История развития электропривода

Автореферат

Содержание

Актуальность

Цель  и задачи работы

Предполагаемая  научная новизна

Предполагаемая  практическая ценность

Обзор существующих исследования и разработок

Перечень  нерешенных проблем  и задач

Планируемые и полученные собственные  результаты

Заключение

Список  источников 

Актуальность

В настоящее время  на Украине работает программа последовательного  внедрения АСКУЭ  оптового рынка электроэнергии. Ее целью является достоверный и  оперативный учет электроенергии по всем границам раздела участников рынка - генерирующим компаниям, энергосистемам НЭК, облэнерго и потребителям. Без коммерческих АСКУЭ оптового рынка, которые давали бы данные коммерческого учета заинтересованным участникам процесса купли-продажи электроэнергии, рынок не способен функционировать.

На  Украине нагрузка потребителей покрывается  в базовом режиме на 35% за счет электроэнергии атомных электростанций, а регулирующие мощности (ГЭС  и ГАЭС) дефицитны. Поэтому, несмотря на спад промышленной нагрузки, для Украины актуальны вопросы регулирования графиков энергосистем за счет тарифных систем. Для промышленности и быта установлены три тарифных сезона (зимне-осенний, весенне-осенний. весенне-летний), а для каждого сезона - тарифные зоны (3-зонные - пик, полупик, ночь или 2-зонные - день, ночь). Для промышленности тарифные коэффициенты имеют соответственно значения (1,8 - 1,02 - 0,25) и (1,8 - 0,4), а для быта - (1,5 - 1 - 0,4) и (1 - 0,7).

Относительно  низкое потребление  среднего бытового абонента, малый удельный вес "быта" в электробалансе страны, низкие тарифы для населения и многочисленность бытовых абонентов делали до последнего времени экономически нецелесообразным простой перенос автоматизированных систем учета, используемых на промышленных предприятиях, даже в многоквартирные городские дома, не говоря уже о сельской местности.

Так как в электробалансе Украины доля бытового электропотребления до последнего времени  не превышала 10 % (в  кВтoч) и всего 4-6 % в денежном исчислении, то оплату за электроэнергию, потребленную на бытовые нужды, до сих пор осуществляется на уникальном принципе "самообслуживания".

После доведения тарифов  на электроэнергию у  бытовых потребителей до уровня себестоимости  ее производства существенно  увеличится их доля в балансе доходов  сбытовых компаний. Одновременно обострятся проблемы неплатежей и воровства электроэнергии. Мировой опыт свидетельствует, что если "быт" приносит более 20 % доходов, то энергокомпании вынуждены принимать специальные меры по повышению уровня собираемости платежей от населения, как, например, организовывать дистанционное автоматизированное снятие показаний со счетчиков; автоматизировать выписку счетов и т. д.

Хотя  в среднем по Украине  доля платежей населения  в суммарном доходе отечественных энергокомпаний в ближайшие 5 лет вряд ли превысит 15 %, то во многих регионах эта доля превысит критические 20 % в самые ближайшие годы. Это, безусловно, приведет к отмене в этих регионах существующей у нас в стране повсеместно системы "самообслуживания" и заставит местные энергосбытовые компании заниматься выпиской счетов бытовым потребителям со всеми вытекающими из этого массового мероприятия последствиями.

наверх

Цель  и задачи работы

Целью своей работы я вижу изучение принципов организации систем учета электроэнергии, особое внимание будет уделено исследованию проблемы передачи информации по линиям электропередачи. Разработка локального уровня АСКУЭ для бытовых потребителей будет включать в себя решение следующих задач:

- исследование алгоритмов  достоверной передачи  данных по каналу  с высоким уровнем  помех;

- разработка структурной  схемы для локального  уровня АСКУЭ;

- детализация структурной  схемы.

