SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Модернизация автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии промышленных предприятий

ООО «Р.В.С.», г. Москва 

В статье рассмотрена автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии на металлургических комбинатах. Внедрение системы позволило повысить точность учета коммерческой электроэнергии и обеспечить проведение расчетов специализированной компанией холдинга на оптовом рынке электроэнергии.

Два года назад руководством ЕВРАЗ-Холдинг было принято решение о модернизации АИИС КУЭ ряда предприятий, входящих в состав холдинга. Данное решение было обусловлено в первую очередь все большим удорожанием электроэнергии.  В такой энергоемкой отрасли, как металлургия, цена на электроэнергию является значимым фактором при формировании конечной цены на продукт, и точный коммерческий учет здесь крайне важен.
В связи с этим была запланирована модернизация АИИС КУЭ предприятий «ЕвразЭнергоТранс», в частности систем промышленных площадок ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» (ЗСМК), ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» (НКМК) и ОАО «ЕвразРуда».
Целью модернизации АИИС КУЭ было повышение точности учета коммерческой электроэнергии и обеспечение проведения расчетов специализированной компанией холдинга на оптовом рынке электроэнергии. Внедренная система обеспечивает пользователей информацией для принятия оперативных решений, гарантирует получение достоверной информации об объемах переданной и потребленной электроэнергии и мощности он-лайн. 
В декабре 2008 года все работы были завершены. Основным исполнителем проекта являлась компания Р.В.С.

pic1.jpg

Рис. Центральная распределительная подстанция в г.Таштагол входящая в состав ОАО «ЕвразРуда»

Особенности модернизированной системы

В ходе реализации проекта специалисты Р.В.С. столкнулись с рядом особенностей производства, которые требовали нестандартных подходов и технических решений.        
При проектировании и строительстве ЗападноСибирского и Новокузнецкого металлургических комбинатов у ряда подстанций не была предусмотрена установка измерительных трансформаторов тока и напряжения на присоединениях, которые должны были войти в модернизируемую систему. По инициативе заказчика для снижения затрат на модернизацию АИИС КУЭ было разработано организационное и техническое решение о взаимном использовании информации  АИИС КУЭ смежными организациями (Кузбассэнергосбыт, ЗС ТЭЦ и Русэнергосбыт). Нужно отметить, что из 264 точек измерения системы более половины используются совместно с тремя смежными субъектами, данные от которых передаются непосредственно на верхний уровень системы.      
Исходя из территориального расположения и юридической принадлежности электроэнергетического оборудования, было разработано техническое решение, позволяющее реализовать АИИС КУЭ в виде трех независимых друг от друга систем: 
1_АИИС КУЭ ЗСМК (12 объектов, 96 точек измерения); 
2_АИИС КУЭ НКМК (11 объектов, 70 точек измерения);
3_АИИС КУЭ ЕвразРуда (13 объектов, 98 точек измерения). 
Благодаря такому техническому решению все три системы работают независимо друг от друга и передают информацию в Центр сбора и обработки информации (ЦСОИ) ЕвразЭнергоТранс, расположенный непосредственно на площадке заказчика и интегрированный в его локальную вычислительную сеть. 
В АИИС КУЭ ЕвразЭнергоТранс сосуществуют двух- и трех- уровневые структуры. В двухуровневой системе отсутствует уровень информационно-вычислительного комплекса электроустановки (ИВКЭ). При отсутствии уровня ИВКЭ его функции выполняет информационно-вычислительный комплекс (ИВК), то есть опрос счетчиков производят серверы АИИС КУЭ.
1_Нижний уровень — информационно-измерительный комплекс (ИИК), представляет собой многофункциональные счетчики. 
2_Средний уровень — информационно-вычислительный комплекс электроустановки, состоит из устройств сбора и передачи данных (УСПД) и технических средств приема-передачи данных.
3_Верхний уровень — информационно-вычислительный комплекс, состоит из серверного оборудования с установленным программным обеспечением, а  также оборудования передачи информации АИИС КУЭ пром- площадок ЗСМК, НКМК, ЕвразРуда и ЦСОИ ЕвразЭнергоТранс.

Нижний уровень

В качестве ИИК в проекте использовались многофункциональные счетчики СЭТ-4ТМ.03 производства Нижегородский завод им. Фрунзе. Счетчик СЭТ-4ТМ.03 предназначен для учета активной и реактивной электрической энергии прямого и обратного направления в трех- и четырехпроводных сетях переменного тока с напряжением 3Х57,7/100 В. 
Для организации каналов связи с серверами АИИС КУЭ (при двухуровневой системе) используются GSM/GPRS коммуникаторы PGC-01. Для организации опросов счетчиков, подключенных к УСПД (при трехуровневой системе), применены медные кабельные линии с использованием интерфейса RS-485.

pic2.jpg

Рис. Новокузнецкий металлургический комбинат


Средний уровень

УСПД является промежуточным звеном в организации передачи данных на верхний уровень. В качестве УСПД в проекте применялись промышленные контроллеры «ЭКОМ-3000М» производства Прософт-системы. «ЭКОМ-3000М» осуществляет в реальном времени сбор, обработку, архивирование, отображение и передачу измерительной информации на уровень ИВК.
Связь между ИВКЭ и ИВК организована с помощью GSM/GPRS коммуникаторов PGC-01.

