АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА «ПИРАМИДА» ЗАО ИТФ «СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ» 1. ВВЕДЕНИЕ Автоматизированные системы учета и контроля электроэнергии (АСКУЭ) относятся к классу сложных систем, в состав которых наряду с устройствами сбора и передачи данных (УСПД), входят средства обработки данных (ПЭВМ, программное обеспечение), и системы передачи информации (СПИ). Стоимость последних, как правило, превышает на несколько порядков стоимость УСПД - основу АСКУЭ. Большинство современных систем учета электроэнергии построено по принципу «объект автоматизации - канал связи - центральное УСПД», где в качестве объекта автоматизации могут быть трансформаторная подстанция, ГПП промпредприятия, подстанция энергосистемы и т.д., что резко увеличивает стоимость СПИ, особенно для таких объектов, как вертикально - построенные холдинги, энергосистемы, крупные промпредприятия. Именно на этом принципе построены АСКУЭ на базе оборудования других фирм. Существенную составляющую стоимости этих систем составляет и лицензионное программное обеспечение, особенно при создании большого числа АРМ для персонала предприятий. Условиям снижения затрат на построение СПИ и приобретения программного обеспечения, внедрению распределенных АСКУЭ на базе высоконадежных УСПД, отвечает информационно-измерительная система «ПИРАМИДА», выпускаемая ЗАО инженерно-технической фирмой «СИСТЕМЫ и ТЕХНОЛОГИИ», г. Владимир (регистрационный номер № 21906-01 в Государственном реестре средств измерений).^ 2. СОСТАВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИИС «ПИРАМИДА» Информационно-измерительная система контроля и учета «Пирамида» предназначена для измерений и коммерческого (технического) учета электрической энергии и мощности, а также автоматизированного сбора, накопления, обработки, хранения и отображения информации об энергопотреблении. В частности, «Пирамида» предназначена для создания многоуровневых автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии и мощности (АСКУЭ). Область применения: энергосистемы, электростанции, энергетические объекты, промышленные и приравненные к ним предприятия, мелкомоторные потребители, бытовые потребители и другие энергопотребляющие (энергопоставляющие) предприятия и организации всех форм собственности и ведомственной принадлежности. ИИС «Пирамида» компонуется на объекте эксплуатации из серийно выпускаемых технических средств и представляет собой территориально распределенную информационно-измерительную систему, состоящую в общем случае из измерительных трансформаторов напряжения и тока, счетчиков электроэнергии, устройств сбора и передачи данных УСПД (контроллеров, сумматоров), устройств связи (контролеров приема-передачи данных, мультиплексоров, маршрутизаторов), модемов различных типов и другой аппаратуры, пультов оператора (переносных терминалов, табло) и автоматизированных рабочих мест (АРМ) на базе ЭВМ типа IВМ РС и специализированного программного обеспечения (ПО). Счетчики электрической энергии с импульсными выходами преобразуют величину приращений измеренной энергии в последовательность электрических импульсов, количество которых пропорционально величине приращения энергии. Многофункциональные счетчики электрической энергии с цифровыми выходами (интерфейс RS-485, RS-422, RS -232, CAN, ИРПС и аналогичные) измеряют энергию, мощность и другие параметры и сохраняют эту информацию в энергонезависимой памяти. УСПД предназначены для сбора, накопления, обработки, хранения и отображение первичных данных об электроэнергии и мощности со счетчиков, а также для передачи накопленных данных по различным каналам связи (выделенным, коммутируемым, радио каналам и физическим линиям) через узловые маршрутизаторы на АРМ. АРМ предназначен для сбора, обработки и хранения