Типовая автоматизированная система технического учета электроэнергии предприятия

Статья опубликована в газете «Энергетика и промышленность России», ноябрь 2009

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).
Рассмотрено типовое решение создания АИИС ТУЭ на примере внедрения в филиале ОАО «Пивоваренная компания «Балтика» – «Балтика-Хабаровск».

Цели и задачи внедрения

Основная сложность при создании 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 являются такие функции системы, которые обеспечивают:

• сбор большого количества разнообразных параметров энергопотребления со множества счетчиков
• высокую скорость 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».

Преимущества и отличительные особенности

• Сохранение исторической информации с приборов, без профиля мощности
• Использование единого консолидированного центра сбора, обработки и хранения полной, достоверной информации по всем параметрам энергопотребления без ограничений по времени (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 года
• Готовность к многотарифному учету энергии
• Легкое расширение информационной мощности системы путем подключения дополнительных приборов
• 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

Рис. 1. Обобщенная структура АИИС ТУЭ

Нижний уровень системы представлен множеством электросчетчиков и приборами Ресурс-ПКЭ, расположенных на территории предприятия таким образом, чтобы контролировать потребление электроэнергии как отдельно взятых участков, так и всего завода в целом.

На среднем уровне сервер консолидации технологических данных WideTrack производит сбор, обработку и сохранение информации о потребленной электроэнергии с точек учета в БД предприятия. WideTrack способен обрабатывать до 100 000 тегов в секунду и производит предварительные расчеты, уменьшая объем передаваемой информации.
«Прозрачный» доступ WideTrack к приборам учета обеспечивают OPC-серверы соответствующих приборов, которые преобразуют внутренний протокол передачи данных к общепринятому стандарту OPC (OLE for Process Control).

Применение OPC-технологии обеспечивает гибкость в использовании технических средств и позволяет добавлять любые необходимые устройства, используя OPC-сервер соответствующего прибора или протокола (счетчики продукции, тепло-, газосчетчики и другие).
Поддержка спецификации OPC HDA позволяет получить доступ к архивным данным приборов.

Верхний уровень системы представляет собой АРМ оператора – диспетчерский пункт, на котором установлен графический проект АИИС ТУЭ, разработанный на базе HMI/SCADA DataRate™. DataRate сочетает простоту освоения и богатые графические возможности, гибкость программирования и высокую скорость работы (программы пользователя выполняются со скоростью машинного кода).
АИИС ТУЭ автоматически и по запросу пользователя (например, при формировании отчетов) забирает консолидированную сервером WideTrack информацию из базы данных и представляет ее на экране монитора в удобном для пользователя виде (мнемосхемы, тренды, отчеты в соответствии со структурой предприятия).

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 получать детальную информацию по любому из приборов.

Применение HMI/SCADA DataRate совместно с WideTrack обеспечивает быстрое формирование отчетов произвольной сложности и глубины. Механизм создания отчетов предусматривает гибкие возможности настройки, позволяя получать широкий спектр информации, структурированной в любом удобном для пользователя виде. Например, в проекте АИИС ТУЭ для предприятия «Балтика – Хабаровск» поддерживается более 50 различных отчетов. Отчеты формируются в разрезе таких групп, как варочное производство, БФО, розлив, общее освещение, освещение для участков.

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.

HMI/SCADA DataRate 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 передаваемая информация шифруется.
Использование 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.

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 активной 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 АСУ дает возможность дополнительной экономии
• накопление статистических данных и удобный механизм их анализа (с возможностью передачи в специализированные программы) обеспечивает точное планирование энергопотребления на произвольный временной период. Такой анализ позволяет оптимизировать закупки электроэнергии,  принимать обоснованные решения о модернизации того или иного участка.

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