Система автоматизированная комплексного учета топливно-энергетических ресурсов Северной дирекции по эксплуатации зданий и сооружений - структурного подразделения Северной железной дороги - филиала ОАО "РЖД"

Назначение

Система автоматизированная комплексного учета топливно-энергетических ресурсов Северной дирекции по эксплуатации зданий и сооружений - структурного подразделения Северной железной дороги - филиала ОАО «РЖД» (далее - Система или АСКУ ТЭР) предназначена:

- для измерений объемного расхода, температуры и избыточного давления воды, вычислений на основе этих измерений количества теплоты (тепловой энергии) в водяных системах теплоснабжения;

- для осуществления автоматизированного коммерческого и технического учета и контроля потребления количества теплоты (тепловой энергии), теплового потока (тепловой мощности) в водяных системах теплоснабжения и объемного расхода воды;

- для контроля режимов работы технологического и энергетического оборудования, регистрации параметров энергопотребления и выработки, формирования отчетных документов и передачи информации в энергоснабжающую организацию в рамках согласованного регламента.

Описание

АСКУ ТЭР, построенная на основе устройства сбора и передачи данных (УСПД) ЭКОМ-3000 (Госреестр № 17049-09), является сложной трех уровневой структурой с централизованным управлением и распределенной функцией измерения.

Нижний уровень состоит из измерительных комплексов (ИК) или узлов учета, каждый из которых включает средства измерений физических величин, внесенные в Государственный реестр средств измерений РФ (Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений).

ИК обеспечивают измерения, вычисления и сохранение в архиве контролируемых параметров, которые передаются на верхние уровни Системы.

Средний уровень представляет собой информационный комплекс сбора и передачи данных структурного подразделения (ИКП).

ИКП включает в себя УСПД ЭКОМ-3000 (заводской номер 09102977) с устройством синхронизации системного времени (УССВ), устройства передачи данных УПД-2, а так же совокупность аппаратных, каналообразующих и программных средств, выполняющих сбор информации с нижних уровней, ее обработку и хранение.

Верхний уровень (информационно-вычислительный) представляет собой информационно-вычислительный комплекс Системы (ИВКС).

В состав ИВКС входят:

- сервер;

- автоматизированные рабочие места (АРМ);

- каналообразующие аппаратные средства.

ИВКС обеспечивает индикацию, хранение в архивах и вывод на печать измерительной информации.

На сервере установлена система управления базой данных (СУБД) MS SQL Server-2008 Standard Edition, поддерживающая одновременную работу до 15 пользователей и специализированный программный комплекс "Энергосфера".

Обмен данными между сервером системы и автоматизированными рабочими местами (АРМ) специалистов обеспечивается с помощью сети передачи данных (СПД) ОАО «РЖД». Подключение сервера к СПД ОАО «РЖД» производится через коммутатор Cisco ASA 5505 ASA5505-UL-BUN-K8.

В АСКУ ТЭР решены следующие задачи:

- измерение часовых приращений параметров энергопотребления;

- периодический (1 раз в час) и/или по запросу автоматический сбор привязанных к единому календарному времени результатов измерений приращений параметров энергопотребления;

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

- передача результатов измерений в энергоснабжающую организацию в рамках согласованного регламента;

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

- диагностика и мониторинг функционирования технических и программных средств;

- конфигурирование и настройка параметров АСКУ ТЭР;

- ведение системы единого времени (коррекция текущего значения времени и даты часов компонентов АСКУ ТЭР);

- передача и хранение журналов событий теплосчетчиков, тепловычислителей, счетчиков-расходомеров и сервера.

АСКУ ТЭР) состоит из подсистем учета:

- тепловой энергии (ТЭ) воды;

- горячего водоснабжения (ГВС);

- холодного водоснабжения (ХВС).

Подсистема учета ТЭ воды и ГВС состоят из простых измерительно-информационных каналов (ИИК), реализующих прямые методы измерений путем последовательных измерительных преобразований на нижнем уровне ИИК узлов учета № 125 - 130, и сложных ИИК, представляющих совокупность простых ИИК.

