Особенности оптимального проектирования транспортной автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Особенности оптимального проектирования транспортной автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии

Г.Т.Мерзадинова

Создание динамично развивающейся, устойчиво функционирующей и сбалансированной национальной железнодорожной транспортной системы является необходимым условием стабилизации и подъема экономики Казахстана [1; 1].

Современный этап развития железнодорожного транспорта РК, несмотря на стабильную работу, характеризуется несовершенством нормативно-правовой базы, высокой степенью износа основных фондов (70 %), недостаточностью прогрессивных информационных технологий для более качественного управления перевозочным процессом, управлением инфраструктурой и маркетингом, экономикой и финансами [1; 1]. Как результат -- низкая рентабельность всей системы в целом.

Назрела необходимость адаптации железнодорожного транспорта к рыночным условиям и обеспечения эффективности его работы на основе комплексного планирования работ по энергосбережению путем:

- совершенствования системы нормирования энергозатрат;

- совершенствования и модернизации электроподвижного состава, т.е. исключения непроизводительных потерь энергии в соответствии с реальными потребностями перевозочного процесса.

Внедрение новых информационных технологий позволит значительно облегчить решение поставленных выше задач. Современное предприятие немыслимо представить без сложной информационной системы, контролирующей технологические производственные и управленческие процессы. В настоящее время состояние технических средств учета электроэнергии и оснащение энергосистем средствами вычислительной техники создают предпосылки для организации автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (далее АСКУЭ), обеспечивающих выдачу необходимой коммерческой информации в реальном масштабе времени на все уровни управления [2;1].

Переход на новые системы автоматического контроля и потребления электроэнергии в данной отрасли является одним из ключевых мероприятий повышения технико-экономической эффективности работы железнодорожного транспорта. Это позволит в первую очередь снизить затраты на энергоресурсы, уменьшить эксплуатационные расходы и сократить численность обслуживаемого персонала.

Опыт стран СНГ (Россия) показывает, что чрезвычайно привлекательным для большинства промышленных предприятий становится участие в создаваемом оптовом рынке электроэнергии (ОРЭ), где стоимость электроэнергии, получаемой промышленным предприятием, существенно ниже стоимости электроэнергии, получаемой от гарантированного поставщика (региональной энергосистемы). Однако необходимым условием участия промышленного предприятия в ОРЭ является наличие автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (далее АСКУЭ), отвечающей определенным требованиям как к техническим, программным средствам ее построения, так и к организации ее работы [Разработка, создание и проектирование АСКУЭ. ЗАО«Энергоресурс; 2].

Существующие типовые методы проектирования АСКУЭ невозможно использовать для разработки АСКУЭ подвижных потребителей электроэнергии, специфическими особенностями которых являются большой объем информации и разрозненность объектов энергопотребления.

Типовые методы не позволяют:

- провести разработку программно-аппаратных средств АСКУЭ-ЦТ на основе общепринятых решений;

- достоверно определить текущий источник электроснабжения -- тяговую электрическую подстанцию;

- использовать типовые технические средства и методики энергосбережения.

Применение типовых методов проектирования АСКУЭ для транспортной АСКУЭ-ЦТ (далее ТАСКУЭ) вызывает существенное удорожание затрат на эксплуатационное обслуживание системы: трафик связи, увеличение количества персонала. Поэтому актуальна задача оптимизации типового проектирования для применения его в разработке ТАСКУЭ-ЦТ.

Процесс разработки задания и проектирования АСКУЭ является составной частью процесса вложений (подготовки и освоения капиталовложений). Он представляет собой интеграционный процесс, который характеризуется [ГОСТ 24.104-85. Автоматизированные системы управления. Общие требования]:

- отдельными последовательными во времени этапами, отличающимися степенью полноты разработанного решения;

- разработкой предложений в течение разных этапов с точки координации выполнения отдельных элементов системы по ступеням до окончательного решения.

Существуют установленные этапы в реализации капиталовложений [ГОСТ 24.104-85. Автоматизированные системы управления. Общие требования]:

- предварительное принятие решения о реализации капитальных вложений.

На этом предварительном этапе предусматривается разработка эскизов, направленных на поиск оптимального технико-экономического решения, в результате чего составляются документация с оценкой затрат и принципиальные технические предложения на основе данных об основном оборудовании, выбранном типовом решении;

- принципиальное решение, соответствующее этапу проектирования, на котором разрабатываются более подробные предложения о принципах действия АСКУЭ и необходимом основном оборудовании, определяющем затраты. Результатом этого этапа является документация с точными техническими данными об основном оборудовании и необходимых для заказа готовых отдельных элементах АСКУЭ;

- проект и рабочие чертежи. На этом этапе разрабатываются подробные предложения о конструктивных решениях и технологических методах выполнения АСКУЭ и ее элементов. Составляются документация с конструктивными чертежами, документация об электрическом монтаже с точным описанием процессов соединений, а также вырабатываются предложения о поставке, транспортировке и хранении оборудования, сетевые графики работ с детальными сроками и перечнями работ.

