дистанционное отключение потребителя в случае необходимости (например, в случае расторжения контракта);
контроль качества услуг, предоставляемых каждому отдельному абоненту (число и продолжительность прерываний);
обнаружение и предотвращение случаев мошенничества;
передачу данных абоненту в режиме реального времени для поддержки алгоритмов управления нагрузкой и многотарифности;
управление нагрузкой, доступное для абонента;
передачу абоненту сообщений о потреблении электроэнергии и технико-коммерческих сообщений, а также информации для управления нагрузкой в режиме реального времени.
Кроме того, Telegestore может обеспечить переход бытовых потребителей на тарифную систему, дифференцированную по потребляемой мощности. При этом в контракте с абонентом оговариваются различные пороги (контрактные пределы) и характеристики сети низкого напряжения (уставки защиты). Максимальный порог потребляемой мощности может изменяться с шагом 0,1 кВт до 10 кВт для одной фазы и 200 кВт для многофазной сети. Потребление электроэнергии сверх заявленного предела регулируется следующими способами:
немедленное отключение;
предупредительный сигнал и отсроченное отключение;
регистрация данных о потреблении в специальном регистре для правильного биллинга без отключения.
Системы с передачей информации по силовой сети универсальны и многофункциональны, так как наравне с обработкой информации о потреблении различных видов энергетических ресурсов могут легко быть дополнены и другими функциями, например охранно-пожарной сигнализацией. Это только повышает их эффективность и снижает сроки окупаемости.
Ниже приведены краткие технические описания зарубежных систем AMR на базе PLC-технологий.
Итальянская оптимизированная система дистанционного снятия данных и телеуправления по силовой сети – MITOS (Meter Integrated Telemanagement Optimised System)
MITOS представляет собой новейший комплекс технических средств для энергосбытовых организаций, автоматизирующих их работу с бытовыми потребителями электроэнергии. Система разработана и серийно выпускается "Центром разработки систем дистанционного телеуправления энергопотреблением" и заводом фирмы "Шлюмберже" (Милан, Италия).
Система отвечает требованиям надежности и окупаемости. Она представляет собой законченный ряд устройств модульной конструкции, приспосабливаемых под конкретные нужды энергосбытовой организации. MITOS обеспечивает двусторонний обмен данными по проводам электрической сети низкого напряжения (на одной ступени трансформации) между традиционными индукционными одно-и трехфазными счетчиками существующей двухтарифной системы, дополненных специальными электронными компонентами, и другими элементами системы.
Компоненты системы встраиваются в корпуса счетчиков производства фирмы "Шлюмберже". Помимо дистанционного снятия показаний система обеспечивает такие функции, как выявление хищений электроэнергии, дистанционное отключение и подключение абонента, переключение тарифов, управление энергопотреблением абонента и т. п. Все элементы системы могут быть переконфигурированы дистанционно. Модульность системы позволяет оптимизировать ее архитектуру, обеспечивая наименьшие расходы при установке и эксплуатации.
Предлагаются следующие варианты построения системы.
1. Централизованная архитектура. Предназначена для густонаселенных районов. Включает в себя установленные в корпусах счетчиков интерфейсные модули, один концентратор на каждый распределительный трансформатор и центральное оборудование. Централизованная архитектура позволяет энергосбытовой организации управлять работой всей системы с центрального пункта, избегая необходимости нанесения визита в жилище абонента и к местам установки концентраторов.
2. Полуцентрализованная архитектура. Наиболее удобна для работы с коммерческими абонентами (по принятой в России терминологии, мелкомоторные потребители). Может служить основой для создания эффективной системы телеуправления потреблением.
Включает в себя установленные в корпусах счетчиков интерфейсные модули, необходимую инфраструктуру (один концентратор на каждый распределительный трансформатор). Функции управления и конфигурирования выполняются специальной программой портативного компьютера, соединенного с последовательным портом концентратора.
Данная архитектура позволяет энергосбытовой организации производить измерения, минимизируя расходы на центральное оборудование, избегая необходимости нанесения визита абоненту и посещая только места установки концентраторов с портативным компьютером.
3. Децентрализованная архитектура. Разработана для применения в местах с низкой плотностью потребителей (счетчиков электроэнергии).
Включает в себя установленные в корпусах счетчиков интерфейсные модули и приставки. Функции управления и конфигурирования выполняются специальной программой портативного компьютера, соединенного при помощи интерфейса с любой доступной точкой электрической сети (подключение через любую розетку в той сети, где имеются счетчики, снабженные интерфейсными модулями).
