АСКУЭ Новокузнецкого алюминиевого завода 
 
Новокузнецкий Алюминиевый Завод - крупное промышленное предприятие, выпускающее свыше 270 тыс. т. алюминиевой продукции в год. Руководством завода было принято решение о внедрении системы АСКУЭ с целью: повышения эффективности использования энергоресурсов, энергосбережения, а также обеспечение проведения финансовых расчетов ОАО "НКаЗ" на Федеральном оптовом рынке электроэнергии и мощности (ФОРЭМ). Проект был реализован компанией Эльстер Метроника за 6 месяцев.

Описание объекта
Новокузнецкий Алюминиевый Завод (НкАЗ) расположен в г. Новокузнецке Кемеровской области. В составе предприятия имеются электролизные линии, вспомогательные цеха и службы по снабжению. Производственные мощности НкАЗ располагаются на двух промышленных площадках (НкАЗ-1 и НкАЗ-2).

Энергоснабжение первой площадки осуществляется от Кузнецкой ТЭЦ по 4 линиям 110 кВ (4 активно-реактивных точки учета). Вторая площадка получает электроэнергию от подстанции Кузбассэнерго по 8 линиям 10 кВ (8 активно-реактивных точек учета). НкАЗ в свою очередь осуществляет поставку электроэнергии подключенным к его сетям субабонентам, а также на собственные нужды. Потребление субабонентов значительно меньше потребления НкАЗ. Итого, в систему АСКУЭ НкАЗ входят 24 точки учета.

Существующие счётчики для учёта потребления НкАЗ включены по импульсным сигналам в АСКУЭ Кузбассэнерго и систему технического учёта НкАЗ. При внедрении проектируемой АСКУЭ НкАЗ приняты технические решения, не нарушающие работу данных систем учёта.

Цели создания и функции системы АСКУЭ
Система АСКУЭ предназначена для обеспечения НкАЗ, ЗАО "ЦДР ФОРЭМ", Энергосбыта Кузбассэнерго и Кузбасского РДУ точной, достоверной, привязанной к единому астрономическому времени информацией по электроэнергии и мощности, потребляемой предприятием и его субабонентами.

Основные цели внедрения АСКУЭ:

• Повышение точности и надежности учета электроэнергии и мощности.
• Оперативный контроль работы энергетических объектов (повышение надежности работы энергетических объектов).
• Определение балансов электроэнергии по предприятию (точный учет потерь электроэнергии).
• Межмашинный обмен информацией (повышение оперативности и достоверности расчетов за электроэнергию).
• Обеспечение точной, привязанной к единому астрономическому времени информацией о потребленной и переданной электроэнергии и мощности для расчетов по многоставочным дифференцированным тарифам на оптовом рынке электроэнергии.

Основные функции системы АСКУЭ НкАЗ:

• Измерение, обработка, накопление, хранение и отображение электросчетчиками на местах их установки измерительной информации о потребленной (отпущенной) активной и реактивной энергии и мощности.
• Объединение измерений на УСПД, полученных со счетчиков, в единые групповые измерения, оответствующие конкретным объектам.
• Сбор данных учёта переносным инженерным пультом на сервер БД по точкам учёта отпуска субабонентам, не подключенным к УСПД.
• Измерение энергии по заданным тарифам на заданном интервале времени.
• Измерение средних мощностей на 30 минутном интервале усреднения.
• Поиск максимальных мощностей за сутки и по тарифным зонам.
• Ведение архивов заданной структуры.
• Поддержание единого системного времени с целью обеспечения синхронных измерений.
• Отображение показаний индикаторов счетчика по измеренной энергии.
• Чтение информации из УСПД параллельно по нескольким независимым направлениям.
• Накопление, хранение и отображение информации, поступающей от УСПД и собираемой переносным инженерным пультом, в базе данных на сервере АСКУЭ НКАЗ и предоставление информации в Энергосбыт "Кузбассэнерго", ЗАО "ЦДР ФОРЭМ" и РДУ Кузбассэнерго.
• Формирование и печать отчётных документов.
• Защита измерительной информации и метрологических характеристик системы от несанкционированного доступа и изменения.
• Контроль работоспособности системы.
• Конфигурирование системы.