информации, полученной по различным каналам, и для формирования учетно-отчетных документов в компьютере и выводе этих документов на принтер. Система обеспечивает измерение следующих основных параметров энергопотребления: -активной (реактивной) энергии за определенные интервалы времени по каналам учета, группам каналов учета и объекту в целом, с учетом временных (тарифных) зон, включая прием и отдачу энергии; -средних значений активной (реактивной) мощности за определенные интервалы времени по каналам учета, группам каналов учета и объекту в целом. Полный перечень параметров энергопотребления определяется типами применяемых электросчетчиков и УСПД и приводится в руководстве пользователя программного обеспечения системы. Кроме параметров энергопотребления (измерительной информации) в счетчиках и УСПД может храниться служебная информация: различные регистраторы событий, данные о корректировках параметров, данные о работоспособности устройств, перерывы питания, параметры качества электроэнергии в точке учета и другая информация. Эта информация может по запросу пользователя передаваться на АРМ. Для защиты метрологических характеристик системы от несанкционированных изменений предусмотрена аппаратная блокировка, пломбирование средств учета, кроссовых и клеммных коробок, а также многоуровневый доступ к текущим данным и параметрам настройки системы (электронные ключи, индивидуальные пароли, коды оператора и программные средства для защиты файлов и баз данных). ИИС «Пирамида» согласно описанию типа средств измерения ( регистрационный № 21906-01) состоит не только из счетчиков и УСПД, но и может включать в себя маршрутизаторы, модемы, центры сбора и обработки данных, программное обеспечение. В систему может входить несколько составных частей одного наименования. Конкретный состав системы определяется проектной и эксплуатационной документацией на нее. Состав программно - аппаратных средств приведен в таблице 1. Поверка и аттестация системы происходит по утвержденной типовой методике к описанию типа средств измерений ИИС «Пирамида» и не требует дополнительного внесения в госреестр.Таблица 1. Измерительные трансформаторы тока по ГОСТ 7746-89 Измерительные трансформаторы напряжения по ГОСТ 1983-89 Счетчики электрической энергии с импульсными выходами (класс точности 2,0 и выше) по ГОСТ 30206-94, ГОСТ 30207-94, ГОСТ 26035-83 и ГОСТ 6570-96, внесенные в Госреестр. Многофункциональные счетчики электрической энергии (имеющие цифровый интерфейс): СЭТ3 (Госреестр № 14206-99), ПСЧ-4ТА (Госреестр № 17352-98), СЭТ-4ТМ (Госреестр № 20175-00), «Альфа» и «ЕвроАльфа» (Госреестр № 14555-99 и № 16666-97) ЦЭ 6822/23 (Госреестр № 16811-97, № 16812-97), ЦЭ 6850 (Госреестр №16812-97), LZQM, LZKM (Госреестр № 16937-97), «Меркурий-200» (Госреестр № 20177-00) УСПД (контроллеры, сумматоры): СИКОН С1 (Госреестр № 15236-03) СИКОН С10 (Госреестр № 21741-03) ЦТ-5000 (Госреестр № 12172-90) Устройства сбора данных (УСД) типа: Е441, Е441М, Е443М2 (АСУ2.157.010) Е443М2 (Euro) (НЕКМ.426489.003) Модемы типа AnCom или аналогичные HS-модемыМодемы ВЧ-связи по ВЛ и аналогичные Контроллеры приема-передачи данных (мультиплексоры, маршрутизаторы) типа:^ КППД-1, КППД-2 (ЖБИМ 425672.100) КППД-3 (ЖБИМ 465645.101) СИКОН С30 (ВЛСТ 195.00.000) ИКМ-Пирамида (ВЛСТ 185.00.000) Устройство синхронизации времени ЭВМ типа IBM PC с монитором и принтером Компьютер переносной типа NoteBook Источник бесперебойного питания Специализированное программное обеспечение: пакет «Пирамида» пакет «Пирамида 2000» Структурная схема комплекса приведена на рисунке 1. Благодаря такой реализации АСКУЭ на базе ИИС «Пирамида» имеет ряд особенностей и преимуществ по сравнению с системами других производителей.