Автоматизированная информационно-измерительная система технического учета электроэнергии (АИИС ТУЭ)

В современных условиях стоимость электроэнергии является одной из существенных составляющих себестоимости продукции на многих предприятиях России. Одним из перспективных путей решения задачи оптимизации энергопотребления является создание на предприятии информационно-измерительной системы технического учета электроэнергии (АИИС ТУЭ).

Внедрение в филиале ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» – «Балтика-Хабаровск» автоматизированной информационно-измерительной системы технического учета электроэнергии – наглядный пример использования энергосберегающих технологий на предприятии.

ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» – крупнейшая российская пивоваренная компания и один из ведущих европейских производителей пива. Продукция компании представлена более чем в 50 странах мира. «Балтика-Хабаровск» – крупнейший пивоваренный завод на Дальнем Востоке.

Цели и задачи внедрения АИИС ТУЭ

Главной целью внедрения данной системы является повышение контроля и эффективности использования электроэнергии за счет обеспечения диспетчерского персонала полной, достоверной и своевременной информацией о потреблении электроэнергии.

Основная сложность при создании системы АИИС ТУЭ предприятия «Балтика-Хабаровск» состояла в необходимости использования большой номенклатуры электросчетчиков от нескольких производителей и обеспечения хранения истории энергопотребления по всем измеряемым параметрам с заданными временными интервалами. При этом только небольшая часть электросчетчиков поддерживала встроенную функцию ведения архивов.

Принципиальными для предприятия «Балтика-Хабаровск» были такие функции системы, которые обеспечивают:

• сбор большого количества разнообразных параметров энергопотребления со множества счетчиков
• высокую скорость автоматического формирования разнотипных отчетов
• доступ к данным АИИС ТУЭ для множества пользователей
• интеграцию АИИС ТУЭ с другими производственными подсистемами
• легкое масштабирование системы за счет подключения новых приборов
• ведение базы данных энергопотребления в СУБД.

В ходе сравнения систем различных производителей выбор был сделан в пользу АИИС ТУЭ НПФ «КРУГ», полностью отвечающей требованиям предприятия. На объекте система внедрялась партнером НПФ «КРУГ» – компанией ООО «АНИТ». Тесное взаимодействие компаний позволило оперативно решить производственные вопросы и внедрить систему в кратчайшие сроки.

Преимущества и отличительные особенности системы

• Сохранение исторической информации с приборов, не имеющих профиля мощности
• Использование единого консолидированного центра сбора, обработки и хранения полной, достоверной информации по всем параметрам энергопотребления без ограничений по времени (по умолчанию обеспечен доступ к текущим и архивным данным в 15-секундных, 3-, 5-, 10-, 15-, 30-, 60-минутных и суточных срезах). Возможна настройка системы для сохранения данных и с другими временными интервалами
• Применение гибкой системы отчетов (более 50 видов отчетов). Формирование отчетов с индивидуальной структурой, требуемой пользователю, с кратностью от 3 минут до одного года
• Готовность к многотарифному учету электроэнергии
• Легкое расширение информационной мощности системы путем подключения дополнительных приборов и устройств
• Возможность мониторинга и управления системой через Web-интерфейс
• Встроенная подсистема событий и тревог с возможностью дистанционного оповещения о внештатных ситуациях
• Модульность, масштабируемость, интеграция с АСУ, MES, ERP и другими информационными системами.

Архитектура системы

На основании анализа требований, предъявляемых к АИИС ТУЭ, было принято решение об использовании в архитектуре системы трехуровневой иерархической схемы с сервером консолидации технологических данных (СКД), который осуществляет сбор большого объема информации, поступающей от приборов учета, и обеспечивает ее хранение в высоконадежной и производительной базе данных.

Нижний уровень системы представлен множеством счетчиков электрической энергии Меркурий-230 (различных модификаций) и СЭТ-4ТМ.02, расположенных на территории предприятия таким образом, чтобы контролировать потребление электроэнергии как отдельно взятых участков, так и всего завода в целом. Контроль показателей качества поставляемой электроэнергии осуществляют приборы Ресурс-ПКЭ.

На среднем уровне сервер консолидации технологических данных производит сбор, обработку и сохранение информации о потребленной электроэнергии с точек учета в БД предприятия (СУБД MS SQL Server, возможно использование других БД). СКД производит предварительные расчеты, уменьшая объем информации, передаваемой на верхний уровень системы.

«Прозрачный» доступ сервера к приборам учета обеспечивают OPC-серверы электросчетчиков Меркурий и СЭТ, которые преобразуют внутренний протокол передачи данных счетчиков к общепринятому стандарту OPC (OLE for Process Control). Показатели качества электроэнергии снимаются аналогично с использованием OPC-сервера измерителя показателей качества электроэнергии Ресурс-ПКЭ.

Применение OPC-технологии обеспечивает гибкость в использовании технических средств, позволяя выбирать приборы, максимально соответствующие поставленным задачам, а не руководствоваться наличием/отсутствием тех или иных драйверов. АИИС ТУЭ позволяет добавлять любые необходимые приборы и устройства, используя OPC-сервер соответствующего прибора или протокола. Например, счетчики продукции, тепло-, газосчетчики и другие. Поддержка спецификаций OPC DA и OPC HDA позволяет получить доступ не только к текущим, но и к архивным данным приборов учета.