Децентрализованная архитектура позволяет производить дистанционное снятие показаний счетчиков и управление энергопотреблением, решая проблему доступа в жилища абонентов.
Система MITOS имеет относительно низкую стоимость (от 60 долларов США на счетчик). По информации фирмы "Шлюмберже", один из ее заводов в Португалии также начал выпуск систем подобного типа.
Израильская система управления потреблением электроэнергии EPSM (фирмы POWERCOM)
Израильская компания POWERCOM, член группы компаний DSI, занимается производством высоких технологий для военного и гражданского потребительского рынка по всему миру. Разработанная компанией система EPSM (система контроля и управления электроснабжением) дает возможность энергосбытовым организациям решать задачи автоматического считывания показаний счетчиков, управления нагрузкой, обнаружения несанкционированного потребления энергии и внедрения схем многотарифной оплаты энергии у потребителей, оснащенных простейшими однотарифными индукционными счетчиками.
Структурная организация системы EPSM аналогична структуре централизованной системы итальянской MITOS, т. к. она состоит из тех же составных частей: центрального компьютера, концентратора и блока дистанционного управления счетчиком (RMU). По особому заказу в случае необходимости система может быть дополнена блоком отключения нагрузки и образцовыми счетчиками для решения спорных вопросов учета.
Блоки RMU приспособлены к совместной работе с существующими электромеханическими счетчиками. RMU считывает показания, эти данные заносятся в запоминающее устройство, а затем передаются в концентратор по имеющимся проводам электросети с использованием специальных PLC-модемов. Передача информации по проводам электросети основана на технологии широкополосной связи, которая была специально разработана для военных целей, чтобы обеспечить надежную связь в условиях большой насыщенности электронными помехами. RMU принимает от концентратора команды, такие как изменение тарифного периода или цены на энергию, установку часов, отключение или включение квартирной сети или предварительно заданных нагрузок.
Центральный компьютер собирает информацию от всех концентраторов и передает данные о периодах потребления энергии и объеме потребленной энергии на компьютер энергосбытовой компании по линиям городской телефонной сети, по радио или линиям сотовой системы передачи цифровой информации (пейджерная связь).
Система осуществляет функции:
накопления данных по потреблению энергии в различные тарифные зоны суток;
накопления данных по спросу (потребности в электроэнергии); отключения потребителя (по отдельному заказу); обнаружения хищений энергии (по отдельному заказу); регистрации потребления по каждой фазе (по отдельному заказу); встроенного анализатора состояния (диагностики); гибкого автоматического поиска пути связи; автоматической установки связи.
Среди функций системы особый интерес представляет функция обнаружения хищений, которая может осуществляться по трем ступеням.
1– я ступень. Сравнение показаний трех контрольных RMU с суммой показаний всех RMU индивидуальных потребителей. Если разница этих двух величин слишком велика, – это сигнал тревоги.
2– я ступень. Применение детектора хищения, встроенного в RMU, который укажет на потребителя, ворующего электроэнергию. Детектор хищения представляет собой дифференциальный датчик, обнаруживающий обратное вращение диска счетчика.
3– я ступень. Применение сложного алгоритма, встроенного в RMU и концентратор, позволяющего обнаружить другие случаи нелегального потребления энергии.
Накопление данных по потреблению энергии в различные тарифные зоны суток означает, что все показания квалифицируются в зависимости от периода пользования энергией. Это позволяет применять многотарифный метод оплаты, при котором каждому периоду времени соответствует определенный тариф. В системе применяют различные тарифы в зависимости от дня недели (рабочие или нерабочие дни), вида потребителя (промышленный или бытовой) и т. п. Тарифы могут меняться с учетом инфляции или других изменений ценовой политики. Таблицы тарифов вводятся в систему оператором центрального компьютера. В центральном компьютере находятся и главные часы системы, синхронизирующие работу всех остальных элементов.
Данные по потреблению подсчитываются и формируются в блоки каждые 5 минут.
Швейцарская система управления потреблением электроэнергии DATAGIR AMDES (фирмы LANDIS & GYR)
В швейцарском городе Цуг на заводе фирмы "Ландис и Гир" производятся системы DATAGIR AMDES (Automatic Meter Data Exchange System) с двусторонней передачей информации по силовой сети, аналогичной системам MITOS и POWERCOM.
Система имеет возможность: переключать тарифы; управлять нагрузкой;
дистанционно считывать показания счетчиков; сигнализировать о происходящих событиях.
