ВНЕДРЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ ЯКОВЛЕВСКОГО РАЙОНА БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

Анализ балансовых расчетов в распределительных сетях 0,4 кВ показал, что коммерческие потери электроэнергии наносят огромный экономический ущерб. В Яковлевском районе Белгородской области, обладающем значительным потенциалом развития инфраструктуры энергообеспечения, происходит интенсивное подключение новых потребителей. Целью данной работы является снижение коммерческих потерь в сельских распределительных сетях 0,4 кВ с внедрением автоматизированной системы коммерческого учета электрической энергии. В основу исследования коммерческих потерь положены результаты балансовых расчетов, проведенных в филиале ПАО «МРСК Центра» - «Белгородэнерго» за период с 2015 до 2018 г. Методика исследования потерь отражена в оперативных и перспективных расчетах ожидаемых потерь электроэнергии. В основу построения АСКУЭ положена PLC-технология, при которой информация передается о потребляемой электроэнергии по проводам линии электропередачи со скоростью до 500 Мбит/с. Разработана структурная схема электроснабжения с использованием иерархии учета электроэнергии: однофазных и трехфазных счетчиков типа «Нейрон» с встроенным модемом передачи данных по силовой сети. Счетчики обеспечивают накопление и хранение данных энергопотребления с нарастающим итогом и работу в многотарифном режиме. На подстанциях 6-10/0,4кВ располагаются концентраторы «УСПД-Нейрон», осуществляющие синхронизацию передачи и приема данных через выбранный канал связи. Контроль потребления энергоресурсов основан на самоорганизующейся системе АСКУЭ с использованием трехуровневой схемы. Процесс передачи энергии от потребителя производится непосредственно на границы балансовой принадлежности, то есть в верхней части ближайшей опоры перед домом потребителя. Общий контрольный прибор учета на всю линию находится в подстанции. Приведена схема постепенного внедрения и установки приборов учета системы АСКУЭ в поселке Яковлево Яковлевского района. Внедрение системы АСКУЭ в поселке Яковлево привело к снижению коммерческих потерь за период с 2015 по 2018 г. на 40 %.

Ключевые слова: электроэнергия, потери, приборы учета.

Введение. В современной экономической ситуации в России сбор и обработка данных энергоресурсов основаны на использовании автоматизированного приборного энергоучета, при котором участие человека минимизируется. Современные измерительные приборы обеспечивают эффективную работу по учету отданной в сеть электроэнергии и получаемой потребителями.

На сегодняшний день коммерческие потери электроэнергии в сетях 0,4 кВ наносят огромный экономический ущерб, что отражается при анализе балансовых расчетов. Для сетей, имеющих большое количество точек поступления и отпуска электроэнергии, обеспечение синхронного снятия показаний практически невозможно [1].

В Яковлевском районе Белгородской области происходит интенсивное подключение новых потребителей со значительным потенциалом развития инфраструктуры энергообеспечения района. В связи с этим увеличивается сложность снятия показаний счетчиков электрической энергии в ноль-ноль часов местного времени последнего числа каждого расчетного месяца.

Территориальная разбросанность многочисленных приборов учета не представляет возможности полного контроля со стороны персонала РЭС, правильности снятия показания счетчиков.

Цель исследований. В связи со сложившейся ситуацией в Яковлевском районе по потерям электроэнергии в сельских сетях перед нами была поставлена цель: создать автоматизированную систему коммерческого учета электрической энергии.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ роста потребителей и мощности отдаваемой в сеть электроэнергии;
• разработать архитектуру построения АСКУЭ в Яковлевском районе.

Материалы и методы исследований. Материалом исследования явились коммерческие потери электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ, технология и архитектура внедрения системы АСКУЭ, оптимально подходящая для сетей Яковлевского района.

При проведении исследований мы использовали два основных метода расчетов потери электроэнергии. Оперативный расчет проводили по полученным данным Яковлевского РЭС, при котором учитывали рост потребителей и мощность отдаваемой в сеть электроэнергии (рис. 1, 2) [2, 4, 5].

Перспективный расчет проводили с целью определения ожидаемых потерь электроэнергии на ближайшие годы и восстановления экономики филиала ПАО «МРСК Центра» - «Белгородэнерго».