Подсистема учета ХВС состоит из простых ИИК.

Каждый измерительно-информационный канал (ИИК) представляет собой совокупность ИК, ИКП и ИВКС.

Состав ИК и технические характеристики ИИК приведены в таблице 1.

Таблица 1

Состав сложных ИИК:

- ИИК тепловой энергии воды (узлы учета № 1 - 16, 18 - 24, 27, 29) входят ИИК объемного расхода воды (подающий трубопровод), ИИК объемного расхода воды (обратный трубопровод), ИИК температуры воды (подающий трубопровод) и ИИК температуры воды (обратный трубопровод).

- ИИК тепловой энергии воды (узел учета № 17) входят ИИК объемного расхода воды (трубопровод ГВС), ИИК температуры воды (трубопровод ГВС).

- ИИК тепловой энергии воды (узлы учета № 30 - 32, 34) входят ИИК объемного расхода воды (подающий трубопровод), ИИК температуры воды (подающий трубопровод) и ИИК температуры воды (обратный трубопровод).

Сигналы с выхода простых ИИК используются для получения результатов косвенных (совокупных) измерений и расчетов, реализуемых теплосчетчиками и счетчиками-расходомерами.

Принцип действия

1) Подсистемы учета ТЭ и ГВС.

Принцип работы теплосчетчиков КМ-5 состоит в измерении объемного расхода, температуры и давления воды в трубопроводах систем теплоснабжения и водоснабжения с последующим автоматическим вычислением на их основе значений количества теплоты (тепловой энергии) воды.

В состав теплосчетчика КМ-5 входят преобразователи расхода (ПРЭ), комплекты термометров сопротивления платиновых КТС-Б (КТСП-Р, КТСП-Н), вычислительные устройства. В составе теплосчетчика КМ-5 (узлы учета № 15, 18, 21) применены датчики давления ИД и счетчик-расходомер электромагнитный РМ-5-Т (мод. РМ-5-И) (узел учета 17) с импульсным выходным сигналом.

Сигналы первичной измерительной информации с датчиков параметров потока поступают в электронные блоки, где эти сигналы очищаются от помех, измеряются, преобразуются в цифровые коды интерфейса RS-485 и передаются по линиям связи в вычислительные устройства. Затем для каждого трубопровода, на котором установлены соответствующие датчики параметров потока среды, производятся вычисления значений объемного расхода, плотности и энтальпии (по ГСССД МР 147-2008). Далее в зависимости от конфигурации системы теплоснабжения (открытая (ОВСТ), закрытая (ЗВСТ) и тупиковая (ТВСТ) водяные системы теплоснабжения) по МИ 2412 вычисляются значения тепловой энергии. В вычислительных устройствах значения всех измеряемых величин (параметров) преобразуются в вид, удобный для вывода на цифровое табло, и для дальнейшей передачи по интерфейсу RS-485.

В качестве преобразователей температуры (ПТ) используются платиновые термометры сопротивления класса допуска А по ГОСТ Р 8.625-2006 с номинальной статической характеристикой Pt100 (а= 0,00385 °С-1) или PtlOOn (а= 0,00391 °С-1) (тип ТС-Б-Р). Для измерения температур в подающем и обратном трубопроводе тепловых систем используются комплекты ПТ класса допуска А по ГОСТ Р 8.625-2006 с номинальной статической характеристикой Pt100 или Pt100n (тип КТС-Б, КТСП-Р, КТСП-Н).

Для каждого узла учета тепловой энергии теплосчетчики КМ-5 обеспечивают архивирование в энергонезависимой памяти суммарных (нарастающим итогом) значений количеств теплоты (тепловой энергии) и объемов воды, прошедшей через каждый трубопровод за каждый час, сутки и календарный месяц работы теплосчетчика. Теплосчетчики КМ-5 посредством интерфейса RS-485 подключены к устройству передачи данных УПД-2. Устройство передачи данных УПД-2 обеспечивает доступ по коммутируемому GSM-каналу (протокол CSD) с УСПД ЭКОМ-3000 к данным, хранящимся в теплосчетчиках КМ-5.

