Системы АСУ ТП Холдинга "Каскад"
Системы АСУ ТП Холдинга "Каскад"

Системы учета электроэнергии

На настоящий момент времени компаниями холдинга «Каскад» реализованы проекты по строительству автоматизированных систем учета электроэнергии на базе программного обеспечения (ПО) верхнего уровня: «Альфа Центр» (ООО «Эльстер Метроника» г. Москва), «Пирамида 2000», «Пирамида 2.0», «Пирамида Сети» (АО ГК «Системы и Технологии» г. Владимир) «Радиоэксесс 3» и «Радиоэксесс 4» (ООО «Миртек» г. Ставрополь)

При реализации проектов использовались счетчики: «Миртек» (ООО «Миртек г. Ставрополь», «Квант» (АО ГК «Системы и Технологии» г. Владимир»), «Альфа» (ООО «Эльстер Метроника» г. Москва), «Энергомера» (АО Электротехнические заводы «Энергомера» г. Ставрополь), «Меркурий» (Инкотекс Электроникс Групп г. Москва)

При создании АСКУЭ с трехуровневой иерархией, на уровне информационно-вычислительного комплекса электроустановки (ИВКЭ) использовались устройства сбора и передачи данных типа (УСПД) SM160 ( АО ГК «Системы и Технологии», МИРТ-881 (ООО « Миртек » г. Ставрополь), «Меркурий 250» (Инкотекс Электроникс Групп г. Москва), СЕ805 (АО Электротехнические заводы «Энергомера» г. Ставрополь).

При работе над реализацией проектов компании холдинга «Каскад» выполняют следующие работы:

  • организация и проведение предпроектного обследования (ППО) с оформлением соответствующего отчета;
  • разработка технического задания (ТЗ) и технорабочего проекта (ТРП);
  • разработка и сборка оборудования АСКУЭ (шкафы учета, шкафы связи, шкафы УСПД, серверные шкафы и пр.);
  • строительно-монтажные работы (СМР) в полном объеме компонентов систем;
  • пусконаладочные работы (ПНР) в полном объеме на всех уровнях систем;
  • разработка методик проведения испытаний систем по требованиям заказчика и проведение испытаний с оформлением соответствующего Акта;
  • организацию и проведение испытаний АИИС КУЭ на описание типа и внесение в ГРСИ (для систем оптового рынка или по желанию заказчика);
  • разработку и организацию аттестации методики выполнения измерений (МВИ);
  • организацию и проведение испытаний АИИС КУЭ по требования оптового рынка электроэнергии (ОРЭ) с оформлением соответствующей документации
  • гарантийное и постгарантийное техническое и сервисное сопровождение систем.

В настоящее время компаниями холдинга «Каскад» реализован ряд успешных проектов в создании систем как для ОРЭ , так и для розничного рынка электроэнергии (РРЭ).

По требованиям ОРЭ созданы и получили «Акт соответствия..» системы:

АИИС КУЭ «Каскад-Энергосбыт»-Калуга», «Каскад-Энергосбыт-Предприятия», «Каскад-Энергосбыт-Регионы», «Каскад-Энергосбыт»-Москва», АИИС КУЭ «Тулагорводоканал»;

по требованиям ОРЭ созданы: АИИС КУЭ МП «Водоканал» г. Обнинск, АИИС КУЭ ООО «Самсунг Электроникс Рус Калуга», АИИС КУЭ АО «Энгельсские городские тепловые сети».

по требованиям РРЭ: АСКУЭ ФБГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии» г. Обнинск, производственный комплекс «Хемофарм» компании STADA в г. Обнинск, ПАО Приборный завод «Сигнал» г. Обнинск

В связи с развитием систем автоматизации учета электроэнергии РРЭ компаниями холдинга «Каскад» успешно реализован ряд энергосервисных контрактов (ЭСК) в филиалах ПАО «Россети». Работы проводились в ПАО «Астраханьэнерго» (19 256 точек учета (ТУ)), ПАО «Волгоградэнерго» (42 784 ТУ), ПАО «Ростовэнерго» (73 492 ТУ), ПАО «Калугаэнерго» (151 135 ТУ), ПАО «Нижновэнерго» (95 666 ТУ), ПАО «Удмуртэнерго» (7 526 ТУ), ПАО «Калмыкэнерго» (5 403 ТУ). Все указанные проекты сданы в промышленную эксплуатацию. В настоящее время реализуется фаза исполнения целей ЭСК и возмещения инвестиционных средств, вложенных в контракты.

