Системы учета электроэнергии на основе PLC-технологии

Алексей Часовский,
заместитель директора по реализации услуг, Бугульминские электрические сети

При рассмотрении вопросов, касающихся потерь в сетях, учета электроэнергии и автоматизированных систем в электросетевых компаниях России, основное внимание, как правило, уделяется межсистемным электрическим сетям уровня напряжения 110–750 кВ. Это связано с большими перетоками электроэнергии и, как следствие, с немалыми потерями электроэнергии в физических объемах в этом секторе. Если на эту проблему посмотреть с другой стороны, то мы увидим, что немалый вклад в потери вносит и электросеть напряжением 0,4 кВ, по которой в значительной части поступает электроэнергия к конечному потребителю.

Автоматизация учета электроэнергии у бытовых и мелкомоторных потребителей – экономически оправданная необходимость, подкрепленная требованиями и нормами 261-ФЗ Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» от 23.11.2009 года.

Для решения данного вопроса внедряются различные автоматизированные информационно-измерительные системы коммерческого и технического учета электроэнергии (АИИС КУЭ (АИИС ТУЭ)). В последние годы стала развиваться инновационная телекоммуникационная технология PLC (Power Line Communication), базирующаяся на использовании силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена. Применение технологии PLC, использующей современные методы шифрования и кодирования данных, обеспечивает высокий уровень достоверности и защиты передаваемой информации. Эта технология позволяет более эффективно использовать все преимущества современных многофункциональных систем учета электроэнергии (контроль качества сети, ведение тарификации по зонам суток, возможность дистанционного отключения/включения нагрузки потребителя и т.д.). Но, несмотря на это, есть у этой технологии и свои недостатки, среди которых можно выделить то, что на скорость и дальность передачи оказывает влияние состояние электропроводки (плохие контакты, множественные скрутки) и материалы, из которых изготовлены провода. Также не последнюю роль играют импульсные помехи от различных бытовых электроприборов.

Организация и эксплуатация системы

Бугульминские электрические сети стали одним из двух филиалов ОАО «Сетевая компания», где в 2009 году было решено провести опробование системы дистанционного сбора данных по электрическим сетям 0,4 кВ на основе технологии PLC.

В предыдущие годы для контрольного съема показаний сетевая организация вынуждена была раз в полгода обследовать потребителей. Для составления баланса электроэнергии на энергообъекте (комплектная трансформаторная подстанция напряжением 6/0,4 кВ, далее КТП, с отходящими воздушными линиями электропередачи 0,4 кВ, далее ВЛ 0,4 кВ) и своевременного выявления очагов потерь показания необходимо снимать значительно чаще и одномоментно. Эта рутинная процедура занимает много времени и средств. При этом часто случаются ошибки, то есть вмешивается так называемый человеческий фактор. Это приводит к перерасчетам электроэнергии у потребителей и некорректному анализу баланса электрической сети напряжением 0,4 кВ.

Для проведения работ было выбрано оборудование производства ООО «НПК «Инкотекс-СК», которое, в сравнении с аналогичными системами других производителей, имеет ряд отличительных особенностей: модем встроен непосредственно в корпус счетчика, что упрощает монтаж точки учета и обеспечивает передачу данных исключительно в цифровом виде; все счетчики сети равнозначны, и выход из строя любого из них не оказывает влияния на получение данных от других; параллельная и непрерывная передача данных каждого электросчетчика сети без запроса от УСПД обеспечивает возможность получения текущих значений учтенной электроэнергии с минимальным интервалом 4–15 мин.

Основные цели и задачи опробования системы: проведение тестирования работоспособности технологии PLC-II в реальных условиях распределительных сетей 0,4 кВ; оценка надежности оборудования и программного обеспечения «Астра-Электроучет» (в том числе возможность точного баланса сети 0,4 кВ); оценка экономической эффективности использования данной системы.

Тестирование системы было решено произвести в бытовом секторе города Бугульмы с перспективной малоэтажной коттеджной застройкой, обслуживаемом в части электроснабжения Бугульминским городским РЭС, и началось в сентябре 2009 года с установки оборудования на КТП № 101 и отходящих ВЛ 0,4 кВ. Основным критерием выбора районов для монтажа оборудования было наличие в них большой величины небаланса электроэнергии и затрудненного доступа к узлам учета потребителей.