Яковлевский район является граничащим с Белгородским, в нем проводится широкая застройка энергоемкими дачно-кооперативными объектами. На рисунке 1 показан рост потребителей электроэнергии за период с 2013 по 2018 г. для физических и юридических лиц.

Рисунок 1. Рост числа потребителей электрической энергии в Яковлевском районе

Снятие показания при таком количестве потребителей не будет действительным и точным. Внедрение системы АСКУЭ повысит точность и правдивость данных при контроле достоверности учета электроэнергии, чему способствует ежемесячное составление баланса поступившей и отпущенной электрической энергии.

Внедрение АСКУЭ – эффективный путь снижения коммерческих потерь в сетях электроснабжения 0,4 кВ. Одной из важнейших функций АСКУЭ является борьба с хищениями электроэнергии. Серьезная доля хищений приходится на частный сектор. На рисунке 2 приведена динамика роста мощности, отдаваемой филиалом ПАО «МРСК Центра» - «Белгородэнерго» в сети Яковлевского района. Анализ кривых потребляемой мощности позволяет оценить величину реальных потерь, связанную с хищениями, что составляет около шести тысяч киловатт ежемесячно. Производители АСКУЭ предусматривают в своих разработках целые комплексы защитных мероприятий. Самый действенный способ борьбы с хищениями – это контроль баланса по объекту. Эта функция реализована в АСКУЭ практически всех производителей. Система ведет постоянное сведение баланса во внутридомовых сетях: сколько «пришло» на счетчик подстанции и сколько «ушло» через счетчик на опоре. Если баланс не сходится, значит, кто-то пользуется электроэнергией в обход счетчика. Плюс к этому АСКУЭ выявляет аномальные режимы потребления в каждом доме. А на основании этих данных несложно определить жильца, занимающегося хищениями. На основании собранных данных система контролирует небалансы на объектах учета, что позволяет выявлять оператору проблемные участки. Что касается систем дистанционного отключения проштрафившегося абонента, то с этой опцией АСКУЭ следует обращаться осторожно. Причем главная проблема не в отключении, а в последующем включении питания. АСКУЭ после внесения платежа должником должна автоматически восстановить его энергоснабжение. Но неизвестно, какие приборы в квартире в этот момент включены в сеть. Внезапное включение может привести к порче оборудования. Чтобы избежать таких ситуаций, надо хотя бы продублировать автоматическое включение ручным. Абонент получает информацию о возобновлении энергоснабжения, после чего сам, с осознанием ответственности, поворачивает рубильник.

Рисунок 2. Увеличение максимальной мощности, отдаваемой в сети потребителей Яковлевского района в период с 2013 по 2018 г.

В основе построения АСКУЭ используется PLC-технология, при которой информация о потребленной электроэнергии передается по проводам линии электропередачи. PLC включает BPL – широкополосную передачу данных по линии электропередачи со скоростью до 500 Мбит/с и NPL – узкополосную передачу информации по линии электропередачи со значительно меньшими скоростями передачи данных до 1 Мбит/с.

В зависимости от диапазона рабочих частот, пропускной способности и удаленности потребителя от концентратора существует несколько проводных технологий передачи информации показаний приборов учета.

Анализ существующих проводных технологий приведен в таблице [3].

Таблица 1.

Основные параметры проводных технологий

Наличие разветвленной инфраструктуры энергопотребления и низких финансовых затрат на установку системы АСКУЭ дает предпочтение PLC-технологии.

Для технической реализации PLC-технологии на объектах энергопотребления частного сектора используются однофазные счетчики «Нейрон-Н1» и трехфазные счетчики «Нейрон-Н3П» с встроенным модемом передачи данных по силовой сети (PLC-модем). Счетчики обеспечивают накопление и хранение энергопотребления с нарастающим итогом, работу в многотарифном режиме, учет реактивной энергии, дистанционное вкл/откл или ограничение потребления, измерение и индикацию мгновенных значений мощности, напряжения тока, cos F. Следует учитывать, что интерфейс PLC-I обеспечивает получение данных только об учтенной электроэнергии. На подстанциях 6-10/0,4 кВ располагаются концентраторы «УСПД Нейрон». Концентратор осуществляет синхронизацию передачи и прием данных от счетчиков электроэнергии по одной фазе и передачу данных через выбранный канал связи на районный диспетчерский пункт. Возможен съем накопленной информации на переносной компьютер инспектора непосредственно на месте установки концентратора. Концентратор обеспечивает:

