Телефон: +7 965 4170072

АСКУЭ ГЭС Волжского каскада

Создание автоматизированной системы учёта (АИИС КУЭ) является обязательным требованием при выходе предприятия на оптовый рынок электроэнергии (ОРЭ). АИИС КУЭ ГЭС построена на базе программно-аппаратного комплекса АльфаЦЕНТР компании Эльстер Метроника и обеспечивает коммерческий и технический учёт потребления и отпуска электроэнергии, оперативный контроль текущей нагрузки.

ОАО "ГидроОГК" является одной из крупнейших по установленной мощности гидрогенерирующих компаний в мире. Она объединяет около 50 ГЭС с общей установленной мощностью 23,3 ГВт.

Назначение
АИИС КУЭ ОАО "Каскада Верхневолжских ГЭС" предназначена для организации автоматизированного коммерческого учёта электроэнергии в точках учёта и получения информации о потребляемой электроэнергии предприятием ОАО "Каскад Верхневолжских ГЭС".

Основное назначение АИИС КУЭ:  

  • Коммерческий учёт расхода и прихода электроэнергии за заданные интервалы времени на оптовом рынке электрической энергии и мощности (ОРЭ). 
  • Измерение средних мощностей на заданных интервалах времени.
  • Мониторинг нагрузок измерительных комплексов.

А также, обеспечение проведения финансовых расчетов Каскада ВВГЭС на оптовом рынке электроэнергии и передача достоверной коммерческой информации субъектам рынка – ОАО "ГидроОГК", ОДУ "Центра", НП "АТС".

Состав системы
АИИС КУЭ представляет собой комплекс программно-технических средств, состоящий из:  

  • Первичных преобразователей – измерительных трансформаторов тока и напряжения. 
  • Вторичных цепей между измерительными трансформаторами и счётчиками электроэнергии.
  • Первичных средств учёта – микропроцессорных многотарифных счётчиков электроэнергии ЕвроАЛЬФА.
  • Устройств сбора и передачи данных (УСПД) RTU-325.
  • Каналов связи УСПД с первичными средствами учёта.
  • Средства синхронизации системного времени. 
  • Каналов связи УСПД с сервером базы данных и субъектами обработки коммерческой информации. 
  • Автоматизированных рабочих мест операторов.
  • Сервера базы данных АльфаЦЕНТР. СУБД Oracle. 
  • Средств программного обеспечения счётчиков, УСПД, АРМ. ПО АльфаЦЕНТР.

Все средства измерений (измерительных трансформаторы тока и напряжения, счётчики, УСПД, ПО) внесены в Госреестр РФ и имеют действующие свидетельства о поверке.

Системное решение
АИИС КУЭ Каскада Верхневолжских ГЭС представляет собой 3-х уровневую автоматизированную систему с иерархической распределённой обработкой информации:

1. Уровень. Проведение измерений.
Включает в себя трансформаторы тока и напряжения, вторичные измерительные цепи, счётчики ЕвроАЛЬФА, блоки дополнительного питания счётчиков, преобразователи сигналов).

2-й уровень. Информационный уровень электроустановки.
Включает в себя устройства сбора и передачи данных RTU-325, объединенные в сеть, модули обмена информацией со счётчиками ЕвроАЛЬФА, с рабочими местами верхнего уровня и внешней системой. Коммуникационная аппаратура, УСПД, устройства синхронизации системного времени, источники бесперебойного питания поставляются в функционально законченных модулях – шкафах АСКУЭ МЕТРОНИКА МС-200.

3-й уровень. Информационный уровень сервера базы данных.
Включает в себя сервер базы данных, каналы сбора данных, рабочие места оперативно-диспетчерского персонала, имеющие модули связи с устройствами сбора и передачи данных. Программное обеспечение для всех уровней системы АльфаЦЕНТР.

Структура АИИС КУЭ, а также используемый для её создания программно-технический комплекс, соответствует техническим требованиям к АИИС, утвержденным НП АТС (Приложение 11.1 к договору о присоединении к торговой системе оптового рынка).

Работа системы
Измерительные трансформаторы передают по вторичным цепям на счетчики электроэнергии масштабированные значения токов и напряжений. Эти значения обрабатываются микропроцессором счетчика, преобразуются в значения мощности, электроэнергии и другие величины и записываются в память счетчика в цифровом виде.

В процессе выполнения измерений автоматически фиксируется:  

  • Значение измеренной активной электроэнергии.
  • Значение измеренной реактивной электроэнергии.
  • Календарная дата и время выполнения измерений.
  • Наименование (номер канала учёта). 
  • Номер измерения на контролируемом присоединении. 
  • Интервальное значение времени измерений.

Счётчики электроэнергии подключаются последовательно к общей шине RS-485 (не более четырех счётчиков на шину) с использованием разветвителей интерфейса ПР-3. Интерфейс RS-485 выбран исходя из условий достаточной помехозащищенности, удобства монтажа, наладки и экономии кабельной продукции.