Имеется также функция комплексного оперативного управления потреблением энергоресурсов (электроэнергия, газ, вода, тепловая энергия).
Система включает в себя устройства передачи данных со счетчиков (MCU) в точках учета и управления, расположенных по всей силовой сети одной ступени трансформации (0,4 кВ). Эти устройства используют сеть 0,4 кВ для передачи данных в региональные концентраторы (RC), которые, в свою очередь, передают данные на центральную станцию С2000 различными способами (по телефонным линиям, радиоканалам, сети линий высокого напряжения). Центральная станция рассылает информацию в MCU через RC, обеспечивая двустороннюю систему передачи данных.
Устройства MCU устанавливаются у потребителей энергии и подключаются к сети 0,4 кВ, т. е. к коммуникационному каналу. MCU считывает показания со счетчиков, переключает реле, обрабатывает и передает данные в RC. MCU может запоминать данные со счетчиков, имеющих как цифровые, так и импульсные выходы. Оно может оснащаться тарифным модулем, что позволяет изменять тарифы дистанционно. Модульная конструкция MCU дает возможность адаптировать его для любых потребителей.
RC является связующим элементом системы между центральной станцией и подсоединенным к нему MCU. Он обнаруживает и регистрирует новые MCU, добавляемые в сеть, и таким образом автоматически формирует и корректирует конфигурацию системы. RC автоматически распределяет задания от центральной станции, собирает данные, запрашиваемые из MCU, и сохраняет их до тех пор, пока они не будут считаны центральной станцией. RC регулярно синхронизирует время и дату для всех MCU. Различные RC могут выполнять свои функции как одновременно, так и независимо друг от друга.
Центральная станция С2000 – это своего рода интерфейс между оператором и существующими системами обработки данных учета для одного или нескольких видов энергоносителей и воды. Она организует связь с RC, посылает им команды, запрашивает данные, собранные RC, обрабатывает их, сохраняет в базе данных и представляет результаты в графической или табличной форме.
В системе DATAGIR AMDES данные защищены от фальсификации ввиду их важности (безопасность для платежных документов и т. п.). Все модули имеют ограниченный доступ (система паролей). Например, после запроса с центральной станции RC сначала идентифицирует запрашивающего и проверяет его полномочия.
АСКУЭ бытовых потребителей в России
Ряд российских производителей также наладил выпуск технических средств АСКУЭ бытовых потребителей.
Например, в ОАО "Мосэнерго" совместно с Московским заводом электроизмерительных приборов (МЗЭП) был разработан комплекс технических средств КТС "ЭМОС-МЗЭП".
Архитектура КТС "ЭМОС-МЗЭП" во многом похожа на архитектуру описанных выше зарубежных систем. Контроллеры счетчиков (КС) устанавливаются на клеммную крышку одного из счетчиков в этажных осветительных щитках многоквартирных жилых домов (по одному на щиток) и подключаются к одной из фаз сети 220 В. Телеметрические выходы счетчиков и выходы переключения тарифов соединяются с соответствующими выходами КС. Один КС рассчитан на работу с 4 счетчиками. Для организации учета по тарифу, дифференцированному по двум зонам суток, в системе могут использоваться как двухтарифные, так и однотарифные счетчики, имеющие телеметрические датчики. В последнем случае несколько усложняется программное обеспечение КС, но удешевляется стоимость системы за счет использования более дешевых однотарифных счетчиков.
Кроме того, на каждые четыре счетчика предусматривается установка индикатора для предоставления абонентам всех данных, необходимых для правильной оплаты за электроэнергию:
номер квартиры,
потребление по каждому из двух тарифов в рублях и киловатт-часах, время действия тарифов и их величина.
Индикаторы монтируются рядом со щитками и связываются кабелем с соответствующим КС.
В щитовой комнате дома либо на трансформаторной подстанции устанавливается контроллер сети – накопитель (КСН), который подключается к сети 220 В. КСН обеспечивает работу по обмену данными с 255 удаленными счетчиками через 64 КС. К КСН могут быть подключены также до 8 счетчиков суммарного потребления энергии бытовыми абонентами. Последние предназначены для обнаружения фактов хищения балансовым методом и для учета потребления на технические нужды дома (лифты, освещение подъездов и т. п.).
