Система автоматизированная информационно-измерительная электрической энергии и мощности для коммерческого учета АИИС КУЭ "ВМЗКО"

Назначение

Система автоматизированная информационно-измерительная электрической энергии мощности для коммерческого учёта АИИС КУЭ «ВМЗКО» (далее-АИИС КУЭ «ВМЗКО»), заводской №001, Госреестр №33348 от 22.12.2006 г, предназначена для измерения активной и реактивной электрической энергии и мощности в ЗАО «Волгоградский металлургический завод «Красный Октябрь» (г. Волгоград), а также регистрации и хранения параметров электропотребления, формирования отчетных документов и информационного обмена с знергосбытовыми и другими внешними пользователями.

Выходные данные системы могут быть использованы для коммерческих расчетов.

Описание

АИИС КУЭ «ВМЗКО» представляет собой многофункциональную трехуровневую автоматизированную систему с централизованным управлением и распределённой функцией измерения.

АИИС КУЭ «ВМЗКО» решает следующие задачи:

- измерение 30-минутных приращений активной электроэнергии;

- периодический (1 раз в сутки) и /или по запросу автоматический сбор привязанных к единому календарному времени результатов измерений приращений электроэнергии с заданной дискретностью учета (30 мин);

- хранение результатов измерений в специализированной базе данных, отвечающей требованию повышенной защищенности от потери информации (резервирование баз данных) и от несанкционированного доступа;

- передача в организации (внешние пользователи) результатов измерений;

- предоставление по запросу контрольного доступа к результатам измерений, данных о состоянии объектов и средств измерений со стороны сервера организаций (внешних пользователей);

- обеспечение защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне (установка паролей и т.п.);

- диагностика функционирования технических и программных средств АИИС КУЭ;

- конфигурирование и настройка параметров АИИС КУЭ ;

- ведение системы единого времени в АИИС КУЭ (коррекция времени).

АИИС КУЭ включает в себя следующие уровни:

1-й уровень- измерительно-информационные комплексы (ИИК), включающие измерительные трансформаторы тока (ТТ) класса точности (КТ) 0,5S по ГОСТ 7746-01, измерительные трансформаторы напряжения (ТН) класса точности (КТ) 0,5 по ГОСТ 1983-01, многофункциональные микропроцессорные счетчики электрической энергии ЕвроАльфа (модификации EA05RALX-B-3-W, EAO5RALX-B-4-W (ГР № 16666-07) класса точности (КТ) 0,5S/1 и A1805RAL-P4G-DW-3 (ГР № 31857-11) класса точности (КТ) 0,5S/1 по ГОСТ Р 52323-2005 при измерении активной электрической энергии ГОСТ Р 52425-2005 при измерении реактивной электрической энергии, указанных в таблице 2 (54 точки измерения).

2-й уровень- измерительно-вычислительный комплекс электроустановки (ИВКЭ) включающий в себя устройство сбора и передачи данных (далее-УСПД) типа RTU-325 (модификация RTU 325-E2-512-M2-B2) в ГР №37288-08, коммуникационное и модемное оборудование (преобразователь интерфейса RS-485/ RS-232), линии связи с использованием терминалов сотовой связи GSM-модемы).

3-й уровень- представляет собой информационно-вычислительный комплекс (ИВК) включающий в себя сервер типа НР Proliant ML370 G4 с установленным программным обеспечением «АльфаЦЕНТР», устройство синхронизации времени УССВ-2 (ГР №54074-13), автоматизированные рабочие места (АРМы), устройство бесперебойного питания сервера (UPS), коммуникационное оборудование для обмена данными со счетчиками ( интерфейс RS-485/ RS-232, GSM-модемы Siemens MC-35i), технические средства для обеспечения локальной вычислительной сети (ЛВС) и разграничения доступа к информации.

