Автоматизация учета электроэнергии: создание и внедрение системы АСКУЭ

Что такое АСКУЭ и как она помогает оптимизировать энергопотребление. Какие функции выполняет автоматизированная система учета электроэнергии. Как происходит внедрение АСКУЭ на предприятии. Какие преимущества дает использование автоматизированного учета энергоресурсов.

Содержание

Что такое АСКУЭ и зачем она нужна предприятиям

АСКУЭ расшифровывается как автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии. Это комплекс технических и программных средств, позволяющий автоматизировать процесс сбора, обработки и хранения данных об энергопотреблении.

Основные цели внедрения АСКУЭ на предприятии:

Обеспечение точного учета потребляемой электроэнергии
Оптимизация энергопотребления и снижение затрат на электроэнергию
Контроль качества электроэнергии
Выявление потерь электроэнергии
Автоматизация расчетов с энергоснабжающими организациями

Использование АСКУЭ позволяет предприятиям значительно повысить эффективность энергопотребления за счет получения детальной информации о расходе электроэнергии в режиме реального времени.

Структура и основные компоненты системы АСКУЭ

Автоматизированная система учета электроэнергии имеет трехуровневую иерархическую структуру:

1. Нижний уровень

Включает в себя первичные измерительные приборы — интеллектуальные счетчики электроэнергии. Они обеспечивают непрерывное измерение параметров энергопотребления и передачу данных на следующий уровень системы.

2. Средний уровень

Представлен устройствами сбора и передачи данных (УСПД). Эти устройства осуществляют сбор информации со счетчиков, ее накопление и передачу на верхний уровень системы.

3. Верхний уровень

Включает центральный сервер сбора и обработки данных, а также автоматизированные рабочие места операторов. На этом уровне происходит анализ полученной информации, формирование отчетов и визуализация данных.

Какие преимущества дает трехуровневая структура АСКУЭ? Она обеспечивает надежность системы, позволяет масштабировать ее в зависимости от потребностей предприятия и дает возможность поэтапного внедрения.

Функциональные возможности современных систем АСКУЭ

Автоматизированные системы учета электроэнергии обладают широким набором функций:

Автоматический сбор данных о энергопотреблении с приборов учета
Хранение и накопление информации за длительные периоды времени
Многотарифный учет электроэнергии
Контроль качества электроэнергии (напряжения, частоты и др.)
Выявление и локализация потерь электроэнергии
Формирование разнообразных отчетов и графиков
Прогнозирование энергопотребления
Автоматизация расчетов с поставщиками электроэнергии

Какие возможности АСКУЭ особенно важны для оптимизации энергопотребления? Это детальный анализ расхода электроэнергии по подразделениям предприятия, выявление нерационального использования энергоресурсов, контроль соблюдения лимитов потребления.

Этапы внедрения системы АСКУЭ на предприятии

Процесс создания автоматизированной системы учета электроэнергии включает следующие основные этапы:

Предпроектное обследование объекта автоматизации
Разработка технического задания на проектирование АСКУЭ
Проектирование системы
Поставка оборудования и программного обеспечения
Монтаж и пусконаладочные работы
Опытная эксплуатация и приемо-сдаточные испытания
Сдача системы в промышленную эксплуатацию

На что следует обратить особое внимание при внедрении АСКУЭ? Важно тщательно провести обследование объекта, правильно выбрать структуру системы и обеспечить интеграцию АСКУЭ с уже существующими на предприятии информационными системами.

Преимущества использования АСКУЭ для предприятий

Внедрение автоматизированной системы учета электроэнергии дает предприятиям ряд существенных преимуществ:

Повышение точности учета энергопотребления
Снижение затрат на электроэнергию за счет оптимизации энергопотребления
Возможность перехода на более выгодные тарифы
Сокращение потерь электроэнергии
Повышение оперативности получения информации
Исключение ошибок, связанных с человеческим фактором
Автоматизация подготовки отчетности

Как АСКУЭ помогает снизить затраты на электроэнергию? Система позволяет выявить нерациональное использование энергоресурсов, оптимизировать режимы работы оборудования, перераспределить нагрузку на периоды с более низкими тарифами.

Особенности выбора оборудования для системы АСКУЭ

При выборе оборудования для автоматизированной системы учета электроэнергии следует учитывать ряд важных факторов:

Класс точности приборов учета
Надежность и отказоустойчивость оборудования
Возможность интеграции с существующими системами предприятия
Наличие сертификатов и разрешений на применение
Стоимость оборудования и его обслуживания
Наличие технической поддержки от производителя

На что обратить внимание при выборе счетчиков электроэнергии? Важно, чтобы счетчики имели достаточно высокий класс точности, поддерживали многотарифный учет и имели возможность дистанционного снятия показаний.