Связь УСПД со счётчиками организуется с применением преобразования сигналов интерфейса RS-485 в сигналы передачи данных по оптоволоконным линиям связи и в обратном преобразовании на входе в УСПД. Связь УСПД со счётчиками, установленными на расстоянии до 1 км, осуществляется напрямую по интерфейсу RS-485.

УСПД опрашивает счётчики один раз в минуту. При опросе УСПД устанавливает связь со счеётчиком, после чего осуществляется передача данных. Опрос счётчиков, расположенных на одной шине происходит последовательно. Во время сеанса связи с одним счётчиком, остальные счётчики, расположенные на общей шине, не опрашиваются. Время связи с одним счётчиком составляет примерно 10 секунд.

Полученная информация записывается в энергонезависимую память УСПД. Далее, по запросу с верхнего уровня, с периодичностью один профиль раз в минуту, второй профиль раз в 30 минут информация передается на сервер базы данных. Вышеописанные процедуры происходят автоматически, а время и частота опроса настраиваются вручную на этапе пуско-наладки системы или в процессе эксплуатации системы.

Связь ГЭС с сервером базы данных осуществляется через оптоволоконную линию связи. В качестве резервного канала передачи данных используется сеть связи GSM 900/1800.

Оборудование

Счётчики
В системе используются счётчики электроэнергии ЕвроАЛЬФА, которые измеряют активную и реактивную энергию и мощность в двух направлениях с классом точности 0,2S и 0,5S в режиме многотарифности. Все счётчики комплектуются дополнительной памятью для хранения измеренных данных. Счётчики имеют жидкокристаллический дисплей для визуального контроля информации. А также оптический порт для снятия данных со счётчика при помощи переносного компьютера.

Каждый счётчик имеет цифровой выход – интерфейс RS-485 для подключения к коммуникационной аппаратуре и передачи данных на вышестоящие уровни. Скорость передачи данных составляет не менее 9600 бит/сек.

Все счётчики снабжены функцией резервного питания для обеспечения работы счётчиков при отключении оборудования.

Счётчики устанавливаются на панелях учета и в релейных отсеках ячеек. Рядом с каждым счётчиком монтируется испытательная клеммная колодка с возможностью пломбирования и блок дополнительного питания.

УСПД
Применяемые УСПД типа RTU-325 предназначены для сбора данных об энергопотреблении от первичных измерителей – микропроцессорных счётчиков электрической энергии с цифровыми интерфейсами, перевода измеренных значений в именованные физические величины, формирования групповых измерений. УСПД обеспечивают высокоточный учёт электрической энергии и мощности за фиксированные интервалы времени, в условиях многотарифности, отображение данных учёта на встроенный дисплей и передачу данных по каналам связи на верхние уровни системы.

УСПД опрашивают счетчики в 1 и 30 минутном цикле. При разрыве канала связи между счётчиком и УСПД данные в счётчиках сохраняются. После восстановления канала связи УСПД автоматически считывает всю недостающую информацию.

Количество портов УСПД на каждом из уровней рассчитаны с учётом возможного добавления в систему дополнительных точек учёта.

Шкаф АСКУЭ
УСПД поставляется в составе низковольтных комплектных устройств АСКУЭ шкаф МЕТРОНИКА МС-200. Монтаж шкафов и контроль комплексной работы устройств производится на заводе Эльстер Метроника, что обеспечивает простоту монтажа и наладки оборудования на объекте. Шкафы обеспечивают возможность размещения оборудования в промышленных помещениях, предотвращают несанкционированный доступ к оборудованию, обеспечивают климатическую защиту оборудования.

В шкафу помимо УСПД устанавливаются:  

  • Различные адаптеры и коммуникаторы для преобразования сигналов RS-485, RS-232, Ethernet.
  • Телефонные и GSM-модемы.
  • Устройство синхронизации системного времени для обеспечения привязки коммерческой информации по учёту электроэнергии к единой системе измерения времени.
  • Вспомогательные технические устройства для организации разводки кабелей внутри шкафа.
  • Термостат и вентилятор для поддержания заданных климатических условий в шкафу.
  • Источник бесперебойного питания, который позволяет сохранить питание устройств шкафа в случае исчезновения основного питания в течении двух часов.

В центре сбора устанавливается серверный шкаф АИИС  МЕТРОНИКА МС-250, который комплектуется:  

  • Сервером базы данных, который предназначен для считывания информации с УСПД и её долговременного хранения. На сервере устанавливается многопользовательская версия ПО АльфаЦЕНТР AC_SE на пять пользователей. 
  • Модемами выделенных/коммутируемых телефонных линий, GSM и другими коммуникационными устройствами с блоками питания.
  • Климатконтролем.
  • Источником бесперебойного питания мощностью.

Синхронизация времени
В системе автоматически поддерживается единое время во всех её компонентах, в частности в счётчиках, где происходит датирование измерений, с точностью не хуже ±5 секунд/сутки.