АИИС КУЭ «ВМЗКО» оснащена системой обеспечения единого времени (СОЕВ), созданной на основе устройства синхронизации времени УССВ-2, принимающего сигналы точного времени от спутников глобальных систем позиционирования (GPS/ГЛОНАСС) установленного на уровне ИВК и синхронизирующим собственное время по сигналам времени, получаемым от ГЛОНАСС/GPS-приёмника. Сравнение показаний часов сервера и УССВ-2 происходит 1 раз в час. Корректировка часов сервера и УССВ-2 осуществляется при расхождении времени на величину более чем ±1 с. Сервер в свою очередь осуществляет синхронизацию часов УСПД. Сличение показаний часов УСПД и сервера производится во время сеанса связи. Корректировка осуществляется при расхождении времени на величину более чем ±2 с. Сличение показаний часов счетчиков и УСПД производится во время сеанса связи со счетчиками (1 раз в 30 минут). Корректировка часов счётчиков осуществляется при расхождении с часами УСПД на величину более чем ±1 с.

Погрешность системного времени ±5 с/сутки.

Первичные фазные токи и напряжения трансформируются измерительными трансформаторами в аналоговые сигналы низкого уровня, которые по проводным линиям связи поступают на соответствующие входы электронного счетчика электрической энергии. В счетчике мгновенные значения аналоговых сигналов преобразуются в цифровой сигнал. По мгновенным значениям силы электрического тока и напряжения в микропроцессоре счетчика вычисляются мгновенные значения активной и полной мощности, которые усредняются за период 0,02 с. Средняя за период реактивная мощность вычисляется по средним за период значениям активной и полной мощности.

Электрическая энергия, как интеграл по времени от средней за период 0,02 с мощности, вычисляется для интервалов времени 30 мин. Средняя активная (реактивная) электрическая мощность вычисляется как среднее значение мощности на интервале времени усреднения 30 мин. Цифровой сигнал с выходов счетчиков при помощи технических средств приема-передачи данных поступает на входы УСПД , где производится хранение измерительной информации, ее накопление  и передача накопленных данных  по проводным линиям на верхний уровень

системы , а также отображение информации по подключенным к УСПД устройствам.

На верхнем - третьем уровне системы выполняется дальнейшая обработка измерительной информации, в частности, формирование с учетом коэффициентов трансформации трансформаторов тока (ТТ) и трансформаторов напряжения (ТН), и хранение поступающей информации, оформление справочных и отчетных документов. Учетная информации, передаваемая внешним пользователям через Internet (основной канал связи) и коммутируемым телефонным линиям связи (резервный канал связи), отражает 30-минутные результаты измерения потребления электрической энергии по точке учета. Передача информации реализована с использованием электронных документов в виде макетов 51070 и 80020 в формате ХМк

Журналы событий счетчика электроэнергии и сервера отражают: время (дата, часы, минуты) коррекции часов указанных устройств и расхождение времени в секундах корректируемого и корректирующего устройств в момент непосредственно предшествующий корректировке.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (далее -ПО) АИИС КУЭ «ВМЗКО» включает в себя:

ПО УСПД RTU-325- для уровня ИВКЭ. Назначение ПО- сбор информации об электропотреблении, мощности и параметрах качества электроэнергии с сертифицированных устройств по цифровым каналам связи, ее дальнейшая обработка и хранение, а также передача на уровень ИВК АИИС КУЭ «ВМЗКО». Применяется, как внутреннее ПО УСПД. Метрологически значимое ПО состоит из следующих модулей: adjust_time, calculate_comm, md5, RTU-325_calc_hash.7z.

УСПД реализовано на базепромышленного РС-совместимого компьютера, содержащего в себе процессор, оперативную память, диск на основе флещ-памяти, энергонезависимые часы и интерфейсы ввода-вывода. Микропрограмма заносится в программируемое постоянное запоми-нающее устройство (диск на основе флеш-памяти) контроллеров предприятием-изготовителем, защищена от несанкционированного вмешательства средствами разграничения доступа в виде паролей и недоступна для потребителя. УСПД имеет встроенное программное обеспечение. Уровень защиты от непреднамеренных и преднамеренных изменений по Р 50.2.077-2014- высокий.

Встроенная операционная система QNX позволяет настраивать УСПД под конкретные задачи пользователя. Программирование и отладка устройств производится через СОМ-порт, который подключается к терминалу персонального компьютера через модемный кабель.