Первый  пункт будет основой  исследовательской  части работы. В нем будет осуществлен поиск наиболее эффективных методов модуляции и кодирования при передачи данных по силовой сети. Результаты этой работы будут использованы для построения структуры АСКУЭ. Наконец, будут разработаны принципиальные схемы важнейших узлов АСКУЭ - электронного счетчика, модемов для счетчика и станции сбора данных, а также протокол организации обмена.

При разработке протоколов связи необходимо учитывать возможность  расширения спектра  услуг, предоставляемых  энергокомпаниями потребителю. Как, например, предоставление доступа в интернет, что потребует значительной полосы частот.

наверх

Предполагаемая  научная новизна

Идея  использования передачи данных по силовой сети не нова, но реализация систем стала возможной появились только в последнее время.

В работе планируется  провести исследование различных методов  модуляции и кодирования  при передаче данных по каналу с высоким  уровнем помех. Оценить  их эффективность с учетом оссобенностей работы в АСКУЭ.

наверх

Предполагаемая  практическая ценность

Преимущества  организации учета  при помощи автоматизированных систем общеизвестны и такие системы долгие годы применяются как за рубежом, так и в России на средних и крупных промышленных предприятиях. Кроме функций учета, они также осуществляют контроль и управление электропотреблением на этих предприятиях. Основной экономический эффект для потребителя от применения этих систем состоит в уменьшении платежей за используемую энергию и мощность, а для энергокомпаний - в снижении максимумов потребления и уменьшении капиталовложений на наращивание пиковых генерирующих мощностей.

Внедрение АСКУЭ для бытовых потребителей станет целесообразным в ближайшее время. Кроме того, большинство использующихся в настоящее время счетчиков (электромеханических индукционного типа) не обеспечивают требуемой точности.

Технические решения, используемые в системах АСКУЭ на базе PLC-технологии, позволяют:

- внедрять у каждого  потребителя любые  тарифные системы,  изменяя только  программное обеспечение  в устройстве сбора  данных, без монтажных  работ и замены  счетчиков;

- считывать показания  счетчиков оперативно  и дистанционно;

- не входя в помещения,  где они установлены.  При этом сами  контролеры лишаются  возможности изменять  показания счетчиков;

- выявлять хищения  электроэнергии, сигнализировать  об этом и даже  дистанционно отключать  неплательщиков.

Результаты  исследовательской части работы дадут возможность построить надежную систему передачи данных. А так же могут быть использованы для анализа эффективности использования PLC технологии для организации телефонной связи, а также компьютерных сетей (в т.ч. и доступа в интернет).

наверх

Обзор существующих исследования и разработок

Во  многих странах с  развитой рыночной экономикой все ранее перечисленные  проблемы энергосбытовых организаций решаются путем внедрения АСКУЭ у бытовых потребителей (АСКУЭ БП).

В мировой практике подобные системы  имеют обозначение "AMR systems" (Automatic Meter Reading - система  автоматического  считывания показаний  счетчиков). Почти  все ведущие производители счетчиков много лет работали над созданием простых, надежных и дешевых систем для бытовых потребителей. При разработке таких систем соблюдались два основных подхода: система должна быть окупаемой и обеспечивать повышенную надежность функционирования. В настоящее время такие системы созданы, производятся серийно и широко внедряются во многих странах.

Наряду  с пионерами и  мировыми лидерами в  области использования AMR - США, Канадой, Японией, Францией, Израилем, Германией, Швейцарией и Италией - появилось  несколько стран с развивающейся экономикой, верящих в перспективу AMR, например, Украина и Бразилия.

В настоящее время  наиболее общепринятой техникой связи AMR во всем мире является радиосвязь, а за ней следует технология связи PLC (Power Line Communication - связь по низковольтной сети). При этом в Америке приоритет имеет радиосвязь, а в других странах в большинстве случаев - PLC. Широкое применение PLC неудивительно, ведь для технологии AMR необходимы площади покрытия, близкие к 100%, чтобы достигнуть каждого дома или предприятия. Во многих странах единственная среда связи, которая удовлетворяет этому требованию, - электрический сетевой провод.

