XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Введение

В наше время тяжело представить жилое или рабочее сооружение, не потребляющее электроэнергию. Электроэнергетика – приоритетная отрасль энергетики, так как электроэнергия является самым удобным видом энергии при транспортировке на любые расстояния. Как и любая другая крупная отрасль промышленности электроэнергетика остро нуждается в оптимизации и автоматизации, потому что оба эти составляющие позволяют увеличить эффективность производства в данном случае электроэнергии.

Одним из секторов электроэнергетики является коммунальная электроэнергетика. Данный сектор осуществляет управление и контроль бесперебойного поступления электроэнергии потребителю – в данном случае населению. Соответственно для успешного управления и контроля должны существовать технологии, позволяющие отслеживать количество переданной электроэнергии потребителю и при необходимости перенаправлять энергию в другие каналы. Одной из таких технологий является система энергоучета о которой и будет идти речь.

Первые системы энергоучета

До появления автоматизированных систем контроля и управления электроэнергией существовали только индукционные счетчики электроэнергии для переменного тока, которые не меняли принцип своей работы с момента их разработки в 1888 году Оливером Б. Шелленбергом. Устройство Оливера Б. Шелленберга представляло из себя комбинацию из неподвижной части с постоянным магнитом и подвижного диска, вращающегося из-за вихревых токов, которые наводятся в нем магнитным полем катушки счетчика. Число оборотов данного диска пропорционально электроэнергии, пропущенной через электросчетчик.

Главный минус, но в то же время и главный плюс такого индукционного счетчика – топорность конструкции. Индукционные счетчики имеют удовлетворительную точность, почти не имеют защиты от воровства электроэнергии, являются относительно громоздким устройством. Также такой счетчик не подходит для дифференцированных тарифов (однотарифный учет). Для снятия и передачи показаний с индукционного счетчика человеку приходится мануально проверять значения на индикаторном устройстве (обычно в счетчики устанавливают примитивные роликовые индикаторные устройства) и через внешний канал связи передавать данные в управляющую компанию.

Системы энергоучета сегодня

Следующий этап развития систем энергоучета – электронные (или статические) счетчики. Электроэнергия, проходящая через энергосчетчик воздействует на электросхему, фиксирующую объем энергии и передающую показания на микрокомпьютер, находящийся внутри счетчика. Микрокомпьютер содержит некий объем памяти для хранения данных о количестве электроэнергии, потребленной в конкретный период времени, современный интерфейс вывода информации (дисплей).

Наличие вычислительной машины внутри счетчика позволяет вести дифференцированную тарификацию (цена электроэнергии является динамической величиной и меняется в зависимости от времени), отправлять показания в автоматическом режиме без участия человека, усложняет процесс кражи электроэнергии. Также статические счетчики отличаются более высокой надежностью (больше межповерочный период) и крайне высокой точностью (до 10 раз точнее индукционных счетчиков). Данные, собранные счетчиками, могут быть использованы для автоматического сбора статистики потребления электроэнергии отдельно взятой квартирой, домом или даже целым районом.

Назначение системы

Электронные счетчики электроэнергии можно называть АСКУЭ (автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии)[1]. Широкое использование данных систем открывает широкие возможности сбора, анализа, прогноза и визуализации статистики потребления электроэнергии. Правильное использование этого инструмента позволит оптимизировать всю сферу коммунальной электроэнергетики для более эффективного распределения электроэнергии.

Для потребителя же АСКУЭ означает в первую очередь эргономику и, в отдельных случаях, экономию.

Эргономика – удобство получения оперативной и полной информации о потребленной электроэнергии за определенный период. Контроллер электронного счетчика можно запрограммировать на обработку данных любым образом [3] и вывести эти обработанные данные любым удобным человеку способом. Например, человек может узнать стоимость электроэнергии, потребленной в конкретный день или в конкретную неделю. Также может увидеть статистику активности по часам. При последующем развитии АСКУЭ информацию можно будет передавать напрямую в смартфон человека или на его персональный компьютер. Кроме того, данная система позволит персонализировать платежи за электроэнергию и сделает электроучет более прозрачным для обеих сторон.

Экономия заключается в дифференцированной тарификации – потребитель может отложить энергозатратную процедуру на ночное время, когда электроэнергия, обычно, дешевле.[2] В случае если у потребителя до этого не стоял электросчетчик как таковой, он сможет платить только за ту электроэнергию, которую потратил и ни копейки более. Таким образом снижается финансовая нагрузка на потребителя, подключенного к АСКУЭ. Специалисты считают, что систамы АСКУЭ позволяют экономить 10-15% при оплате электричества. Польза от данной системы очевидна.

АСКУЭ: принцип работы

Рассмотрим подробнее АСКУЭ: как работает, из чего состоит, для чего используется.

Автоматизированная система учёта электрической энергии — трёхуровневая структура.