Организация учета электроэнергии и структура АСКУЭ
Структура системы АСКУЭ, а также используемый для её создания программно-технический комплекс ИВК Альфа ЦЕНТР, соответствует требованиям "Положения об организации коммерческого учета электроэнергии и мощности на оптовом рынке". Система АСКУЭ НкАЗ является многоуровневой с иерархической распределённой обработкой информации.

Уровни системы:

• Уровень точки учета, включающий ТТ, ТН, вторичные измерительные цепи, счетчики ЕвроАЛЬФА, блоки дополнительного питания.
• Уровень объекта, включающий устройство сбора и передачи данных (УСПД), устройство синхронизации времени УССВ, каналы сбора данных со счётчиков и коммуникационную аппаратуру.
• Уровень Центра сбора и обработки информации (ЦСОИ) АСКУЭ НКАЗ, включающий сервер БД, рабочие места пользователей, LAN.
• Уровень передачи данных в Энергосбыт Кузбасэнерго, РДУ Кузбасэнерго и ЦДР ФОРЭМ.

Техническое обеспечение АСКУЭ
Уровень точки учета - подстанции
На всех точках коммерческого учета НКаЗ установлены микропроцессорные счетчики электроэнергии ЕвроАЛЬФА класса 0,2S (на вводах субабонентов 0,5S). Все счетчики имеют плату хранения графиков нагрузки и запрограммированы на 30-ти минутное усреднение мощности. Глубина хранения данных в счётчиках - более 45 суток. Каждый счетчик снабжен цифровым интерфейсом RS-485 для подключения к коммуникационной аппаратуре и передачи данных на вышестоящие уровни.

Счетчики, устанавливаемые на вводах НКАЗ-1 и НКАЗ-2, снабжены резервным блоком питания для обеспечения их работы при отключении силового оборудования и пропадании напряжения 100 В в измерительных цепях.

Все коммерческие счетчики класса точности 0,2S измеряют активную и реактивную электроэнергию и мощность в двух направлениях. Каждый счетчик снабжен двумя группами по 4 импульсных выхода для подключения к системам АСКУЭ Новокузнецкого отделения Энергосбыта Кузбассэнерго и системе технического учёта НкАЗ.

Счетчики устанавлены на места старых счетчиков на панелях ГЩУ. Рядом с каждым счетчиком смонтирована специализированная клеммная колодка с возможностью пломбирования, блок дополнительного питания и разветвитель RS-485 интерфейса ПР-3/11.

Уровень объекта - УСПД
В качестве УСПД системы АСКУЭ НКАЗ применены УСПД RTU-325. Они предназначены для сбора данных об электропотреблении от счётчиков ЕвроАЛЬФА, формирования групповых измерений, отображение данных учёта на встроенный дисплей и передачу данных по каналам связи.

Для стыковки системы АСКУЭ НкАЗ с АСКУЭ Кузбассэнерго предусмотрен отдельный порт RTU-325 интерфейса RS-485.

УСПД и сервер БД поставлены в виде низковольтных комплектных устройств (НКУ), в шкафах которых устанавливается аппаратура АСКУЭ, обеспечивается монтаж и контроль комплексной работы в заводских условиях. НКУ обеспечивают возможность размещения оборудования в промышленных помещениях, предотвращает несанкционированный доступ к оборудованию, обеспечивает климатическую защиту оборудования.

Уровень Главного центра сбора информации НКаЗ
Сервер БД
В помещении заводоуправления НКАЗ устанавливается НКУ шкаф серверный. В качестве сервера БД выбран сервер Compaq, который обладает наилучшими показателями надежности, производительности и обслуживаемости в своем классе. Сервер БД укомплектован платой с 8 портовым RS-232 модулем.

На сервере БД развертывается программное обеспечение Альфа ЦЕНТР AC_SE с СУБД Oracle на 5 пользователей. Сервер осуществляет сбор данных коммерческого (с УСПД и переносного инженерного пульта) учета, ведение базы данных АСКУЭ, долговременное хранение требуемой информации, преобразование данных в формат АСКП и т.д.