На  Украине имеется  много фирм - системных  интеграторов, которые  предлагают свои услуги в создании коммерческих АСКУЭ для оптового рынка, но мало таких организаций, которые могли бы сделать масштабные АСКУЭ в сжатые сроки, "под ключ", причем с максимальной адаптацией решений под особенности и запросы заказчика. Одной из таких продвинутых фирм является ООО "Хартэп", которая с 2000 г входит в состав харьковской корпорации "МАСТ-ИПРА", созданной в 1993г.

Одна  из крупнейших АСКУЭ, включающая более  сотни электронных  счетчиков с цифровыми  интерфейсами для  коммерческого учета  и около двух сотен  счетчиков с импульсными  выходами для технического учета, создана фирмой для АК "Харьковоблэнерго". Основным элементом АСКУЭ, позволяющим интегрировать на локальном уровне системы учета и электросчетчики разных изготовителей с различными протоколами является коммуникационный модуль (КМ). Он построен на базе стандартного промышленного компьютера типа PC, серия 104 (аналог Pentium 166 МГц) с операционной системой Windows NT, который позволяет собирать данные по цифровым интерфейсам с электросчетчиков с разными протоколами обмена.

Наиболее  яркий пример комплексного решения проблем организации учета электроэнергии у бытовых потребителей в Европе имеется в Италии. Компания Enel, монополист в области энергосбытовой деятельности в этой стране, запланировала массовую замену 30 млн устаревших индукционных счетчиков на специально разработанные электронные счетчики, объединенные по силовой сети в единую систему дистанционного управления абонентской сетью - TELEGESTORE [1-3]. Реализация проекта началась в июне 2000 года.

Система состоит из трех основных частей: дистанционной системы учета, системы управления абонентами и потенциальной системы предоставления дополнительных оплачиваемых услуг. В качестве коммуникационной среды для передачи информации используется распределительная сеть низкого напряжения (PLC-технология), а также телекоммуникационная сеть общего пользования. Архитектура системы приведена на рис. 1. 

Электронный счетчик объединяет в себе функции прибора учета, прерывателя цепи и устройства связи с каналом распределительной сети (DLC). Счетчик измеряет активную и реактивную энергию, разработан с учетом международных стандартов (CEN 61036, CEN 61268) и имеет следующие основные параметры: класс точности - 1, диапазон токов 5-40 А или 5-50 А, срок службы 15 лет.

Концентратор, установленный почти  на каждой трансформаторной подстанции 20;10/0,4 кВ, способен управлять  передачей информации как в центральную  систему, так и в электронные счетчики. Концентратор опрашивает электронные счетчики по принципу "master-slave" (главный - подчиненный). Связь между концентратором и счетчиком осуществляется по сети DLC, CENELEC 82 кГц (первичная несущая частота) или 75 кГц (вторичная несущая частота). Эти частоты зарезервированы в Италии для энергокомпаний.

Модемы, установленные на ТП, передают данные, собранные концентратором, в центральную  систему по телекоммуникационной сети (GSM, ISDN и т.д.) с использованием протокола TCP/IP. Центральная система (AMM) собирает и отправляет данные от/на концентраторы и управляет системой. Операционный центр управляет вводом данных измерений и контрактными операциями с клиентами.

Основные  характеристики TELEGESTORE: управление активной и реактивной энергией; функции AMR; функции управления контрактами по времени использования, времени года; дистанционное подключение/отключение потребителей; определение случаев мошенничества и взлома; информирование потребителя; возможность предварительной оплаты (без карточки); управление максимальной нагрузкой; управление сетью низкого напряжения; управление уровнем обслуживания индивидуального потребителя; потенциальная возможность предоставления дополнительных оплачиваемых услуг.