Автоматическая система удаленного диспетчерского контроля и управления на основе SCADA системы

Не секрет, что вопрос эффективного использования энергоресурсов в России стоит очень остро, и с каждым годом ситуация продолжает усугубляться, что существенно тормозит введение в эксплуатацию новых промышленных объектов, жилья, и других объектов.

Во многих странах с развитой рыночной экономикой вопросы энергосбытовых организаций решаются путем внедрения автоматизированных систем удаленного диспетчерского контроля и управления (АСДКУ), у бытовых потребителей (АСДКУ БП). В мировой практике подобные системы имеют обозначение «AMRС systems» (Automatic Meter Reading and Control - система автоматического считывания показаний и контроля). Почти все ведущие производители много лет работали над созданием простых, надежных и дешевых систем для бытовых потребителей. При разработке таких систем соблюдались два основных подхода: система должна быть окупаемой и обеспечивать повышенную надежность функционирования. В настоящее время такие системы созданы, производятся серийно и широко внедряются во многих странах.

Наряду с мировыми лидерами в области использования AMRC - США, Канадой, Японией, Францией, Израилем, Германией, Швейцарией и Италией - появилось несколько стран с развивающейся экономикой, верящих в перспективу AMR, например, Украина и Бразилия.

Наиболее яркий пример комплексного решения проблем организации учета электроэнергии у бытовых потребителей в Европе имеется в Италии. Компания Enel, монополист в области энергосбытовой деятельности в этой стране, запланировала массовую замену 30 млн устаревших индукционных счетчиков на специально разработанные электронные счетчики, объединенные по силовой сети в единую систему дистанционного управления абонентской сетью – TELEGESTORE. Проект может быть назван одним из самых интересных, амбициозных и инновационных промышленных проектов за последние несколько лет в электроэнергетическом бизнесе. Компания Enel имеет серьезные намерения по распространению системы в другие страны. Представители более 80 энергокомпаний мира уже проявили интерес к системе TELEGESTORE.

В связи с принятием федерального закона №261 от 23.11.2009 года - «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» все более актуальной становится тема разработки и внедрения автоматизированных систем удаленного диспетчерского контроля и управления . Обобщенная структура такой системы представлена на рисунке 1.

 

 Из рисунка видно, что систему АСДКУ можно разделить на 3 части. К первой относятся точки учёта. Эти точки могут контролировать электроэнергию, расход воды и газа, тепловые параметры и т.п., главное, чтобы приборы учёта имели какой-либо интерфейс связи. В качестве интерфейсов связи здесь могут выступать: RS-485, RS-232, CAN, импульсный или логический сигнал. Самым распространённым в наше время считается промышленный двухпроводной RS-485 интерфейс. Следовательно, ко второй части следует отнести локальный узел, который будет собирать и обрабатывать полученную от приборов учёта информацию в аналоговом или цифровом виде. К такому узлу относится промышленный логический контроллер (ПЛК), для которого пишется конкретный алгоритм опроса точек учета. Один ПЛК может опрашивать до 255 различных точек учета. Контроллер в свою очередь по тому же RS-485 интерфейсу соединяется с промышленным GSM модемом. С помощью него контроллер будет автоматически выходить в сеть интернет и производить передачу данных на удаленный диспетчерский пункт. Следует заметить, что наиболее качественным является проводной интерфейс передачи данных, так как GPRS/GSM каналы требуют практически 100% покрытия того объекта, с которого происходит передача данных. Для сведения данной проблемы к минимуму было использовано одно из инновационных решений, которое описывается ниже.

