• Содержание номера
  • Рейтинг:  0 
 

Эволюция систем учета

 

Автор

Ерохин Игорь, Начальник отдела ПО СКБ "Амрита"

 

    За последние годы электрическая энергия из практически бесплатного атрибута социалистической экономики постепенно превратилась в товар. Самодеятельный порядок учета заменяется четкими правилами и регламентами. Место самоучек-энтузиастов - создателей первых систем учета - занимают менеджеры по продаже электроэнергии. Бурное развитие микропроцессорной техники, ее использование во всех отраслях производства обусловило постоянное изменение технологий учета. В настоящей статье мы попытаемся оценить созданное и предугадать будущее.

    Учет электрической энергии до появления АСКУЭ
    На протяжении многих десятилетий процесс учета энергии сводился к мерному вращению дисков индукционных счетчиков с плавным нарастанием показаний, которые обслуживающий персонал предприятия периодически заносил в журналы. Из этих записей и формировались необходимые документы.
    К основным недостаткам такого способа учета можно отнести:

  • большие минимальные периоды получения данных (от нескольких раз в сутки до нескольких раз в месяц);
  • значительные погрешности, связанные с невозможностью одновременного снятия показаний и их привязки к единому времени;
  • неизбежное влияние человеческого фактора (острота зрения и обязательность при снятии показаний и их обработке);
  • невозможность ведения учета по зонам суток.
        Целью создания первых автоматизированных систем коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ) была автоматизация двух процессов: получения первичной информации и формирования отчетных документов.


        Первые АСКУЭ
        Попытки создания АСКУЭ связаны с появлением в СССР относительно доступных ЭВМ, однако дороговизна последних делала системы учета доступными только крупным промышленным предприятиям. Разработку АСКУЭ вели целые НИИ. Решение задачи предполагало:
  • оснащение индукционных счетчиков электрической энергии датчиками оборотов;
  • создание устройств, способных вести подсчет поступающих импульсов и передавать полученный результат в ЭВМ;
  • накопление в ЭВМ результатов подсчета и формирование отчетных документов.     Первые системы учета были крайне дорогими, ненадежными и малоинформативными комплексами, но они позволили сформировать базу для создания АСКУЭ следующих поколений.

        Массовое внедрение АСКУЭ
        Переломным этапом в развитии АСКУЭ стало появление персональных компьютеров: системы учета, созданные на их базе, были значительно дешевле и надежнее своих предшественников. Создание ставшей впоследствии стандартом операционной системы MS DOS и первых СУБД, хранящих данные в формате DBF, определило направление развития и функциональность верхних уровней систем учета.
        Возможность создания АСКУЭ на базе персональных компьютеров в России совпала с эпохой реформ, появлением огромного числа независимых производителей. Кажущаяся простота систем учета обусловила множество предложений по их разработке.
        Все многообразие вариантов построения АСКУЭ можно разделить на две основные группы:

  • монолитные системы, сформированные по принципу "все в одном";
  • распределенные системы.
        Монолитные системы создавались на базе персонального компьютера с модулем приема данных от датчиков оборотов, встроенных в индукционные счетчики. Компьютер выполнял все необходимые для ведения учета функции, что в сочетании с маломощным процессором и однозадачной операционной системой делало АСКУЭ крайне ненадежной.
        Распределенные системы, как правило, имели три уровня обработки получаемых данных. На первом уровне сведения принимались многоканальными блоками обработки информации (МБОИ). При этом информация из аналоговой формы переводилась в цифровую и по каналу связи передавалась на второй уровень - устройство сбора и передачи данных (УСПД), в функции которого входило:
  • прием информации от первого уровня;
  • преобразование данных о числе оборотов в значение потребленной электрической энергии и сохранение полученных результатов;
  • предоставление накопленной информации на следующий уровень системы.
        На третьем уровне персональный компьютер принимал и обрабатывал данные от второго уровня, а затем формировал отчетные формы, с помощью которых осуществлялся коммерческий учет электрической энергии.
        Несмотря на кажущуюся сложность распределенной системы в сравнении с монолитной, широкое распространение получила именно она в силу большей гибкости и надежности сохранения накопленной информации на двух уровнях.
        Одним из основных недостатков обоих типов систем была невосполнимая потеря информации о потреблении энергии при выходе из строя любого компонента. Так, поломка датчика оборотов или обрыв его связи с устройством подсчета импульсов приводил к утрате данных по счетчику, выход из строя многоканального блока обработки информации уничтожал данные по группе подключенных к нему счетчиков, а сбой контроллера второго уровня - по всем подсоединенным счетчикам.
        Общее потребление за период восстановления работоспособности системы можно было вычислить по показаниям счетных механизмов, но утрата графиков потребления электрической энергии была невосполнимой.
        Электросчетчики с импульсным интерфейсом за описываемое время прошли две основные стадии развития: на первой импульсный интерфейс стал их штатным компонентом, а на второй они превратились в электронные приборы. Однако главный недостаток - невысокая точность - сохранился. По мере роста доверия к системам учета стали предприниматься попытки получения данных о мгновенном значении мощности по присоединению или о потреблении за небольшой, например за одну минуту, промежуток времени. Но оказалось, что получить достоверное значение такой величины в реальном времени практически невозможно из-за отсутствия привязки поступающих импульсов ко времени. При снижении нагрузки картина и вовсе становилась удручающей. Стало очевидным, что импульсные счетчики должны уступить место другим приборам.
        Значительные силы разработчиков были потрачены на создание аппаратных средств поддержки каналов связи, адаптацию существующих и новых средств связи к своим нуждам. Телеграфная, радиочастотная и ведомственная ВЧ-связь постепенно вытеснялась мобильными, спутниковыми и оптоволоконными системами. На сегодняшний день сохраняется тенденция к использованию в АСКУЭ все более скоростных и высокотехнологичных каналов связи.
        Целями следующего этапа развития систем учета стало совершенствование способов измерения количественных и качественных параметров электропотребления. Требовалось повысить надежность хранения информации и расширить функциональность, ускорив процессы получения и представления данных.

