VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В наше время довольно трудно представить себе город, поселок, дачный участок, в котором бы не было электричества. Современные люди настолько привыкли к различным бытовым приборам, электрооборудованию, да и просто к свету и теплу, что отсутствие электричества даже на короткий промежуток времени вызывает неудобства и проблемы. Если в городе, конкретном микрорайоне, поселке, промышленном объекте нет своей электростанции, то для организации электроснабжения их следует подключить к энергетическим сетям, чтобы обеспечить дальнейшее распределение электроэнергии. Такие присоединения выполняются при помощи линий электропередач. Для обеспечения эффективного электроснабжения используются воздушные и кабельные линии электропередач. Помимо своего основного назначения – линии электропередач также используются для передачи различных видов информации. При образовании каналов связи в электроэнергетике применяются различные среды передачи - эфир, проводная связь с использованием кабелей связи с медными жилами, связь по волоконно-оптическим кабелям.

Кроме того, в этих сетях используется особый вид связи, применяемый практически только в электроэнергетике - высокочастотная (ВЧ) связь по проводам линий электропередачи, в которой направляющей системой слу­жит пучок проводов ЛЭП.

По сравнению с другими видами связи этот вид связи обладает преимуществами:

- экономическая эффективность за счёт использования готовых линий электропередачи, которые соединяют объекты, между кото­рыми необходимо передавать информацию;

- такая линия более механически надежна, что существенно по­вышает качество и надежность передачи информации [6] .

По данным ОАО «Федеральной Сетевой Компании Единой энергетической системы» на 1.01.12г. количество ВЧ-каналов по ЛЭП, обеспечивающих передачу информации, составило примерно 60 тысяч. Около 42% из них приходится на каналы телефонной связи, передачи данных и сигналов телемеханики, 52% – на специализированные каналы релейной защиты и противоаварийной автоматики. По этим каналам передаются практически все виды информации.

На территории городов и предприятий электроснабжение осуществляется по кабельным линиям. Эти линии так же могут использоваться для организации каналов ВЧ-связи. Использование высоковольтных кабельных линий ограничивается сложной и многослойной конструкцией самих кабелей и сложностью расчёта их параметров [4]. С появлением современных автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии это применение получает новый этап своего применения [6] . Диапазон частот, в котором назначаются рабочие частоты каналов ВЧ связи по ЛЭП, в России располагается в пределах от 24 до 1000 кГц, за рубежом этот диапазон ограничен сверху частотой 500 кГц [6]. Для организации ВЧтракта по воздушным и кабельным линиям электропередач используется большое количество сложной и дорогостоящей аппаратуры. Это воздушные или кабельные линии электропередачи, ответвления от них, подстанции, с установленным на них высоковольтным оборудованием, фильтры присоединения с конденсатором связи, ВЧ кабели, раздели­тельные фильтры и другая аппаратура [6]. Основным назначением и воздушных и кабельных линий является передача электрической энергии промышленной частоты, а передача ВЧ сигналов по ним является дополнительной функцией. Широкое применение высокочастотной связи можно объяснить экономией средств на прокладке кабелей связи и надежностью линий [5].

В настоявшее время связь через ЛЭП осуществляется с применением новой телекоммуникационной технологии Power Line Communication (PLC), которая использует силовые электросети для высокоскоростного информационного обмена. Может передаваться различная информация, путем наложения аналогово сигнала на стандартный сигнал переменного тока частотой 50 Гц или 60 Гц. Технология Power Line использует частотное разделения сигнала, когда высокоскоростной поток данных разбирается на несколько относительно низкоскоростных потоков. Каждый из этих потоков передается на отдельной поднесущей частоте, а потом потоки объединяются в один сигнал. В технологии Power Line используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4—21 Мгц. Подключение по такой технологии осуществляется прокладкой кабеля от высокоскоростной линии до пользователя. Но бывают такие ситуации, когда прокладка кабеля затруднительна или невозможна, в таких случаях можно использовать низковольтные электрические сети (сети 0,4 кВ). Такой вариант будет дешевле и надежнее.

Одним из наиболее успешных вариантов реализации идеи «умного дома» является организация учета энергоресурсов при помощи автоматизированных информационно-измерительных систем (АИИС КУЭ) с передачей данных по силовой сети (PLC). Кроме функций учета, программно-аппаратные средства обеспечивают комплексное решение для учёта электроэнергии и мощности на всех уровнях объекта автоматизации. Электронные счётчики, входящие в систему имеют встроенные каналы связи удаленного доступа по силовой линии 0,4 Кв, что позволяет исключить дополнительные затраты на прокладку проводных линий связи. Внедрение АИИС КУЭ позволяет организовать достоверный и оперативный учёт энергопотребления каждого абонента [3]. Появляется возможность контролировать использование электроэнергии в местах общего пользования и сократить потери за счёт контроля и анализа. Контроль баланса по дому, позволит выявить хищения электроэнергии, сигнализировать об этом и даже дистанционно отключать неплательщиков. Сокращаются затраты на контролирующий персонал, так как списывать показания счетчиков по многоквартирному дому можно дистанционно, не входя в помещения, где они установлены, при этом сами контроллеры лишаются возможности изменять показания счетчиков [2].