Перспективы развития систем АСКУЭ

Автоматизированные системы учета электроэнергии продолжают активно развиваться. Основные тенденции в этой области:

Интеграция АСКУЭ с системами управления производством
Применение технологий искусственного интеллекта для анализа данных
Использование облачных технологий для хранения и обработки информации
Внедрение беспроводных технологий передачи данных
Развитие мобильных приложений для доступа к системе

Как будут развиваться системы АСКУЭ в ближайшем будущем? Ожидается более тесная интеграция с «умными» сетями электроснабжения, расширение функций прогнозирования и оптимизации энергопотребления, повышение точности измерений.

Внедрение автоматизированной системы учета электроэнергии позволяет предприятиям значительно повысить эффективность использования энергоресурсов. АСКУЭ обеспечивает точный учет потребления электроэнергии, помогает выявить потери и оптимизировать энергопотребление. Это дает возможность существенно снизить затраты на электроэнергию и повысить энергоэффективность производства.

Автоматическая система коммерческого учета электроэнергии АСКУЭ. Создание, проектирование и внедрение АСКУЭ

Одной из наиболее актуальных задач для любого промышленного предприятия сегодня является эффективное энергосбережение, которое позволяет поддерживать конкурентоспособность в условиях постоянного роста стоимости энергоресурсов. Реализовать меры эффективного энергосбережения невозможно, если на предприятии не обеспечивается точный учет потребления электроэнергии. Важнейшим шагом на этом пути станет создание АСКУЭ.

Структура АСКУЭ

АСКУЭ — это автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии, которая обеспечивает дистанционный сбор информации с интеллектуальных приборов учета, передачу этой информации на верхний уровень, с последующей ее обработкой. Создание АСКУЭ позволяет автоматизировать учет, и добиться его максимальной точности. Также система учета электроэнергии дает возможность получать ценную информацию аналитического характера, необходимую для разработки действенных решений по энергосбережению.

Автоматическая система учета электроэнергии АСКУЭ имеет сложную иерархическую структуру, которая состоит из трех уровней:

Нижний уровень. Первичные измерители — интеллектуальные счетчики электроэнергии, обеспечивающие непрерывное измерение параметров и передачу данных на следующий уровень.
Средний уровень. Среда передачи данных, состоящая из устройств сбора и передачи данных (УСПД), которые обеспечивают непрерывный опрос измерителей, получая от них данные учета. Далее информация передается на верхний уровень.
Верхний уровень представляет центральный узел сбора данных, на сервера которого поступает информация со всех локальных УСПД. Связь обеспечивается специальным протоколом по высокоскоростному каналу передачи данных. На верхнем уровне применяется специальное программное обеспечение, позволяющее визуализировать полученные данные и осуществлять их анализ и подготовку отчетных документов.

Функции и возможности АСКУЭ

Автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии обеспечивают выполнение следующих основных функций:

непрерывный автоматический сбор данных с приборов учета и их отправка на сервер;
постоянное накопление и хранение данных за прошлые периоды;
анализ информации об энергопотреблении на предприятии, позволяющий обеспечить его оптимизацию;
выявление несанкционированных подключений к сети энергоснабжения на предприятии;
удаленное подключение и отключение от сети конечных потребителей.

АСКУЭ промышленных предприятий позволяют обеспечить максимальную точность учета и прозрачность расчетов с поставщиками электроэнергии. Кроме того, внедрение АСКУЭ открывает широкие возможности экономии электроэнергии. Благодаря этому такие системы, как правило, окупают себя в течение года.

Разработка и внедрение АСКУЭ

Компания «Инженерный центр «ЭНЕРГОАУДИТКОНТРОЛЬ» предоставляет услуги по разработке и интеграции автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) в Москве и регионах на предприятиях любых отраслей промышленности. В том числе выполняются следующие работы:

предварительное обследование для получения информации, необходимой для разработки проекта;
проектирование АСКУЭ;
поставка оборудования и материалов для монтажа системы;
установка АСКУЭ на предприятии и выполнение пусконаладочных работ;
гарантийное и послегарантийное обслуживание системы.