Перед пуском системы в КСН с помощью переносного компьютера вводятся по каждому удаленному и непосредственно подключенному счетчику коэффициенты пересчета и начальные показания по двум тарифным зонам. После подачи сетевого напряжения эти данные автоматически перезаписываются по проводам сети 220 В в соответствующие КС счетчиков. С данного момента в каждом КС по каждому счетчику производится пересчет телеметрических импульсов в киловатт-часы потребленной энергии.
Сигналы переключения тарифов в соответствии с уставками передаются в КСН от встроенных часов по проводам сети. Сигналы принимаются всеми КС и отрабатываются на подключенных к ним счетчиках. Кроме того, каждые сутки в 0 часов КСН производит последовательный запрос данных, накопленных по каждому счетчику в КС, и запись их в свою память. По истечении месяца с КСН передается сигнал, по которому производится фиксация в КС данных потребления за месяц. Соответствующие данные фиксируются в памяти КСН.
В памяти КСН регистрируются также различные события с фиксацией даты и времени: отключение/включение сетевого напряжения, прием сообщений с телесигнализацией от КС (открытие/закрытие дверей этажных осветительных щитков, обрыв/восстановление проводных линий связи КС со счетчиками), отключение/включение отдельных потребителей по командам, введенным в КСН, отказы в работе отдельных КС.
При пропадании сетевого напряжения данные, хранимые в памяти КС и КСН, сохраняются в течение нескольких лет.
Средством сбора данных из КСН служат электронные сменные носители информации (СНИ) с емкостью на 510 абонентов каждый и сроком хранения данных до 10 лет.
В городском отделении (участке) энергосбытовой компании организуется автоматизированное рабочее место (АРМ) контролера, оборудованное компьютером с базой данных по энергопотреблению и платежам бытовых абонентов. Перед выходом на объекты контролер подключает СНИ к компьютеру, с которого в СНИ записывается справочная информация об абонентах, инструкции контролеру и маршрут. Вся эта информация может быть просмотрена на дисплее электронной книжки контролера (ЭКК) при установке в него СНИ. При подходе к месту установки КСН контролер подключает к соответствующему разъему КСН "чистый" СНИ, и в течение 10 секунд вся информация по энергопотреблению из КСН переписывается в СНИ.
После этого контролер имеет возможность просмотреть считанные из КСН данные на индикаторе ЭКК. Контролер вводит в ЭКК с клавиатуры любую необходимую дополнительную информацию, но при этом не может изменить данные коммерческого учета.
После окончания сбора данных контролер возвращается в отделение (участок) и передает СНИ с записанной информацией старшему контролеру для ввода в компьютер, дальнейшей обработки и выписки счетов.
Система внедрена в объеме, обеспечивающем снятие показаний счетчиков абонентов, расположенных почти в двухстах многоквартирных московских домах с кабельными сетями напряжением 0,4 кВ, а также в коттеджном поселке в Ростовской области с воздушными сетями.
Создатели системы представляют ее дальнейшее совершенствование в следующем направлении.
Каждый абонент будет обеспечен персональной электронной книжкой абонента (ЭКА), по конструкции аналогичной СНИ. Подключив ее к соответствующему разъему индикатора, имеющегося на каждом этаже, абонент может просмотреть на подсвечиваемом жидкокристаллическом дисплее потребление по каждому из двух тарифов в рублях и киловатт-часах, время действия тарифов и их величину, общую задолженность за предыдущий месяц. Список данных может быть легко расширен. С помощью ЭКА и считывающей аппаратуры в банке станет возможным получение абонентом информации об оплате своих обязательств. В индикаторе предусмотрено и звуковое оповещение потребителя о задержке оплаты.
Данная система легко позволяет перейти к режиму предварительной оплаты за электроэнергию. Это станет возможным после дооснащения счетчиков устройствами отключения потребителя, которые по команде с КСН произведут отключение потребителя в случае длительной неуплаты после неоднократных предупреждений или при значительном превышении им допустимой потребляемой мощности.
Данная система легко превращается в централизованную, если КСН дооснастить модемом для передачи данных по телефонным сетям на центр обработки информации энергосбытовой компании.
Система легко может быть расширена путем подключения к ней счетчиков газа, воды, тепла. В случае централизованного варианта применения к ней может быть подключена и охранная сигнализация квартир. При этом ЭКА может быть использована в качестве единой книжки платежей за коммунальные услуги.
Стоимость автоматизации в пересчете на одного абонента сегодня не превышает стоимости двухтарифного счетчика. Затраты времени и средств на массовую автоматизацию при этом минимальные, так как линии связи – провода силовой сети – уже существуют.