В начале работ были выявлены некоторые проблемы эксплуатации, как-то: незначительное количество счетчиков, связь с которыми не была установлена, а также периодическое пропадание связи с отдельными электросчетчиками по неустановленным причинам. Кроме этого, следует отметить большую продолжительность времени поиска концентратором вновь подключаемых приборов учета и записи в концентратор их параметров. Названные проблемы удалось решить программным путем без замены первичного оборудования, обновив версию прошивки на всех концентраторах. Связь с приборами учета стала более стабильной, значительно упростилась процедура записи в концентраторы параметров новых счетчиков. Была успешно опробована функция дистанционного отключения/включения потребителя (управления нагрузкой) с помощью ПО «Астра-Электроучет». При этом для включения нагрузки необходимо, кроме отправки соответствующей команды концентратору, нажатие кнопки непосредственно на включаемом электросчетчике. Данное условие необходимо для защиты потребителя от поражения электрическим током.

Преимущества и экономический эффект от внедрения системы

К несомненным или явным преимуществам протестированной в Бугульме системы можно отнести такие показатели, как возможность одновременного дистанционного съема показаний и параметров электросчетчиков, позволяющего повысить точность расчета балансов отпущенной и потребленной электроэнергии с ведением контроля потребляемой электроприемниками потребителей мощности и напряжения сети на границах балансовой и эксплуатационной ответственности сторон. Немаловажным фактором от внедрения системы является экономия трудозатрат по производству обходов потребителей контролерами и возможность отключения потребителей-неплательщиков персоналом оперативно-выездных бригад.

Анализ состояния и динамики потерь электроэнергии в распределительной сети от КТП № 101 за период с 2009 по 2011 год показал динамику уменьшения объема электроэнергии, поступающего в распределительную сеть данной КТП (в течение двух лет – около 11%) с одновременным увеличением реализации. Это стало следствием формирования у потребителей более рационального и экономичного подхода к использованию электрической энергии и применения различных электро- и теплосберегающих технологий.

Экономический эффект от внедрения системы можно проследить на примере уже упомянутой КТП № 101, где совокупные затраты на съем показаний за 12 месяцев 2009 года составляли 11,217 тыс. рублей. Указанная сумма учитывает затраты труда электромонтера ОВБ, транспортные издержки и затраты на проведение контрольного съема показания потребителей, которых на тот момент было 154. Коммерческие потери по КТП-101 исчислялись в объеме 407 тыс. кВт·ч (61%), что в денежном выражении равно 492,47 тыс. рублей.

Затраты на внедрение системы PLC-II, включая приобретение и монтаж оборудования за период 2010–2011 годов, составили порядка 725 тыс. рублей.

При внедрении данной системы необходимость в проведении ежемесячного съема показания отпадает и из статей затрат остается только GSM-связь, на которую по итогам 2011 года было потрачено 4,176 тыс. рублей. Экономия в 7 тыс. рублей в год кажется ничтожной на фоне понесенных затрат, но при этом подтвержденные показатели коммерческих потерь в 2011 году на КТП № 101 в денежном выражении снизились на 348,48 тыс. рублей (потери 2011 года – 119 тыс. кВт·ч (20%), или 143,99 тыс. рублей).

Таким образом, мы делаем вывод, что срок окупаемости после внедрения системы PLC-II на КТП № 101 составляет порядка двух лет.

Дальнейшее развитие системы

Результаты внедрения системы на основе PLC-технологии в Бугульминских электрических сетях стало началом масштабной модернизации. На начало 2012 года система учета с дистанционным снятием показаний включала в себя 337 потребительских объектов. При этом самый отдаленный прибор учета находится на расстоянии 750 м от КТП (концентратора).

В настоящее время монтаж концентраторов и шлюзов произведен в РУ 0,4 кВ КТП № 101, КТП № 349, КТП № 142 и КТП № 296. Отходящие ВЛ 0,4 кВ от этих КТП имеют различную марку, сечение, протяженность и техническое состояние проводов, что позволило сравнить работу системы в разных условиях.

Опыт проведенной работы показал, что система дистанционного сбора данных по сетям 0,4 кВ на основе счетчиков электроэнергии с PLC-модемами производства ООО «НПК «Инкотекс-СК» работоспособна и имеет дальнейшие перспективы ее применения. В частности, учитывая возможность дистанционного отключения потребителей, возможно использовать гибкие схемы оплаты за потребленную электроэнергию, удобные для абонента, – это и авансовые платежи, и кредитные платежи с процентными ставками (применительно: схемы оплаты услуг операторов сотовой связи, банков).

Благодаря тесному взаимодействию производителя и сетевой организации система постоянно совершенствуется путем доработки программного обеспечения, улучшения эксплуатационных характеристик модемов, обновления прошивки концентраторов.