Автоматизация учета энергоресурсов на предприятии

Учет энергоресурсов – прямой путь к энергосбережению

Энергосбережение на любом предприятии начинается с получения информации о точном количестве потребляемой предприятием энергии. В связи с этим, важное значение имеет эффективная организация учета энергоресурсов.

Основной целью системы контроля энергоресурсов является точное определение уровня потребления энергии предприятием в целом и его отдельными цехами, линиями и единицами оборудования. Кроме того, учет и анализ энергоресурсов на предприятии дает возможность выявлять проблемные участки и технологические цепочки, где осуществляется неоправданно высокое потребление энергии. Это позволяет разрабатывать и реализовывать мероприятия по энергосбережению, а также оценивать их эффективность.

На предприятиях могут применяться различные методы для снижения потребления электроэнергии. Например, такие как:
· внедрение новых технологий производства, позволяющих снизить объем потребляемых энергоресурсов;
· сокращение непроизводственных затрат электроэнергии;
· модернизация применяемого оборудования;
· использование альтернативных источников получения электроэнергии;
· мероприятия, позволяющие повысить энергоэффективность производственных зданий и т. д.

Организация учета энергоресурсов

Применяемые ранее системы на базе обычных счетчиков электроэнергии и других приборов учета энергоресурсов, показания с которых снимались в ручном режиме, сегодня уже безнадежно устарели. Они не позволяют наладить эффективный учет по каждому цеху, линии, не говоря уже о контроле каждой единицы оборудования. С мощью данных систем невозможно организовать одновременный учет на многочисленных производственных объектах или сетевых объектах, которые территориально расположены далеко друг от друга. Такие системы обладают низкой точностью и надежностью, в значительной мере зависят от человеческого фактора. Соответственно, говорить об эффективном энергосбережении можно только в том случае, если применяется автоматизированный учет энергоресурсов на предприятии.

Для организации такого учета на предприятиях начали широко применяться автоматизированные системы коммерческого и технического учета энергоресурсов (АСКУЭ и АСТУЭ).

Коммерческий учёт представляет собой точный учёт количества электроэнергии, (которая была отпущена тому или иному потребителю) для определения в финансовом выражении расчёта за поставку. В то время, как применение АСТУЭ является сугубо внутренним делом конкретного предприятия, и полученная в результате данного учёта информация предназначена для непосредственного использования исключительно внутри предприятия, например, для мониторинга электроэнергии. Для сторонних же организаций полученные данные не являются юридически значимыми.

Современный технический учёт энергоресурсов решает широкий ряд задач на производстве, к которым можно отнести:

· Контроль технологических процессов
· Контроль работы оборудования
· Учет себестоимости продукции
· Учет электроэнергии сети объектов
· Выявление поломок оборудования
· Учет электроэнергии по цехам и участкам
· Учет электроэнергии по оборудованию
· Контроль качества электроэнергии

Как внедрить беспроводной учет электроэнергии всего за 30 минут узнайте здесь.

Автоматизация считывания, мониторинга и выставления счетов за электроэнергию с помощью AWS

Содержание

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Государственные коммунальные и энергоснабжающие компании в настоящее время используют счетчики энергии для измерения потребления электроэнергии и возврата платежей потребителям.

Эти счетчики отображают совокупное потребление электроэнергии в кВтч, которое записывается вручную и ежемесячно сообщается техническим персоналом энергетической компании. Общий процесс считывания показаний счетчиков требует огромных ручных усилий, подвержен человеческим ошибкам, а также открыт для манипуляций.

Много раз эти счетчики электроэнергии выходят из строя и вызывают колебания напряжения/частоты. Это часто остается незамеченным, поскольку отсутствует механизм мониторинга в реальном времени.

Такая неэффективность часто приводит к потерям, перерасходу электроэнергии и увеличению расходов коммунальных предприятий.

Полностью автоматизировать процесс снятия показаний счетчиков по протоколу MQTT по сети

Разработать систему мониторинга для обнаружения сбоев и колебаний мощности в энергетической компании
Предоставление потребителю точного энергопотребления в режиме реального времени
Оптимизация ежемесячных циклов выставления счетов
Создайте матрицу использования для энергетической компании, чтобы предотвратить кризисы и прогнозировать региональный спрос на интеллектуальное масштабирование операций

Интеллектуальные счетчики

В проекте используется технология интеллектуальных счетчиков, которая позволяет счетчикам передавать показатели энергопотребления и работоспособности (напряжение, ток и частота) непосредственно в сервисы IoT, размещенные в облаке AWS, по сети WAN. Интеллектуальные счетчики должны быть зарегистрированы в основных службах IoT, только зарегистрированные счетчики могут взаимодействовать с основной службой IoT.

