Решение проблем коммерческих потерь электроэнергии

Электроэнергия в РФ не имеет значение товара, а относится к одному из видов поставляемых энергосистемами услуг и поэтому хищение электроэнергии не считается воровством собственности, а похититель электроэнергии при обнаружении факта хищения может понести только административное наказание, а сам факт такого хищения довольно сложно доказуем.

Такое положение дел за долгое время позволило отработать механизмы хищения электроэнергии в очень больших количествах. Так по оценке энергосбытовых организаций в частном секторе хищение электроэнергии в среднем по России составляет до 60%, а в коммунальном секторе до 25% от всей потребляемой бытовыми потребителями электроэнергии. Поэтому без новых технических средств учета потребления электроэнергии одними организационными мерами с этой проблемой не справиться.

Если для крупных и средних предприятий за последнее время отработаны относительно надежные системы технического и коммерческого учета электроэнергии, существенно снижающие возможность ее хищения, то для бытовых и мелкомоторных потребителей, особенно в частном секторе требуемых приборов учета электроэнергии, обеспечивающих защиту от хищений электроэнергии, снижение эксплуатационных расходов, надежных в эксплуатации и максимально пригодных для интегрирования в автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии бытовых потребителей (АСКУЭ БП) до недавнего времени не было.

Так рекомендуемый для снижения коммерческих потерь в частном секторе способ выноса электросчетчиков на фасады частных домов или на опоры электросетей имеет ряд недостатков:

• вынос требует установки электросчетчиков в надежно защищаемые ящики, с надежным заземлением и устройствами быстрого отключения при попадании человека под напряжение, требует применения СИП и т.п.;
• не решают вопроса расчета баланса полученной и потребленной электроэнергии;
• не решаются вопросы автоматизации сбора информации

АСКУЭ БП для коммунального жилья, например, известные системы «Континиум» решает проблему АСКУЭ БП для коммунального жилья, но так как данные от счетчика до концентратора идут не в цифровом виде, и в виде импульсов телеметрии пропорциональных потребляемой мощности, то потеря связи между счетчиком и концентратором ведет к потере показаний электроэнергии со счетчика пропорционально времени потери связи.

Специалистами ЗАО «РиМ» совместно с Новосибирским Энергосбытоми Фондом энергосбережения по Новосибирской области была разработана концепция по учету электроэнергии которая легла в основу разработанных ниже систем.

Основная направленность данных систем – это:

• уменьшение коммерческих и технических потерь электроэнергии;
• уменьшение эксплуатационных расходов;
• расчет баланса полученной и потребленной электроэнергии.

При этом бытовой сектор потребления электроэнергии можно разделить на два подсектора, это:

• Частный (одноквартирные дома, коттеджи);
• Коммунальный (многоквартирные дома).

Исходя из этого разработка приборов учета электроэнергии велась учитывая специфику потребления электроэнергии в этих подсекторах.

Для частного сектора жилья характерны следующие основные особенности:

• Большой уровень коммерческих потерь электроэнергии, до 60%;
• Большие сложности доступа к счетчику для сверки показаний или для проверки его технического состояния.

Для коммунального сектора жилья характерны следующие особенности:

• Занижение показаний счетчиков при оплате за электроэнергию потребителями, коммерческие потери могут доходить до 20%;
• Энергосбытовые организации не имеют возможности оперативного контроля потребленной и оплаченной электроэнергии;
• Сложности доступа к счетчику для сверки показаний или для проверки его технического состояния.

Для решения этих проблем были разработаны системы АСКУЭ бытового сектора, которые наиболее полно учитывали особенности каждого подсектора-частного и коммунального, это РМС-2050 и РМС-2060б.

Система РМС-2050 предназначена для частного сектора и решения следующих задач:

• приборы учета должны обеспечить учет электроэнергии как при санкционированном, так и принесанкционированном подключении абонента и сделать бессмысленными любые несанкционированные подключения;
• организовать дистанционный сбор и последующую централизованную обработку учетной информации об индивидуальном потреблении электроэнергии каждым потребителем;
• нахождение прибора учета должно быть на частной территории, т.е. ответственность за сохранность и исправность прибора несет абонент (потребитель электроэнергии);
• обеспечить расчет баланса электроэнергии на установленный расчетный день и час.