Документация должна содержать следующие наиболее существенные данные [ГОСТ 24.104-85. Автоматизированные системы управления. Общие требования]:

- представление функции (принципиальная электрическая схема, технические пояснения действий, результаты расчетов) и ее технической реализации (конструктивное исполнение, изготовление отдельных элементов, монтаж и введение в эксплуатацию);

- реализацию капиталовложений, а также их подразделения на: оборудование, монтаж, проектирование, оплату исполнителям заказов, ввод в эксплуатацию и т.д. Эти данные представляются в виде сметной стоимости.

Однако в современной практике оптимального проектирования АСКУЭ и при реализации проектов пока еще сохраняются следующие нерациональные действия [ГОСТ 24.104-85. Автоматизированные системы управления. Общие требования]:

- имеет место использование инженерно-технических сил для обработки частных, достаточно трудоемких вопросов;

- слишком продолжительная обработка материалов на отдельных этапах процесса проектирования;

- отсутствие связи между проектированием и технологической подготовкой (по содержанию и во времени);

- недостаточное информационное обеспечение;

- снижение эффективности из-за многократного повторения работ в процессе проектирования;

- слабая специализация, типизация и исследовательская работа в области проектирования.

Проектировщик должен исключить, по возможности, в своей деятельности названные недостатки [ГОСТ 24.104-85. Автоматизированные системы управления. Общие требования].

ТАСКУЭ целесообразно строить как однородную систему, использующую на всех уровнях единые аппаратные и программные средства. Оптимальное проектирование ТАСКУЭ -- сложный последовательный процесс, при котором необходимо определить требуемый объем информации в системе, при помощи модели и критериев, временных характеристик этого объема информации для исследуемых подвижных потребителей энергии -- электровозов; разработать программно-аппаратные средства, способные интегрировать в единую систему разнородные технические средства, обеспечивающие выполнение функций. Это дает возможность поэтапной реализации бизнес-проектов, связанных с учетом энергоресурсов, возможность поэтапного построения ТАСКУЭ и ввода отдельных ее частей в промышленную эксплуатацию, что, в свою очередь, уменьшает стоимость пусконаладочных работ и минимизирует затраты на подготовку персонала и организацию обслуживания [Разработка, создание и проектирование АСКУЭ. ЗАО«Энергоресурс; 3].

Основной предпосылкой рационализации технической подготовки ТАСКУЭ является идентификация взаимодействий между проектированием и технологическими процессами, а также их координирование. При этом необходимо рассматривать следующие процессы [ГОСТ 24.703-85. Типовые проектные решения в АСУ. Основные положения. Правила устройства электроустановок]. учет электроэнергия транспорт энергосбережение

- разработка электроэнергетических установок, включающая проект и предложения по оптимальному решению конкретно поставленных задач;

- проектирование необходимой документации для технического решения на основе имеющихся установок, в частности, на базе комплектного крупноблочного оборудования;

- конструктивное выполнение -- разработка необходимых документов по конструкциям с учетом приспособления типового оборудования для производства и монтажа.

В соответствии с разработками группы отечественных и зарубежных ученых, предпосылкой последовательной и широкой рационализации процесса разработки и выполнения проекта с помощью компьютеров является возможность формализации процесса проектирования АСКУЭ. Результаты всей деятельности, от постановки задачи и до получения проектной документации, необходимо привести в детерминированный алгоритм, а закономерности, описывающие процесс проектирования и функцию АСКУЭ, -- математически моделировать.

Однако при этом возникают следующие трудности:

- процесс проектирования математически еще недостаточно описан, что затрудняет разработку алгоритмов;

- методы математической формулировки способа действия АСКУЭ используют только для постоянных электрических процессов, в то время как дискретные процессы в настоящее время математически описываются недостаточно;

- отсутствует единая цельная теория научного построения процесса разработки задания и проектирования АСКУЭ [ГОСТ 24.703-85. Типовые проектные решения в АСУ. Основные положения. Правила устройства электроустановок; 3].

Процесс проектирования АСКУЭ необходимо рассматривать как один из видов умственного рабочего процесса. Исполнитель-проектировщик воздействует через средства труда -- средства проектирования на предмет труда -- предмет проектирования.

Взаимосвязи между этими тремя составляющими процесса проектирования реализуются через «инженерную деятельность проектирования» [ГОСТ 24.703-85. Типовые проектные решения в АСУ. Основные положения. Правила устройства электроустановок]. Процесс проектирования включает обработку информации и ее представление, т.е. влияние человека средствами проектирования на предмет проектирования. Он охватывает взаимосвязи между проектировщиком, средствами проектирования и предметом проектирования. Отсюда вытекает, что основой рационализации процесса проектирования является систематическое представление взаимосвязей между обрабатываемой информацией (предмет проектировщика) и проводимой человеком работой по проектированию. Независимо от степени рационализации умственного труда в процессе проектирования большое значение имеют следующие средства проектирования [ГОСТ 24.703-85. Типовые проектные решения в АСУ. Основные положения. Правила устройства электроустановок]:

- действующие общегосударственные нормативные материалы для принятия типовых решений, ограничения;

- технологические нормы проектирования и нормали, которые систематизируют процессы поиска решений, формирование комплексов оборудования и хранения унифицированной проектной документации;

- базисные основные решения (проекты и часть проектов) с унифицированным использованием компонентов.

