживання електричної енергії та потужності.

Даний проект передбачає впровадження нової автоматизованої системи АСТУЭ на основі серійно випускаються засобів цифрової техніки, вимірювальних електронних (цифрових) лічильників, які необхідно буде замінити замість існуючих індукційних і спеціалізованого програмного забезпечення (ПО), що забезпечує технічний облік електричної енергії для контролю її витрати на підстанціях підприємства.

Для виконання системи АСТУЭ необхідно забезпечити:

• вимірювання в автоматичному режимі 30-хвилинних приростів споживання активної та реактивної електричної енергії
• вимірювання в автоматичному режимі величин часу
• 1 раз в 30 хвилин або за запитом автоматичний регламентований збір, прив’язаних до єдиного календарного часу виміряних даних про приращениях електроенергії з заданою дискретністю обліку з усіх вимірювальних інформаційних комплексів (ІІК)
• 1 раз в 30 хвилин або за запитом автоматичний регламентований збір даних про стан засобів вимірювань з усіх вимірювальних інформаційних комплексів (ІІК)
• автоматичне зберігання результатів вимірювань, станів засобів вимірювань в пам’яті вимірювального інформаційного комплексу (ІІК) не менше 35 діб
• організацію доступу з боку інформаційного обчислювального комплексу (ІВК) до результатів вимірювань, даними про стан засобів вимірювань
• автоматичну корекцію (синхронізація) часу інформаційного обчислювального комплексу (ІВК) і вимірювального інформаційного комплексу (ІІК) з єдиним календарним часом
• можливість зняття інформації з лічильника автономним способом
• можливість візуального контролю інформації на індикаторі лічильника
• механічний захист від несанкціонованого доступу та пломбування лічильника
• програмний захист лічильника при параметрировании установкою пароля
• надання користувачам та експлуатаційного персоналу регламентованого доступу до візуальних, друкованим та електронним даними

Структура АСТУЭ

Система АСТУЭ являє собою інформаційно-обчислювальну систему з централізованим управлінням і розподілені з функцією вимірювання. АСТУЭ повинна створюватися, як ієрархічна дворівнева автоматизована система і включати в свій склад:

• вимірювальний інформаційний комплекс (ІІК) точок вимірювання електричної енергії, що включають в себе вимірювальні трансформатори струму, вимірювальні трансформатори напруги, лічильники активної і реактивної енергії
• інформаційний обчислювальний комплекс (ІСК), що включає в себе канали зв’язку з електролічильниками, комунікаційне обладнання (засоби прийому та передачі даних)

Приклад

Щоб наочніше уявити собі все, що було сказано вище, покажу Вам наочний приклад системи АСТУЭ, яку ми встановили (змонтували) у себе на підприємстві.

Почну з самого початку.

Для впровадження системи АСТУЭ була обрана ціла розподільна підстанція напругою 10 (кВ), що складається з 4 секцій. Всього 40 точок обліку. Ось фрагмент схеми.

З схеми видно, що лічильники встановлені на кожній клітинці (фідері), крім вступних осередків, тому що на них передбачений комерційний облік АСКОЕ.

Трохи вище я говорив про вимірювальний інформаційний комплекс (ІІК) та інформаційний обчислювальний комплекс (ІСК). Давайте розглянемо кожен з них детальніше.

ІІК

Структурна схема вимірювального інформаційного комплексу (ІІК) має наступний вигляд:

• PIK — лічильник активної та реактивної енергії типу ПСЧ-4ТМ.05
• XZ — пасивний розгалужувач інтерфейсу RS-485 марки ПР-3

Нижче на фотографії зображена схема пасивного розгалужувачі інтерфейсу RS-485 марки ПР-3.

Згідно проекту, на клітинках або панелі обліку необхідно встановити лічильники типу ПСЧ-4 ТМ.05 з класом точності 0,5 S для активної потужності та 1 — для реактивної потужності, забезпечені цифровим інтерфейсом для дистанційного доступу до вимірювальної інформації про витрату електроенергії. Але для початку необхідно було демонтувати старенькі індукційні лічильники САЗУ-И670М.

До речі, всі лічильники необхідно підключати через перехідну випробувальну коробку (КВП).

Ця коробка призначена для підключення електролічильників через трансформатори струму і трансформатори напруги. За допомогою цієї коробки (клемника) можна легко і просто зашунтувати («закоротити») вторинні кола трансформаторів струму або відключити від лічильника ланцюга напруги по кожній фазі.

Про цій коробці (клеммнике) я скоро напишу детальну статтю. Так що підписуйтесь на нові статті, щоб не пропустити найцікавіше.

Я вже писав статтю про схему підключення трифазного лічильника, тому повторюватися не буду. В якості проводів для підключення до лічильників застосовували ПВ-1 перетином 2,5 кв. мм. Для встановлених лічильників за проектом необхідно було організувати резервне живлення від існуючих шинок постійного струму (+ШУ і -ШУ).

Резервне живлення електролічильника ми виконували проводом ПВ-3 1,5 кв. мм і підключали до клем 11 і 12.

Переходимо до інтерфейсним ланцюгах. Ось схема підключення зовнішніх ланцюгів.