Для практической реализации указанных решений был разработан комплекс аппаратных и программных средств входящих в состав системы РМС-2050М:

• Однофазный многотарифный счетчик - СОЭБ-2П ДР с передачей данных по радиоканалу и защитой от хищений;
• Трехфазный многотарифный счетчик - СТЭБ-04/2-80-ДР с передачей данных по радиоканалу и защитой от хищений;
• Трехфазный многотарифный счетчик - СТЭБ-04/1-7,5-Р с передачей данных по радиоканалу для установки в ТП с целью получения данных для расчета баланса потребленной электроэнергии;
• Переносной ридер контролёра - РМРМ-2055РК. Прием данных по радиоканалу, с последующей перекачкой их в компьютер по интерфейсу RS-232;
• Программное обеспечение с драйверами передачи данных в существующую базу данных Энергосбыта для дальнейшей обработки.

Счетчики с защитой от хищений (однофазный и трехфазный) разработаны с внешним выносным(и) датчиком(и) мощности (ДДМ), что позволило взять под контроль всю подводящую линию к абоненту начиная от опоры ВЛ 0,4 кВ. Структурная схема однофазного счетчика СОЭБ-2П ДРупрощенная и расширенная представлены на рис.1 и рис.2 соответственно, а внешний вид на фото1.

Рис. 1

Рис. 2

Фото 1.

Принцип работы счетчика основан на том, что процессор базового блока (ББ) анализирует данные с выхода 2-х измерителей, один который находится в ДДМ, второй в базовом блоке и суммирует данные только от того измерителя, у которого в данный момент на выходе максимальная измеряемая мощность. Данные от ДДМ в базовый блок передаются в цифровом виде по силовой сети, для этого в ДДМ находится передатчик. Принцип передачи – частотная манипуляция (FSK). Передача ведется на 4-х частотах в диапазоне 50 – 93 кГц. Уверенная дальность передачи по силовому каналу не менее 60 метров. Данные со счетчика по радиоканалу передаются на пульт переноса данных (ридер) РМРМ-2055РК. Несущая частота 433,92 МГц, частотная манипуляция (FSK), мощность передатчика не более 10 МВт. Это обеспечивает дальность уверенного приема на автомобильную антенну до 100 метров.

Исходя из принципа работы счетчика рассмотрим основные виду хищения электроэнергии:

• - Любое воздействие по отдельности на ДДМ либо ББ вызовет разбаланс данных от ДДМ и ББ и на сумматор данные будут поступать от того измерителя, у кого на выходе максимальная мощность. Например, зашунтировали ББ или сделали «наброс» на подводящие провода, тогда ток проходящий через ДДМ будет больше чем через ББ (Iддм > IББ) данные в сумматор будут браться от ДДМ и наоборот при шунтировании ДДМ Iддм < IББ, данные в сумматор будут браться от ББ.
• - Счетчик отключен, сделано временное подключение в обход счетчика, смотреть рис.3

Рис.3

Так как ДДМ в такой схеме проводит учет потребленной электроэнергии, то при восстановлении схемы потребления данные от ДДМ поступят в базовый блок и добавятся к суммирующему счетчику. Таким образом, данные о потреблении не потеряются, а будут учтены в полном объеме. Кроме того, в оперативном журнале счетчика будет отражена информация о:

• Времени включения/выключения счетчика;
• Количестве потребленных кВт/ч по тарифам до и после включения;
• Статусной информации до и после включения.

Таким образом можно провести полный анализ режимов потребления и работы счетчика.

Особенности данного типа счетчика:

• Два канала измерения;
• Самодиагностика;
• ЖК индикатор с диапазоном температур до -36°С;
• Технологический запас по классу точности;
• Устойчивость к климатическим, механическими и электромагнитным воздействиям;
• Дистанционная цифровая передача данных по радиоканалу на расстояние до 100 метров;
• Работа при напряжении сети 160 – 380 В.

Основные характеристики счетчика:

• 1. Класс точности по ГОСТ 30207-94 2,0;
• 2. Номинальное напряжение, В 220 ±20%;
• 3. Диапазон рабочих токов, А 5 – 50;
• 4. Мощность обнаружения НСП, кВА, не менее 0,1;
• 5. Время обнаружения, не более, мин 5;
• 6. Мощность передатчика (433,92 МГЦ), мВт 10;
• 7. Мощность потребления, ВА не более 10;
• 8. Дополнительные каналы связи-радиоканал; RS-232.