Синхронизация времени производится от эталона, в качестве которого выступает GPS (глобальная система позиционирования). В качестве приёмника сигналов GPS о точном астрономическом времени используются устройства синхронизации системного времени (УССВ), подключаемые к УСПД. От УССВ синхронизируются внутренние часы УСПД, а от них – внутренние часы счётчиков ЕвроАЛЬФА, подключенных к УСПД.

Для синхронизации времени АльфаЦЕНТР комплектуется программным модулем АС-Т.

При длительном нарушении работы канала связи между УСПД и счётчиками, время счётчиков корректируется от переносного инженерного пульта. При снятии данных через оптический порт счётчика производится автоматическая подстройка его часов.

Программное обеспечение

Программное обеспечение системы АИИС КУЭ функционирует на нескольких уровнях:  

  • ПО счетчика ЕвроАЛЬФА – AlphaPlus E.
  • ПО для конфигурации УСПД. 
  • ПО АИИС и АРМ пользователей – АльфаЦЕНТР РE.

Программное обеспечение системы учета АльфаЦЕНТР разработано с учетом следующих требований:  

  • клиент серверная архитектура
  • многопользовательский режим доступа
  • параллельный сбор данных
  • параллельная система расчётов 
  • система диагностики сбора данных, расчетов и работы аппаратных средств системы 
  • масштабируемая производительность (модульное построение).

В качестве СУБД АРМ используется ORACLE. В качестве ОС рабочих станций используется Windows 2000 pro (русская версия).

АРМ АИИС КУЭ
На предприятии устанавливаются автоматизированные рабочие места операторов АИИС КУЭ.

На АРМ устанавливается клиентская часть ПО АльфаЦЕНТР AC_РE, которая позволяет:  

  • параметрировать АИИС КУЭ;
  • организовывать опрос УСПД; 
  • рассчитывать потребленную электроэнергии с учетом временных зон;
  • находить максимум мощности для каждой временной зоны;
  • документировать параметры учёта электроэнергии в виде отчетных форм на принтере;
  • организовывать доступа к АИИС КУЭ на основе системы паролей и разграничения полномочий пользователей.

Под параметрами учёта электроэнергии понимаются данные об электроэнергии и мощности (принятой/переданной) и данные о параметрах электрической сети, характеризующих качество электроэнергии (токи, напряжения, частота, cos? нагрузки).

Безопасность
Для организации защиты технических и программных средств от несанкционированного доступа предусмотрено:  

  • Подключение электросчётчиков к вторичным обмоткам трансформаторов тока отдельно от цепей релейной защиты, электроизмерительных и фиксирующих приборов. 
  • Подключение электросчётчиков к трансформаторам напряжения отдельным кабелем через автоматический выключатель. 
  • Пломбирование промежуточных клеммных сборок измерительных ТТ и ТН. 
  • Пломбирование корпуса электросчётчика (пломба завода изготовителя).
  • Пломбирование откидывающегося прозрачного окна на лицевой панели счётчика (Энергосбыт АО-Энерго).
  • Пломбирование винтов крепления крышки зажимов счетчика (Энергосбыт АО-Энерго).
  • Пломбирование крышки УСПД. 
  • Пломбирование корпуса УСПД на заводе изготовителе. 
  • На программном уровне организован многоуровневый доступ к ПО технических средств с разграничением прав пользователей через систему паролей.

Будущее системы
Система АИИС КУЭ приспособлена к дальнейшей модернизации: добавления в систему новых точек учёта, увеличения количества автоматизированных рабочих мест. Наращивание аппаратных и программных средств обеспечивается без вывода системы из постоянной эксплуатации.

Средняя наработка на отказ счётчиков ЕвроАЛЬФА составляет 50000 часов, УСПД типа RTU-325 – 40000 ч. Срок службы УСПД равен 24 годам, срок службы счётчиков – 30 лет.

Ход работ
Работы по созданию системы были начаты в середине 2005 г. и включали в себя:  

  • Предпроектное обследование. 
  • Разработку и согласование в НП "АТС" техзадания и проекта.
  • Поставку оборудования.
  • Монтаж и пуско-наладку.
  • Разработку программы и методики испытаний. 
  • Разработку и аттестацию методики выполнения измерений (МВИ) и документации. 
  • Сдачу системы АИИС в опытную эксплуатацию.
  • Внесение АИИС в Госреестр.
  • Сдачу системы АИИС в промышленную эксплуатацию.

В настоящее время оборудование поставлено и установлено на все объекты электростанций Волжского каскада Камской, Нижегородской и Каскада Верхневолжских ГЭС. Система функционирует.

13 ноября 2006 г. получен сертификат о внесение в Госреестр средств измерений системы АИИС КУЭ Нижегородской ГЭС.

 

 

 

Структурная схема АСКУЭ гидроэлектростанций Волжского каскада jpg 198.1 Кб