На метрологические характеристики модуля вычислений сервера оказывают пересчетные коэффициенты, которые используются для пересчёта токов, и напряжений считанных из измерительных каналов счётчика, в результирующий параметр (потребляемую мощность). Пересчётные коэффициенты задаются при программировании УСПД и записываются в его флэш-память. Значения пересчетных коэффициентов защищены от изменения путём ограничения доступа паролем и фиксацией изменений в журнале событий. Интерфейс ПО содержит в себе средства предупреждения пользователя, если его действия могут повлечь изменение или удаление результатов измерений. Метрологически значимая часть ПО содержит специальные средства защиты, исключающие возможность несанкционированной модификации, загрузки (в том числе загрузки фальсифицированного ПО и данных), считывания из памяти УСПД, удаления или иных преднамеренных изменений метрологически значимой части ПО и измеренных данных.

Специальными средствами защиты метрологически значимой части ПО и измеренных данных от преднамеренных изменений являются:

-средства управления доступом (пароли);

-средства проверки целостности ПО (несанкционированная модификация метрологически значимой части ПО проверяется расчётом контрольной суммы для метрологически значимой части ПО и сравнением ее с действительным значением).

Программное обеспечение и конструкция УСПД после конфигурирования и настройки обеспечивает защиту от несанкционированого доступа и изменения его параметров. Идентификационные данные (признаки) программного обеспечения приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Идентификационные данные (признаки) программного обеспечения

Технические характеристики

Технические характеристики АИИС КУЭ «ВМЗКО» приведены в таблице 2, которая содержит перечень измерительных каналов АИИС КУЭ «ВМЗКО», указанием наименования присоединений, измерительных компонентов и их метрологических характеристик.

В таблицах 3,4 приведены метрологические характеристики АИИС КУЭ «ВМЗКО»

В качестве относительной погрешности указаны границы интервала, соответствующие вероятности 0,95.

Таблица 2 - Перечень измерительных каналов АИИС КУЭ «ВМЗКО» и их состав

Пределы допускаемой относительной погрешности измерительного канала (далее-ИК) при измерении активной (реактивной) электрической энергии в рабочих условиях приведены в таблицах 3,4.

Таблица 3 - Пределы допускаемой относительной погрешности измерительного канала

АИИС КУЭ «ВМЗКО» при измерении активной электрической энергии в рабочих условиях

Таблица 4 - Пределы допускаемой относительной погрешности измерительного канала АИИС КУЭ «ВМЗКО» при измерении реактивной электрической энергии в рабочих условиях

Основные технические характеристики АИИС КУЭ «ВМЗКО» приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Основные технические характеристики АИИС КУЭ «ВМЗКО»

Надежность применяемых в системе компонентов:

счетчик электрической энергии многофункциональный ЕвроАльфа

- среднее время наработки на отказ не менее Тср = 120 000 ч,

- среднее время восстановления работоспособности не более te = 2 ч;

счетчик электрической энергии многофункциональный Альфа

- среднее время наработки на отказ не менее Тср = 120 000 ч,

- среднее время восстановления работоспособности не более te = 2 ч;

трансформатор тока (напряжения)

- среднее время наработки на отказ не менее 40405 часов,

УСПД RTU-325

-среднее время наработки на отказ не менее Т = 100000 часов,

- средний срок службы -30 лет,

сервер

- среднее время наработки на отказ не менее Т = 15843 часов,

- среднее время восстановления работоспособности tв = 2 час.

Надежность системных решений:

- резервирование питания УСПД с помощью источника бесперебойного питания и устройства АВР;

- резервирование каналов связи: информация о результатах измерений может передаваться в организации-участники оптового рынка электроэнергии с помощью электронной почты и сотовой связи.

Регистрация событий:

журнал событий счетчика и УСПД:

- параметрирования;

- пропадания напряжения;

- коррекции времени в счетчике;

журнал сервера:

- даты начала регистрации измерений;

- перерывов электропитания;

- потери и восстановления связи со счётчиками;

- программных и аппаратных перезапусков;

- корректировки времени в счетчике и сервере;

- изменения ПО.

Защищенность применяемых компонентов:

механическая защита от несанкционированного доступа и пломбирование:

- электросчетчика;

- промежуточных клеммников вторичных цепей напряжения;

- испытательной коробки;

- сервера ИВК;

У СПД;

защита информации на программном уровне:

- результатов измерений при передаче информации (возможность использования цифровой подписи);

- установка пароля на счетчик;

- установка пароля на УСПД;

- установка пароля на сервер.