ЭКОМ-3000 осуществляют хранение измерительной информации и журналов событий, передачу результатов измерений через GSM модемы на сервер АСКУ ТЭР и при помощи программного обеспечения (ПО) осуществляет сбор, формирование, хранение, оформление справочных и отчетных документов и последующую передачу информации в энергоснабжающую организацию в рамках согласованного регламента. Возможно считывание информации с теплосчетчиков КМ-5 как визуальное с помощью дисплея и клавиш прибора, так и автономное с помощью внешнего инженерного пульта (ноутбука).

Информационный обмен между УСПД ЭКОМ-3000 и ИВКС (сервером) организован посредством локальной сети Ethernet. Подключение УСПД ЭКОМ-3000 к СПД ОАО «РЖД» производится через коммутатор Cisco ASA 5505 ASA5505-UL-BUN-K8.

2) Подсистема учета ХВС.

Счетчики-расходомеры РМ-5-Т выполняют преобразования выходных сигналов первичного преобразователя расхода воды (ППС) и датчика избыточного давления воды в значения физических величин, вычисляют и ведут коммерческий и технический учет массового (объемного) расхода воды и избыточного давления воды. Счетчики-расходомеры РМ-5-Т посредством интерфейса RS-485 подключены к устройству передачи данных УПД-2. Устройство передачи данных УПД-2 обеспечивает доступ по коммутируемому GSM-каналу (протокол CSD) с устройства сбора и передачи данных УСПД ЭКОМ-3000 (уровень ИКП) к данным, хранящимся в счетчиках-расходомерах РМ-5-Т. Возможно считывание информации со счетчиков-расходомеров РМ-5-Т как визуальное с помощью дисплея и клавиш прибора, так и автономное с помощью внешнего инженерного пульта (ноутбука).

Вычислители количества теплоты ВКТ-7 выполняют преобразования выходных сигналов счетчиков холодной и горячей воды ВСХд в значения физических величин, вычисляют и ведут коммерческий и технический учет объемного расхода холодной воды.

Счетчики холодной и горячей воды ВСХд состоят из крыльчатки и счетного механизма. Счетный механизм состоит из масштабирующего редуктора с показывающим устройством, выполненном в виде стрелочных и роликовых указателей объема. Холодная вода через входное отверстие поступает внутрь корпуса счетчика, приводит во вращение крыльчатку и через выходное отверстие вытекает в трубопровод. Число оборотов крыльчатки пропорционально объемному расходу холодной воды прошедшей через счетчик. Счетчики холодной и горячей воды ВСХд имеют магнитоуправляемый контакт, при помощи которого формируются выходные импульсы, количество которых пропорционально объемному расходу холодной воды прошедшей через счетчик. Выходные импульсы передаются на ВКТ-7.

Вычислители количества теплоты ВКТ-7 обеспечивают представление (текущих, часовых, суточных, месячных и нарастающим итогом) показаний на встроенное табло и посредством интерфейса RS-232 подключены к устройству передачи данных УПД-2. УПД-2 обеспечивает доступ по коммутируемому GSM-каналу (протокол CSD) с СБД АСКУ ТЭР к данным хранящимся в ВКТ-7.

Хранение архивной итоговой информации и параметров настройки осуществляется в энергонезависимой памяти вычислителя количества теплоты ВКТ-7. Архив вычислителей рассчитан на 1152 часов, 128 суток и 32 месяцев.

Вычислители количества теплоты ВКТ-7 обеспечивают возможность ввода базы данных (параметров настройки и их значений), определяющих алгоритм их работы, а также просмотр базы данных в эксплуатационном режиме вычислителя без возможности ее изменения.

При расхождении текущего значения времени и даты часов вычислителя количества теплоты ВКТ-7 и текущего значения времени и даты часов сервера более 5 секунд формируется диагностическое сообщение и передается на сервер. Принимается решение о ручной коррекции текущего значения времени и даты часов вычислителя количества теплоты ВКТ-7.

Передача данных в цифровом виде с вычислителей количества теплоты ВКТ-7 осуществляется по запросу с сервера. Возможно считывание информации с вычислителей количества теплоты ВКТ-7 как визуальное с помощью дисплея и клавиш прибора, так и автономное с помощью внешнего инженерного пульта (ноутбука).

АСКУ ТЭР оснащены системой обеспечения единого времени (СОЕВ). Для ИИК, относящихся к узлам учета №: 1 - 34, 44, коррекция текущего значения времени и даты (далее времени) часов УСПД ЭКОМ-3000 происходит от приемника сигналов точного времени от спутников глобальной системы позиционирования (GPS). GPS-приемник встроен в УСПД ЭКОМ-3000. Ход часов УСПД ЭКОМ-3000 при отсутствии коррекции по сигналам проверки времени в сутки не более ±1 с. Установка текущих значений времени и даты в ИИК, относящихся к узлам учета №: 1 - 34, 44, происходит автоматически на всех уровнях внутренними таймерами устройств ИИК, относящихся к узлам учета №: 1 - 34, 44. Коррекция отклонений встроенных часов компонентов ИИК, относящихся к узлам учета №: 1 - 34, 44, осуществляется при помощи синхронизации таймеров устройств с единым календарным временем, поддерживаемым УСПД ЭКОМ-3000 со встроенным GPS-приемником.

Синхронизация часов или коррекция шкалы времени таймера сервера происходит каждый час, коррекция текущих значений времени и даты сервера с текущими значениями времени и даты УСПД ЭКОМ-3000 осуществляется независимо от расхождения с текущими значениями времени и даты УСПД ЭКОМ-3000, т. е. сервер входит в режим подчинения устройствам точного времени и устанавливает текущие значения времени и даты с часов УСПД ЭКОМ-3000.

Сличение текущих значений времени и даты теплосчетчиков и счетчиков-расходомеров ИИК, относящихся к узлам учета №: 1 - 34, 44, с текущим значением времени и даты СБД происходит при каждом сеансе связи, но не реже 1 раза в сутки, корректировка осуществляется при расхождении времени ±1 с.

Сличение текущих значений времени и даты вычислителей количества теплоты ВКТ-7 ИИК, относящихся к узлам учета № 35 - 43, 45 - 53, с текущим значением времени и даты СБД происходит при каждом сеансе связи, но не реже 1 раза в сутки, корректировка осуществляется в ручном режиме при расхождении времени ±5 с.

Суточный ход часов компонентов системы не превышает ±5 с.

Программное обеспечение

В состав ПО АСКУ ТЭР входит: ПО теплосчетчиков (вычислителей) и ПО системы базы данных СБД. Программные средства СБД содержат: базовое (системное) ПО, включающее операционную систему, программы обработки текстовой информации, сервисные программы, ПО систем управления базами данных (СУБД) и прикладное ПО ИВК «Энергосфера», ПО СОЕВ.

Операционная система Microsoft Windows Server 2008 - лицензия VM005718579.

Пакеты клиентских лицензий Windows Server 2008 VM005497207 (5 лицензий) и VM005497221 (5 лицензий).

ПК «Энергосфера» лицензия ES-S-1000-19-12000-1558, включая лицензии на СУБД Microsoft SQL Server, изготовитель ООО «Прософт-Системы», г. Екатеринбург (включая лицензии на СУБД Microsoft SQL Server).

Операционная система Windows 7 Professional CDowngrade to XP Pro (OEM, предустановленная).

Пакет Microsoft Office - лицензия YDQ42-GBT83-VD3V4-46MGR-7WYJJ.

Состав программного обеспечения «Энергосфера» приведён в таблице 2.

Таблица 2

Метрологические характеристики системы автоматизированной комплексного учета топливно-энергетических ресурсов Северной дирекции по эксплуатации зданий и сооружений - структурного подразделения Северной железной дороги - филиала ОАО «РЖД» нормированы с учетом влияния ПО ИВК «Энергосфера».

Уровень защиты программного обеспечения системы автоматизированной комплексного учета топливно-энергетических ресурсов Северной дирекции по эксплуатации зданий и сооружений - структурного подразделения Северной железной дороги - филиала ОАО «РЖД» от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню С по МИ 3286-2010.

Технические характеристики

Метрологические характеристики измерительно-информационных каналов по подсистемам АСКУ ТЭР приведены в таблице 3.

Таблица 3

Суточный ход часов компонентов системы не превышает ±5 с.

Условия эксплуатации компонентов АСКУ ТЭР:

- температура (ИВКС),                            от плюс 15 до плюс 25°С

- температура (узлов учета),                        от минус 10 до плюс 50°С

- влажность при 35°С, не более, %

95

от 84 до 106,7

(12 ± 1); (24 ± 1)

220 (плюс 10/минус 15 %)

50 ± 1

- атмосферное давление, кПа

- параметры электрического питания:

- напряжение (постоянный ток), В

- напряжение (переменный ток), В

- частота (переменный ток), Гц

Допускается замена компонентов системы на однотипные утвержденного типа. Замена оформляется актом с внесением изменений в описание типа в установленном порядке.

Параметры надежности применяемых в АСКУ ТЭР измерительных компонентов:

- теплосчетчики КМ-5, счетчики расходомеры РМ-5 (модификация РМ-5-Т) - среднее время наработки на отказ не менее 75000 часов;

- вычислители количества теплоты ВКТ-7, - среднее время наработки на отказ не менее 80000 часов;

- счетчики холодной и горячей воды ВСХд, комплекты термопреобразователей сопротивления КТПТ-Р (КТС-Б, КТСП-Н), термометры сопротивления ТС-Б-Р, датчики давления: ИД - среднее время наработки на отказ не менее 65000 часов;

- УСПД ЭКОМ-3000 - среднее время наработки на отказ не менее 75000 часов;

- ПК «Энергосфера» - среднее время наработки на отказ не менее 100000 часов.

При возникновении сбоев сетевого питания происходит автоматическое переключение на резервное питание.

Среднее время восстановления, при выходе из строя оборудования:

- для приборов нижнего уровня - Тв < 168 часов;

- для УСПД Тв < 2 часа;

- для сервера Тв < 1 час;

- для компьютера АРМ Тв < 1 час;

- для модема Тв < 1 час.

Защита технических и программных средств АСКУ ТЭР от несанкционированного доступа.

Представителями органов теплонадзора опломбированы следующие блоки теплосчетчиков:

- корпус измерительного блока;

- преобразователи расхода и термопреобразователи сопротивления на трубопроводе;

- корпус модуля.

Конструктивно обеспечена механическая защита от несанкционированного доступа: отдельные закрытые помещения, выгородки или решетки.

Наличие защиты на программном уровне - возможность установки многоуровневых паролей на теплосчетчиках, УСПД, сервере, АРМ.

Организация доступа к информации ИВКС посредством паролей обеспечивает идентификацию пользователей и эксплуатационного персонала.

Защита результатов измерений при передаче.

Предупредительные сообщения об испорченной или скорректированной информации.

Наличие фиксации в журнале событий теплосчетчиков фактов параметрирования теплосчетчиков, фактов пропадания напряжения, фактов коррекции времени.

Возможность коррекции времени:

- в теплосчетчиках (ручной режим);

- в УСПД (функция автоматизирована);

- в сервере (функция автоматизирована).

Глубина хранения информации:

- глубина архивов сохраняемых в приборах учета составляет не менее: 35 суток для почасового архива, 12 месяцев для посуточного архива, 3 года для помесячного архива;

- глубина архивов сохраняемых в УСПД (ЭКОМ-3000) 36 месяцев для посуточного архива, 36 месяцев для помесячного архива, 36 месяцев для годового архива;

- глубина архивов сохраняемых на сервере, хранение результатов измерений и информации о состоянии средств измерений - за весь срок эксплуатации АСКУ ТЭР.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульные листы эксплуатационной документации АСКУ ТЭР типографским способом.

Комплектность

Комплектность АСКУ ТЭР приведена в таблице 4.

Таблица 4

Окончание таблицы 4

Поверка

осуществляется по документу МП 1659/550-2013 «ГСИ. Система автоматизированная комплексного учета топливно-энергетических ресурсов Северной дирекции по эксплуатации зданий и сооружений - структурного подразделения Северной железной дороги - филиала ОАО «РЖД». Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФБУ «Ростест-Москва» в октябре 2013 г.

Средства поверки:

- радиочасы МИР РЧ-01, принимающие сигналы спутниковой навигационной системы Global Positioning System (GPS) (Госреестр № 27008-04);

- переносной компьютер с ПО и оптические преобразователи для работы с приборами учета системы, ПО для работы с радиочасами МИР РЧ-01;

- термометр по ГОСТ 28498-90, диапазон измерений от минус 40 до плюс 50°С, цена деления 1°С.

Средства поверки измерительных компонентов по следующим документам:

- документ МП 4213-009-42968951-2011 «Счетчики-расходомеры электромагнитные РМ-5. Методика поверки», утвержденный ГЦИ СИ ФГУП ВНИИМС в 2011 г.;

- документ «Теплосчетчики КМ-5. Методика поверки», утвержденный ГЦИ СИ ФБУ «Рос-тест-Москва» 31 мая 2010 г.;

- раздел руководства по эксплуатации СДФИ.405210.005 РЭ «Комплекты термометров сопротивления платиновых КТС-Б. Методика поверки», согласованный с ГЦИ СИ ФГУП ВНИИМС в ноябре 2009 г.;

- раздел 8 РБЯК.400880.036 РЭ «Вычислители количества теплоты ВКТ-7. Методика поверки», согласованный ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 14 декабря 2010 г.;

- документ «Счетчики холодной и горячей воды ВСХ, ВСХд, ВСГ, ВСГд, ВСТ. Методика поверки», утвержденный ГЦИ СИ ФГУП ВНИИМС 11.02.2009 г.;

- ГОСТ 8.461-82 «ГСИ. Термопреобразователи сопротивления. Методы и средства поверки;

- МИ 1997-89 «Преобразователи давления измерительные. Методика поверки»;

- методика «ГСИ. Комплекс программно-технический измерительный ЭКОМ-3000. Методика поверки. ПБКМ.421459.003 МП», утвержденная ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в мае 2009 г.

Сведения о методах измерений

Методика (методы) измерений приведена в документе: «Методика (методы) измерений количества тепловой энергии в водяных системах теплоснабжения, объемного расхода горячей и холодной воды с использованием системы автоматизированной комплексного учета топливно-энергетических ресурсов Северной дирекции по эксплуатации зданий и сооружений - структурного подразделения Северной железной дороги - филиала ОАО «РЖД».

Свидетельство об аттестации методики (методов) измерений № 1300/550-01.01.002292013 от 15 октября 2013 г.

Нормативные документы

1. ГОСТ Р 8.596-2002 «ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения».

2. ГОСТ Р 51649-2000 «Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические условия».

3. ГОСТ 34.601-90 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания».

4. ГСССД МР 147-2008 «Расчет плотности, энтальпии, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости воды и водяного пара при температурах от 0 до 1000°С и давлениях от 0,0005 до 100 МПа на основании справочных данных ГСССД 187-99 и ГСССД 6-89».

5. МИ 2412-97 «Рекомендация. ГСИ. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя».

Рекомендации к применению

- при осуществлении торговли и товарообменных операций.