Верхний уровень системы представляет собой АРМ оператора – диспетчерский пункт, на котором установлен графический проект АИИС ТУЭ, разработанный на базе SCADA-системы НПФ «КРУГ».

АИИС ТУЭ автоматически и по запросу пользователя (например, при формировании отчетов) забирает консолидированную сервером информацию из базы данных и представляет ее на экране монитора в удобном для пользователя виде (мнемосхемы, тренды, отчеты в соответствии со структурой предприятия).

Схема подстанции с установленными на ней счетчиками отображается на главной мнемосхеме АИИС ТУЭ (рисунок 2). По выбору пользователя на мнемосхеме отображается информация о накопленном потреблении активной/реактивной энергии (A/R), текущей потребляемой активной/реактивной мощности по трем фазам (P/Q) или текущей потребляемой полной мощности по трем фазам (S).

АИИС ТУЭ от НПФ «КРУГ» позволяет отслеживать параметры энергопотребления как по всей системе в целом, так и выводить детальную информацию по любому из приборов.

Чтобы получить детальную информацию по конкретному прибору, достаточно просто щелкнуть мышью по его изображению на мнемосхеме (рисунок 3).

Механизм создания отчетов предусматривает гибкие возможности настройки, позволяя получать широкий спектр информации, структурированной в любом удобном для пользователя виде. В проекте АИИС ТУЭ для предприятия «Балтика – Хабаровск» отчеты формируются в разрезе таких групп, как, например: варочное производство, БФО, розлив, общее освещение, освещение для участков. Параметры отбираемой в отчет информации гибко конфигурируются, отражая полный спектр данных, получаемых от приборов (активная и реактивная энергии прямого и обратного направления, значения максимумов мощности, углы между напряжением и током и другие параметры учета электроэнергии). В данном проекте поддерживается более 50 различных отчетов, а также реализована возможность быстрого создания новых типов отчетов.

Встроенная подсистема событий и тревог осуществляет автоматический мониторинг параметров энергопотребления, состояния приборов и каналов связи. В случае возникновения внештатной ситуации звуковая и световая сигнализация помогают предупредить отклонения от нормального хода развития процесса. Все события записываются в журнал истории, а оповещение о срабатывании сигнализации может быть разослано по e-mail или отправлено в виде sms-сообщений.

Для задания необходимых полномочий и ответственности пользователей используется механизм разграничений доступа к отдельным компонентам и функциям системы. SCADA-система обеспечивает функционирование Web-клиентов в двух режимах: без функций управления и с возможностью дистанционного управления. При этом в любом из режимов доступ к данным строго разграничивается, а для передачи информации используются методы шифрования.

Обеспечение доступа к технологическим данным с использованием Web-интерфейса позволяет:

• не зависеть от операционной системы
• осуществлять мониторинг и управление процессом независимо от местонахождения ответственных лиц
• свести к минимуму затраты на обслуживание рабочих мест
• минимизировать количество и стоимость лицензий на программное обеспечение.

АИИС ТУЭ обеспечивает:

• сбор данных с приборов учета
• мониторинг потребления электроэнергии
• мониторинг качества поставляемой электроэнергии
• защиту данных АИИС ТУЭ от несанкционированного доступа
• доступ к информации всем заинтересованным субъектам с соблюдением необходимого уровня информационной безопасности
• хранение данных в специализированной базе данных, защищенной от потери информации
• формирование отчетов
• обеспечение единого времени внутри системы.

Итоги внедрения

• увеличение достоверности данных учета электроэнергии позволяет исключить случаи необоснованного завышения показаний электропотребления
• контроль показателей качества поставляемой электроэнергии минимизирует платежи в случае выявления неудовлетворительного качества поставляемой электроэнергии
• постоянный мониторинг не только активной, но и реактивной энергии позволяет контролировать величину потерь и при необходимости проводить организационно-технические мероприятия, направленные на их снижение
• получение информации об энергопотреблении оборудования во время всего технологического процесса способствует выявлению периодов неэффективного использования электроэнергии
• увеличение КПД техпроцессов за счет оптимизации интервалов включения/выключения задействованного в производстве оборудования и выявления оптимальных режимов его работы. Кроме того, распределение нагрузки между подсистемами в сочетании с возможностью тесной интеграции АИИС ТУЭ с другими системами АСУ ТП дает возможность дополнительной экономии
• накопление статистических данных и удобный механизм их анализа (с возможностью передачи в специализированные программы в одном из общепринятых стандартов) обеспечивает точное планирование энергопотребления на произвольный временной период. Такой анализ позволяет оптимизировать закупки электроэнергии и проводить точный расчет с экономическим обоснованием решений о модернизации того или иного участка.

Таким образом, за счет внедрения системы удалось обеспечить контроль над потреблением электроэнергии и снизить её долю в себестоимости производимого пива и безалкогольной продукции.