Мониторинг и диспетчеризация городских электросетей
Программная платформа «ЭнергоКруг» комплексного учета и контроля энергоресурсов может модифицироваться и настраиваться под конкретного заказчика. Это позволяет применять ее для ресурсоснабжающих и энергосетевых компаний.
Основная задача энергосетевой компании — обеспечение договорных условий электроснабжения потребителей за счет надежной и эффективной эксплуатации оборудования. Для этого необходимо обеспечить диспетчерское управление подстанциями и сетями, контроль рационального использования электроэнергии потребителями, а также технический надзор за эксплуатацией подстанций и электрических сетей.
Информационное обеспечение автоматизированной системы энергосетевой компании должно включать данные коммерческого и технического учета электроэнергии, отпущенной потребителям, и информацию о схеме электросети, местах размещения приборов учета и характеристиках электрооборудования, что в результате позволит получить для всей электросети достоверную картину поступления, распределения и полезного отпуска электроэнергии.
Исходя из основной задачи энергосетевой компании и структуры ее информационного обеспечения, можно сформулировать следующие цели создания автоматизированной системы:
- минимизировать небалансы;
- выявить случаи несанкционированных подключений;
- повысить эффективность диспетчерско-технологического управления электрооборудованием (снизить риски аварийных отключений);
- повысить качество электроснабжения и снизить эксплуатационные затраты;
- полностью исключить «человеческий фактор» из процесса снятия показаний с приборов учета;
- объективно и оперативно оценивать качество всей цепочки «Поставщик→ Энергосбыт→ Потребитель».
Архитектура и функции системы
В основе структуры автоматизированной системы энергосетевой компании лежит архитектура (рис. 1), построенная на базе платформы «ЭнергоКруг» и контроллеров DevLink-D500 (измерительно-вычислительный комплекс «ЭнергоКруг»).
Рис. 1. Архитектура автоматизированной системы
Решение для энергосетевой компании обеспечивает учет электроэнергии при закупке и отпуске (с анализом качества на границе балансовых групп), поквартирный учет электроэнергии, контроль качества и количества электроэнергии, а также дополнительного оборудования на трансформаторных подстанциях и других узлах электросети (в частности, контроль реклоузеров и узлов РЗА).
Общее описание функций — учета энергопотребления, формирования балансов, диспетчеризации и аналитики — приведено в таблице.
| Функции | Комментарии |
| Учет и формирование балансов (предоставление пользователям системы единой точки доступа к информации наряду с соблюдением необходимого уровня информационной безопасности) | Автоматизированный учет электроэнергии — одномоментное снятие показаний с домовых и квартирных приборов учета. |
| Подготовка отчетных документов и передача данных в биллинговый центр. Автоматическая выгрузка данных в форматах xls и xml. | |
| Формирование балансов. Возможность выделения балансных групп в произвольных разрезах: по микрорайонам/кварталам/питающим линиям. | |
| Контроль несанкционированного изменения тарифного расписания. | |
| Управление ограничением нагрузки абонента-неплательщика при использовании электросчетчиков с функциями управления. | |
| Диспетчеризация | Сбор и обработка технологической информации от счетчиков электрической энергии, датчиков аналоговых и дискретных сигналов и других устройств. |
| Оперативный мониторинг аварийных и предаварийных ситуаций, т. е. технологическая сигнализация, и регистрация событий. | |
| Отображение информации для оперативно-диспетчерского персонала (с возможностью вывода на диспетчерский щит). Автоматический контроль целевых показателей и возможность оповещения при выходе одного или нескольких показателей за допустимые границы путем отправки почтовых и sms-сообщений. | |
| Переключение линий на подстанциях, отключение аварийных линий. | |
| Аналитика | Автоматическое отслеживание и расчет количества недопоставленных энергоресурсов или поставленных сверх договорных обязательств. |
| Аналитический расчет показателей потребления энергоресурсов (удельное потребление энергоресурса на 1 кв. м, на 1 куб. м, на 1 чел.; сравнение с предыдущими периодами на типовых объектах), а также определение уровней потерь на километр сети, максимальные нагрузки в линиях и т. д. | |
| Краткосрочный и долгосрочный прогнозы потребления энергоресурсов на основе данных аналитического расчета показателей потребления. | |
| ТАБЛИЦА. ФУНКЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫЭНЕРГОСЕТЕВОЙ КОМПАНИИ |
Для решения задач мониторинга и диспетчеризации электрических сетей в системе реализованы:
· считывание с приборов учета и визуализация мгновенных значений потребленной активной энергии накопительным итогом, фазных напряжений и токов, активной и реактивной мощности по каждой фазе, суммарной активной и реактивной мощности, частоты сети;
· отображение в отчетных формах (с возможностью печати) тридцатиминутных профилей (архивов) потребления активной электрической энергии за произвольный интервал времени, посуточного потребления электроэнергии за произвольный интервал времени, потребленной активной энергии накопительным итогом на конец месяца за произвольное количество месяцев, потребленной активной энергии накопительным итогом на конец года за произвольное количество лет;
· отображение в виде трендов (графиков) тридцатиминутных профилей (архивов) потребления активной и реактивной электрической энергии, а также профилей максимальных активных и реактивных мощностей на тридцатиминутных интервалах;
· отображение в виде аналитических трендов любых мгновенных параметров, считанных со счетчика, за произвольный интервал времени;
· отображение журналов событий по выбранному счетчику за произвольный интервал времени и диагностической информации о наличии связи с приборами учета;
· индикация и контроль положений выключателя и исправности его цепей управления;
· обработка сигналов с устройств релейной защиты и автоматики (например, защита от обрыва фазы питающего фидера и защита от однофазных замыканий на землю).
Визуализация необходимых показателей энергопотребления
Примеры визуализации данных энергопотребления приведены на рисунках 2–4.
Рис. 2 содержит фрагменты отчетов по сводному потреблению электроэнергии для одного из микрорайонов города и сведению баланса по подстанции.
Рис. 2. Сводное потребление и сведение баланса
На рис. 3 представлены разные способы отображения данных, получаемых с электросчетчика (тренд, таблица, векторные диаграммы), а также элементы управления, например, кнопки управления нагрузкой, вызова окна аналитического тренда, формирования отчета, а также поля ввода данных. Для выбора параметра тренда используются кнопки A+сум — накопленная потребленная активная энергия на текущий момент времени, R+сум — накопленная потребленная реактивная энергия на текущий момент времени, Pсум — текущая потребляемая активная мощность по трем фазам, Qсум — текущая потребляемая реактивная мощность по трем фазам, Sсум — текущая потребляемая полная мощность по трем фазам.
Рис. 3. Информация по счетчику с управлением нагрузкой
На рис. 4 показано неправильное распределение нагрузки («перекос фаз»), которое может привести к выходу из строя электрооборудования.
Пример изображения карты города с электросетевыми объектами можно посмотреть в статье [1].
Рис. 4. График напряжений и токов по фазам («перекос фаз»)