        Цифровые АСКУЭ
        Цифровые АСКУЭ стали закономерным результатом развития импульсных систем учета. С одной стороны, нужно было увеличить точность и функциональность систем, с другой - у производителей компонентов появилась техническая возможность реализации этих требований.
        Достижения в области микроэлектроники позволили создать отечественные микропроцессорные счетчики электрической энергии с цифровым последовательным интерфейсом. Вычислительная мощность этих устройств сопоставима с первыми персональными компьютерами, а функциональная насыщенность превышает необходимый минимум.
        Значительная модификация счетчиков повлекла за собой корректировку требований к АСКУЭ, что, в свою очередь, обусловило изменение всех компонентов систем учета, порядка их создания и эксплуатации. Рост объема передаваемой информации подтолкнул развитие инфраструктуры каналов связи.
        Первые цифровые АСКУЭ стали полигонами, на которых отрабатывались механизмы информационного взаимодействия компонентов систем учета, их состав и функциональность. Довольно быстро выявились специфические проблемы цифровых систем, в частности многообразие протоколов информационного взаимодействия компонентов и как следствие сложности при стыковке оборудования различных производителей, невозможность использования всей номенклатуры формируемых счетчиками электрической энергии данных в силу их уникальности для каждого типа.
        Чтобы решить проблему, нужно было принять ряд мер. И здесь главную роль сыграло НП "АТС": с его появлением аббревиатура АСКУЭ сменилась на АИИС, были разработаны правила построения систем, требования к элементам и способы оценки их качества.

        АИИС
        АИИС в трактовке НП "АТС" - это измерительный комплекс, в котором жестко задана иерархия уровней, а функции разделены между компонентами системы. Принципиальным отличием автоматизированной информационно-измерительной системы от ее предшественников стало появление дополнительного уровня хранения и представления информации - центрального устройства обработки и передачи данных (ЦУСПД), оснащенного СУБД со стандартными интерфейсами. Применение в нем стандартных элементов доступа к базам данных позволило частично решить проблему несовместимости протоколов обмена в системах различных производителей.
        Следующим шагом стало введение требования получения и передачи информации между пользователями в едином формате с XML-разметкой, определенной регламентом НП "АТС". Недостатками АИИС можно считать:

  • неопределенность требований к порядку формирования, получения и обработки дополнительной информации счетчиками электрической энергии;
  • значительный и зачастую излишний запас прочности в области хранения идентичной информации счетчиками, устройствами сбора и передачи данных, ЦУСПД, центральными пунктами систем учета;
  • многообразие протоколов обмена между компонентами систем учета различных производителей (как правило, между счетчиками и другими элементами).

        АСУТП и АИИС
        Одной из проблем применения систем учета с момента их создания было противоречие между многообразием технических возможностей АИИС и ограничениями, связанными с ее коммерческим использованием. Неоднократные попытки совмещения системы коммерческого учета и системы управления производством результата не дали. Причина - в большой номенклатуре формируемых данных и их неоднородности.
        Закономерным этапом развития стало появление счетчиков электрической энергии с двумя интерфейсами, позволившими разделить автоматизированную информационно-измерительную систему (АИИС) и автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП).

        Заключение
        Интеллектуальная насыщенность систем будет постепенно увеличиваться, затрагивая не столько верхние, сколько нижние уровни систем учета. Примером тому может служить рост вычислительной мощности счетчиков электрической энергии и появление в составе системы центральных устройств сбора и передачи данных. Можно предположить, что нынешние устройства сбора и передачи данных достигнут функциональности ЦУСПД и сольются с ними, что обусловит возврат к рассмотренным выше монолитным системам учета. Наличие второго интерфейса у нового типа устройств позволит интегрировать АИИС в SCADA-системы и корпоративные информационные системы предприятий.
        Обмен данными между элементами системы будет осуществляться с использованием ограниченного числа регламентированных протоколов обмена - первым шагом на этом пути является внедрение утвержденных НП "АТС" отчетов в формате XML.
        Расширение номенклатуры данных, формируемых системами учета, и ужесточение требований ко времени их передачи обусловит развитие каналов связи, причем в первую очередь будут развиваться Ethernet-совместимые технологии. Возможно, этот процесс затронет не только сферу промышленного производства, но и жилищно-коммунальный сектор. Также вероятно появление региональных центров, предоставляющих заинтересованным потребителям коммерческую информацию посредством Internet-технологий.
        Развитие коммерческого учета зависит в первую очередь от нормативной базы, потребностей системы взаиморасчетов между субъектами рынка. Инженерно-технический персонал уже не раз доказывал компетентность и умение реагировать на запросы заказчика и требования правил и регламентов.

  •  
    Оставить комментарий
    Добавить комментарий анонимно, введите имя:

    Введите код с картинки:
    Добавить комментарий как авторизованный посетитель: Войти в систему