Мы учимся на втором курсе по направлению 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», профиль подготовки «Электроснабжение». Занимаемся в студенческом научном кружке при лаборатории автоматизированных систем коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ). Эта лаборатория организована для ознакомления студентов с продукцией ЗАО «Энергомера». Мы знакомимся с приборами учёта, системами учёта, основными вариантами построения систем АСКУЭ различных потребителей. Информационно-измерительные системы ИИС «Энергомера применяются на энергетических объектах розничного рынка электроэнергии, промышленных предприятиях, коммунально-бытовом хозяйстве и мелкомоторном секторе. АИИС КУЭ представляет собой территориально распределенные технические средства, компонуемые по типовым проектам на объектах учета, с единым центром сбора и обработки информации.

ИИС «Энергомера» выполняет следующие функции для целей коммерческого учета:

• Измерение и многотарифный учет активной и реактивной электрической энергии и мощности;

• Измерение параметров сети и диагностической информации, с информированием о внештатных ситуациях;

• Управление нагрузкой;

• Удаленное конфигурирование приборов учета;

• Установку и синхронизацию времени на всех уровнях системы;

• Измерение текущего времени;

• Хранение данных в БД измеренных данных;

• Аналитическую обработку собранных данных и расчет небалансов;

• Визуальное предоставление данных и генерацию отчетных форм;

• Защиту результатов измерений о несанкционированного доступа;

• Обмен данными со сторонними системами коммерческого учета, биллинговыми системами и системами телемеханики.

На лабораторных стендах мы исследовали построение АСКУЭ для различных потребителей, провели сравнение применения различных каналов связи для передачи данных в центр обработки. Особое внимание уделяли передачи данных по силовой сети с использованием PLC – модема, сравнивали с передачей информации по ВЧ - трактам и пришли к выводу, что это тоже один из эффективных и экономичных способов.

В комплекс технических средств изготовляемых ЗАО «Энергомера» входят PLC – модемы, которые предназначены для передачи информации по низковольтным электрическим сетям (сети 0,4 кВ) в цифровой форме между DTE различного назначения. Используются для подключения к оборудованию для передачи данных в сетях АСКУЭ, для сбора информации об энергопотреблении, управлении инженерным оборудованием в домах и сооружениях. При построении систем с каналом PLC, для сбора данных со счётчиков с интерфейсом PLC используется тип модема «PLC-модем СЕ832» в конфигурации УСПД [8]. При этом на этапе наладки системы сбора, при помощи ПО «AutoRoots» определяются маршруты доступа к счётчикам (основной и альтернативный), которые затем вводятся в УСПД («КонфигурацияИзмеренияСчётчикиМаршруты сбора данных с СЦИPLC-модем СЕ832»). Перед использованием технологии PLC, необходимо провести пред проектное обследование объекта учёта с привлечением обученных специалистов и специальное программное обеспечение «PLCTools» и «AutoRoots» [1].

Передача информации по высокочастотным трактам является важным технологическим решением как для энергоснабжающих организаций, так и для компаний, предоставляющих услуги населению [6]. Технология PLC позволяет использовать силовые электросети для высокоскоростного информационного обмена. Приведённые варианты передачи различной информации по трёхфазным воздушным и кабельным линиям электропередач имеет важное технико-экономическое значение, определяемое снижением затрат на прокладку специальных линий связи, совершенствованием систем диспетчерского управления, телемеханики и автоматизации технологических процессов.

Список литературы:

1. Как составить технико-коммерческое предложение для построения АСКУЭ промышленного предприятия/ Папанцева Е.И., Габриелян Ш.Ж., Бондарь М.С., Веревкин М.Б.//В сборнике: Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве 74 научно-практическая конференция электроэнергетического факультета СтГАУ. 2010. С. 272-273.

2. Автоматизация учета электроэнергии от производства до потребления - непременное условие эффективного функционирования энергосистем/

Папанцева Е.И., Габриелян Ш.Ж., Голубницкая Е.Н.//В сборнике: Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве 80-я научно-практическая конференция. 2015. С. 232-239.

1. Пути повышения точности измерений и достоверности учёта электроэнергии/

Савельева Е.В., Шунина А.А., Папанцева Е.И.//Международный студенческий научный вестник. 2015. № 3-1. С. 74-75.

1. Папанцева Е.И. Передача информации по высоковольтным кабелям//Сельский механизатор. 2011. № 4. С. 32-33.

2. Папанцева Е.И. Упрощенный метод расчета параметров высокочастотного тракта, образованного по однородной кабельной линии//Естественные и технические науки. 2011. № 1 (51). С. 173-175.

3. Папанцева Е.И. Математическое моделирование линейных трактов передачи высокочастотных сигналов по высоковольтным кабелям: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.- Красноярск: КГТУ, 2002. – 184 с.

4. Папанцева Е.И., Габриелян Ш.Ж. Оценка степени влияния конструктивных факторов на параметры маслонаполненных кабелей 110 кв среднего давления разных типоразмеров//Фундаментальные исследования. 2013. № 10-12. С. 2620-2624.

5. Главная Концерн «Энергомера» http://www.energomera.ru/ru/home

Код для цитирования: Скопировать