Особенностью указанных проектов является то, что для сбора информации приборов учета полевого уровня (уровень частного домовладения) применены беспроводные технологии на базе радиоинтерфейсов RF433 (433 МГц) и ZigBee (2400 МГц) с организацией mesh-сети (самоорганизующейся), управление которой осуществляет шлюз-координатор, размещенный в балансирующем ШУ.

На полевом уровне применялись 1ф и 3ф счетчики (ООО «Миртек») электроэнергии в исполнении «сплит» (разнесенные измерительный и индикационный блоки). Информация на индикационный блок (пульт) передается по линии связи интерфейса RS433. Применение двух радиоинтерфейсов определялось требованием резервирования каналов связи полевого уровня. Все прибору учета и шлюз-координатор являются двухдиапазонными.

Сбор информации осуществляется на ШУ c УСПД SM160 размещенного на ТП, на который по интерфейсу RS-485 заведен балансирующий счетчик. Передача информации с ШУ в центр сбора и обработки информации осуществляется по каналам связи GPRS-3G (зависит от наличия в месте нахождения объекта). Для передачи информации используется встроенный в УСПД SM160 модем. Передача информации с ШУ, на которых по условиям функционирования не требовался УСПД осуществляется через модемы IRZ ATM-21B (ООО «Радиофид» г. Санкт-Петербург»).

Указанные проекты реализованы на технологиях и разработках ближайшего партнера холдинга «Каскад» компании ООО «Миртек» (г. Ставрополь). Балансирующие шкафы учета (ШУ), устанавливаемые на ТП, разработаны и изготовлены предприятиями холдинга, производительность выпуска составила до 900 ШУ различной сложности в месяц. Общий объем выпуска составил более 25 000 штук.

Положительные качества систем АСКУЭ, реализованных при исполнении ЭСК:
  • сокращение потерь электроэнергии при ее распределении конечному потребителю, за счет отсутствия возможности искажения результата учета (счетчик имеет шунтовой элемент измерения тока, на который не действует магнитное поле любой напряженности; размещен на опоре распределительной сети на высоте 6 м; имеет 3 электронных пломбы; оборудован измерительным элементом тока «нуля»; ведет журнал событий, который фиксирует любые попытки воздействия на счетчик c передачей данных о событии в центр сбора и обработки информации, который вырабатывает сигнал тревоги);
  • наличие возможности оперативного управления нагрузкой потребителя (ограничение, полное прекращение электроснабжения), т.к счетчик оснащен дистанционно управляемым реле управления нагрузкой;
  • наличие возможности считать баланс по питающим линиям для оперативного устранения причин небаланса, уходящего за пределы норматива.