Функциональные возможности счетчика:

• Учет и индикация количества потребленной электроэнергии нарастающим итогом, раздельно по трем тарифам;
• Учет и индикация количества потребленной электроэнергии на первое число текущего месяца, раздельно по трем тарифам;
• Автоматическое переключение тарифов;
• Индикация действующего тарифа;
• Автоматический переход на «зимнее» и «летнее» время;
• Фиксация корректировок тарифного расписания и текущего времени;
• Фиксация контрольной суммы тарифного расписания;
• Учет общего времени работы счетчика;
• Накопление данных по количеству потребленной электроэнергии, раздельно по трем тарифам за последние 12 месяцев во внутреннем журнале счетчика;
• Накопление оперативных данных по режимам работы счетчика. Емкость счетчика 79 записей.
• Автоматическая суточная коррекция хода часов (± 30 с/сутки);
• Передача данных по радиоканалу на мобильный пульт переноса данных РМРМ-2055 РК.

Передается следующую информацию:

• Собственный адрес;
• Потребленная электроэнергии по 3 тарифам нарастающим итогом;
• Потребленная электроэнергии по 3 тарифам на 1-ое число текущего месяца;
• Суммарное время работы счетчика;
• Текущую дату и время;
• Служебную информацию;
• Контрольную сумму.

МОБИЛЬНЫЙ РИДЕР КОНТРОЛЕРА.

Мобильный ридер РМРМ-2055 РК (смотреть фото 2) предназначен для считывания данных со счетчиков электроэнергии по радиоканалу, и передачи их в ПК. Дополнительно в счетчике ридером производится программирование тарифного расписания, занесения № ДДМ, коррекция времени и чтение журнала счетчиков через канал RS-232.

Фото.2

Для упрощения работы контролера с ридером в нем предусмотрены три основных режима:

• 1. Прием данных только от конкретного номера счетчика;
• 2. Прием данных от всех счетчиков находящихся в зоне приема (общий прием);
• 3. Прием данных только от заданных номеров счетчиков (селективный прием).

В последнем случае процедура выглядит следующим образом. С энергосбытовой базы данных через программу связи с ридером в ридер заносятся информация, с каких абонентов необходимо принять данные. При этом по каждому абоненту заносятся следующие данные: - лицевой счет, № счетчика, наименование улицы и №дома. И так по каждому маршруту. Маршрутов может быть несколько и в каждом маршруте описаны какие счетчики необходимо принять. Если по какой то причине на маршруте не будет приняты данные от каких то счетчиков, то контролер на дисплее ридера будет видеть какие номера не приняты, а так же адреса не принятых счетчиков, чтобы уже конкретно разобраться в чем дело. После получения данных от всех запланированных счетчиков данные через программу связи с ридером скачиваются в базу энергосбытовой организации для дальнейшей обработке.

Ридер представляет собой микропроцессорный блок, обеспечивающий управление всеми узлами устройства, ведения календаря, хранения, просмотра и поиска учетной информации в базе данных ридера, а также управление радиоприемным устройством. Все режимы задаются с помощью клавиатуры и индицируются на ЖК-дисплеи.

Основные характеристики ридера:

• 1. Емкость памяти на 7000 абонентов;
• 2. Отображение на ЖКИ всех видов потребления электроэнергии;
• 3. Время связи по радиоканалу не более 30 сек;
• 4. Дальность радиоприема не менее 50 м, на автомобильную антенну не менее 100 м;
• 5. Скорость обмена по RS-232 не менее 9600 бод;
• 6. Мощность потребления не более 1Вт;
• 7. Питание автономное либо от внешнего источника.

Функциональные возможности:

• Селективный прием информации от счетчиков по радиоканалу;
• Общий прием информации по радиоканалу;
• Радиопоиск по номеру счетчика;
• Просмотр на дисплее информации баз данных;
• Выдача информации по запросу от внешнего устройства через интерфейс RS-232;
• Хранение принятой информации при выключенном питании (со встроенными элементами питания пульта);
• Выполнение технологических функций (программирование в счетчиках нового тарифного расписания, коррекция времени, занесение № ДДМ);
• Индикация состояния элементов питания;
• Зарядка аккумуляторов установленных вместо элементов АА 1,5В;
• Дополнительно ридер можно запитывать от 12В бортовой сети автомобиля или через внешний блок питания от сети 220В.

Трехфазный счетчик СТЭБ-04/2-80-ДР построен аналогично однофазному СОЭБ-2П ДР и имеет точно такие же функции, предназначен для установки у потребителей имеющих трехфазный ввод.

Трехфазный счетчик СТЭБ-04/1-7,5-Р для установки на трансформаторных подстанциях с целью обеспечения расчета баланса потребленной электроэнергии. Внешний вид счетчика представлен на фото 3.