Шлюз IoT — это устройство, которое находится в непосредственной близости от интеллектуальных счетчиков и собирает данные от интеллектуальных счетчиков по локальной сети. Затем шлюз преобразует собранные данные счетчиков в формат JSON и передает их через Интернет в основной сервис AWS IoT с использованием протокола MQTT.

В контексте проекта была разработана специализированная программа Python для моделирования интеллектуальных счетчиков и шлюзов IoT. Программу можно установить на ноутбук, и каждой установке присваивается уникальный серийный номер счетчика. Этот серийный номер необходимо сначала зарегистрировать в ядре IoT, чтобы он мог взаимодействовать со службой.

IoT Core

Базовая служба IoT получает данные счетчика потоковой передачи и проверяет, является ли отправитель зарегистрированным устройством. Если данные поступают с допустимого/зарегистрированного устройства, они передаются в поток доставки Kinesis.

Поток доставки Kinesis FireHose

Поток доставки Kinesis преобразует данные из формата JSON в CSV и выгружает их в корзину S3 в виде плоских файлов CSV. Когда потоковые данные записываются в S3, событие создания объекта запускает лямбда-функцию, которая считывает плоский файл CSV и помещает каждую запись в Dynamodb.

Корзина S3 — это озеро данных для всех необработанных и исторических данных счетчиков. Учитывая ежедневный объем данных, данные разбиваются на папки с определенными датами в корзине S3, что помогает повысить производительность при запросе/поиске данных.

Athena

Схема базы данных и таблицы были определены в AWS Athena, столбцы которых сопоставляются с разделенными запятыми полями в плоских файлах. Таблицы были разделены по «дате создания», это помогает сократить данные при запросе и снижает затраты. Это сопоставление напрямую позволяет выбирать, фильтровать, агрегировать данные из плоских файлов с помощью SQL-запросов. Когда данные доступны в формате SQL, их можно использовать для составления отчетов и дальнейшей обработки.

Redash

Redash был выбран в качестве решения для отчетности и аналитики. Он имеет простой и удобный интерфейс, готовые функции построения диаграмм и отчетов, а также поддерживает все источники данных AWS (Athena, RDS, Redshift, Dynamo). Он доступен в виде экземпляра AMI на торговой площадке AWS.

Для этого проекта аналитическое решение Redash размещается на экземпляре EC2, расположенном в общедоступной подсети, и подключается к источнику данных Athena для извлечения данных для аналитики и отчетности.

Существует две категории информационных панелей:

1) Информационные панели потребителей : К ним обращаются потребители для текущего и исторического энергопотребления за последние 6 месяцев.

2) Панели мониторинга: К ним обращаются коммунальные службы, они используются для мониторинга энергопотребления в регионах, а также для обнаружения сбоев и отключений электроэнергии в 8 утра событие cloudwatch запускает лямбда-функцию. Эта лямбда-функция агрегирует необработанные данные о потреблении для всех счетчиков за последний месяц из таблицы Dynamodb, преобразует их в месячные показания и отправляет их в базу данных RDS MYSQL. Это совокупное ежемесячное потребление в дальнейшем используется для расчета ежемесячных счетов потребителям.

RDS MYSQL

База данных RDS MYSQL была выбрана для размещения данных потребителей, основных данных счетчиков и сводных данных о ежемесячном потреблении, а также информации о счетах потребителей. База данных размещена в частной подсети и доступна только внутри VPC через порт 3306.

Бизнес-задачи и технические проблемы

Технические проблемы:

Мы столкнулись с проблемой имитации поведения интеллектуальных счетчиков. Другой задачей было обеспечение безопасного канала связи между интеллектуальными счетчиками и сервисом IoT.

Решение:

Мы разработали программу моделирования интеллектуальных счетчиков на языке Python, которая может генерировать показания через равные промежутки времени. Для защищенной связи мы создали сертификаты из сервиса AWS IoT и импортировали их в интеллектуальные счетчики. Теперь только счетчики с сертификатами могут связываться со службой IoT.

2. Dynamodb не поддерживает стандартный SQL, поэтому выбор и агрегирование данных из Dynamodb было проблемой. Кроме того, агрегированные данные должны были быть помещены в базу данных RDS.

Решение:

Это было достигнуто с помощью лямбда-функции в среде Python. Библиотеки Boto3 использовались для доступа к данным из Dynamodb.

