Конструктивно АИИС КУЭ представляет собой многофункциональную, трехуровневую систему с централизованным управлением и распределенной функцией измерений активной и реактивной электрической энергии и мощности.

АИИС КУЭ включает в себя следующие уровни:

• 1) первый уровень - измерительно-информационные комплексы (ИИК) точек измерений, выполняющие функцию автоматического проведения измерений активной и реактивной электрической энергии и мощности и включающие в себя:

• - измерительные трансформаторы тока класса точности 0,2S;

• - измерительные трансформаторы напряжения класса точности 0,5;

• - счетчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-4ТМ.03М (счетчики) класса точности 0,2S при измерении активной энергии и 0,5 - реактивной энергии;

• - вторичные электрические цепи;

• 2) второй уровень - устройство сбора и передачи данных «ЭКОМ-3000» (УСПД), размещенный в шкафу УСПД;

• 3) третий уровень - информационно-вычислительный комплекс (ИВК), включающий в себя технические средства приёма-передачи, сервер базы данных (БД), сервер сбора данных и автоматизированные рабочие места (АРМ) оператора с установленным программным комплексом «Энергосфера».

ИИК, УСПД, ИВК и технические средства приёма-передачи данных образуют измерительные каналы АИИС КУЭ. Структурная схема АИИС КУЭ приведена на рисунке 1.

АИИС КУЭ представляет собой единичный экземпляр измерительной системы. Заводской номер 001.

АИИС КУЭ обеспечивает выполнение следующих функций:

• - измерение 30-минутных приращений активной и реактивной электрической энергии;

• - измерение средней активной и реактивной электрической мощности за интервал времени 30 мин;

• - периодический или по запросу автоматический сбор от отдельных точек учета привязанных к единому календарному времени результатов измерений приращений электрической энергии и мощности с заданной дискретностью;

• - хранение результатов измерений и данных о состоянии средств измерений АИИС КУЭ в специализированной базе данных в течение 3,5 лет;

• - формирование и передача в автоматическом режиме отчетных документов, в том числе файлов в XML-формате в центры сбора информации;

• - защита на программном уровне при передаче результатов измерений с использованием электронной цифровой подписи;

• - предоставление пользователям и персоналу, эксплуатирующему АИИС КУЭ, регламентированного доступа к результатам измерений и данным о состоянии средств измерений АИИС КУЭ;

- защита оборудования, программного обеспечения и данных АИИС КУЭ от несанкционированного доступа на физическом (пломбирование) и программном уровне (разграничение прав доступа);

- диагностика и мониторинг функционирования технических и программных средств АИИС КУЭ;

- конфигурирование и настройка параметров АИИС КУЭ;

- ведение системы обеспечения единого времени АИИС КУЭ.

Принцип действия АИИС КУЭ основан на измерении первичного тока и напряжения контролируемого присоединения АИИС КУЭ с использованием измерительных трансформаторов тока и напряжения и масштабном преобразовании в аналоговые унифицированные сигналы, которые по проводным линиям связи поступают на входы счётчиков электрической энергии. В счетчиках осуществляется преобразование входных аналоговых сигналов тока и напряжения в цифровой код и математическая обработка с вычислением тридцатиминутных приращений активной и реактивной электрической энергии.

Вычисленные значения приращений активной и реактивной электрической энергии, служебная информация в виде цифрового кода передаются в УСПД. Связь между счетчиками и УСПД осуществляется по интерфейсу Ethernet. УСПД осуществляет автоматизированный сбор, накопление, хранение и передачу результатов измерений и служебной информации в базу данных сервера. Связь между УСПД и сервером осуществляется по интерфейсу RS-232 и Ethernet. Программа «Редактор расчетных схем», входящая в состав установленного на сервере программного комплекса (ПК) «Энергосфера», вычисляет с учётом коэффициентов трансформации ТТ и ТН приращения активной и реактивной электрической энергии и среднюю за интервал времени 30 мин мощность.

Сервер осуществляет также сбор, накопление, хранение, отображение результатов измерений электрической энергии и мощности; вычисление нарастающим итогом электрической энергии за учётный период по отдельным точкам измерений; формирование и передачу отчетных документов. Для передачи информации используется Ethernet (основной канал) и телефонные линии (резервный канал). Переключение передачи данных с основного канала связи на резервный осуществляется в ручном режиме оператором АИИС КУЭ.

Оперативный доступ к информации, хранящейся в базе данных (отображение и вывод на печать результатов измерений), осуществляется с АРМ оператора с использованием программы «АРМ Энергосфера», входящей в состав ПК «Энергосфера».

АИИС КУЭ оснащена системой обеспечения единого времени (СОЕВ), включающей в себя устройство синхронизации времени на основе GPS-приемника (входит в состав УСПД), счетчики и сервер. СОЕВ выполняет измерение времени и обеспечивает синхронизацию времени компонентов ИК АИИС КУЭ - счетчиков, УСПД, сервера ИВК, АРМ оператора. Измерение интервалов времени осуществляется таймерами счетчиков. По результатам измерений формируются тридцатиминутные интервалы, для которых осуществляется вычисление приращений электрической энергии.

Устройство синхронизации времени УСПД с помощью встроенного GPS приемника один раз в час осуществляет привязку к шкале координированного времени государственного первичного эталона Российской Федерации UTC (SU) и формирует собственную шкалу времени. УСПД один раз в час осуществляет синхронизацию внутренних часов сервера и счетчика. Корректировка времени сервера и счетчиков выполняется при достижении расхождения с временем УСПД более 2 с. Сервер один раз в час осуществляет корректировку времени АРМ оператора при достижении расхождения более 2 с. Журналы событий счётчика электрической энергии и УСПД отражают: время (дата, часы, минуты) коррекции часов указанных устройств и расхождение времени в секундах корректируемого и корректирующего устройств в момент, непосредственно предшествующий корректировке.