Холдинг «Каскад» является международной промышленной структурой и имеет 4 предприятия в Республике Армения. учредителем которых является. Из 4 предприятий в Армении, 2 (ЗАО «Каскад Миртек» и ЗАО «Каскад Энергопрогресс»), непосредственно реализуют проект автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии ЗАО «Электрические сети Армении» (ЗАО «ЭСА»). ЗАО «Каскад Миртек» занимается выпуском интеллектуальных счетчиков электроэнергии по лицензии ООО «Миртек», ЗАО «Каскад Энергопрогресс» выпускает ШУ с этими счетчиками. Учет электрической энергии в ЗАО «ЭСА» имеет специфические особенности, которые заключаются в том, что счетчики бытовых потребителей вынесены в шкафы учета, как в частном секторе (ШУ на опорах ЛЭП), так и в многоквартирных жилых домах (МКЖД) на 1 этажах подъездов. Заказчик, для реализации системы передачи данных на полевом уровне, выбрал беспроводные технологии в виде интерфейса RF433. Интерфейс ZigBee не используется в связи с широким распространением технологии WiFi (2400 МГЦ) для реализации интернета. Особенностью АСКУЭ ЗАО «ЭСА» является то, что счетчики , находящиеся в шкафах , имеют интерфейс RS-485, который собирается в информационную шину, а она замыкается на модем (маршрутизатор) интерфейса RF433. Координатор сети устанавливается в балансирующий шкаф ТП, который строит mesh-сеть из маршрутизаторов ШУ. Для исключения взаимного влияния оборудования двух соседних ТП, применен разнос по каналам частотного диапазона интерфейса RF-433 (16 шт.). Через координатор-шлюз информация при опросе поступает на УСПД SM160. Опрос УСПД центром сбора и обработки информации осуществляет ПО «Пирамида 2.0» по каналу связи 3G или Ethernet, который поэтапно, в соответствие с программой, принятой в ЗАО «ЭСА», заводит на сетевые объекты один из национальных операторов. Всего ЗАО «ЭСА» в республике Армения имеет около 1 000 000 абонентов, из которых на настоящий момент времени, имеют автоматизированный учет около 250 000. Проект АСКУЭ ЗАО «ЭСА» прошел международную аудиторскую проверку, признан целесообразным и эффективным с безусловной дальнейшей реализацией.

В настоящее время компании холдинга «Каскад» приступили к подготовке реализации ФЗ №522 «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с развитием систем учета электрической энергии (мощности) в Российской Федерации». В этой связи реализован проект АСКУЭ МКЖД на доме в п. Воротынск Калужской области по адресу: ул. Сиреневый бульвар 19, Дом кирпичный, 5 этажей, 4 подъезда, 60 квартир. Для реализации системы применен радиоинтерфейс RF433, которым оснащен каждый счетчик. Счетчики замкнуты на координатор-шлюз, который по шине RS-485 связан с УСПД МИРТ-881. Сбор данных осуществляется центром сбора на базе ПО «Радиоэксесс 3». Связь с гарантирующим поставщиком (ГП) осуществляется посредством автоматизированного предоставления ему по интернету макета 80020xml. После завершения СМР и подачи напряжения на оборудование системы, сеть интерфейса RF433 построилась за 20 минут, ПНР заняли 2 часа. При замене счетчиков специалистами холдинга «Каскад» были разработаны и внедрены технические решения, которые позволили сократить время СМР в 2,5 раза., работы были выполнены за 1 рабочую смену. После запуска системы, затраты потребителей дома на оплату общедомовых нужд по электроэнергии удалось сократить в 4 раза. На этот момент времени разработан проект АСКУЭ МКЖД для одного из домов, строящихся в Москве. В проекте применено техническое решение на радиоинтерфейсе RF433 по технологии, примененной в АСКУЭ ЗАО «ЭСА», т.е. с сетью из маршрутизаторов этажных распределительных устройств.

Основным мероприятием в реализации закона является создание совместного с ООО «Миртек» предприятия ООО «Миртек-Каскад» по производству широкой номенклатуры интеллектуальных счетчиков электроэнергии. Для этого в г. Калуга, на производственной базе холдинга «Каскад», построен завод, оснащенный по последнему слову технической культуры аналогичных производств. Пуск завода запланирован на ближайшее время