• прием, обработку и хранение данных об энергопотреблении от 1024 счетчиков;
• передачу индивидуальных и групповых команд счетчикам;
• синхронизацию внутренних часов многотарифных счетчиков;
• ретрансляцию данных для увеличения зоны охвата;
• формирование данных об аварийно-техническом состоянии системы;
• подключение GSM и радиомодемов, адаптеров сети ethernet.

Для контроля потребления энергоресурсов используется трехуровневая схема.

1. Нижний уровень – включает комплекс приборов для учета энергоресурсов, передает данные о потоках энергии.
2. Средний уровень – маршрутизатор устройства для сбора и передачи данных (УСПД) опрашивает счетчики, группирует данные и пакетами пересылает их наверх.
3. Верхний уровень (сервер) обеспечивает сбор, хранение и обработку данных, а также решение прикладных задач.

Как правило, использование PLC-технологии предполагает наличие в счетчиках микропроцессорных УСПД [5].

В результате получается самоорганизующаяся система, в которую может быть завязано любое количество приборов учета, расположенных на сколь угодно большой территории (рис. 3) или в многоквартирном доме.

На рисунке 3 показана структурная схема электроснабжения объектов с использованием иерархии системы учета электроэнергии, приведено расположение измерительных приборов и пункта концентратора в подстанции для передачи информации в диспетчерский пункт Яковлевского РЭС.

Рисунок 3. Самоорганизующаяся система АСКУЭ: 1 – счетчики электрической энергии; 2 – дом потребителя; 3 – линия электропередачи; 4 – концентраторы «УСПД Нейрон (располагаются в ТП)

На рисунке 3 изображено движение электроэнергии от трансформаторной подстанции к приборам учета потребителей и обратное движение данных о потреблении с приборов учета в приемник сбора данных, располагающийся в трансформаторной подстанции.

PLC-концентратор, интегрированный в УСПД, позволяет собирать данные от счетчиков в радиусе до 2 км. Один счетчик опрашивается в течение нескольких минут. К тому же расстояние, на котором обеспечивается качественная работа PLC-концентратора, может уменьшиться в разы, если силовые сети старые, с большим числом «скруток».

На рисунке 4 показан график снижения коммерческих потерь до и после внедрения системы АСКУЭ в п. Яковлево (Яковлевский район).

Рисунок 4. График снижения потерь в Яковлевском районе за период с 2015 по 2018 год

Заключение. При выборе поставщика аппаратуры или создании локальной АСКУЭ «под ключ» необходимо обратить внимание на открытость системы. Необходимо наличие описаний протоколов обмена данными с УСПД и счетчиками энергии/мощности, описания структуры и особенностей реализации базы данных, подробного описания принципов функционирования всех компонентов АСКУЭ – как аппаратных, так и программных. В противном случае могут возникнуть проблемы с интеграцией локальной АСКУЭ в региональную.

Соблюдение технических требований, предъявляемых к АСКУЭ, является залогом успешного ввода в промышленную эксплуатацию и надежного функционирования системы.

Выбранная система соответствует всем требованиям, предъявляемым к АСКУЭ, является наиболее экономичной и надежной.

Список литературы:

1. Гуртовцев А. Правила приборного учета электроэнергии. Глобальный проект белорусских энергетиков // Новости ЭлектроТехники. – 2004. – № 6 (30).
2. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчѐт, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях. – М., 2004.
3. Тубинис В.В. Создание автоматизированной системы учета и управления потреблением электроэнергии в Литве // Электро. – 2004. – № 4.
4. Шевелѐв М.М., Федорова С.В. Плесняев Е.А. Приборы и средства контроля и учета энергоносителей: учеб. пособие. – Екатеринбург: Издательство Рос. гос. проф.-пед. университета, 2004. – 123 с.
5. URL: www.izmerenie.ru.