Помимо основного ПО Альфа ЦЕНТР на сервер устанавливаются дополнительные модули:
- АС_М модуль мониторинга (редактор электрических схем, отображение данных по фидерам, расчет и отображение групповых характеристик)
- АС_Т модуль синхронизации времени по спутниковым часам.
- АC_N модуль расширенной диагностики систем с развитой системой коммуникаций.

АРМ
В помещении НКАЗ установлено одно рабочее место диспетчера с Альфа ЦЕНТР_SЕ (многопользовательская версия), которое позволяет:

• Отображать параметры учета электроэнергии в виде экранных форм на дисплее компьютера и информации о текущем состоянии системы.
• Документировать параметры учета электроэнергии в виде отчетных форм на принтере.
• Обеспечивать настройки параметров системы и ручного ввода данных с переносного инженерного пульта.
• Организовывать доступ к АСКУЭ на основе системы паролей и разграничения полномочий пользователей.

Под параметрами учета электроэнергии понимаются данные об электроэнергии и мощности (принятой/переданной) и данные о параметрах электросети, характеризующих качество электроэнергии (токи, напряжения, частота, cosf).

Уровень передачи данных в Энергосбыт Кузбассэнерго, РДУ Кузбассэнерго и ЗАО "ЦДР ФОРЭМ"
Для непосредственного опроса УСПД и сервера БД в энергосбыты Кузбасэнерго и ЗАО "ЦДР ФОРЭМ" установлено программное обеспечение Альфа ЦЕНТР.

Технические решения по передаче данных АСКУЭ
Сбор информации с объектов в центры сбора
Счетчики, находящиеся в помещении, объединены в сеть по интерфейсу RS-485. Поскольку расстояние между Новокузнецкой ТЭЦ и ЦКПП-2 большое (1300 м), а также учитывая повышенную вероятность наведения помех на длинной линии, передача данных со счетчиков, установленных на ТЭЦ, производится по ВОЛС. Для этого на панель ГЩУ ТЭЦ установлен НКУ АСКУЭ шкаф конверторов RS-485/ВОЛС.

В ЦКПП-2 НКУ с УСПД располагается в непосредственной близости от счетчиков, поэтому, несмотря на достаточно сильные электромагнитные поля, для сбора информации от счетчиков в УСПД возможно использование RS-485 интерфейса. Этот интерфейс обладает достаточной помехозащищенностью, удобством монтажа и наладки, а также позволяет сэкономить кабельную продукцию.

Сбор данных со счетчиков субабонентов и РУ-220 В производится ежемесячно через оптопорт счетчика, используя переносной инженерный пульт, с последующим переносом и выгрузкой на сервер БД АСКУЭ НкАЗ.

Передача данных по учёту отпуска субабонентам от сервера БД к УСПД не предусматривается. Поэтому, для определения сальдо-перетока по НкАЗ на конец расчётного периода, наряду с данными, получаемыми с УСПД (12 точек учёта по вводам), используются данные по субабонентам с сервера БД. Для этого в составе серверного НКУ предусмотрен модем для передачи данных по коммутируемому каналу междугородней телефонной связи.

Передача данных из УСПД на сервер БД ОАО "НКАЗ"
Передача данных осуществляется по локальной сети Ethernet. Для включения в LAN используются коммутаторы Switch, устанавливаемые в НКУ УСПД и НКУ сервера БД. Для защиты информации и обеспечения надежной и бесперебойной работы системы передачи данных АСКУЭ используются коммутаторы Ethernet, гарантирующие необходимый трафик в сети.

При разрыве канала связи между счетчиком и УСПД данные в счетчиках сохраняются. После восстановления канала связи УСПД АСКУЭ автоматически считывает всю недостающую информацию. Если длительность неисправности канала связи превышает время хранения данных на счетчике, то информацию со счетчика можно будет считать через оптопорт, используя переносной инженерный пульт со специальным ПО Альфа ЦЕНТР (АС_L).