Автоматизированные системы управления архитектурно-художественным освещением

Холдинг «Каскад» в период с 2013 по 2016 разработал и реализовали автоматизированную систему управления архитектурно-художественным освещением (АСУ АХО), совмещенную с автоматизированной системой учета электроэнергии розничного рынка (АСКУЭРР). Практическая реализация данной разработки выполнена при проведении работ на Садовом кольце в интересах ГУП «Моссвет». Управление интеллектуальными светильниками осуществляется по протоколу DMX-512RDM. В качестве контроллера управления выбраны интеллектуальные модули фирмы «Бекхофф». Главным достоинством этого решения является то, оборудование этого производителя включает достаточный набор модулей процессорных, ввода-вывода, интерфейсных и пр. и в том числе и модулями, реализующими светотехническое управление по протоколам DMX-512RDM и DALI. Модули связаны интерфейсной шиной EtherCAT (собственная разработка производителя), которая технически реализована внутри модулей. Модули связываются между собой путем удаления специальной заглушки и сочленением на базе специальных салазок, после сочленения модули являются информационно связанными. Стандартный набор модулей указан в таблице
Модули компании «Бекхофф» имеют свободную архитектуру, что позволяет с использованием специализированного ПО «TwinCat» создавать собственное ПО под любые задачи управления технологическими процессами. Специалисты холдинга «Каскад» разработали такое ПО, программа была зарегистрирован в федеральном Институте промышленной собственности. Копия свидетельства приведена ниже:
На базе указанных выше модулей компоновались контроллеры шкафов управления АХО. Схемотехника шкафов управления была разработана специалистами холдинга, шкафы обеспечивали следующие режимы управления: ручной (из шкафа), полуавтоматический (от программируемого реле времени) и автоматический (от контроллера управления). Всего разработаны шесть типов шкафов, отличающихся по количеству линий управления, сигналов управления и телесигнализации. В максимальном варианте шкаф управляет шестью линия светильников. Контроллер принимает и обрабатывает: сигналы управления светильниками по протоколу DMX512; контролирует наличие напряжения на каждой фазе отходящих линий; состояние (вкл.-выкл.) контакторов отходящих линий; положение переключателя режимов работы в полуавтоматическом и автоматическом режимах работы. В шкафу реализован для питания активного оборудования, автомат включения резерва (АВР) и ограничитель перенапряжений (ОПН) на базе переключателя фаз ПЭФ-301 («Новатек Электро» г. Санкт-Петербург»), что позволяет исключить его повреждения и повысить надежность работы. Сигналы управления и телесигнализации принимаются и передаются по сети мобильного интернета в стандарте 3G, для этого используется модем IRZ ATM-3 (ООО «Радиофид» г. Санкт-Петербург»).

Автоматизированные системы управления наружным освещением

Актуальность такой разработки обусловлена следующими причинами:
  • применение АСУНО позволяет оптимизировать энергопотребление на нужды наружного освещения за счет безусловного выполнения графика работы и управления мощностью, при использования приборов освещения со встроенным модулем управления;
  • система позволяет осуществлять постоянный контроль технического состояния входящих в неё элементов;
  • формирует и своевременно предоставляет энергоснабжающей организации достоверные данные об энергопотреблении;
позволяет оптимизировать организационно-технические мероприятия по эксплуатации наружного освещения.

ООО «Каскад Инжиниринг» реализовал такую систему в городе Москва на базе технологий АО ГК «Системы и Технологии» и ПО «Пирамида 2000»

Автоматизированная система имеет двухуровневую архитектуру: первый уровень – пункты полевого сбора информации – системы управления освещением, расположенные в пунктах включения: второй - пункт управления, сбора и обработки информации диспетчерского центра.
Структурная схема системы приведена на Рис.1:
Автоматическая система управления наружным освещением имеет следующие основные характеристики и функциональные особенности:
  • дистанционное и автоматическое включение и отключение линий освещения;
  • предоставление информации о параметрах электросети по каждой фазе;
  • долговременное хранение информации об энергопотреблении и авариях;
  • расчет количества вышедших из строя осветительных приборов;
  • оповещение об аварийных ситуациях на экранных формах, по электронной почте и SMS;
  • автоматически формирует сводные и детализированные отчеты;
  • реализует несколько каналов управления наружным освещением;
  • позволяет осуществлять контроль целостности кабеля питания, превышения порога неисправных приборов освещения и другие параметры.

ПО «Пирамида» решает следующие задачи:
1. Сбор, хранение данных о потреблении электроэнергии и автоматизация расчетов.
2. Визуализация, мониторинг и управление наружным освещением.
3.Предоставление данных для аналитики и контроля процессов управления уличным освещением.

Головной модуль Пунктов полевого сбора информации (Шкафов АСУНО) - реализован на базе контроллера «Сикон ТС-65» (ЗАО ИТФ «Системы и Технологии» г. Владимир).

Он используется для организации сбора информации со счетчиков электроэнергии, передачи её на пункт управления, сбора, обработки, телеуправления и телесигнализации. Указанные функции реализованы посредством удаленного радиодоступа по сети стандарта GSM 900/1800. Модемный модуль включен в состав устройства.