АРМпользователя^ ФСК НП АТС ЦДР ФОРЭМ ^ ЦСОИ ЦСОИ ЦСОИАО-ЭНЕРГОУровень АО-ЭНЕРГОЦСОИ РДУ ИКМ ^ ИКМ (СИКОН С30) ИКМ (СИКОН С30) Уровень РЭС, ПЭСАРМпредприятия^ СИКОН С1 СИКОН С10 Уровень подстанций Основной канал связиРезервный канал связи Рис.1. Структурная схема ИИС «Пирамида». Псевдопараллельный опрос по выделенным каналам (за счет разности скоростей между ЭВМ - маршрутизатор и маршрутизатор объекта). Решение проблемы с разнотипными УСПД. Возможность включения в систему УСПД любого типа при условии передачи протокола. Работа с различными многофункциональными счетчиками в одной системе (СЭТ3, ПСЧ-4ТА СЭТ-4ТМ «Альфа» и «ЕвроАльфа», ЦЭ 6822/23, ЦЭ 6850, LZQM, LZKM, «Меркурий-200»). Отличительные особенности маршрутизации - использование нескольких типов каналов связи, резервирование каналов связи (работа по выделенным каналам, коммутируемым каналам (сотовым, спутниковым Globalstar «Гонец»), радиоканалам их комбинациям типа: телефонный канал с переходом на выделенный или выделенный канал с переходом на телефонный). Возможность доступа к УСПД с использованием технологий ЕТНЕRNET, FRАМЕ RЕLАY. Контроллеры производят самотестирование и тестирование подключенных к системе устройств путем посылки контрольных сообщений. Гибкое наращивание системы, как в части пользователей, так и в части дополнительных объектов без больших дополнительных затрат на развитие каналов связи и программного обеспечения. Возможность сетевой обработки данных об электропотреблении. Использование промышленной сети РRОFIBUS. В настоящее время фирмой выпускается УСПД ^ СИКОН С1, СИКОН С10 и СИКОН С30, которые можно эксплуатировать как в составе ИИС «ПИРАМИДА » так и в составе других АСКУЭ.СИКОН С1 предназначен для автоматизации коммерческого учета электроэнергии на розничном рынке электроэнергии и мощности и технического учета электроэнергии на подстанциях, электростанциях, промышленных предприятиях. Выпускается с 1996 года. Внесен в Госреестр средств измерений № 15236-03. Основные функциональные особенности контроллера: количество числоимпульсных входов - до 64-х; количество каналов учета -до 96-и; количество тарифных зон-8; количество групп учета – до 48 контроль данных об электроэнергии и мощности за 3 мин.,30 мин., сутки, месяц, ведение графиков мощности (3-х минутные за 2 часа, 30-ти минутные за 45 суток), как по каналам, так и по группам; фиксация внешних воздействий (пропадание питания, изменение коэффициентов, законов группирования, дискретных входов); регистрация и передача алармов через выделенные каналы ИИС «ПИРАМИДА» (например, превышения лимитов мощности). Контроллер имеет 4 универсальных программно настраиваемых последовательных каналов связи, в том числе 2 последовательных канала с полным интерфейсом RS 232. Каналы настраиваются на различные скорости обмена данными, формат данных, на различные подключаемые устройства. Обмен данными может производится по всем каналам одновременно. К последовательным каналам подключают: ЭВМ, устройства сбора данных типа Е441, 441М, 443М2, аппаратура вторичного уплотнения для каналов тональной и надтональной частоты, маршрутизаторы ИИС «ПИРАМИДА», радиомодемы (в том числе и GSМ-модемы, спутниковые, сотовые, Globalstar «Гонец»), цифровые многофункциональные счетчики (СЭТ3, ПСЧ-4ТА СЭТ-4ТМ «Альфа» и «ЕвроАльфа», ЦЭ 6822/23, ЦЭ 6850, LZQM, LZKM, «Меркурий-200»). Для физической реализации контроллер может комплектоваться модулями внешних интерфейсов: модуль RS - 232 (0-модем); модуль RS - 485 (для подключения цифровых счетчиков); модуль CAN (для подключения цифровых счетчиков); модуль RS - 422 (для подключения цифровых счетчиков); модуль МС (токовая петля 20 мА); модуль ВК (для подключения выделенных каналов на нагрузку 600 Ом); модуль ETHERNET (для подключения цифровых счетчиков); модуль СПИ (для подключения модемов аппаратуры СПИ). Контроллер поддерживает сеть Profibus (стандарт DIN19245) с возможностью съема информации с