Передача информации на верхние уровни
Передача данных в ЗАО "ЦДР ФОРЭМ"
В качестве основного канала передачи информации в ЗАО "ЦДР ФОРЭМ" используется выделенный номер АТС с выходом на междугороднюю сеть связи набором "8". Информация передается с главного УСПД при помощи профессионального модема ZyXEL в формате протокола УСПД RTU-325. Дистанционное изменение настроек модема защищено паролем.

Для организации резервного канала применяется стационарный GSM-терминал, работающий в сотовой сети и не зависящий от работы АТС. Сотовый терминал подключается к отдельному порту УСПД.

Передача данных в Энергосбыт Кузбассэнерго
Основной канал передачи данных организуется по коммутируемому каналу. Данные передаваются с сервера БД через профессиональный модем ZyXEL.

Для приёма данных на стороне Кузбассэнерго устанавливается узел приёма, представляющий собой персональный компьютер с установленным на нём ПО Альфа ЦЕНТР (однопользовательская версия на 30 счётчиков). ПО обеспечивает опрос данных с УСПД (общее потребление НкАЗ) и с сервера БД АСКУЭ НкАЗ (отпуск субабонентам), формирование базы данных, формирование формата АСКП. Кроме того, доступ к данным учёта может быть осуществлён SQL-запросами или экспортом в EXСEL-формат.

Для защиты коммерческой информации от несанкционированного доступа данные в канале передаются в закрытом формате УСПД RTU-325.

В качестве резервного канала используется отдельный профессиональный модем ZyXEL, подключенный к своему порту УСПД. Дистанционное изменение настроек модема защищено паролем. Данные передаются по коммутируемому каналу АТС.

Передача данных в управление РУСАЛ в Москве
В данном проекте предусмотрена технические возможности для передачи данных АСКУЭ НкАЗ в РУСАЛ. Сервер БД АСКУЭ НкАЗ через коммутатор Switch подключается в корпоративную сеть РУСАЛ. Передача информации будет осуществляться межсерверным обменом, через отдельный порт коммутатора, с определяемыми администратором правами доступа.

Передача данных в ОДУ Сибири
Проектом предусматривается передача данных АСКУЭ НкАЗ в ОДУ Сибири не напрямую, а через РДУ Кузбасэнерго. Данные будут передаваться в формате АСКП.

Синхронизация времени
В системе АСКУЭ НКАЗ синхронизация времени производится от эталона, в качестве которого выступает GPS (глобальная система позиционирования). В качестве приёмника сигналов GPS о точном астрономическом времени используется Устройство синхронизации системного времени (УССВ), подключаемое к УСПД. От УССВ синхронизируются внутренние часы УСПД, а от них - внутренние часы счетчиков ЕвроАЛЬФА, подключенных к УСПД. Кроме того, от УСПД производится синхронизация встроенных часов сервера БД.

В системе автоматически поддерживается единое время во всех ее компонентах, подключенных к УСПД, в частности в счётчиках, где происходит датирование измерений, с точностью ±2 секунды. При длительном нарушении канала связи между УСПД и счетчиками на длительный срок, время счетчиков корректируется от переносного инженерного пульта (посредством пакета АС_L).

Масштабируемость и надежность системы
Структура системы приспособлена к дальнейшей модернизации и развитию, а именно:

• Предусмотрена возможность добавления в систему новых точек учета.
• Возможно увеличение количества автоматизированных рабочих мест пользователей.
• Наращивание аппаратных и программных средств обеспечивается без вывода системы из постоянной эксплуатации.
• Средняя наработка на отказ счетчиков ЕвроАЛЬФА составляет не менее 35000 часов, а УСПД типа RTU-325 - 50000ч.
• Срок службы УСПД равен 24 года, срок службы счетчиков - 30 лет.

Результаты
АСКУЭ Новокузнецкого алюминиевого завода принята в промышленную эксплуатацию. 1 октября 2003 г. НкАЗ вышел на ФОРЭМ.
 

Версия для печати

Смотри так же:

Структурная схема АСКУЭ ОАО "Новокузнецкий алюминиевый завод"