Автоматизированная система контроля и учета
бытового энергопотребления на базе комплекса технических средств "ЭМОС-МЗЭП"

О. В. Балашов, инженер ОАО "МЗЭП",

С. Г. Быценко, инженер ОАО "МЗЭП"

Современная энергетическая стратерия России определяет приоритетом социальную ориентированность развития топливно-энергетического комплекса, то есть повышение жизненного уровня населения. При этом, в новых рыночных условиях ставка делается не на крупномасштабное наращивание производства энергоносителей, а на более эффективное их использование - энергосбережение. Рынок электроэнергии должен представлять собой многокомпонентный механизм согласования (балансирования) экономических интересов ее поставщиков и потребителей. Одним из самых важных компонентов рынка электроэнергии, его "физическим воплощением", является инструментальное обеспечение, представляющее собой совокупность систем, приборов, устройств, каналов связи, алгоритмов и т. п. для контроля, учета и управления параметрами энергопотребления (объемными и стоимостными) по командам персонала.

Используя соответствующее инструментальное обеспечение, энергокомпания может уменьшать стоимость производства и распределения электроэнергии. Потребитель и энергокомпания могут сэкономить электроэнергию и затраты при помощи системы автоматического считывания показаний счетчиков электрической энергии. Всесторонние отчеты и статистические формы могут использоваться для предоставления потребителю услуг, в виде подробной информации об использовании электроэнергии и, тем самым, способствуя регулированию ее потребления и значительному сокращению затрат.

В настоящее время производство и сбыт электроэнергии сильно зависит от экономической ситуации как в стране в целом, так и в отдельных регионах. Однако существует общая тенденция - снижение электропотребления вследствие резкого падения промышленного производства в значительной степени компенсируется ростом электропотребления в бытовом секторе. Это объясняется увеличением числа мелких частных предприятий, торговых центров, коммунально-бытовых учреждений и организаций, а также повышением роли электропотребления жилищно-бытовым сектором. Увеличение бытового электропотребления, неизбежное выравнивание тарифов между бытовым сектором и промышленностью и их последующий опережающий рост приводит к значительному увеличению доли платежей бытового сектора. Это и является экономической предпосылкой внедрения автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии бытовых потребителей (АСКУЭ БП).

Экономический эффект от внедрения АСКУЭ БП оценивается по следующим составляющим:

1. Экономический эффект от приводимой при внедрении АСКУЭ БП замены электросчетчиков класса 2.5 на счетчики класса 2.0. Замена счетчиков класса 2.5 на счетчики класса 2.0 может увеличить собираемость оплаты за электроэнергию на 10-15%. В стоимостном выражении рост собираемости может быть весьма значительным, если учесть, что общие потери, связанные с существующим состоянием парка счетчиков в бытовом секторе составляют сотни млн. кВт·ч в год.
2. Экономический эффект от оперативного (дистанционного) и достоворного контроля и учета энергопотребления, своевременного выявления неплательщиков и снижения объема недоплат.
   Наличие АСКУЭ БП позволяет иметь в энергосбытовой компании ежемесячно (а при наличии каналов связи с объектами - более часто) данные о потреблении каждого абонента и более точно определять полезный отпуск населению, изменить порядок расчетов с бытовым абонентом (производить выписку счетов). Кроме того, АСКУЭ БП дает возможность обнаружения хищений путем проверки баланса по подъезду, дому, фидеру и т. д. Установка АСКУЭ БП на промышленых предприятиях позволяет исключить недоучет энергопотребления на собственные и хозяйственные нужды, от заниженного показания электросчетчиков.
3. Массовое внедрение АСКУЭ БП, обеспечивающих контроль и учет потребления электроэнергии по нескольким тарифам, предоставляет бытовым потребителям возможность снизить затраты за потребленную электроэнергию, стимулируя к перераспределению потребления электроэнергии на ночное время и другие, менее загруженные, часы суток. Это, в свою очередь, дает энергоснабжающим организациям возможность выравнивания нагрузки сети.

КТС "ЭМОС-МЗЭП" - базовое техническое средство для создания АСКУЭ БП.

Специалистами ОАО "МЗЭП" освоено промышленное производство комплекса технических средств (КТС) "ЭМОС-МЗЭП", разработанного Энергосбытом ОАО "Мосэнерго". КТС "ЭМОС-МЗЭП" предназначен для автоматизированного контроля и учета энергопотребления бытовых потребителей - в жилом секторе (многоквартирном и индивидуальном), мелкомоторных, сельскохозяйственных и бюджетных потребителей. Кроме того, он может применяться для автоматизированного контроля и учета собственных и хозяйственных нужд на промышленных объектах и на объектах энергокомпаний (электростанциях, подстанциях и т. д.), т. е. там, где требуется контроль и учет энергопотребления в сети 0,4 кВ.

