ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Многоуровневая информационно-вычислительная система контроля качества электроэнергии «Прорыв»

Рекомендуемая область пременения

- мониторинг показателей качества электроэнергии в режиме реального времени,
- сертификация электрической энергии (ЭЭ),
- контроль качества ЭЭ в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного однофазного и трехфазного тока с номинальной частотой 50 Гц,
- оценка качества электроэнергии.

Назначение, цели и задачи проекта

Целью создания и функционирования система «ПРОРЫВ» является технический контроль и  управление  показателями качества электроэнергии в реальном масштабе времени для больших территорий (предприятий), позволяющее определять величины учетных показателей, которые могут использоваться в финансовых расчетах на оптовом рынке электроэнергии.

Внедрение системы «ПРОРЫВ» позволит снизить долю электроэнергии в себестоимости продукции за счет увеличения ее качества.

Для чего нужна система поставщикам электроэнергии

Сертифицируемые показатели качества электроэнергии: отклонения напряжения и отклонения частоты в контрольных точках распределительной сети находятся в оперативном управлении диспетчерского персонала поставщика электроэнергии. Непрерывные измерения показателей качества электроэнергии  в контрольных точках распределительной сети будут лежать в основе управления качеством электроэнергии и позволят поставщику определять требования к конкретным потребителям.

 Потребителям электроэнергии

Обеспечение права потребителя на получение электроэнергии надлежащего качества путем корректного составления Договора на энергоснабжение, в части качества электроэнергии, и последующего контроля за соблюдением договорных условий.

Обеспечение доказательной базой для эффективного страхования от опасных событий в электросети  жизни и здоровья граждан, имущества физических и юридических лиц, муниципального и государственного имущества и окружающей среды.

Оптимизация режимов энергопотребления предприятия с учетом требований   качества электроэнергии.

Непрерывный контроль за техническим состоянием силового оборудования, контуров заземления, состояния изоляции, зануления, установившегося режима работы распределительной сети.

Непрерывный контроль работы релейной защиты и автоматики, систем гарантированного энергоснабжения, грозозащиты и отключающих аппаратов.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Тенденции развития средств измерений (СИ):

1-е поколение СИ: 

СИ, предназначенные для разовых измерений мгновенных значений тока, напряжения, мощности и т.п.;

2-е поколение СИ (современное состояние отечественных СИ): 

периодические измерения, анализаторы показателей качества электроэнергии (ПКЭ) для регистрации измерений и запоминания значений тока, напряжения, мощности и т.п.; ПКЭ, формы волны и событий в электросети;

3-е поколение СИ:

непрерывные измерения, в добавление к вышеназванным - статистическая обработка данных.

Вывод: Развитие идет от периодических измерений к непрерывному мониторингу показателей качества электроэнергии (ПКЭ).

Более того, строятся системы мониторинга ПКЭ в контрольных точках объектов (территорий), поскольку ряд задач, например, поиск источника возникновения помехи в электросети, может быть решен лишь в условиях построения системы.

Тенденции развития систем мониторинга ПКЭ:

1-е поколение: 

Измерения тока, напряжения, мощности и т.п.+ опционно, измерения

показателей качества электроэнергии;

2-е поколение: 

Измерения ПКЭ + событий в электросети + внутрисистемная связь – последовательный интерфейс RS 485, RS 232, есть возможность отображения (индикации) данных.

3-е поколение (системы, вводимые в эксплуатацию на Западе в настоящее время,

 отечественная разработка - система «ПРОРЫВ») :

непрерывные измерения, ПКЭ + высокоскоростной обмен данными + статистическая обработка + обмен данными через Интернет.

В настоящее время в мировой практике представлены два подхода построения таких систем:

1. Системы, основанные на автономных средствах измерения собирающих, обрабатывающих, анализирующих и передающих информацию по всему спектру событий в электросети.

2. Централизованные системы у которых средство измерения регистрирует информацию, а подавляющее число операций по статистической обработке и анализу осуществляет единый на всю систему центральный процессор (сервер).Передовые отечественные разработки (система «ПРОРЫВ») продвигают концепцию централизованной системы.