Человек представляет главное исполняющее и координирующее лицо, находящееся в центре процесса проектирования. В той мере, в какой ему удается передать формальную часть своей деятельности машинам для обработки информации, он освобождается для творческой работы, для дальнейшего совершенствования средств проектирования (средств труда) [ГОСТ 24.703-85. Типовые проектные решения в АСУ. Основные положения. Правила устройства электроустановок; 4]. Рационализация и автоматизация проектирования по обработке трудоемких вопросов с помощью компьютеров должны в значительной степени освободить инженерных работников для творческого определения и обеспечения взаимосвязей АСКУЭ, подготовки более прогрессивных решений и планомерного внедрения их на практике.

ТАСКУЭ-ЦТ, являясь комплексной системой, имеет возможность быть наращиваемой стандартным путем [3]. Включение в систему новых компонент, удаление выбывших производится установленным штатным способом. Понимаемая под этим масштабируемость системы допускает динамическое включение в работающую систему дополнительного оборудования; при этом не требуется остановка системы, дополнения не влияют на работоспособность существующего оборудования; пере- конфигурирование осуществляется дистанционно и динамически [3].

На основе анализа существующих методов проектирования: проектирование ТАСКУЭ должно выполняться в следующей последовательности [3; 4]:

1. Анализ электропотребителей по мощности, напряжению, надежности, производственнотехнологическим зависимостям, территориальному расположению и т.д. Результатом этого частного процесса является:

- конкретизация постановки задачи;

- определение групп потребителей как предпосылки для установления варианта АСКУЭ (проект- структуры).

2.Определение оптимального решения об АСКУЭ, включающего:

- составление вариантов АСКУЭ;

- техническую и экономическую оценку (включая надежность основных признаков каждого варианта, т.е. определение затрат). Решающим показателем выбора оптимального варианта при одинаковых технических решениях является минимизация затрат. Этот вариант является основой:

- представления существенных технических связей АСКУЭ и технической координации отдельных частей АСКУЭ;

- детальное проектирование отдельных элементов АСКУЭ;

- дальнейшую реализацию и эксплуатации АСКУЭ.

3.Установление технических параметров при выборе конкретного электрооборудования, которое необходимо заказать и учесть при составлении спецификации, а также детальная разработка взаимосвязей конструктивной части, технологии монтажа, процесса управления и т.п.

4. Технико-экономические расчеты -- экономическая оценка материальных и монтажных затрат. Этот частный процесс предусматривает составление соответствующих смет.

5.Расчеты по определению параметров АСКУЭ на основании необходимых методов с учетом технико-экономических требований.

6.Контроль правильности и качества решения с помощью соответствующих средств и методов.

7.Координация для реализации организационных межотраслевых связей в процессе обоснования и проектирования.

Частные процессы 1, 2, 3 и 4 имеют прямую временную последовательность и образуют главную линию процесса проектирования, а частные процессы 5, 6 и 7 взаимосвязаны со всеми другими частными процессами [ГОСТ 24.703-85. Типовые проектные решения в АСУ. Основные положения. Правила устройства электроустановок; 4]. АСКУЭ должны выполняться на базе серийно выпускаемых технических средств и программного обеспечения. В состав технических средств ТАСКУЭ должны входить [3; 4]:

- счетчики электрической энергии, оснащенные датчиками-преобразователями, преобразующими измеряемую энергию в пропорциональное количество выходных импульсов или цифровой код (при использовании электронных реверсивных счетчиков -- раздельно на каждое направление);

- устройства сбора и передачи данных (УСПД), обеспечивающие сбор информации от счетчиков и передачу ее на верхние уровни управления;

- каналы связи с соответствующей каналообразующей аппаратурой для передачи измерительной информации;

- средства обработки информации (как правило, персональные ЭВМ).

Результатом процесса проектирования ТАСКУЭ является документация, содержащая все необходимые данные для описания принятых технических решений, включая нормативные государственные правила, ГОСТы и стандарты.

Список литературы

Атамкулов Е.Д., Жангаскин К.К. Железнодорожный транспорт Казахстана. Перевозочный процесс / Под ред. Б.К.Алиярова: Монография. Т. 2. -- Алматы: МТИА, 2004. -- С. 31.

Сошинов А.Г, Плаунов С.А., Крайнев А.М., Крайнев М.И., Угаров Г.Г. Основы технологии проектирования электроустановок систем электроснабжения. -- B.: Политехник, 2006.

Техпроект АСКУЭ-ЦТ (Пояснительная записка). -- Алматы, 2005.

Размещено на Allbest.ru