Фото.3

Особенности:

Функциональные возможности:

• По фазный и общий учет энергии – текущий и на первое число месяца;
• По фазное и общее измерение средней мощности за период 5…30 мин;
• Тарификация потребления по трем тарифам и шести тарифным зонам;
• Автоматическое переключение тарифов;
• Индикация текущего тарифа;
• Автоматический переход на летнее или зимнее время;
• Учет общего времени работы счетчика;
• Автоматическая суточная корректировка хода часов;
• Ведение журналов учета энергии по фазный и общий по месяцам в течение года;
• Ведение журналов учета энергии по фазный и общий по суткам в течение месяца;
• Передаются следующие данных по радиоканалу:
  • Количества потребленной электроэнергии по трем тарифам -текущие и на первое число месяца;
  • Суммарное время работы счетчика;
  • Текущие дата и время;
  • Номер счетчика;
  • Служебная информация;

Технические параметры:

• Номинальное напряжение - В 3'220
• Диапазон фазных напряжений - В 150…400
• Номинальный ток - A 5
• Максимальный ток - A 50(7,5)
• Номинальная частота - Гц 50
• Класс точности - 1,0
• Дальность радиосвязи - м 50

Программное обеспечение поставляемое штатно:

• Программы конфигурации и ввода счетчиков типа СОЭБ, СТЭБ в эксплуатацию;
• Программа обслуживания мобильного ридера контролера.

Система РМС-2060б предназначена для коммунального сектора и решения следующих задач:

• (а) организовать дистанционный сбор и последующую централизованную обработку учетной информации об индивидуальном потреблении электроэнергии каждым потребителем;
• (б) Местонахождение прибора учета должно быть на частной территории, например, в квартире или на закрытой части лестничной площадки, т.е. ответственность за сохранность и исправность прибора несет абонент (потребитель электроэнергии);
• (в) Система не должна требовать прокладки дополнительных линий связи (либо требовать минимального количества таких линий);
• (г) Система должна учитывать общедомовое и поквартирное потребление с возможностью выявления несанкционированных подключений;
• (д) Обеспечить расчет баланса электроэнергии на установленный расчетный день и час.

При этом задача должна решаться таким образом, чтобы обычный линейный персонал мог выполнить монтаж системы как обычную замену счетчиков.

Для практической реализации указанных решений разработан комплекс аппаратных и программных средств, входящих в состав нижнего уровня системы:

• Электронный однофазный однотарифный счетчик электроэнергии СОЭБ-2ПК –01 с дистанционной передачей показаний по силовым проводам;
• Электронный однофазный многотарифный счетчик электроэнергии СОЭБ-2ПК с дистанционной передачей показаний по силовым проводам;
• Электронный трехфазный многотарифный счетчик электроэнергии СТЭБ 04-7,5-1К с дистанционной передачей показаний по интерфейсу RS485 и возможностью пофазного учета потребленной электроэнергии;
• Устройство сбора и передачи данных РМ-УСПД 2064М, имеющий в своем составе:
  
  • приемник данных по силовой сети и по интерфейсу RS485;
  • сотовый GSM/GPRS модем;
• Устройство сбора и передачи данных РМ-УСПД 2064, отличающееся от РМ-УСПД 2064М отсутствием GSM/GPRS модема;
• Программное обеспечение включающая в себя:
  • Программы конфигурации и ввода счетчиков типа СОЭБ, СТЭБ в эксплуатацию;
  • Программу верхнего уровня предназначенную для конфигурации системы, сбора и предварительной обработки информации.

Структурная схема системы в расчете на один многоквартирный дом представлена на рис.4

Рис. 4

Система представленная на рис.4 имеет в своем составе минимальное количество составляющих элементов, т.е. непосредственно сам электросчетчик со встроенным передатчиком по силовой сети и УСПД (устройство сбора и передачи данных). Данные с УСПД посредством встроенного GSM-модема передаются сразу на связной компьютер энергосбыта смотреть рис.5.

Рис. 5

Таким образом смонтировать систему на доме может обычный линейный электротехнический персонал который обслуживает счетчики. После установки счетчиков и передачи данных о соответствии № счетчика № квартиры со связного компьютера проводится активация системы, т.е. в УСПД сообщается эти данные и система готова к функционированию. Данные с УСПД передаются в связной компьютер по запросу последнего.

Электросчетчик СОЭБ-2ПК

Приборы учета СОЭБ-2ПК устанавливаются вместо существующих индукционных счетчиков и предназначены для коммерческого учета потребления электроэнергии до трех тарифов и передачи данных о потребленной абонентом электроэнергии по силовым проводам на УСПД.