Основные компоненты КТС "ЭМОС-МЗЭП":

1. Счетчики КТС базируются на индукционных счетчиках с датчиками импульсов производства ОАО "МЗЭП": СО-501Т и СО-505ВТУ (однофазные, однотарифные), СО-514ДТ (однофазный, двухтарифный), СА-45-61Т (трехфазный, прямого включения, однотарифный), СА4У-510Т (трехфазный, трансформаторного включения, однотарифный). Также в составе КТС возможно использование электронных счетчиков с телеметрическим выходом производства ОАО "МЗЭП": СОЭ-5 и СОЭ-50 (однофазных, двухтарифных) и других электронных счетчиков.
2. Контроллер счетчиков (КС).
   КС монтируется либо непосредственно на счетчике вместо клеммной крышки, либо отдельно и предназначается для:
   • пересчета в кВт·ч числа импульсов, приходящих от одного или нескольких счетчиков (до 4-х, в этом случае импульсы от трех счетчиков идут в КС по выделенному проводу);
   • учета энергопотребления по каждому абоненту и по каждому тарифу (до 6 тарифов);
   • переключения тарифов;
   • передачи и приема данных от контроллера сети - накопителя (КСН) по проводам сети 220 В;
   • передачи данных в устройство индикации (УИ).
3. Контроллер сети - накопитель (КСН).
   КСН монтируется либо в трансформаторной подстанции (ТП), либо в щитовой комнате многоквартирного дома, и предназначается для:
   • приема - передачи данных с КС (до 64 КС);
   • учета и контроля энергопотребления по каждому абоненту (до 255 счетчиков) и по каждому тарифу (до 6 тарифов);
   • учета и контроля суммарного потребления ("на входе") и на технические нужды - до 4 счетчиков, подключаемых непосредственно к КСН;
   • передачи КС команд переключения тарифа от встроенного таймера;
   • обмена данными с СНИ, НДТ;
   • обмена даными по интерфейсу RS-232 (для передачи по каналу связи);
   • обмена информацией с приборами наладчика (IBM PC типа Notebook).
4. Сменный носитель информации (СНИ).
   СНИ представляет собой портативное устройство (диаметром 15 мм), предназначенное для:
   • считывания данных из КСН;
   • промежуточного хранения данных (при переноске СНИ контроллером);
   • ввода информации (через специальный адаптер в персональный компьютер энергосбытовой организации).
5. Накопитель данных - таймер (НДТ).
   НДТ представляет собой портативный прибор контроллера, включающий в свой состав СНИ и предназначаемый для:
   • ввода времени и данных в КСН;
   • хранения эксплуатационных характеристик.
6. Устройство индикации (УИ).
   УИ подключается к КС, может устанавливаться около КС (вне жилья абонента) или в квртире абонента; имеет в своем составе микропроцессор и жидко-кристаллический индикатор и предназначается для:
   • отображения полного объема данных об энергопотреблении абонентов, счетчики которых подключены к данному КС;
   • для реализации многотарифного учета электроэнергии при наличии у абонентов только однотарифных счетчиков.
7. Прибор наладчика.
   Прибор наладчика представляет собой компьютер IBM PC типа Notebook с пакетом программного обеспечения (ПО) для:
   • выполнения пуско-наладочных работ - начальной установки параметров учета и контроля энергопотребления под конкретный объект внедрения;
   • эксплуатации КТС - контроля работоспособности КТС и корректировки, при, необходимости, параметров учета и контроля энергопотребления.
8. Пакет ПО по учету энергопотребления на уровне энергосбытовой организации ("ПО-Энергосбыт"). Пакет "ПО-Энергосбыт" предназначен для учета и контроля энергопотребления на уровне участка энергосбыта.

Заводом-изготовителем КТС "ЭМОС-МЗЭП" поставляется версия "ПО-Энергосбыт", отражающая методику учета и контроля энергопотребления, принятую в Энергосбыте ОАО "Мосэнерго". При необходимости завод-изготовитель поставит драйвер, преобразующий имеющуюся у него исходную базу параметров энергопотребления ("Мосэнерго") в базу, соответствующую требованиям конкретного заказчика (когда у него уже имеется ПО для энергосбытовой организации).

КТС "ЭМОС-МЗЭП" обладает рядом особенностей, обеспечивающих его соответствие современным условиям жизни и экономики России.