Рисунок 1 - Структурная схема АИИС КУЭ

Пломбирование компонентов АИИС КУЭ от несанкционированного доступа осуществляется в соответствии с технической документацией (рисунок 2).

Пломбирование счетчика и крепление защитной крышки

Пломба с оттиском повернтельного клейма

Пломба обслуживающей организации

Винты крепления защитной крышки

Пломбирование шкафов УСПД и сервера

Рисунок 2 - Места установки пломб на технические средства АИИС КУЭ

В комплект АИИС КУЭ входят технические и программные средства, а также документация, приведенные в таблицах 4-6 соответственно.

Таблица 5 - Программные средства АИИС КУЭ

Таблица 5 - Программные средства АИИС КУЭ

Таблица 6 - Документация

Перечень и состав измерительных каналов АИИС КУЭ приведен в таблице 2.

Таблица 2

Таблица 2

Таблица 2

Пределы абсолютной погрешности измерений времени в АИИС КУЭ ± 5 с.

Границы относительной погрешности измерительных каналов АИИС КУЭ при измерении активной и реактивной электрической энергии и средней мощности при доверительной вероятности, равной 0,95, приведены в таблице 3.

Таблица 3

Таблица 3

Примечания:

• 1 Нормальные условия:

параметры сети: напряжение (0,98-1,02)^/и_ном, ток (1—1,2)-1_ном; cosф=0,9 инд.; температура окружающей среды (15-25) °С.

• 2 Рабочие условия:

параметры сети: напряжение (0,95-1,05)-и_ном; ток (0,01-1,2)-1_ном; частота (49,5-50,5) Гц; 0,5 инд. < cosф < 0,8 емк.;

индукция внешнего магнитного поля в местах установки счётчиков не более 0,5 мТл; допускаемая температура окружающей среды: трансформаторы тока - от минус 45 до 50 °С; трансформаторы напряжения - от минус 40 до 60 °С; счетчики электрической энергии - от минус 40 до 60 °С; УСПД - от минус 10 до 50 °С; сервер - от 10 до 40 °С.

• 3 Границы относительной погрешности измерительных каналов АИИС КУЭ в рабочих условиях приведены для температуры окружающего воздуха от минус 10 до 30 °С.

• 4 Трансформаторы тока по ГОСТ 7746-2001, трансформаторы напряжения по ГОСТ 1983-2001, счетчики электрической энергии по ГОСТ Р 52323-2005 в режиме измерений активной электрической энергии и по ГОСТ Р 52425-2005 в режиме измерений реактивной электрической энергии.

• 5 Допускается замена измерительных трансформаторов и счетчиков электрической энергии на однотипные утвержденных типов с метрологическими характеристиками не хуже, чем у приведенных в таблице 2. Допускается замена устройства сбора и передачи данных «ЭКОМ-3000» на однотипный утвержденного типа. Замена оформляется актом в установленном в ЗАО «Илимхимпром» порядке. Акт хранится совместно с описанием типа АИИС КУЭ как его неотъемлемая часть.

Показатели надежности применяемых в АИИС КУЭ компонентов:

• - трансформаторы тока: среднее время наработки на отказ 4000000 ч, средний срок службы 25 лет;

• - трансформаторы напряжения: среднее время наработки на отказ 440000 ч, средний срок службы 25 лет;

• - счётчики электрической энергии многофункциональные СЭТ-4ТМ.03М: среднее время наработки на отказ 140000 ч, средний срок службы 30 лет, среднее время восстановления не более 168 ч;

• - устройство сбора и передачи данных «ЭКОМ-3000»: среднее время наработки на отказ 75000 ч, средний срок службы 20 лет, среднее время восстановления не более 24 ч;

• - сервер: коэффициент готовности 0,99; среднее время восстановления работоспособности - 1 ч.

Надежность системных решений:

- резервирование питания УСПД и сервера с помощью источника бесперебойного питания;

- резервирование каналов передачи данных;

- резервирование каналов связи: информация о результатах измерений передаётся по электронной почте.

Регистрация в журналах событий счетчиков электрической энергии и УСПД событий:

- параметрирования;

- пропадания напряжения;

- коррекции времени в счетчиках электрической энергии.

Защищенность применяемых компонентов АИИС КУЭ:

1) наличие механической защиты от несанкционированного доступа и пломбирование:

- счетчиков электрической энергии:

- промежуточных клеммников вторичных цепей напряжения;

- испытательных коробок ;

- УСПД и сервера БД;

2) наличие защиты на программном уровне:

• - результатов измерений (при передаче - использование цифровой подписи);

• - установка паролей на счетчики электрической энергии;

• - установка паролей на УСПД;

• - установка паролей на сервере и компьютерах АРМ оператора.

Глубина хранения информации:

• - счетчики электрической энергии - тридцатиминутный профиль нагрузки - не менее 35 суток, при отключении питания - не менее 10 лет;

• - УСПД - суточные данные о тридцатиминутных приращениях электрической энергии по каждому измерительному каналу АИИС КУЭ - не менее 45 суток (функция автоматизирована), сохранение информации при отключении питания - не менее 3 лет;

• - ИВК - хранение результатов измерений и информации о состоянии средств измерений - не менее 3,5 лет.