 Преимущества централизованных систем:

1.Значительно ниже стоимость как самого средства измерения, так и всей системы;

2. Централизованная система имеет значительно больше возможностей для расширения, модернизации и адаптации к конкретным условиям.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

НПП «ПРОРЫВ» создана система технического контроля в режиме реального времени показателей качества элект­роэнергии "ПРОРЫВ" на основе разработанного средства измерения показателей качества электроэнергии «Прорыв-КЭ», который признан лауреатом конкурса «Лучший отечественный измерительный прибор – 2003») и введен в Государственный Реестр средств измерений РФ.

Предложенные проектные решения и алгоритмы позволили измерять показатели качества электроэнергии в режиме ре­ального времени в диапазоне температур от – 400 C до + 500 C, с большим периодом автономной записи информации (до 30 суток) и повышенной устойчивостью к электромагнитным помехам, во всем рабочем диапазоне температур приборы не имеют дополнительной температурной погрешности, компактны, меха­нически прочны и просты в эксплуатации; интегрируются в существующие автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии АСКУЭ. Предусмотрены: возможность проверки адекватности канала передачи данных от автономного средства измерения на сервер централизованной системы,   защита от сбоев и контроль функционирова­ния системы, в том числе с помощью встроенного датчика  температуры (тепловая инерция корпуса ~30 с), с выдачей информации об угрозе возникновения пожара.

Система «ПРОРЫВ» является многоуровневой информационно-вычислительной системой с централизованным управлением и распределенной функцией выполнения измерений, количество уровней и архитектура построения которой определяется на стадии разработки ТЗ и зависит от сложности электросети и количества контрольных точек съема данных.

Базовый вариант системы «ПРОРЫВ» имеет три уровня.

Нижний уровень (СИ)

Нижний уровень включает в себя СИ и выполняет функцию проведения измерений.

Уровень состоит из установленных в контрольных точках приборов «ПРОРЫВ-КЭ» с интерфейсом RS 485/GSM.

Приборы «ПРОРЫВ-КЭ» (сертификат № РОСС RU.АЯ46.В64592 от 23.09.2003) отвечают следующим основным требованиям:

-обеспечивает измерение следующих ПКЭ по ГОСТ 13109-97:

установившееся отклонение напряжения, dUy;

отклонение частоты, Df;

коэффициент искажения синусоидальнос­ти кривой напряжения, Ku;

коэффициент n-й гармонической состав­ляющей напряжения, KU(n);

коэффициент  несимметрии  напряжения по обратной последовательности, K2U;

коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности, K0U;

глубина провала напряжения, ?Uп;

длительность провала напряжения, Dtп;

коэффициент временного перенапряжения, KперU;

длительность временного перенапряжения, ?tперU;

Интервал накопления информации: 30 суток;

Наработка на отказ не менее 10000 часов;

- Рабочая температура: от –400С до +500С. Во всём рабочем диапазоне температур прибор не имеет дополнительной температурной погрешности;

- Наличие календаря и часов;

- Наличие энергонезависимой памяти для хранения результатов измерений;

- Наличие  автоматической диагностики.

- Интерфейс RS 485/GSM.

Средний уровень (УСПД)

Средний уровень включает в себя УСПД и выполняет функцию консолидации информации по группе СИ (от 1 до 32). Инструментальные средства УСПД позволя­ют непрерывно опрашивать приборы "ПРОРЫВ-КЭ", визуально отображать данные (включая графики изменения параметров качества элек­трической энергии во времени, осциллограммы напряжений) и дают возможность создания от­четов в графическом виде и наблюдения собы­тий в электросети в реальном масштабе време­ни. Синхронизация времени осуществляется через NTP (протокол, обеспечивающий отсчет времени в сети Internet c точностью до несколь­ких миллисекунд на основе использования атомных часов) или с помощью опции GPS (гло­бальная система навигации и определения по­ложения). Предупреждения и сообщения посы­лаются через электронную почту, пейджер, SMS.     