Этот комплекс может успешно монтироваться и эксплуатироваться не только в новом, но и в старом жилом фонде, поскольку техническое решение этой системы предусматривает возможность ее подключения к уже смонтированному парку индукционных счетчиков, что дает значительный экономический эффект. Для реализации этой задачи необходимы определенные законодательные решения Госстандарта РФ и Главгосэнергонадзора РФ, в частности, разрешение на поверку электросчетчиков на месте установки. Необходимое техническое средство для этого есть - ОАО "МЗЭП" совместно с фирмой "МТЕ" (Швейцария) разработан прибор ПТС-01.1. Однако следует помнить, что в перспективе при переходе на автоматизированный учет и контроль, магистральным направлением (экономически более целесообразным) является замена парка установленных электросчетчиков, даже не отработавших свой ресурс.

Главной технической особенностью КТС "ЭМОС-МЗЭП" является реализация передачи данных между КС и КСН по сетевым проводам 220 В. Это обеспечивает минимальные затраты средств и времени на строительные и пуско-наладочные работы и значительное удобство и надежность в эксплуатации.

Параметры учета и контроля КТС "ЭМОС-МЗЭП":

1. Учет и контроль электропотребления до 225 абонентов при следующих системах многотарифного учета:
   • двухтарифной, дифференцированной по времени суток;
   • трехтарифной, дифференцированной по объему месячного потребления;
   • с предварительной оплатой электроэнергии и использованием электронных носителей.
2. Управление переключением тарифа в двухтарифных счетчиках.
3. Сбор, накопление и выдача по запросу в энергосбытовую организацию следующих данных по электропотреблению:
   • показания счетчиков на начало месяца;
   • объем потребленной электроэнергии с начала месяца;
   • объем потребленной электроэнергии за предыдущий месяц.
4. Регистрация, с указанием времени и даты, следующих фактов:
   • отключения/включения сетевого напряжения;
   • открытия/закрытия дверей этажных осветительных щитков;
   • обрыва линий связи со счетчиками (кражи счетчиков);
   • отказов в работе технических средств комплекса.
5. Отображение полезной для абонента информации:
   При помесячной оплате по счетам и традиционном самообслуживании:
   • показания счетчика (для двухтарифного - по обоим тарифам);
   • объем потребленной электроэнергии с начала месяца;
   • объем потребленной электроэнергии за предыдущий месяц;
   • стоимость потребленной электроэнергии в предыдущем месяце;
   • время действия (при временном тарифе) либо значения месячного потребления (при блочном тарифе), при котором применяются различные ставки тарифа;
   • значения ставок тарифа.
   При оплате с использованием электронных носителей, в том числе и с предоплатой:
   • показания счетчика;
   • величина электропотребления с момента последней оплаты;
   • величина оплаченной электроэнергии за предыдущий период;
   • сумма оплаченных авансом средств;
   • остаток неизрасходованных средств или величина долга;
   • значения ставок тарифа.

Конфигурация и функционирование системы АСКУЭ БП на базе КТС "ЭМОС-МЗЭП".

В городском отделении (участке) Энергосбыта организуется автоматизированное рабочее место (АРМ) контролера, оборудованное компьютером, с базой данных по энергопотреблению и платежам бытовых абонентов. Перед выходом на объекты контролер подключает к компьютеру СНИ, в который записывается справочная информация об абонентах, инструкции контролеру и маршрут. Эта же информация может быть просмотрена на дисплее переносного компьютера контролера (Notebook), при подключении СНИ через специальный адаптер.

На объекте контролер подключает к соответствующему разъему КСН "чистый" СНИ на 10 сенкунд, в течение которых вся информация по энергопотреблению из КСН переписывается в СНИ. Используя компьютер контролера (Notebook), контролер имеет возможность просмотреть считанные из КСН данные, а также ввести с клавиатуры любую необходимую дополнительную информацию, но изменить данные он не может.

После окончания сбора данных контролер возвращается в отделение (участок) и передает СНИ с записанной информацией старшему контролеру для ввода в компьютер АРМ для дальнейшей обработки по учету электропотребления и выписки счетов.

В таком виде система уже эксплуатируется (опытно) в нескольких десятках многоквартирных московских домов с кабельными сетями напряжением 220 В и в коттеджном поселке в Ростовской области с воздушными сетями напряжением 220 В.

Создатели системы видят ее дальнейшее совершенствование в направлении внедрения электронной системы платежей (ЭСП), когда каждый абонент оснащается персональной электронной книжкой абонента (ЭКА) по конструкции аналогичной СНИ. Абонент на подсвечиваемом ЖК-дисплее устройства индикации (УИ), имеющегося на каждом этаже, может просмотреть потребление по каждому их двух тарифов в киловатт-часах и рублях, а также время действия тарифов и их величину, общую задолженность за предыдущий месяц (список данных может быть легко расширен, например, введением блочного тарифа, когда стоимость энергии зависит от объема ее потребления). Подключив ЭКА к соответствующему разъему устройства индикации абонент одновременно с просмотром может производить запись данных.