В настоящее время контроллер Сикон ТС-65 снят с производства. Аналогичная система может быть реализована на актуальной разработке АО ГК «Системы и Технологии» контроллере SM160 иконтроллерах ввода-вывода ST410. Указанное оборудование имеет практически неограниченные возможности по приему сигналов ТС и выдаче сигналов ТУ. Является полноценным УСПД в системе АСКУЭ с возможностью поддержки более 4000 счетчиков и интегрируется в любой ОИК (оперативный информационный комплекс) или систему SCADA.

В настоящее время ближайшим партнером холдинга «Каскад» по внедрению автоматизированных систем управления (АСУ) является ООО «Миртек» (г. Ставрополь). Ими разработана система АСУНО на базе счетчиков электроэнергии способных обрабатывать сигналы телеуправления (ТУ) и телесигнализаци. Варианты решения сисчтем на базе счетчиков приведеныи(ТС) Сигналы вырабатываются и обрабатываются ПО верхнего уровня «Радиоэксесс». Данное ПО имеет модульную архитектуру и имеет модули как АСКУЭ так и АСУНО. Варианты решения систем АСУНО+АСКУЭ на базе счетчиков приведены ниже.
Несомненным достоинством таких решений является:

  • оптимизация затрат на создание системы за счет комплексности и отсутствия необходимости наличия контроллера управления и контроллеров «ввода-вывода»;
  • возможность использовать различные каналы связи (GSM, RF, ZigBee) для создании линии управления и телесигнализации, при том, что модули связи находятся на борту счетчиков.
Системы АСУНО на базе счетчиков разработаны для простых систем наружного освещения.

В случае необходимости управления освещением большого промышленного предприятия, на котором требуется на одном питающем пункте системы освещения выдавать и обрабатывать большое количество сигналов ТУ-ТС возможно создание шкафов управления АСУНО на базе контроллера МИРТ-881 и контроллеров «ввода-вывода» RealLab. Т.к. контроллер имеет на борту интерфейсы RS-485, Ehternet, двухсимочный GSM-модуль и возможность управления RF433 и ZigBee шлюзами, то на данном техническом решении возможна реализация системы практически любой конфигурации.

Автоматизированные системы управления учетом других ресурсов (газ, вода, тепло)

ПО «Радиоэксесс» имеет модули обработки информации счетчиков тепла, газа, и воды. Данные модули могут находиться в составе ПО и работать одновременно. ПО поддерживает протоколы практически всех известных Российских производителей современных счетчиков тепла.

Для интеграции в систему счетчиков воды (горячая, холодная) достаточно наличия на борту счетчика информационного выхода интерфейса RS-485. Большая гамма счетчиков воды для разных сечений труб разработана ООО «Миртек». Для счетчиков газа ООО «Миртек» разработало и выпускает модуль управления, который позволяет все счетчики населенного пункта объединить «mesh-сеть» по интерфейсу RF433 вести сбор информации с заданной периодичностью. Кроме того, модуль встроен управляемый клапан, который по команде из центра сбора и обработки может дистанционно перекрыть газоснабжению должнику или в случае технической необходимости. Исполнительный механизм клапана запитан от батарейки, что исключает возможность искрообразования и обеспечивает безопасность. Батарейка имеет большой ресурс, обеспечивающий до 8 лет использования без замены. Достоинством данного решения является то, что прииспользовании данного модуля возможна модернизация счетчиков газа имеющих габариты корпусат 45х295х1800 и 227х203х165. По опыту внедрения в АО «Газпром Армения», модернизация возможна в условиях ремонтных структур пользователя, при наличии соответствующе подготовки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Компании входящие в холдинг «Каскад» совместно с компаниями -партнерами обладает опытом и компетенциями в реализации проектов АСУ ТП в разных отраслях энергетики. В настоящее время ведется активная работа по разработке концепции цифровой электроподстанции. В рамках этой работы на практике отработаны технические решения, позволяющие организовать цифровое управление электроподстанцией. В скором времени планируется практическая модернизация 1-2 подстанций.