На малюнку вище зображено схема інтерфейсних ланцюгів для лічильника № 20. Кабелем КИПЭВ 2х2х0,6 (вита пара) з’єднуємо лічильник № 20 з пасивним перехідником інтерфейсу RS-485 марки ПР-3. На лічильнику підключаємося на клеми 16, 17 і 18.

У коробці ПР-3 цей кабель підключаємо на роз’єм ХР3 (горизонтальний нижній), але вже без земляного провідника (ground).

На роз’єм ХР1 цієї коробки приходить кабель інтерфейсу з коробки ПР-3 лічильника № 19. А з роз’єму ХР2 йде на коробку ПР-3 лічильника № 21. І так йде по-порядку за всіма 40 лічильників. З останньої коробки ПР-3 кабель інтерфейсів йде в модемний шафа АСТУЭ.

Ось так виглядає модемний шафа АСТУЭ (Автоматизованої системи технічного обліку електричної енергії).

Його ми встановили на панелі обліку на місці установки старих індукційних лічильників.

Модемний шафа АСТУЭ складається з:

• маршрутизатор ZyXEL P-791R v2
• NPort 54301 4 — портовий асинхронний сервер RS-422/485 в Ithernet
• ГЗЛ-1 — грозащита лінії
• перетворювач АС/DC Dran30-24А на DIN-рейку
• автоматичний вимикач ВА47-29 2Р В1
• розетка РАр10-3-ОП з заземлюючим контактом
• клемник ХТ1 для підключення інтерфейсного кабелю, що приходить з останньої коробки ПР-3

Схема зовнішніх ланцюгів модемного шафи АСТУЭ

Як я вже говорив вище, з останньої коробки ПР-3 кабель інтерфейсів приходить в модемний шафа на клемник ХТ1.

З клемника ХТ1 він йде на портовий асинхронний сервер RS-422/485 в Ithernet NPort 54301 4.

З портового асинхронного сервера NPort 54301 4 кабель (жовтого кольору) йде на маршрутизатор ZyXEL P-791R.

З маршрутизатор ZyXEL P-791R кабель йде на ГЗЛ-1 (грозащита лінії).

А вже з ГЗЛ-1 кабель йде в існуючу телефонну лінію загального користування.

Швидкість передачі даних цієї лінії за технологією SHDSL становить від 192 до 5700 Кбіт/с з коефіцієнтом готовності не менше 0,95.

Схема підключення ланцюгів живлення модемного шафи АСТУЭ

Для живлення модемного шафи необхідно змінну напругу 220 (В). Харчування для шафи ми завели кабелем ВВГнг (3х1,5) на двополюсний автоматичний вимикач ВА47-29.

На цьому мої роботи по монтажу автоматизованої системи технічного обліку електроенергії (АСТУЭ) завершені. Після цього були запрошені фахівці по наладці, які провели опитування з модемного шафи по всьому 40 лічильників. Таким чином була перевірена правильність підключення інтерфейсних кабелів.

ІВК

Нагадую Вам, що вище ми розглянули лише перший рівень з двох автоматизованої системи технічного обліку електроенергії (АСТУЭ) — це вимірювальний інформаційний комплекс (ІІК). Зараз перейдемо до другого рівня АСТУЭ — це інформаційний обчислювальний комплекс (ІСК).

Серверна шафа ІВК встановлювали і налаштовували всі ті ж фахівці-наладчики. У мене туди доступу не було, тому опис цієї шафи наведу без фотографій.

Структурна схема інформаційного обчислювального комплексу (ІВК) має наступний вигляд:

Підлоговий монтажна серверна 19″ шафа АСТУЭ має наступні габаритні розміри і складається з:

• сервер опитування і баз даних HP DL120 G6
• мережевий комутатор HP V1405-16 Switch 16×10/100TX
• ATEN перемикач CL1000MRG 1U з висувною консоллю LCD 17″
• 19″ вентиляторний модуль з термостатом, висота 1U
• маршрутизатор ZyXEL P-791R v2
• джерело безперебійного живлення Smart-UPS 1500VA USB & Serial RM 2U 230V
• автоматичні вимикачі ВА47-29 2P В10 і ВА47-29 2P В4
• блок силових розеток — XSN

Серверна шафа повинен бути заземлений.

Схема зовнішніх ланцюгів серверного шафи АСТУЭ

Схема підключення ланцюгів живлення серверного шафи АСТУЭ

Для живлення серверного шафи АСТУЭ необхідно змінну напругу 220 (В).

Принципова електрична схема з’єднань і підключень ланцюгів живлення серверного шафи АСТУЭ (натисніть на картинку для збільшення).

У сервері АСТУЭ використовується таке програмне забезпечення (ПО):

• ЗА «BeeDotNet»
• Microsoft Windows Server Standard 2008 R2 w/SP1x64Bit Russian
• Ліцензія Win Ser Std 2008 R2 w/SP1x64Bit Russian

P. S. На цьому свою оглядову статтю з автоматизованої системи технічного обліку електроенергії (АСТУЭ) я завершую. Якщо у Вас є питання по даному матеріалу, то задавайте їх у коментарях.