нескольких контроллеров в сети на персональный компьютер. Скорость в сети до 93,7 кбит/сек, расстояние до 1200 метров без репиторов. С репиторами расстояние увеличивается до 5 км. В сети может одновременно находится до 32 контроллеров. Дополнительно контроллер может комплектоваться модулем сигналов точного времени для синхронизации системы АСКУЭ. С 2001 года фирма приступила к выпуску сетевого индустриального контроллера ^ СИКОН С10 (зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений № 21741-03). Контроллер предназначен для коммерческого учета (технического) электроэнергии и мощности на оптовом конкурентном и розничном рынках электроэнергии и мощности. Его технические характеристики полностью соответствуют техническим требованиям, предъявляемым к УСПД, согласно «Положению об организации коммерческого учета электроэнергии и мощности на оптовом рынке», введенным 12.10.2001 г. Обладает следующими основными характеристиками и функциональными особенностями: - количество подключаемых счетчиков с импульсными выходами до 16; - количество подключаемых цифровых счетчиков до 96; - работа в сети до 32 контроллеров (до 512 каналов учета в системе) на скорости 93,7 и максимальном удалении 1200 метров без репитора и 5000 метров с репиторами; - количество групп до 48 в 1 контроллере и 256 групп в сети; - наличие встроенного пульта ЖКИ и клавиатуры; - контроль электроэнергии и мощности за подинтервал, 3 минуты и интервал 30 минут, а также сутки, месяц, квартал; - введение графиков нагрузки по каналам и группам; - контроль данных превышения лимитов мощности и небалансов; - 8 программно настраиваемых каналов последовательной связи для обмена с устройствами ИИС «ПИРАМИДА; - передача данных по импульсным и цифровым интерфейсам связи (ИРПС, RS-232, RS -485) и возможность работы с аппаратурой вторичного уплотнения по каналам тональной и надтональной частоты; - защита информации от несанкционированного доступа на программном и аппаратном уровне;СИКОН С 30 (маршрутизатор) предназначен для установки в узлах ветвления каналов связи или переход с одного вида канала связи на другой. Имеет восемь каналов связи для обмена информацией с внешними устройствами АСКУЭ (объектами): Два канала: «1» и «2» реализованы в виде полных интерфейсов RS-232 и выведены на 2 стандартных разъема типа DВ-9. Каналы рекомендуется использовать для подключения локальной ЭВМ и/или HS-совместимого модема для связи с удалённой ЭВМ или другой аппаратурой АСКУЭ.При необходимости каналы «1» и «2» могут быть сконфигурированы на другие интерфейсы путем установки в маршрутизатор соответствующих модулей. Шесть универсальных, программно настраиваемых каналов последовательной связи «3»-«8», к которым можно подключить модули последовательных интерфейсов следующих типов:Модуль RS-232 (0-модем);Модуль RS-485;Модуль связи (МС) – (ИРПС, токовая петля 20 mА, активный передатчик, пассивный приемник);Модуль ВК – выделенный канал для работы на нагрузку 600 Ом;Модуль СПИ – для работы с модемами типа СПИ. Готовятся к сертификации изделия: СИКОН С 50; СИКОН С 60; СИКОН С 70 . Система ИИС «Пирамида» и контроллеры СИКОН хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации в течении более чем 10 лет, и многие предприятия и энергосистемы установили и успешно эксплуатируют их: объекты: ОАО «РЯЗАНЬЭНЕРГО» (более 70 объектов); ОАО «ТУЛЭНЕРГО» (более 130 объектов); ОАО «ВЛАДИМИРЭНЕРГО» (более 80 объектов); ОАО «ТАТЭНЕРГО» (более 100 объектов); ОАО «МОСЭНЕРГО»; ОАО «УДМУРТЭНЕРГО»; ОАО «ВОЛГОГРАДЭНЕРГО»; ОАО «КАЛУГАЭНЕРГО»; ОАО «НОВОСИБИРСКЭНЕРГО»; ОАО «ЧУВАШЭНЕРГО»; ОАО «МАРИЭНЕРГО»; ОАО «АЛТАЙЭНЕРГО»; ОАО «КРАСНОЯРСКЭНЕРГО»; ОАО «АРЭК» (Казахстан) и другие. В рамках АО Энерго имеются АСКУЭ и на объектах ФСК: Михайлов 500 (Рязанская область), Владимир 750 (Владимирская область) и другие. электростанции