Нижний уровень – непосредственно умные приборы учета электроэнергии. Осуществляют измерение электроэнергии, проходящих через них. Данные с приборов переходят на следующий уровень в автоматическом режиме.[1]

Средний уровень – средства передачи показаний с умного счетчика на уровень выше. Это устройства сбора данных, устройства передачи данных. Данные системы осуществляют постоянный сбор информации и передачу его на уровень выше.[1]

Верхний уровень — это централизованная система обработки данных, переданных со всех умных счетчиков, системы. Также на данном уровне появляется пользовательский интерфейс, с помощью которого поставщики электроэнергии могут наглядно увидеть статистику использования электричества как отдельной квартирой, так и дома/района в целом. Абонент также может посмотреть статистику использования энергии и при желании оплатить услуги в соответствии с тарификацией, не покидая личный кабинет.[1]

Для передачи данных АСКУЭ в большинстве своем используют LPWAN (протокол беспроводной передачи небольших по объёму данных на дальние расстояния, разработанная для распределённых сетей телеметрии). Данный вид связи зарекомендовал себя как наиболее надежный, быстрый и удобный в эксплуатации. Однако существуют АСКУЭ и с проводной связью, или связью через Интернет.

Алгоритм действия АСКУЭ имеет следующий вид:

Умные счетчики посылают информацию на устройство передачи данных.

Эти данные отправляются на централизованные устройства сбора и обработки информации.

Информация обрабатывается с помощью специализированного программного обеспечения оператором или полностью автоматически.[1]

Преимущества АСКУЭ по сравнению с традиционным энергоучетом

Более высокий класс точности приборов учета [3]

Наглядная визуализация статистики потребления энергии

Быстрое обнаружение несанкционированного доступа к энергосети и выявление потребления в обход учетного устройства

Обнаружение любых отклонений от нормы потребления электроэнергии [2]

Прогнозирование нагрузки на сеть на любые периоды

Возможность оперативного отключения абонентов от энергосети и подключение их обратно

Как следствие из вышеназванных факторов, внедрение АСКУЭ способствует энергосбережению, благодаря чему система в среднем окупает себя в пределах одного года. С точки зрения возможностей оптимизации учёта и энергопотребления, которые даёт АСКУЭ, минусы у системы практически отсутствуют. Они, конечно, есть, и связаны с конкретным её воплощением. Так, основными недостатками монтажа системы проводных АСКУЭ являются высокая стоимость и риск обрыва сети. Среди минусов беспроводных решений на базе GSM-протоколов следует выделить необходимость инсталляции сим-карты в каждый прибор учёта, высокую стоимость модемов, нестабильность сигнала при размещении счётчиков внутри железобетонных зданий или металлических шкафов.

«Умные счетчики» для потребителя сегодня

Сегодня систему АСКУЭ может себе позволить почти каждый. На данный момент цена установки такого «счетчика» варьируется от 3 до 15 тысяч рублей [4] в зависимости от модели и сложности установки. На рынке представлены модели с разными техническими характеристиками: число каналов вывода информации (в среднем около восьми), технология передачи данных на центральные сервера (преимущественно Wi-Fi, также присутствуют модели со встроенной SIM-картой или с использованием технологии NB-IoT).[4] Однако все новые многоквартирные дома с 01.01.2021 должны оснащаться системами АСКУЭ за счет застройщика. По оценкам экспертов полный переход на АСКУЭ должен закончиться к 2023 году.[5]

В зависимости от производителя счетчика пользователь может просмотреть всю доступную информацию и статистику с помощью личного веб-кабинета или мобильного приложения. Там же зачастую можно настроить автоматическую передачу показаний. Отчет об успешной отправке может доставляться как с помощью PUSH-уведомления на ПК или смартфон, так и с помощью электронной почты.

Заключение

В данной работе проведен аналитический обзор современных систем, показана их технологичность, удобство интерфейса, лёгкость освоения. В статье рассказывается об АСКУЭ – системах, имеющих широкое распространение, как в России, так и за рубежом. Показана необходимость перехода с электросчетчиков старого образца на АСКУЭ и преимущества этого перехода.

Список литературы

1. Что такое АСКУЭ: расшифровка, принцип работы, плюсы и минусы. [электронный ресурс.] URL: https://uchet-jkh.ru/publikacii/askue-chto-eto-takoe.html (дата обращения: 25.10.2021)

2. Коммерческий учет электроэнергии. [электронный ресурс.] URL: https://www.mrsk-1.ru/customers/services/custody/ (дата обращения: 03.12.2021)

3. ТКП 308-2011. Правила приёмки в эксплуатацию автоматизированных систем контроля и учёта электрической энергии, установленных в жилых и общественных зданиях.

4. Как выглядят умные счетчики электроэнергии. [электронный ресурс.] URL: https://www.saures.ru/blog/stati/princip-raboty-umnyh-schetchikov-elektroenergii (дата обращения: 25.10.2021)

5. Что такое «умные счетчики» и где они появятся. [электронный ресурс.] URL: http://duma.gov.ru/news/50491/ (дата обращения: 26.10.2021)

Код для цитирования: Скопировать