В состав УСПД входят:

1. Специализированный промышленный контроллер, обеспечивающий интерфейс доступа к нижнему и верхнему уровню;

2. Технические средства приема и передачи данных (каналообразующая аппаратура).

Специализированный промышленный контроллер

Промышленный контроллер размещается в корпусе и связан с СИ по интерфейсу RS 485/GSM.Промышленный контроллер обеспечивает сбор информации с СИ, расчет и ведение архива с привязкой к календарному времени, передачу всей информации на верхний уровень.

Промышленный контроллер обеспечивает:

- сбор информации от СИ по интерфейсу RS 485/GSM;

- предварительную обработку принятой информации;

- передачу данных по запросу на верхний уровень;

- корректировку времени и даты СИ;

- самодиагностику;

- хранение информации не менее 30 дней.

Технические средства приема и передачи данных (каналообразующая аппаратура)

Технические средства приема и передачи данных включают в себя:

- повторители RS 485, GSM-модемы.

Верхний уровень (Сервер системы)

Верхний уровень обеспечивает построение централизованной системы с мониторингом по­казателей качества электроэнергии в режиме реального времени на всей территории и реали­зует следующие возможности:

архивирование всей собираемой информа­ции;

классификация событий в электрической сети по международному стандарту IEEE 1159 или согласно требованиям пользователя для последующего их анализа;

круглосуточный   и   многопользовательс­кий доступ к информации из любой точки мира;

совместимость с типичным программным обеспечением пользователя;

совместимость платформы и программно­го обеспечения с западными аналогами;

защита от сбоев и контроль функционирова­ния системы, в том числе с помощью встроенного датчика температуры прибора "ПРОРЫВ-КЭ", мониторинг температуры до 850C (тепловая инерция корпуса ~30 с) с выдачей информации об угрозе возникновения пожара.

В состав сервера входят:

- технические средства приема и передачи данных (каналообразующая аппаратура);

- компьютер в серверном исполнении для обеспечения функций сбора, обработки и хранения данных измерений;

- технические средства для организации локальной вычислительной сети и разграничения прав доступа к информации.

Система обеспечения единого времени (СОЕВ)

СОЕВ выполняет законченную функцию измерения времени.

В СОЕВ входят все средства измерения времени (таймеры СИ, УСПД и др.), и учитываются временные характеристики линии связи между ними (задержки), которые используются при синхронизации времени. СОЕВ формируется на всех уровнях системы и функционирует на базе GPS/SNTP.

Информационная безопасность системы

Информационная безопасность системы обеспечивается на всех трех уровнях:

- на нижнем уровне – PIN – код для доступа к внутренней памяти прибора;

- на среднем и верхнем уровнях – шифрование данных и разграничение степеней доступа к информации.

Программное обеспечение системы «ПРОРЫВ»

Уровни программного обеспечение системы «ПРОРЫВ»

Программное обеспечение (ПО) функционирует на трех уровнях:

- на нижнем уровне – ПО приборов «ПРОРЫВ-КЭ» (СИ);

- на среднем уровне – ПО промышленного контроллера;

- на верхнем уровне – ПО сервера.

Форматы и протоколы передачи данных УСПД

Форматы и протоколы передачи данных промышленного контроллера построены на основе открытых промышленных стандартов. Обмен информации между СИ и промышленным контроллером производится по запросам ПО промышленного контроллера, при этом передаются любые, хранящиеся в СИ, данные и параметры. Передача данных на верхний уровень происходит по запросу сервера.

Возможности программных средств

Программные средства системы обеспечивают:

- безотказную работу в течение всего срока службы системы, а при обновлении версий – полную совместимость и сохранение всех ранее установленных и хранимых параметров;

- автосохранение всех установленных параметров и подлежащих хранению данных при любых некритических сбоях в работе устройств;

- автоматическое самотестирование;

- ведение журнала событий.