и промышленные предприятия: Черепетская ГРЭС (Тульская обл.); ОАО «Рязанская ГРЭС»; Щекинское ОАО «Химволокно» (Тульская обл.); «Воскресенский цементный завод» (Московская обл.); Завод «Гигант» (Московская обл.); ОАО «Оргсинтез» (г. Казань); Ново-Рязанская ТЭЦ (Рязанская обл.); ТЭЦ–20 (г. Москва); ОАО «СеверСталь» (г. Череповец, Вологодская обл.); ОАО «Владимирский электромоторный завод» (г. Владимир); ОАО «Новомосковский завод керамических материалов» (Тульская обл.); ЗАО «Камышинский стеклотарный завод» (Волгоградская обл.); Пермское РНУ (ООО «Транснефтьсервис-С»), г. Москва; и другие объекты. ОАО «Российские железные дороги»: Московская железная дорога – более 130 объектов; Северо-Кавказская железная дорога – более 22 объектов; Приволжская железная дорога – 4 объекта.^ 3. СОСТАВ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯПрикладное программное обеспечение (ППО) обеспечивает сбор, хранение и обработку информации об энергопотреблении. Существует следующие типы программ: «Конфигурации»; «Оперативного сбора данных»; «Автоматизированного сбора данных»; «Диспетчерская задача» «Создание ведомостей» и «Работа с ведомостями». Программные модули выпускаются для работы в операционной системе WINDOWS. В зависимости от типа предприятия и требования заказчика, сформированы несколько программных пакетов, которые различаются составом и типом программных модулей. Краткая характеристика программных модулейМодуль «Конфигурация» - предназначен для создания и настройки общей конфигурации системы, в которой указывается список контроллеров (станций) в системе, название станции (объекта), ее номер и тип контроллера (УСПД), список датчиков и групп для каждой станции, пути доступа и вид канала связи до станции и т.д Можно формировать «потребителей». «Потребитель» - это объект, состоящий из каналов учета и групп с разных контроллеров. Все данные хранятся в формате необходимом для оперативного сбора. Модуль «Оперативный сбор» - работает в режиме «запрос - ответ», т. е. оператор формирует запрос интересующего его параметра. В режиме «чтения» оператор может просматривать («читать») запрашиваемую информацию Дополнительно можно опрашивать «потребителей». Собираемые данные отображаются в виде таблиц и графиков. Осуществляется многооконное отображение информации с заданным интервалом и периодичностью обновления для каждого окна данных. Возможно формирование в окне опроса как данных с различных объектов, так и различных параметров.Модуль «Автоматизированный сбор» - пользователь задает время сбора, объекты сбора и список необходимых параметров. При наступлении времени сбора программа запускается и осуществляет сбор данных без вмешательства со стороны оператора. Собранные данные формируются в специальные файлы баз данных, ведется протокол правильности сбора данных, на экран выдается только системная информация об установлении связи со станциями и информация о возможных возникающих при этом проблемах.Модуль «Создание ведомостей» - предназначен для создания шаблонов отчетов данных об электропотреблении в удобном для пользователя виде. Отчет создается на табличном поле, сходным с интерфейсом пакета «Microsoft Ехсеl».Модуль «Работа с ведомостями» - предназначен для получения конечных форм отчетов. Используются шаблоны форм, созданные модулем «Создание ведомостей». Шаблон формы загружается на обработку, при этом заполняются численными значениями все рассчитываемые поля. Данные о параметрах энергопотребления (полученные программами сбора в виде файлов *.dbf) выбираются из баз и автоматически заносятся в соответствующие ячейки шаблона. Редактируемые поля (время, дата, год, номер датчика, группы и т.д.) заполняются оператором вручную. Готовую форму можно сохранить в файле, просмотреть в виде графика, экспортировать (импортировать) в Ехсеl, Word и другие Windows приложения, распечатать на принтере.