При дооснащении отделений банков несложной считывающей аппаратурой, данные из ЭКА будут считываться в компьютер операциониста банка.

После оплаты абонентом определенной суммы за израсходованную энергию, в его ЭКА будет сделана соответствующая отметка, о которой он может легко удостовериться вернувшись домой и подключив свою ЭКА к индикатору. В индикаторе будет предусмотрено и звуковое оповещение потребителя о задержке с оплатой.

Очевидно, что данная система легко позволит перейти к режиму предварительной оплаты, после выборочного дооснащения устройствами отключения потребителя (УОП) счетчиков потребителей, желающих оплачивать энергию в режиме предоплаты. Это устройство по команде с КСН произведт отключение потребителя в случае длительной неуплаты после неоднократных предупреждений или при значительном превышении им допустимой потребляемой мощности.

Следует отметить, что данная система из полуцентрализованной, по своей сути, легко превращается в централизованную, если КСН дооснастить модемом для передачи данных по телефонам (или другим) сетям в центр обработки информации Энергосбыта.

Кроме того, система легко может быть расширена путем подключения к ней счетчиков газа, воды, тепла. При централизованном варианте применения к ней может быть подключена и охранная сигнализация квартир. При этом ЭКА может быть использована в качестве единой книжки платежей за коммунальные услуги.

Параметры назначения АСКУЭ БП на базе КТС "ЭМОС-МЗЭП":

• предоставление муниципальным, региональным и федеральным органам власти инструментального средства для введения многотарифной системы учета и оплаты за электроэнергию;
• предоставление энергосбытовым организациям оперативной и достоверной информации для учета и контроля электропотребления, своевременного выявления неплательщиков и снижения объема недоплат;
• предоставление абонентам энергосистемы достоверной и достаточной информации для правильной и своевременной оплаты за электроэнергию, для оптимизации собственного энергопотребления и снижения затрат;
• обнаружение и регистрация отключений сетевого напряжения (и их длительности), фактов несанкционированного доступа к электрооборудованию и приборам учета, их кражи;
• реализация платежей за электроэнергию (а в перспективе и за другие энергоресурсы) с использованием электронных носителей взамен абонентских книжек;
• предоставление энергосберегающим организациям возможности выравнивания нагрузки сети благодаря стимулированию перераспределения потребления электроэнергии на ночное время введением льготного ночного тарифа.

Заключение

Отечественная АСКУЭ БП на базе КТС "ЭМОС-МЗЭП" воплотила в себе весь положительный зарубежный опыт в этой области и стоит в 2-3 раза дешевле. В первой половине 1998 года стоимость КТС "ЭМОС-МЗЭП" (технических средств) в пересчете на одного абонента была в пределах 350-500 рублей. Затраты времени и средств на массовую установку КТС "ЭМОС-МЗЭП" при этом минимальные, так как линии связи - провода силовой сети - уже существуют.

В настоящее время на ОАО "МЗЭП" проводится комплекс мероприятий по повышению качества выпускаемых КТС "ЭМОС-МЗЭП". Главным из них является переход на серийный выпуск изделий комплекса с использованием самой передовой технологической линии поверхностного монтажа электронных плат, закупленной в США. Поэтому изделия КТС "ЭМОС-МЗЭП" в скором времени будут соответствовать самоому современному уровню.

Гибкость структуры, возможность наращивания и совершенствования выполняемых функций позволят изготовителю и заказчикам последовательно приближать КТС "ЭМОС-МЗЭП" и создаваемые на его основе АСКУЭ БП к высокоинтеллектуальному уровню, наращивать функциональные возможности: от контроля счетчиков электроэнергии в многоквартирном доме из одного места (с организацией двухтарифного и многотарифного учета), до организации единой системы учета всех энергоресурсов, потребляемых бытовыми потребителями: от ведения дистанционного оперативного контроля энергопотребления (с квитированием текущей оплаты и предоплатой и далее до полного перехода к безбумажной системе оплаты посредством электронных носителей информации) к автоматическому управлению энергопотреблением (централизованному и местному), посредством управления разъединителями электроэнергии, газа, воды и тепла. Приведенные выше параметры и особенности КТС "ЭМОС-МЗЭП" обеспечивают высокую эффективность создаваемых на его основе АСКУЭ БП вследствие:

• возможности получения для каждого субъекта рынка электроэнергии наиболее эффективного решения в зависимости от конкретных условий (построение АСКУЭ БП как централизованной системы или полностью распределенной, функционирующей автономно, или как часть АСКУЭ более высокого уровня);
• преемственности изделий и программного обеспечения при модернизации (развитии) АСКУЭ БП;
• возможности поэтапного строительства АСКУЭ БП с минимальным риском принятия неоптимальных решений;
• указания направления для надежных инвестиций в будущем.