Программное обеспечение сервера

Программное обеспечение сервера позволяет:

- сбор, обработку и архивирование информации со всех УСПД, включенных в систему;

- автоматически извещать соответствующие службы о неисправностях конкретного СИ, угрозах возникновения пожара, возникновениях аварийных и предаварийных состояний в электросети;

классифицировать события в электрической сети по международному стандарту IEEE 1159 или согласно требованиям пользователя для последующего их анализа;

обеспечивать круглосуточный   и   многопользовательс­кий доступ к информации из любой точки мира;

-  осуществлять защиту от сбоев и контроль функционирова­ния системы;

автоматически обнаруживать провалы электрического напряжения и определять на­правление их распространения;

идентифицировать источник и место воз­никновения дефектов линии и вычислять рас­стояние от контрольной точки до дефекта;

измерять импульсные напряжения;

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Окупаемость системы определяется сокращением затрат на ремонт и замену оборудования, вышедшего из строя по причине систематических неконтролируемых событий в сети электропитания. Возмещением исков поставщиками электроэнергии за поставку некачественной электроэнергии.

Возмещением страховых случаев по событиям в электросети.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

По оценке европейских специалистов, про­блемы качества электрической энергии обхо­дятся промышленности и в целом деловому со­обществу Европейского союза в 10 млрд евро в год. Подсчитаны на Западе и убытки от сни­жения качества электроэнергии по отраслям промышленности, которые составляют от

Новые потребительские свойства продукции

Доступность и компактность

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Прибор «Прорыв-КЭ»: соответствие требованиям безопасности ГОСТ 22261, ГОСТ 12.2.091, ГОСТ 26104, класс прибора по электробезопас¬ности II, соответствие требованиям ЭМС ГОСТ Р 51320-99, ГОСТ Р 51522-99, ГОСТ Р 51318.22-99, ГОСТ Р 51317.4.2-99, ГОСТ Р 51317.4.4-99, ГОСТ Р 51317.4.11-99, ГОСТ Р 51317.4.5-99, рабочая температура от-40°С до +50°С, габаритные размеры 110x150x35 мм.

Стадия и уровень разработки

НПП «Прорыв" является ведущим в Российской Федерации разработчиком и производителем испытательного оборудования и средств измерений в области электромагнитной совместимости и занимает лидирующие позиции в России и странах СНГ в оснащении испытательных центров и организаций испытательным оборудованием. Это оборудование внедрено и успешно эксплуатируется более чем в 50 организациях России и стран СНГ.
В настоящее время предприятием разработано и выпускается более 30 видов испытательных генераторов и дополнительных средств измерений - самая широкая гамма продукции отечественного производства для испытаний в области электромагнитной совместимости, а также оборудование для испытаний импульсной электропрочности изоляции и другое специальное оборудование.
Описываемая разработка – прибор «Прорыв-КЭ» №26056-03 в Государственном реестре (сертификат № РОСС RU.АЯ46.В64592 ОТ 23.09.2003).

Предлагаемые инвестиции

Реализация проекта осуществляется по хозяйственному договору.
Дополнительных инвестиций не требуется.

Рынки сбыта

По сути, пользователями этой информационной системы могут быть предприятия России любых форм собственности и частные лица, оснащенные дорогостоящим оборудованием, ресурс и технические параметры которого, безусловно, зависят от качества электроэнергии. Пользователи системы будут иметь постоянную возможность получения технического заключения по качеству электроэнергии и протоколов независимой и компетентной организации - органа по сертификации электрической энергии и испытательной лаборатории, которые будут иметь юридическую силу при рассмотрении исков в арбитражных судах РФ. Закон «О техническом регулировании» требует от энергоснабжающих организаций поставки электроэнергии надлежащего качества, в противном случае могут быть применены меры воздействия в соответствии с гражданским и уголовным законодательством.

Возможность и эффективность импортозамещения

Общенациональная система мониторинга качества электроэнергии США и Канады (система I-Grid) развертывается с 2002 года в сотрудничестве с министерством энергетики США и предполагает установку компактных средств измерения показателей качества электроэнергии более, чем в 50 000 контрольных точках США и Канады. В Европе подобные системы или их фрагменты развернуты в Швеции, Великобритании, Нидерландах, Германии, Бельгии и т.д.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

12

Дата поступления материала

18.12.2006