Основные характеристики счетчика.

• Номинальное напряжение, В 220 ±20%;
• Номинальный ток, А 5;
• Максимальный ток, А 60;
• Класс точности 1 или 2;
• Мощность потребления, ВА 10.
• Диапазон рабочих температур, °C -25…+50.
• Счетчик может быть запрограммирован для учета электроэнергии по одному, двум или трем тарифам, в соответствии с установленным тарифным расписанием, состоящим из 6-и тарифных зон.
• Счетчик по силовой сети передает следующие данные:
  
  • Собственный заводской номер;
  • Дату и время передачи по внутренним часам реального времени;
  • Количество электроэнергии нарастающим итогом;
  • Количество потребленной энергии на 1 число текущего месяца по каждому из трех тарифов;
  • Служебную информацию.
• Дальность передачи по силовой сети до 200м в пределах одной фазы одного присоединения. Принцип передачи данных по силовой сети – частотная манипуляция (FSK). Для увеличения помехоустойчивости передача ведется на 4-х частотах в диапазоне 50 – 93 кГц

Устройство сбора и передачи данных РМ-УСПД 2064М.

Устройство сбора и передачи данных РМ-УСПД 2063 предназначено для приема данных по силовой сети от счетчиков типа СОЭБ-2ПК, приема и управления данными по интерфейсу RS485, а также для обмена информацией по сотовой связи с центральным сервером Энергосбыта. УСПД устанавливается в электрощитовой дома и подключается к трехфазной сети. Трехфазные счетчики, учитывающие общее потребление и потребление МОП, лифтов, субабонентов и т.д., подключаются к УСПД через интерфейс RS485. Питание интерфейса RS485 осуществляется от УСПД.

Основные характеристики УСПД:

• Максимальное количество обслуживаемых абонентов 256
• Максимальная дальность приема по силовой сети 300м
• Максимальное количество фаз, с которых собирается информация, 3
• Максимальное количество устройств, подключаемых к интерфейсу RS485, 32

Счетчик СТЭБ–04-7,5-1К

Приборы учета СТЭБ-04-7,5-1К устанавливаются вместо существующих трехфазных счетчиков и предназначены для коммерческого учета потребления электроэнергии по трем тарифам и передачи данных о потребленной абонентом электроэнергии по интерфейсу RS485 на УСПД РМ-УСПД 2064М. Счетчик косвенного включения и используется совместно с трансформаторами тока, выбор которых зависит от мощности потребления электроэнергии в конкретном присоединении. Счетчики используются для учета общей электроэнергии, а также для учета потребления мест общего пользования, лифтов, систем дымоотсоса и т.п.

Основные характеристики счетчика:

• Номинальное напряжение, В 220/380 ±20%;
• Номинальный ток, А 5;
• Максимальный ток, А 7,5;
• Класс точности 1;
• Мощность потребления, ВА 10.
• Диапазон рабочих температур, °C -25…+50.
• Счетчик может быть запрограммирован для учета электроэнергии по одному, двум или трем тарифам, меняющимся в соответствии с установленным тарифным расписанием, состоящим из 6 тарифных зон.
• Счетчик передает по интерфейсу RS485 широкий набор данных, среди которых потребление по трем тарифам текущее и на 1 число текущего месяца раздельно по каждой фазе и суммарное, профиль мощности нагрузки и т.п.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Программное обеспечение, поставляемое в составе системы, предназначено для работы в среде “WINDOWS-2000/XP/2003” и обеспечивает сбор данных от абонентских счетчиков в СУБД MS SQL Server. Программное обеспечение позволяет организовать сбор данных о потребленной электроэнергии, как в масштабах дома, так и в масштабах города. Сбор данных возможен по следующим каналам связи: RS-485, GSM (передача данных) и GPRS. Обработка собранных данных, баланс потребления. Анализ собранных данных. Вывод результата в табличном и графическом виде. Возможность экспорта в таблицы Excel. Доступ к базе данных по ЛВС с разграничением полномочий.

Наиболее широкое распространение получила система РМС-2050 , т.к. она применяется в частном секторе, где наиболее большие коммерческие потери. Система эксплуатируется и опробована как пилотный проект в 19 городах России и во многих регионах показала экономический эффект от внедрения, при этом не только резко уменьшается небаланс электроэнергии, но и снижается нагрузки на трансформаторные подстанции. Как показывает опыт применения системы платежеспособность населения (уровень собираемости денег) остается на прежнем уровне, а небаланс по электроэнергии доходит до уровня технических потерь.