Совсем недавно в России появилась одна из новейших разработок в промышленной телеметрии – М2М телеметрия, обеспечивающую качественную передачу данных. Machine-to-Machine. (M2M) — общее название технологий, которые позволяют машинам обмениваться информацией друг с другом, или же передавать её в одностороннем порядке. Это могут быть проводные и беспроводные системы мониторинга датчиков или каких-либо параметров устройств (температура, тока, частоты, расхода воды или газа, местоположение и т.д.). M2M также активно используется в системах безопасности и охраны, вендинге,  промышленных телеметрических системах (производство, энергетика, ЖКХ и др.) и системах позиционирования подвижных объектов на основе систем ГЛОНАСС/GPS. Таким образом, применяя данную технологию, мы повысим скорость передачи информации, сведем к минимуму возможность сбоев процесса ее передачи. Рассмотрим подробнее данную технологию изнутри, обратившись к рисунку 2.

 

Как видно из рисунка 2, провайдер услуги М2М создаёт свое «облако», выступающее в роли главного сервера, но только не в физическом смысле, а  виртуальном, в сети интернет. После этого через обыкновенный роутер он устанавливает соединение через сеть интернет с физическим сервером клиента. Тот в свою очередь объединяет в локальную сеть все контролируемые объекты через виртуальный сервер («облако»). Таким образом, получаем возможность контролировать необходимые объекты, в которых будут стоять SIM карты с услугой М2М телеметрии, либо через сеть интернет, либо в рамках созданной физическим сервером клиента локальной сети (без выхода в интернет). В результате этого, в случае построения АСДКУ, рассмотренной нами выше, промышленный модем будет выходить не в общее интернет пространство, а именно на виртуальный сервер («облако») компании, реализовавшей данную структуру. Тем самым мы получим:

–        передачу информации, не зависящую от сбоев в общей сети интернет;

–        свое виртуальное настраиваемое пространство, которое не будет перегружено или взломано другими пользователями общей сети интернет;

–        возможность удаленного контроля не только статических, но и динамических объектов.

М2М телеметрия была применена нами при построении АСДКУ на насосной станции в г. Егорьевск Московской области.

В качестве 3 части  АСДКУ удаленного пункта обработки и хранения информации может выступать сервер с соответствующим программным обеспечением. В рамках данной статьи предлагается рассмотреть сервер с программным обеспечением (ПО) на основе SCADA систем. Можно выделить следующие преимущества при применении этих систем:

–        легкость внесения изменений в ПО, связанных с дальнейшей автоматизацией промышленности или бытового сектора;

–        возможность модификации ПО самим заказчиком или сторонними организациями;

–        совместимость с другими SCADA системами вследствие использования стандартов OPC;

–        поддержка множества аппаратных средств телемеханики – контроллеров, устройств ввода-вывода, счетчиков электроэнергии и т.д.;

–        возможность интеграции с  комплексами телемеханики предприятия.

В зависимости от необходимости предоставления информации, полученной от приборов учёта, в соответствующие контролирующие организации, ее можно легко будет передать из центрального сервера в управляющие организации или биллинговые системы для составления необходимой документации и платежных поручений.

 

 

Таким образом, получаем комплексное решение, полученное в результате построения АСДКУ на базе SCADA системы, которое обеспечивает следующие возможности:

–        дистанционное получение в автоматическом или ручном режимах от каждого узла учёта сведений об отпущенной или потреблённой электроэнергии;

–        расчёт баланса поступления и потребления электроэнергии с целью выявления и ликвидации потерь;

–        применение санкций против злостных неплательщиков путём ограничения допустимой мощности нагрузки или полного отключения энергоснабжения;

–        контроль параметров электросети с обнаружением и регистрацией отключений сетевого напряжения и отклонений параметров электросети от заданных уставок;

–        обнаружение фактов несанкционированного вмешательства в работу приборов учёта или изменение схем включения в электросеть;

–        анализ технического состояния или отказов приборов учёта;

–        ведение архивов параметров состояния объекта и контролируемых велечин;

–        экспорт отчётов в биллинговые системы.

 

Упомянутая выше АСДКУ на насосной станции в г. Егорьевск Московской области была реализована на базе системы OpenSCADA . Ее трехмесячная эксплуатация подтвердила правильность принятых решений и высокую эффективность подобных систем.

 

Размещено компанией OOO "ТМ" [30.08.2014]