Движком базы данных RDS изначально был postgres, но для базы данных postgres нет встроенной библиотеки boto3, что затрудняет кодирование на python.

База данных Postgres была заменена базой данных MYSQL.

Обучение

Команда накопила глубокие функциональные знания о функционировании счетчиков энергии, записи показаний счетчиков и ключевых показателях проверки работоспособности (напряжение, ток, частота), используемых для мониторинга.

Команда также приняла и изучила методы планирования проекта, такие как управление содержанием, оценка графика, оценка стоимости.

Ниже приведены выводы для точки зрения AWS:

Базовая служба IoT

Конфигурация базовой службы IoT
Включение вещей в базовую службу IoT
Мониторинг связи между вещами и ядром IoT
Создание сертификатов для защищенной связи
Определение правил и действий

Поток доставки Kinesis

Конфигурация потока доставки Kinesis
Применение префиксов S3 для разделения данных

События S3

Конфигурация корзин и папок S3
Блокировка общего доступа к корзине S3
Создание событий S3 для запуска лямбда-функций

Лямбда-функции

Создание лямбда-функций
Развертывание лямбда-функций в VPC и частных подсетях

Python/Boto3

Программирование на Python с использованием библиотек boto3
Выбор табличных данных в курсорах
Доступ к таблицам Dynamodb и MYSQL с использованием Python

Доступ к данным в Dynamodb

Создание таблиц в Dynamodb
Вставка данных в таблицы Dynamodb
Выбор данных из таблиц Dynamodb

Redash Analytics

Развертывание Redash AMI в VPC
Создание источников данных Athena
Создание сохраненных запросов
Создание и публикация информационных панелей

Группа проекта

Шьям Прабхудесаи имеет 20-летний опыт работы и работает менеджером по внедрению инфраструктуры в IndiaIdeas. com

Джеймин Таккер имеет 19-летний опыт работы и работает главным архитектором программного обеспечения в Wabtec Corporation

N Венкат Раман имеет 20-летний опыт работы, в настоящее время работает старшим техническим архитектором в Wipro.

Аннапурни Рамакришнан работает архитектором решений и управления проектами в Oracle Financials в JP Morgan. Имеет 16-летний стаж работы.

Если вы хотите изучить облачные вычисления и повысить квалификацию в этой области, ознакомьтесь с программой последипломного образования Great Learning в области облачных вычислений.

Metering Solutions

Определение помех и точный учет каждого ватта

Повышение надежности и улучшение интеграции переменных ресурсов в общую энергосистему. Счетчики, установленные в точках выработки возобновляемой энергии, могут быстро передавать точные синхрофазорные данные системному оператору. SEL-735 включает последнюю версию стандарта синхрофазора IEEE C37.118.1a-2014, что делает его идеальным для приложений, требующих быстрого времени отклика в динамических условиях.

Видео

Как центр обработки данных обеспечивает измерение коммунальных услуг

Синхрофазоры помогают интегрировать генерацию солнечной энергии

Списки воспроизведения видео

Как использовать SEL-735 WAVE VIEW

В современных энергосистемах растет число искажений формы волны, вызванных быстро переключающимися цепями и нелинейными элементами. Эти искаженные формы сигналов снижают эффективность систем и конечного оборудования, а также могут отрицательно сказаться на точности учета доходов. Некоторые измерители могут терять точность в несинусоидальных условиях, если они не предназначены для измерения различных типов сигналов. Узнайте, как измеритель качества электроэнергии и дохода SEL-735 превосходит требования несинусоидальных испытаний для соответствия классу точности ANSI 0.1 и почему он хорошо подходит для приложений учета доходов в современных сложных условиях энергосистемы.

Видеоинструкции по замеру

1 из 8 35 Измеритель качества электроэнергии и дохода

03:21

Как настроить измеритель качества электроэнергии и дохода SEL-735

04:49

Как настроить измеритель SEL-735 для связи Itron MV-90

05:26

Как настроить Счетчик SEL-735 с настройками карты DNP

04:24

Как использовать SEL Easily Extractable Meters

Как использовать SEL acSELerator Meter Reports Software

0 4:26

Как изменить форму счетчика в SEL- 735

04:11

Как использовать SEL-735 с цветным сенсорным дисплеем — обзор

В этом видео инженер по применению Трой Ледфорд дает вам обзор цветного сенсорного дисплея SEL-735.

Видеоинструкции по сенсорному измерителю

1 из 2