Верхний уровень

Для развертывания системы и хранения информации использованы сервера и хранилища данных компании Dell. На каждой площадке организован кластер из двух серверов Dell PowerEdge™ 2950 III и единой системы хранения данных Dell PowerVault™ MD3000. Кластерное решение обеспечивает высокий уровень надежности и отказоустойчивости системы.
Оборудование ИВК размещено непосредственно на предприятиях ЗСМК, НКМК, ЕвразРуда и ЦСОИ ЕвразЭнергоТранс.
В качестве каналов связи между серверами площадок и серверами ЦСОИ используется существующая ЛВС предприятия. В качестве каналов связи между серверами площадок и уровнем ИВКЭ и ИИК применены GSM/GPRS коммуникаторы PGC-01.

Система обеспечения единого времени (СОЕВ)

Одним из важнейших компонентов модернизированной АИИС КУЭ является СОЕВ, выполняющая законченную функцию измерений времени, имеющую нормированные метрологические характеристики и обеспечивающую синхронизацию времени с точностью, не хуже требований, предъявляемых АТС, а именно: ± 5,0 с/сутки. Для организации СОЕВ, выполняющей функцию синхронизации системного времени АИИС КУЭ ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат», ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат» и ОАО «Евразруда»  с глобальным астрономическим  временем, используется спутниковая система GPS. Синхронизация времени в системе осуществляется в автоматическом режиме по сигналам точного времени, принимаемым через GPS-приемники, входящие в состав УСПД «ЭКОМ-3000М» и серверов времени, подключенных к серверам АИИС КУЭ ОАО «Западно-Сибирского металлургического комбината», ОАО «Новокузнецкого металлургического комбината» и ОАО «Евразруда», а также ЦСОИ ЕвразЭнергоТранс. 

Каналы связи

Для организации передачи данных с территориально распределенных (до 300 км) точек измерения было разработано нестандартное техническое решение с использованием большого количества GSM/GPRS коммуникаторов PGC-01, работающих в режиме пакетной передачи данных (GPRS) для сбора информации о 3-минутных приращениях электроэнергии в течение 2-минут после завершения 3-минутного интервала. Для определения наиболее стабильных показателей работы оборудования связи и выбора оператора сотовой связи в регионе использования системы были проведены стендовые испытания с использованием различных типов оборудования посредством разных операторов сотовой связи. Требования Заказчика удалось выполнить с помощью GSM/GPRS коммуникаторов PGC-01 производства Прософт-системы посредством оператора сотовой связи Beeline. Коммуникатор PGC-01 предназначен для передачи дуплексного последовательного пакетного потока данных по GPRS- и GSM-каналам связи. Всего в модернизированной системе используется 76 GSM/GPRS коммуникаторов PGC-01, которые работают в режиме GPRS.

pic3.jpg

Надежность электропитания

Все оборудование, использованное в модернизированной АИИС КУЭ, имеет два источника питания с автоматическим вводом резерва. Для защиты оборудования от импульсных перенапряжений установлены стабилизаторы напряжения, которые приводят к нормированному значению напряжения на выходе стабилизатора, к которому подключено оборудование АИИС КУЭ. Данные решения способствуют продлению срока службы оборудования и существенному повышению отказоустойчивости системы. 
Для обеспечения надежного питания серверного оборудования АИИС КУЭ применяются источники бесперебойного питания (ИБП), которые позволяют работать всему оборудованию серверных шкафов не менее 30 минут при отключении внешнего питания шкафов, что в большинстве случаев достаточно для восстановления питания либо для корректного отключения системы. При этом схема питания серверных шкафов позволяет отключить и извлечь ИБП, не прекращая питания оборудования шкафов.

Климатическое исполнение шкафов и УСПД

На промышленных площадках ЗСМК, НКМК и ЕвразРуда существуют необслуживаемые подстанции и необогреваемые комплектные трансформаторные подстанции (КТП), на которых температура в зависимости от времени года может колебаться от –40 до +40 °С. Для решения этой задачи было применено оборудование специального климатического исполнения и шкафы с обогревом и защитой от влажности IP65, в которых размещено оборудование АИИС КУЭ, в том числе и УСПД «ЭКОМ-3000М».
Также на ЗСМК, НКМК и ЕвразРуда отсутствуют специализированные серверные помещения. Поэтому оборудование ИВК АИИС КУЭ размещено в шкафах, поддерживающих заданный внутри микроклимат, что позволяет обеспечить требуемые производителем оборудования условия эксплуатации.
Компанией Р.В.С. были выдержаны сроки реализации проекта модернизации АИИС КУЭ, позволившие заказчику избежать штрафных санкций со стороны АТС и получить Акт соответствия АИИС КУЭ. Проектные работы были выполнены менее, чем за два месяца, строительно-монтажные работы были произведены за полтора месяца, а пусконала-дочные работы заняли менее одного месяца.  
Модернизированная АИИС КУЭ позволила предприятиям ЕвразЭнергоТранс в реальном времени получать, обрабатывать, хранить и передавать заинтересованным сторонам информацию коммерческого учета электроэнергии, прогнозировать потребление электроэнергии, сократить издержки на получение данных коммерческого учета электроэнергии с удаленных и необслуживаемых подстанций и КТП.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(20)_2008

Н.И. Шеин, технический менеджер,
А.И. Родюков, инженер,
ООО «Р.В.С.», г. Москва,
тел.: (495) 797-96-92 ,  
е-mail: nshein@rvsco.ru, arodyukov@rvsco.ru