Возможность сбора информации :

- о состоянии средств измерений (функция автоматизирована);

- о результатах измерений(функция автоматизирована);

Цикличность:

- измерений 30 мин (функция автоматизирована);

- сбора 30 мин (функция автоматизирована);

Глубина хранения информации:

электросчетчик- сохраняет тридцатиминутный профиль нагрузки в 2-х направлениях не менее 2730 часов;

У СПД- сохраняет считанные со счетчиков и рассчитанные значения по точкам учета и группам энергонезависимой памяти с глубиной хранения не менее: средних мощностей на технических (менее чем 30-минутных) интервалах-2 часа, средних мощностей на коммерческих (менее чем 30-минутных) интервалах-15 суток, средних мощностей по группам учета на коммерческих (менее чем 30-минутных) интервалах-3 месяца;

Сервер баз данных обеспечивает хранение результатов измерений, состояний средств измерений на срок не менее 3,5 лет.

Знак утверждения типа

наносится на титульные листы эксплуатационной документации АИИС КУЭ «ВМЗКО».

Комплектность

В комплект поставки АИИС КУЭ «ВМЗКО» входит техническая документация на измерительные каналы и на комплектующие средства измерений Комплектность АИИС КУЭ «ВМЗКО» приведена в таблице 6.

Таблица 6 - Комплектность АИИС КУЭ «ВМЗКО»

Поверка

осуществляется по документу КПНГ.411713.091 РЭ «Система автоматизированная информационноизмерительная электрической энергии мощности для коммерческого учёта АИИС КУЭ «ВМЗКО». Раздел «Методика поверки», согласованному ГЦИ СИ ООО «ИЦ «Энерготестконтроль» 15.11.2006 г.

Основные средства поверки - по НД на измерительные компоненты:

- трансформаторы тока по ГОСТ 8.217-2003;

- трансформаторы напряжения по ГОСТ 8.216-2011;

- счетчики электрической энергии многофункциональные электросчетчики ЕвроАльфа в соответствии с документом «ГСИ счетчики электрической энергии многофункциональные ДЯИМ.411152.018». Методика поверки, утвержденная ГЦИ СИ «Ростест-Москва» в 2007 г;

- счетчики электрической энергии трехфазные многофункциональные А1800 в соответствии с методикой поверки МП-2203-0042-2006, утвержденной ГЦИ СИ «ВНИИМ» им. Д.И.Менделеева в 2006 г;

- УСПД RTU 325 в соответствии с документом «Устройства сбора и передачи данных RTU- 325 и RTU-325L. Методика поверки ДЯИМ.466.453.005 МП, утвержденная ГЦИ СИ «ВНИИМ» им.Д.И.Менделеева;

- устройство синхронизации системного времени УССВ-2 в соответствии с документом МП-РТ-1906-2013 (ДЯИМ.468213.001МП) «Устройства синхронизации системного времени УССВ-2. Методика поверки», утвержденному руководителем ГЦИ СИ ФБУ «Ростест-Москва» 17.05.2013;

- радиочасы МИР РЧ-01, ГР №27008-04;

- мультиметр «Ресурс-ПЭ-5», ГР № 33750-12.

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Сведения о методах измерений

приведены в документе «Система автоматизированная информационно-измерительная электрической энергии и мощности для коммерческого учёта АИИС КУЭ «ВМЗКО». Методика выполнения измерений электрической энергии и мощности» (АИИС КУЭ «ВМЗКО»). МВИ КПНГ.411713.091. Методика измерений аттестована ГЦИ СИ ООО «Испытательный центр «Энерготестконтроль». Свидетельство об аттестации № 57-12.06 .

Нормативные документы

ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия

ГОСТ 7746-2001.Трансформаторы тока. Общие технические условия.

ГОСТ 1983-2001. Трансформаторы напряжения. Общие технические условия.

ГОСТ Р 52323-2005. (МЭК 62053-22:2003) «Аппаратура для измерений электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 22. Статистические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S».

ГОСТ Р 52425-2005. (МЭК 62053-23:2003) «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии».