Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Национальная АСКУЭ в литовском варианте
Гуртовцев А.Л., к.т.н., ведущий научный сотрудник РУП “БелТЭИ”
Литва совместно с Беларусью была пионером в области создания отечественных систем для построения АСКУЭ. На сегодняшний день и уже в течение около двух лет в Литовской энергосистеме функционирует полномасштабная АСКУЭ оптового рынка электроэнергии, включающая до 2 тысяч электронных электросчетчиков субъектов рынка и построенная на современных принципах высоких информационных технологий. Опыт Литвы по созданию национальной АСКУЭ, проанализированный автором, может оказаться полезным для энергетиков всех стран СНГ.
Кузница первых АСКУЭ
Во времена СССР в столице Литвы находился Вильнюсский завод электроизмерительной техники (ВЗЭТ), который на протяжении десятилетий выпускал однофазные индукционные электросчетчики для всех регионов страны, а также поставлял их на экспорт во многие страны мира. Тридцать лет назад, в 1974 г., специалистами завода совместно с сотрудниками Белорусского филиала Энергетического института им. Г.М. Кржижановского (ныне РУП “БелТЭИ”) была разработана первая Информационно-Измерительная Система учета и контроля Электроэнергии ИИСЭ1-48, которая положила начало созданию нескольких массовых поколений отечественных информационно-измерительных систем для АСКУЭ, ставших позднее, после образования СНГ, прототипами многих современных автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии в России, в Беларуси и на Украине [1-3].
В 1991году завод был реструктуризирован и приватизирован, превратившись в АО “Скайтекс”, на его площадях возникло несколько самостоятельных организаций, продолжавших заниматься созданием средств учета электроэнергии и разработкой программного обеспечения АСКУЭ. В 1992 году руководством завода было учреждено совместно с немецкой фирмой "ЕМН Elektrizitatzahler GmbH & Co KG", производившей электронные счетчики и поверочное оборудование к ним, предприятие ЗАО “EMH-ELGAMA”, которое в 1993 году построило на окраине Вильнюса современный завод и в конце этого же года начало выпускать первые в Литве электронные многотарифные электросчетчики (позднее, с 2001 года предприятие было преобразовано в полностью литовское ЗАО “Elgama-Elektronika”). Аппаратная часть этих счетчиков представляла лицензионную конструкцию фирмы “ЕМН”, но программное обеспечение первых счетчиков было разработано под местные требования специалистами фирмы “Диодо Системос”, выходцами с ВЗЭТ (позднее эта фирма - разработчик ряда серийных систем учета типа ИИСЭ5 и ЦТ6000, вошла в состав ЗАО "Sigma Telas" - главного разработчика литовских АСКУЭ).
Как ни странно, но до поры до времени, ни системы АСКУЭ, ни электронные счетчики особо не интересовали энергетиков Литвы. Эти средства учета использовались лишь отдельными местными промышленными предприятиями, а все остальные шли на экспорт. В советские времена в Литве была построена двухблочная Игналинская АЭС мощностью 2600 МВт, которая обеспечивала до 80% всей вырабатываемой в республике электроэнергии (по этому показателю Литва занимала лидирующее положение в мире, опережая даже насыщенную атомными электростанциями Францию). Вдобавок была сооружена четырехблочная Круонисская гидроаккумулирующая электростанция мощностью 800 МВт, позволявшая совместно с Каунасской ГЭС легко регулировать график нагрузки энергосистемы [4]. В результате у литовских энергетиков не было стимула к автоматизированному учету электроэнергии – энергия была в избытке, и она была дешевой.
Ситуация стала меняться в 1991-1995 годах, когда, в связи с отделением Литвы, приватизацией объектов хозяйствования и ростом цен на топливо и электроэнергию, возросли в 1,5 -2,5 разa и потери энергии в электросетях. Например, если в 1990 году потери составляли 8,3 %, то в 1993 году – 18,9 %, а в отдельные периоды по некоторым районам они достигали 40% от поставляемой электроэнергии. Непосредственные причины сверхнормативных потерь - снижение нагрузки потребителей в электросетях, массовые хищения электроэнергии и несовершенство традиционного энергоучета, выполненного на базе малоточных и чувствительных к колебаниям нагрузки индукционных счетчиков и трансформаторов тока. Средства учета в те времена принадлежали потребителям электроэнергии, и с энергоучетом была полная анархия. В 1994 году было принято по инициативе энергетиков решение Правительства Литвы, установившее порядок, при котором все средства коммерческого учета электроэнергии должны были устанавливаться и обслуживаться энергоснабжающей организацией. С 1997 года эта норма была включена в “Правила торговли электроэнергией”. Принятые решения, а также приблизившаяся перестройка энергосистемы, коренным образом изменили отношение энергетиков к автоматизированному энергоучету.
Эволюция Литовской энергосистемы
Перестройка энергохозяйства Литвы началась в 1997 году в соответствии с требованиями рыночной экономики и под давлением Евросоюза. Первым делом были выведены из состава энергосистемы и преобразованы в самостоятельные акционерные общества тепловые сети и теплофикационные электростанции – Вильнюсская, Каунасская и Клайпедская ТЭЦ (см. Справка 1). Целью перестройки стало создание рыночных условий для повышения эффективности электроэнергетики и ее привлекательности с точки зрения приватизации и инвестирования. Литва, в отличие от Латвии и Эстонии, пошла по пути разделения своего энергохозяйство по видам деятельности (отделению услуг торговли от монопольных услуг - услуг по передаче электроэнергии и ее распределению в сетях 35-0,4 кВ, а также резервированию) и создания соответствующих небольших акционерных обществ. В основу схемы реструктуризации был положен опыт работы электроэнергетики скандинавских стран. В соответствии с ним реформа проводится в четыре этапа: акционирование, перевод на коммерческую основу, реструктуризация и приватизация энергоструктур - электростанций (ЭС) и распределительных сетей (РС). Сейчас завершается четвертый этап.
Нормативно-правовой основой для преобразований в электроэнергетике стали принятые в Литве в 2000 году законы - “Закон о реструктуризации АО “Лиетувос энергия” и “Закон об электроэнергетике”. Последний вступил в силу с 2002 года. Дополнительно были приняты законодательные акты “Правила торговли общественными интересами”, “Правила лицензирования в секторе электроэнергетики”, “Условия импорта электроэнергии”, а также такие акты Министерства хозяйства, в ведении которого находится электроэнергетика республики (Министерство энергетики, как таковое, отсутствует), как “Правила торговли электроэнергией”, “Правила торговли электроэнергией в аукционе”, “Кодекс сети”, “Правила поставки и потребления электроэнергии”.
Первые условия по организации рынка электроэнергии – разделение учета затрат на производство, передачу и распределение электроэнергии – были реализованы еще в 2001году. В 2002 году из Литовской государственной энергосистемы - АО “Лиетувос энергия” (ЛЭ) - были отделены и преобразованы в акционерные общества Литовская ЭС и Мажейкяйская ЭС, отделены и преобразованы в акционерные общества распределительные сети – Западные (ЗРС) и Восточные (ВРС). ВРС содержат четыре региональных филиала – Вильнюсский, Паневежский, Алитусский и Утенский, обеспечивающие электроснабжением более 600 тыс. потребителей, а ЗРС – три региональных филиала: Клайпедский, Шауляйский и Каунасский, которые имеют более 500 тыс. потребителей. В 2003 году ЗРС были приватизированы, а в ВРС до последнего времени контрольным пакетом акций владеет государство.
В собственности государственной АО “Лиетувос энергия” (доля государства – 96% акций, доля частного капитала – 4%) сохранились передающие сети 330 и 110 кВ, а это более двухсот подстанций и 6 тыс. км высоковольтных ЛЭП. ЛЭ обеспечивает, как системный оператор, национальный баланс мощностей и надежность Литовской энергосистемы, представляет системные услуги - резервирование, регулирование напряжения и т.д., а также услуги оператора рынка, администрируя торговлю на оптовом рынке электроэнергии. В собственности ЛЭ остались также Каунасская ГЭС и Круонисская ГАЭС, предназначенные для регулирования баланса производства -потребления и покрытия потерь в передающей сети 330 и 110 кВ. В состав ЛЭ в качестве его отделов вошли семь региональных передающих сетей (бывшие предприятия электросетей). Оператор передающей сети ЛЭ в лице диспетчерского центра координирует работу электростанций Литвы и согласовывает ее с соседними энергосистемами Балтии, России и Беларуси.
Так как граница раздела собственности и балансов ЛЭ и РС была выбрана по вводам силовых трансформаторов (СТ) 110 и 330 кВ, то подстанции оказались разделены этой границей на две части: ЛЭ принадлежат измерительные трансформаторы тока и напряжения (ИТ) на стороне высшего напряжения двух- или трехобмоточных СТ (за исключением ИТ, встроенных в СТ), а также вторичные средства коммерческого учета электроэнергии (счетчики, контроллеры, модемы) на этих вводах. В том случае, если при реконструкции или новом строительстве учет, по согласованию между ЛЭ и РС и в целях экономии затрат, был установлен на стороне низшего напряжения двухобмоточных СТ 110/6-10 кВ, то ЛЭ принадлежат ИТ и на стороне низшего напряжения 6-10 кВ. Распределительным сетям принадлежат все остальные части подстанций, включая силовые и измерительные трансформаторы на стороне низшего напряжения СТ (за исключением вышеупомянутого случая) и вся система коммерческого учета на границе конечного потребителя.
Оптовый рынок электроэнергии
Оптовый рынок электроэнергии Литвы состоит из производителей (электростанций), чье оборудование подключено к передающей сети, поставщиков – юридических лиц, имеющих соответствующие лицензии и контракты на продажу электроэнергии конечным потребителям, и самих потребителей. На рынке имеются независимые поставщики, обладающие лицензиями для поставки электроэнергии свободным потребителям (статус свободного потребителя означает право выбора любого поставщика и покупки электроэнергии по свободной, нерегулируемой цене), и общественные поставщики - собственники распределительных сетей, обязанные поставлять потребителям, подключенным к сетям, электроэнергию по регулируемым ценам. Независимым поставщиком может быть потребитель, производитель, посредник. К общественным поставщикам относятся распределительные сети, в частности, Западные и Восточные .
Оптовый рынок электроэнергии официально заработал в Литве с 1 января 2002г. В электроэнергетике с этого момента начали действовать в сфере оборота электроэнергии новые отношения по схеме “покупаю-продаю” взамен прежних “прошу-даю” [5]. Первые полгода торговля шла по условиям пула - со стороны ЛЭ производилась централизованная скупка электроэнергии у производителей и ее продажа поставщикам. Цена пула, по которой электроэнергия продавалась поставщикам, определялась фактическими календарными (месячными) затратами при закупке ее у производителей и менялась на протяжении года. Операторы сети могли устанавливать цены на услуги по передаче и распределению электроэнергии не чаще одного раза в год. Цены для конечных потребителей были разделены на две группы, в зависимости от их статуса – свободных и фиксированных. Вторая группа потребителей должна покупать электроэнергию у общественных поставщиков по регулируемым ценам, “потолок” для которых на три года устанавливает по утвержденной методике Государственная комиссия по ценам и контролю энергетики. Предприятия, поставляющие услуги по регулируемым ценам, имеют право изменения цены, но без превышения “потолка”, не чаще одного раза в год.
Через полгода торговля шла уже в основном по прямым двусторонним договорам между производителями и поставщиками. Так, в 2003 году по прямым контрактам было продано почти 70% всего объема закупаемой электроэнергии, а остальное ее количество было закуплено централизовано у ЛЭ. В настоящее время торговля осуществляется как по прямым договорам, так и на аукционе, а также путем централизованной закупки электроэнергии, произведенной в соответствии с услугами по обеспечению общественных интересов, т.е. произведенной путем использования возобновляемых источников и утилизируемых энергетических ресурсов, а также на ТЭЦ (при условии поставок тепловой энергии в централизованные городские теплосети) или выработанная утвержденными ЭС, на которых производство необходимо для обеспечения резервирования энергосистемы и обеспечения безопасности АЭС. В качестве таких утвержденных ЭС выступают Каунасская ГЭС и Круонисская ГАЭС – они, как производители электроэнергии, наряду с некоторыми другими ЭС, включая малые ГЭС, не участвуют в оптовом рынке. В настоящее время торговля по контрактам достигает 70% всей покупаемой электроэнергии, общественное потребление - 18%, а остальные 12% принадлежат аукционной торговле по поставке электроэнергии на определенные часы и календарные дни.
Свободными потребителями в 2002 году стали двенадцать крупнейших предприятий Литвы, с начала 2003 года ими смогли стать те, которые за 2002 год израсходовали не менее 9 ГВт.ч электроэнергии (около 130 потребителей). В 2003 году, существовавшим в то время свободным потребителям, было продано свыше 1,9 ТВт.ч, или 24% всей потребленной в Литве электроэнергии. В 2004 году таковыми смогли стать те, которые за 2003 год израсходовали более 3 ГВт.ч электроэнергии. После изменения в 2004 году, на основании директив Евросоюза, “Закона об электроэнергетике”, с 1 июля 2004 года свободными стали все потребители, за исключением бытовых, т.е. любой потребитель получил возможность выбора себе поставщика. При этом вопрос, какие договора и между кем конкретно заключать, стал исключительно предметом частных договоренностей. На рынке в процессе выбора все решает выгода, основанная на наборе предлагаемых услуг поставщиков и их ценообразовании, а они пока такие, что не стимулируют поиск новых поставщиков. В измененном законе указывается, что с 2007 года свободный рынок должен быть доступен для всех, без исключения, потребителей.
ЛЭ является оператором передающей системы и одновременно коммерческим оператором (администратором) оптового рынка электроэнергии, обеспечивая покупку и продажу услуг, соответствующих общественным интересам, рассчитывая количество и цену электроэнергии и предоставляя соответствующие данные каждому участнику рынка. Оператор рынка подсчитывает как цену киловатт-часа электроэнергии, так и цену его поставки. Эту работу в рамках ЛЭ выполняет Департамент рынка электроэнергии, имеющий в своем составе три отдела, в частности, отдел, обеспечивающий техническое сопровождение функции купли-продажи электроэнергии, - коммерческий отдел оператора передающей сети.
Уже в 2003 году на оптовом рынке был введен почасовой учет торговли электроэнергией со всеми производителями и участниками ее экспорта/импорта. Торговля же поставщика с потребителями осуществляется помесячно по средневзвешенной цене. Расчет торгового баланса по оптовому рынку выполняется Департаментом рынка раз в месяц с задержкой до 8 суток относительно окончания месяца. Литовские энергетики отмечают, что в Англии для потребителей, не имеющих почасового коммерческого контроля объемов электроэнергии, коммерческий баланс при получасовой торговле подводится через 14 месяцев после соответствующего получаса.
С 2006 года должна начать действовать почасовая коммерческая торговля с поставщиками на базе уже существующей системы почасового учета в распределительных сетях. Планируется также создать условия участия Литвы в общем Балтийском рынке электроэнергии - решения о создании такого рынка были приняты в 1999 году, а в 2002 году были согласованы вопросы общего ценообразования и регулирования.
Цены на электроэнергию в Литве дифференцируются по различным основаниям, но с учетом основного принципа - “цены должны отражать расходы”. Если потребитель подключен к низковольтной сети, то он платит дороже, чем потребитель подключенный к высоковольтной сети, - чем на более дальние расстояния передается энергия и чем больше преобразований она претерпевает на своем пути от станции к потребителю, тем, соответственно, больше потери энергии и выше ее цена. Цены на передачу одного киловатт-часа электроэнергии по высоковольтной сети 110-330 кВ в среднем составляют 0,75 цента USD, на резервирование – 0,71, на передачу по сети 10 кВ – 1,56, по сети 0,4 кВ – 2,83 цента. Для рядового потребителя цена достигает 11 центов, в которых 2/3 доли приходится на транспорт и 1/3 доли – на стоимость самой электроэнергии. Доля электроэнергии АЭС занимала до последнего времени в рыночной цене одного киловатт-часа 25 процентов.
Этапы организации национальной АСКУЭ Литвы
Создание оптового рынка электроэнергии невозможно, по определению, без создания соответствующей национальной АСКУЭ, хотя в ряде стран, включая и Россию, удается проводить торговлю электроэнергией на оптовом рынке, не имея адекватных средств автоматизированного учета [6]. В Литве современная полномасштабная национальная АСКУЭ с дистанционным сбором данных коммерческого учета по цифровым интерфейсам и быстродействующим каналам связи тоже заработала только в конце второго года функционирования оптового рынка, обеспечивая оператора рынка коммерческой информацией сначала только на 90, а впоследствии и на все сто процентов.
Несмотря на то, что в Литве с 1994 года производились собственные современные многотарифные электронные электросчетчики, позволявшие уже тогда хранить получасовые графики нагрузки 35 суток и накопления энергии в тарифных зонах 15 месяцев, литовские энергетики, как отмечалось выше, не торопились использовать эти счетчики в энергосистеме. Интерес к электронным счетчикам и автоматизированному сбору данных с них на персональный компьютер проявляли только предприятия. Именно они покупали первые счетчики. Толчком к продвижению электронных счетчиков в большую энергетику и развитию автоматизированного учета стало назначение директора завода “Скайтекс” Винцаса Бабилюса Министром хозяйства Литвы (он являлся одновременно и соучредителем фирмы “EMH-ELGAMA”).
Первые литовские счетчики были с импульсными выходами и с оптопортом, но не имели цифровых интерфейсов. Считывание цифровых данных на компьютер производилось с них через оптопорт и промежуточный контроллер-преобразователь интерфейса. Только через год по запросу энергетиков появились счетчики с цифровым интерфейсом, в качестве которого во всех моделях литовских счетчиков до сегодняшнего дня используется как основной интерфейс “токовая петля”. В 1996-1997 гг. начались закупки этих электронных счетчиков энергосистемой для предприятий. Они использовались, прежде всего, для анализа графиков потребления по крупным потребителям и выработки в энергосистеме эффективной тарифной политики.
На сегодняшний день в электроэнергетике Литвы установлено более 40 тысяч трехфазных электронных счетчиков (темпы установки 4-6 тыс. шт. в год) и более 15 тыс. шт. однофазных счетчиков из общего требуемого количества расчетных счетчиков в 1,1 млн. шт. Продолжают массово применяться и индукционные счетчики. Для точек учета с используемой мощностью нагрузки 30 кВт и более устанавливаются счетчики учета одновременно активной и реактивной энергии. В точках учета с установленной мощностью 5 МВт и выше предусматривается установка измерительных трансформаторов тока класса 0,2S с двумя измерительными обмотками для раздельного подключения основного и дублирующего счетчиков и измерительных трансформаторов напряжения класса 0,2 также с двумя измерительными обмотками.
В 1997 году ЛЭ объявила первый тендер на создание в энергосистеме двух АСКУЭ: а) АСКУЭ централизованного коммерческого учета генерации с дистанционным сбором данных учета в диспетчерский центр ЛЭ (г.Вильнюс), б) АСКУЭ межгосударственных перетоков со сбором данных коммерческого учета по телефонным и выделенным каналам энергетиков. Тендер по генерирующим источникам выиграло ООО “Диодо Системос”, а по перетокам – ЗАО “Elgama Sistemos”. В 1998 году работы по первой АСКУЭ были закончены – дистанционный сбор данных учета с девяти электростанций, содержавших в общей сложности 300 счетчиков, производился с задержкой сбора данных получасовых мощностей не более одного часа. На самих электростанциях имелась возможность автоматизированного сбора данных учета как получасовых, так и двухминутных мощностей (на отдельных электростанциях была достигнута 5-секундная дискретность фиксации пофазных мгновенных значений токов и напряжений, измеряемых счетчиками). АСКУЭ было реализована на программной платформе WINDOWS по сетевой технологии с множественным доступом (IP-технологии).
Эта работа ООО "Диодо Системос" вызвала широкий интерес на традиционной апрельской Ганноверской ярмарке 1998 года, в которой Литва, как государство, впервые организовала свой стенд, демонстрируя, в частности, и свои достижения в области АСКУЭ (единственным серьезным конкурентом по АСКУЭ в Европе тогда выступала словенская фирма “ИскраЭмеко”). В те времена весь электроучет в Германии, Швеции и многих других европейских странах строился преимущественно на индукционных счетчиках, а если и использовались электронные счетчики, то сбор данных учета с них производился по импульсным выходам. Скорость сбора искусственно ограничивалась на уровне 2400 бит/с, поскольку считалось, что при большей скорости растет вероятность ошибок. Тогда, по воспоминаниям участников выставки, представители одних из сетей Германии, находясь под впечатлением от литовской АСКУЭ, купили у литовских производителей “на пробу” пять электронных счетчиков.
В 2001 году ЛЭ, в преддверии своей реструктуризации, объявило тендер на создание АСКУЭ передающих сетей 330 и 110 кВ. Необходимо было реализовать АСКУЭ, которая охватила бы автоматизированным дистанционным коммерческим электроучетом 290 энергообъектов (электростанции, подстанции, крупные предприятия с глубокими вводами 110 кВ) с 3000 счетчиков, включая и дублирующие. Тендер выиграл тандем фирм в составе СПЗАО “Сигма Телас” (см. Справка 2) и ЗАО “Elgama Sistemos”. Первая фирма выступила идеологом системы, взяла на себя все проектные и монтажные работы, а также разработку пакета программного обеспечения верхнего уровня АСКУЭ (с передачей информации в диспетчерский центр ЛЭ) и интеграцию всех средств АСКУЭ, включая каналы связи, а вторая – разработку и производство контроллеров сбора и передачи данных для интеграции счетчиков на объектах учета. Ответственная и масштабная работа была успешно реализована за 11 месяцев. При этом реконструкция первичного учета - установка измерительных трансформаторов и самих счетчиков - была произведена энергетиками по собственным планам самостоятельно. АСКУЭ в составе 265 объектов (в процессе реструктуризации количество объектов в передающих сетях уменьшилось на 25 подстанций, которые отошли в распредсети) и 1650 счетчиков была сдана в опытную эксплуатацию в июле 2003 года, а через три месяца заработала в режиме промышленной эксплуатации.
В 2003 году были объявлены тендеры на создание АСКУЭ Западных и Восточных распредсетей. Первые предполагали организацию АСКУЭ по 320 объектам с 2800-3000 счетчиками, а вторые – по 256 объектам с 2500 счетчиками. В качестве объектов учета в распредсетях выступали подстанции 110/35/10 кВ и предприятия (по 150 предприятий в каждых из двух распредсетей). И этот тендер был выигран тандемом вышеупомянутых вильнюсских фирм. По Западным распредсетям технорабочий проект выполнялся специалистами “Сигма Телас” одновременно с монтажем, а по Восточным он был реализован еще до тендера. Ядра АСКУЭ обоих распредсетей – около 300 объектов учета - были успешно реализованы еще до окончания 2004 года, а в 2004 году работы по контрактам были завершены. В 2004 году состоялся тендер на расширение АСКУЭ Восточных распредсетей. По 89 подстанциям работы были выполнены, но дальнейшее расширение АСКУЭ затормозилось в связи с ожиданием обещанных инвестиций со стороны Евросоюза.
В общей сложности количество точек коммерческого учета электроэнергии в Литовской энергосистеме приближается к 9 тыс. шт., из них около 1,5 тыс. шт. приходится на предприятия. К 2005 году в АСКУЭ передающих и распределительных сетей были установлены на объектах учета в общей сложности около 1000 контроллеров ЗАО “Elgama Sistemos” и более 2000 электронных счетчиков фирмы ЗАО “Elgama-Elektronika” (большая часть из них используется для коммерческого учета, а часть - для технического учета). Среди них, в частности, трехфазные счетчики типов LZQM, LZMF, EPQM, EPQS и EMS.
Идеология национальной АСКУЭ Литвы
Идеология национальной АСКУЭ, разработанная фирмой “Сигма Телас” совместно с энергетиками ЛЭ, строится на использовании электронных счетчиков с цифровыми интерфейсами, сетевых технологий дистанционного сбора данных по различным каналам связи, в том числе основанных на IP-адресации контроллеров и протоколах транспортного уровня ТСР/IP, а также на использование клиент-серверных технологий обработки данных с применением крупномасштабных реляционных баз данных типа Oracle.
В основу АСКУЭ положена идея непосредственного доступа с единого центра сбора данных (диспетчерского центра ЛЭ) через удаленные контроллеры к базе данных каждого счетчика, подключенного к этим контроллерам. Благодаря такому подходу возникает возможность не только сбора достоверных данных учета со счетчика, но и возможность управления базой данных каждого счетчика, включая его дистанционное параметрирование, установку и коррекцию времени встроенных в счетчик часов и календаря, а, в случае необходимости и при наличии соответствующих паролей, его обнуление и перезапуск. Эти возможности уже не раз доказали свою эффективность в процессе эксплуатации АСКУЭ. В частности, из-за директивного изменения регионального времени, которое происходило уже трижды при смене правительства Литвы, смена времени в десятках тысяч установленных электронных счетчиков превратилась в очень трудоемкую задачу, занявшую много недель на локальную установку этого времени для каждого счетчика по всей стране. Сейчас такая работа, по крайней мере для счетчиков, включенных в АСКУЭ, заняла бы считанные минуты.
Сеть сбора данных для национальной АСКУЭ построена преимущественно на базе использования оптоволоконной и проводной сети, а также сотовой мобильной связи GSM, в частности, на ее стандарте пакетной передачи данных GPRS. По этой технологии собираются данные со всех объектов учета (для части объектов канал GSM является основным, а для других - резервным). Литва является компактной страной (площадь территории 65,2 тыс. км2) с хорошим покрытием всей ее территории мобильной связью и продвинутым сервисом ее провайдеров. Этот фактор, а также фактор быстрой и недорогой реализации связной инфраструктуры и определил, видимо, выбор энергетиков по связи. С 15 процентов объектов АСКУЭ сбор производится через их LAN-сети (локальные сети) с использованием оптических или медных линий связи. Для 5 процентов объектов резервными каналами являются выделенные или коммутируемые телефонные каналы.
Следует заметить, что в тендере на создание АСКУЭ передающих сетей ЛЭ, проведенном в 2001 году, тендер на связь проходил отдельно от тендера на АСКУЭ, что создало ряд трудностей в реализации АСКУЭ. Тогда, из-за разделения работ, поставка сотовых модемов фирмы “Сименс” (300 шт. модемов – очень большой, по тем временам, заказ) затянула срок окончания работ по АСКУЭ на 2 месяца. Из-за отсутствия модемов отладка программного обеспечения по связи проводилась через сотовые телефоны. Организаторы впоследствии поняли, что так делать нельзя и что всегда надо выбирать одного генерального подрядчика на реализацию системы “под ключ”.
Сбор данных со счетчиков каждого объекта в канал связи производится в АСКУЭ через контроллер MDC1.xx фирмы “Elgama Sistemos”, который имеет на нижнем уровне шесть интерфейсов “токовая петля” 20mA с возможность подключения к каждому из них до 5 счетчиков с удалением от контроллера до 2,5 км (итого до 30 полноквадрантных счетчиков на один контроллер). На верхнем уровне контроллер содержит два интерфейса RS-232 для подключения телефонных и GSM/GPRS-модемов, токовую петлю для подключения компьютера пользователя, а также сетевой интерфейс Ethernet. Контроллер позволяет получать буферированные (для ускорения сбора) или транзитные данные из счетчиков, т.е. используется как конвертор протоколов и мультиплексор, без обработки данные учета. Через контроллер со счетчиков “снимаются”, как правило, четыре группы параметров – моментные пофазные значения токов и напряжений, получасовые мощности за текущие и предыдущие полчаса, расходы энергии за предыдущие и текущие сутки, а также за предыдущий и текущий месяцы. Запросы через контроллер производятся либо ко всем счетчикам, подключенных к данному контроллеру, либо к группе счетчиков, указанных в формате запроса, либо к индивидуальному счетчику. Синхронизация счетчиков через контроллер производится с сервера сбора данных центра сбора ЛЭ. Расхождение времен между отдельными счетчиками АСКУЭ, с учетом задержек GPRS, не превышает более 2-4 сек.
Центр сбора данных в ЛЭ построен на основе трех серверов: сервера сбора данных, сервера базы данных и Web-сервера. Опыт показал, что подобное функциональное и физическое разделение серверов целесообразно как с точки зрения повышения производительности системы, так и для повышения ее надежности и безопасности. Сервер сбора данных производит сбор данных с нижних уровней АСКУЭ по сотовым и другим каналам связи. Сотовая связь реализуется через провайдера и его пулы с сотовыми модемами (локальные сети ЛЭ и провайдера объединены оптоволоконной связью). Одновременно сервер открывает 100 сессий по IP –адресам с объектами учета (при GPRS-связи IP- адрес присваивается каждому контроллеру соответствующей SIM-картой провайдера; этот адрес является адресом внутренней сети энергетиков и не виден из интернета). Скорость сбора данных по GPRS теоретически может достигать 100 кбит/с, но практически не превышает 37,7 кбит/с. Периодичность сбора данных – каждые 30 минут. Весь сбор данных со счетчиков в АСКУЭ завершается менее чем за 10 минут (как правило, за 5-6 минут), и лимитируется быстродействием самых медленных (телефонных) каналов. Обычные тактические требования для сервера сбора данных – это наличие ОЗУ объемом 1Гбайт и процессора с тактовой частотой 2,5 ГГц.
Принятые данные передаются в сервер базы данных, на котором размещается СУБД Oracle. Эта реляционная (табличная) база данных (БД) обычно используется для приложений, в которых требуются большие, хорошо защищенные хранилища данных с доступом к ним в реальном масштабе времени. БД Oracle на протяжении уже многих лет своего существования отличается от других, конкурирующих с ней БД, хорошим фирменным аудитом, преемственностью версий и их постоянным совершенствованием, надежностью и эффективными средствами защиты. Она лицензируется по количеству пользователей (не компьютеров) в том случае, если известно их количество, или по количеству процессоров в противном случае. Но все же, при большом объеме хранимых данных и значительном количестве транзакций (операций записи в базу) Oracle становится чувствительным к требованиям реального времени – иногда приходится тормозить доступ к базе до тех пора, пока она сможет “переварить” предыдущий объем транзакций. В этом одна из причин того, почему желательно сервер базы данных делать отдельно от сервера сбора данных в масштабных АСКУЭ, в которых производится сбор данных одновременно по множеству направлений с различных счетчиков.
Запись данных учета в БД сервера сопровождается множеством проверочных операций, из которых завершающей становится по концу каждых суток операция сравнения суммы интервальных мощностей суточного графика нагрузки каждого счетчика с интегральным значением его суточного расхода. В АСКУЭ предусмотрена возможность пополнения БД данными учета, считанных с переносных компьютеров, а также ручное занесение данных. Когда данные “легли” в базу, то они уже не подлежат дальнейшим изменениям и используются непосредственно для торговли. Обычные требования для сервера базы данных – это наличие ОЗУ 2*4 Гбайт и двух процессоров с тактовой частотой не менее 3 ГГц.
Web-сервер обеспечивает через Интернет санкционированный доступ к СУБД Oracle со стороны множества зарегистрированных участников оптового рынка (производителей и поставщиков), выполняя одновременно функции регистрации и защиты. Web-сервер и сервер сбора данных работают с сервером базы данных как клиенты.
В Литве органы стандартизации и метрологии не требуют аттестации всей системы коммерческого учета электроэнергии. Достаточным считается аттестация измерительного канала, заканчивающегося на электронном счетчике. И это разумно, так как все данные учета в АСКУЭ на любом ее уровне, начиная со счетчика, доступны в своей ретроспективе по цифровым каналам связи и обладают полной верификацией на достаточно длительном интервале времени. Данные учета, взятые из базы данных АСКУЭ для торговых расчетов, превращаются в коммерческие только по акту, подписанному соответствующими торговыми сторонами.
Эффективность АСКУЭ
В процессе создания АСКУЭ ЛЭ при установке на энергообъектах электронных счетчиков было достигнуто упорядочивание и повышение эффективности энергоучета за счет ревизии существовавшего прежде учета. При этом были выявлены и устранены как ошибки в подключении счетчиков и измерительных трансформаторов, так и последствия вмешательства в их работу со стороны недобросовестного персонала. Были образованы на подстанциях, в связи с появлением различных собственников, новые границы и реконструированы критичные учеты на стороне высшего или низшего напряжения силовых трансформаторов (кстати, опыт анализа снятых после 10 лет эксплуатации российских измерительных трансформаторов тока показал, что их погрешность достигает восьми и более процентов). Установка нового учета на стороне 330 кВ обходилась в сумму порядка 100 тыс. евро, а на стороне низшего напряжения – в три раза дешевле. До создания в АСКУЭ автоматизированного сбора данных сбор осуществлялся с электронных счетчиков один раз в месяц с помощью локального подключения к ним переносного компьютера. С вводом же в действие полноценной, с дистанционным доступом АСКУЭ появились совершенно новые возможности.
Созданная полномасштабная АСКУЭ ЛЭ позволила организовать часовую торговлю на оптовом рынке Литвы, обеспечила высокую достоверность, оперативность и надежность коммерческого учета электроэнергии при постоянном дистанционном контроле за работоспособностью всех средств учета. Из коллектива в 1200 сотрудников ЛЭ, обслуживанием АСКУЭ по всей Литве занимаются всего 9 человек Департамента рынка, включая персонал его филиалов на местах. Благодаря АСКУЭ измеряется полный баланс по всем подстанциям 330 кВ (по подстанциям 110 кВ баланса пока еще нет) и минимизируются все сверхнормативные потери. Поставщики, включая распредсети, получают из БД АСКУЭ ЛЭ через Интернет исчерпывающую информацию по поставкам электроэнергии на оптовый рынок. Экономический эффект АСКУЭ составляет ежегодно до 25 млн. USD за счет повышения точности учета, минимизации потерь и эксплуатационных издержек.
Литература
1. Автоматизированная информационно-измерительная система учета и контроля электроэнергии ИИСЭ1-48. Техническая Информация. – Вильнюс, 1978.
2. Комплекс технических средств для информационно-измерительных систем учета и контроля энергии ИИСЭ3 (КТС ИИСЭ3). Техническая информация. – Вильнюс, 1984.
3. Гуртовцев А.Л., Забелло Е.П. Семейство автоматизированных систем учета и контроля энергии ИИСЭ3, ИИСЭ4 (обзор). – Промышленная энергетика, №7, 1992.
4. Гуртовцев А.Л. Гидроаккумулирующие электрические станции. – Энергетика и ТЭК, №3, №4, 2004.
5. Шкюдас П. Электроэнергетическое хозяйство Литвы после реформ. – ЭПУ, №11, 2004.
6. Тубинис В.В. Структурные преобразования энергетики России и проблемы совершенствования учета электроэнергии. – Электро, №1, 2003.
Справка 1.
Литовская энергосистема
Установленная мощность электростанций Литовской энергосистемы составляла до последнего времени 6,3 ГВт. В конце декабря 2004г., согласно закона 1999г., принятому правительством Литвы по требованиям Евросоюза (закрытие АЭС Евросоюз сделал условием вступления Литвы в свои ряды), был остановлен первый блок Игналинской АЭС, и установленная мощность энергосистемы уменьшилась до 5 ГВт (к 2009г. должен быть остановлен и второй блок). Максимум нагрузки энергосистемы составлял в 2003г. около 2 ГВт.
Основные электростанции: 1) АО “Литовская электростанция” (г. Электренай), мощность восьми блоков 1800 МВт, 2) ГП “Игналинская атомная электростанция” (ИАЭС), мощность второго блока 1300 МВт, 3) Круонисская ГАЭС (район Кайшадориса), филиал ЛЭ, мощность четырех блоков 4*200=800 МВт, 4) Вильнюсская ТЭЦ-3, мощность 360 МВт, 5) ЗАО “Каунасская теплофикационная электростанция”, мощность 60+110=170МВт, 6) Каунасская ГЭС, филиал ЛЭ, мощность четырех агрегатов 4*25=100 МВт, 7) Вильнюсская ТЭЦ-2, мощность 24 МВт, 8) АО “Мажейкяйская электростанция”, мощность 194 МВт. Кроме того, в Литве действуют 35 малых ГЭС с годовой выработкой электроэнергии до 50 млн. кВт.ч, а также ряд небольших электростанций промышленных предприятий.
Производство электроэнергии в 2003г. составило 19,46 ТВт.ч, или 19,46 млрд. кВт.ч, а конечное потребление в Литве - 7,94 (46%), в том числе промышленность 3,02 (38%), коммерция 2,78 (35%), быт 1,97 (25%), собственные нужды ЭС 1,6 (8,2%), потери в электросетях 1,41 (7,2%). Вклад электростанций в выработку электроэнергии в 2003г. составил: ИАЭС - 15,48 (79,5%), Вильнюсская ТЭЦ-3 - 1,19 (6%), Литовская ТЭС - 0,72 (3,6%), Каунасская ТЭЦ - 0,67 (3,4%), Каунасская ГЭС - 0,28 (1,4%), Мажейкяйская ТЭС - 0,18 (0,9%), электростанции предприятий 0,18 (0,9%), малые ГЭС - 0,05 ТВт.ч. Технические и коммерческие потери в 2003г. составили 12% в распределительных сетях и 2,3% в передающих сетях (только технические).
Экспорт избыточной энергии осуществляется в Россию, Беларусь, Латвию и Эстонию. В 2003г. экспорт Литвы составил 7,53 ТВт.ч (в том числе в Беларусь 4,09 ТВт.ч - Литва имеет с Беларусью пять ЛЭП 330 кВ, включая три с ИАЭС, причем одна из них выполнена в габаритах 750 кВ), в 2004г. – 7,3 ТВт.ч. С 2005г. экспортные возможности Литвы по электроэнергии, в связи с закрытием первого блока ИАЭС, снизятся, по прогнозам, более чем в 3 раза и не превысят 2 ТВт.ч. Поскольку Литва покрывает в Объединенной энергосистеме Балтии до 50% потребления Балтийского региона, то значительно снизится экспорт в Россию (прежде всего в Калининградскую область) и прекратится экспорт в Беларусь (прежде этот экспорт осуществлялся российским оператором “Интер РАО ЕЭС”, выигравшем тендер в 2001г. на реэкспортные поставки литовской электроэнергии вплоть до 2005г. в Россию и Беларусь).
В Литве рассматривается вопрос перехода в 2005-2006 гг. на параллельную работу с энергообъединением стран Западной Европы – Объединенной Западноевропейской Энергосистемой (UCPTE) .
Справка 2.
СПЗАО “Сигма Телас”
СПЗАО “Сигма Телас” - инжиниринговое совместное литовско-российское предприятие, организованное в Вильнюсе в 1992г. на базе предприятия “Сигма” – производителя малых ЭВМ, для решения задач автоматизации в энергетике. С 1998 г. плотно сотрудничало в области создания АСКУЭ с ООО “Диодо Системос”, которое вошло как подразделение в состав фирмы в 2000 г. Основу фирмы составляют выпускники Вильнюсского университета и Каунасского политехнического института. 54 сотрудника фирмы, среди которых управленцы, инженеры и программисты (23 человека) со средним возрастом 32-35 лет, эффективно работают в следующих направлениях: современные АСКУЭ для энергосистем, промышленных предприятий и быта, системы автоматизированного управления подстанциями на основе передовых SCADA-технологий, системы релейной защиты и противоаварийной автоматики, системы аварийного оповещения и других. Фирмой успешно реализовано более 300 проектов АСКУЭ в Литовской энергосистеме, на предприятиях Литвы и за рубежом. Фирма является представителем компаний General Electric Energy Service и Motorola Moscad в области SCADA-систем. В настоящее время растет интерес к работам фирмы в Беларуси, России, в Украине, в Казахстане.
Справка о публикации
Статья опубликована в журналах:
Энергетика и ТЭК, №9/10, 2005 (Беларусь)
Электрические сети и системы, № 2, 2005 (Украина)
Энергорынок, № 6, 2005 (Россия)
Промышленные АСУ и контроллеры, № 8,2005 (Россия)
Промышленная энергетика, № 10,2005 (Россия)
Электрика, № 11, 2005 (Россия)
Электро, № 4, 2005 (Россия)
Энергия: экономика, техника, экология, №5, 2006 (Россия)
Приложение (фото автора)
Вильнюсский завод “Эльгама Электроника” – главный производитель в Литве современных электронных электросчетчиков и других технических средств для АСКУЭ. Два образца 3-фазных электронных электросчетчиков Эльгамы: EPQM 331.02 и GAMA 300 (фото автора)