Пакет «Пирамида 2000» - разработан с целью перехода на современную операционную систему, для оптимизации использования оборудования (СОМ-портов, модемов и т.д.), уменьшения информационных потоков по каналам передачи данных за счет кэширования повторяющихся запросов, перехода к современным многопользовательским, корпоративным СУБД (INTERBASE), удобства работы пользователя (настройки оперативного сбора, реализации диспетчерских задач и задач оперативного сбора). Основные характерные особенности: Кэширование всех получаемых данных с контроллеров. Одновременная работа нескольких программ с одним СОМ портом. Конфигурация и данные кэша хранятся в клиент - серверной базе. Уровневая архитектура комплекса: Прикладной уровень (сервер PQL запросов). Средний уровень (работа с каналами связи). Нижний уровень (драйверы УСПД). Дополнительно комплектуются утилиты: «Пирамида 2000 – MS SQL» «Пирамида 2000 – Диспетчер» «Пирамида 2000 – SCADA» «Пирамида 2000 – АСКП (ОДУ Центра)» «Пирамида 2000 – Макет 63002 (ОДУ Урала)» «Пирамида 2000 – Макет 5900x» «Пирамида 2000 – Отчет XML» (НП АТС)^ 4. СОЗДАНИЕ КОМПЛЕКСА ТЕЛЕМЕХАННИКИВ настоящее время на различных объектах энергетики существуют АСКУЭ, телемеханические комплексы ТМ, построенные на различных аппаратных (и программных) контроллерах. Возникает желание иметь одинаковые аппаратные решения для контроллеров разного назначения. ЗАО ИТФ «Системы и технологии» приступила к расширению ряда разработанных и выпускаемых контроллеров Сикон для решения задач ТМ. Дальним развитием данной темы является использование одних каналов для передачи информации с различных контроллеров, необходимость опроса одним центром различных систем (АСКУЭ, ТМ) для получения полной информации в центрах управления режимами для соблюдения графика потребления субъекта на оптовом рынке. Основные функции комплекса: Учет расхода электрической и другой энергии на объекте на одном типе аппаратных средств. Мониторинг текущего состояния объектов и отображение его на мнемосхемах и ЖКИ экранах. Регистрация состояния и последовательности срабатывания дискретных сигналов. Дистанционное управление исполнительными механизмами на объекте. Учет ресурса работы оборудования. Регистрация аварийных и внештатных ситуаций возникающих на объектах. Оповещение обслуживающего персонала о возникающих ситуациях (возможно голосовое). Передача «АЛАРМ-ов» на верхние уровни системы. Ведение совмещенной базы АСУТП, Телемеханники и АСКУЭ. Организация сбора и передачи информации по существующим каналам связи. Мониторинг каналов связи с ведением журналов регистрации отказов и сбойных ситуаций. Фоновое тестирование аппаратных и программных средств комплекса. В состав АПК входит пункт управления (ПУ- название условное) и объектно ориентированное изделие (ООИ – название условное). Основные задачи ПУ: прием, обработка информации с ООИ; ведение совмещенной базы АСКУЭ, АСУТП и телемеханники; отображение состояния объектов на мнемосхемах и ЖКИ экранах; передача информации на верхние уровни (РДУ, НП АТС) по заданному сценарию. Структурная схема комплекса ТМ и интеграции с АСКУЭ приведена ниже:5. ВЫВОДЫ Комплекс технических и программных средств ИИС "Пирамида" соответствует требованиям, предъявляемым к техническим и программным средствам, согласно "Положению об организации коммерческого учета электроэнергии и мощности на оптовом рынке " и может использоваться для создания систем АСКУЭ на конкурентном оптовом и розничном рынке электроэнергии и мощности. В ближайшей перспективе, при заинтересованности предприятий и организаций, возможно создание универсального комплекса технических и программных средств для учета и управления объектами энергопотребления (производства, снабжения, распределения) в условиях рыночной экономики.