Планирование и управление потреблением электроэнергии на объектах МГУП «Мосводоканал»

Аннотация

Приводится описание проекта по созданию и внедрению Автоматизированной информационной системы планирования и управления потреблением электроэнергии объектами МГУП «Мосводоканал». Актуальность выполнения работ определена возможностью эффективной оптимизации затрат на потребление электроэнергии, доля которых существенна в структуре расходов предприятия, за счет выхода на оптовый рынок электроэнергии. Особое внимание уделено назначению автоматизированной системы, ее архитектурным и техническим решениям, функционалу, представлены экранные формы. Внедрение системы на объектах МГУП «Мосводоканал» позволило организовать работу электрооборудования в оптимальном режиме и обеспечило значительный экономический эффект.

Ключевые слова

водоснабжение , планирование и учет электроэнергии , автоматизированная информационная система , водоотведение , оптимизация расходов

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

Введение

МГУП «Мосводоканал», оказывая услуги водоснабжения и водоотведения более чем 13 миллионам жителей Московского региона, занимает третье место по потреблению электрической энергии в городе. Общее потребление электроэнергии предприятием достигает 1,5 млрд. кВт·ч/год, а затраты на нее составляют более 30% всех расходов. В связи с этим актуальной задачей для предприятия является оптимизация расходов на электроэнергию.

Реформирование электроэнергетики, изменение схемы договорных отношений с поставщиком, а также Постановление Правительства РФ от 31 августа 2006 г. «О совершенствовании порядка функционирования оптового рынка электрической энергии (мощности)» позволили решать поставленную задачу путем закупки электроэнергии на оптовом рынке. В связи с существенными штрафными санкциями за отклонения от заявленной величины электропотребления выход на оптовый рынок требует наличия на предприятии механизмов точного контроля и прогнозирования потребления электроэнергии. Поэтому в МГУП «Мосводоканал» было решено организовать работы в два этапа.

Целью первого этапа была организация точного контроля электропотребления объектами МГУП «Мосводоканал». Для ее достижения реализован проект по разработке и внедрению автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). В 2009 г. на предприятии завершено создание единой метрологически аттестованной АСКУЭ, охватывающей все производственные объекты водоснабжения и канализации.

Работы второго этапа направлены на прогнозирование электропотребления, соблюдение плана-графика подачи воды в город и закупку электроэнергии на оптовом рынке. Для закупки электроэнергии на оптовом рынке на предприятии был выполнен проект по созданию и внедрению автоматизированной информационной системы планирования и управления потреблением электроэнергии (АИС ПУЭ) технологическими объектами.

Методы

АИС ПУЭ предназначена для выполнения следующих функций:

комплексная автоматизация планирования, технологического контроля, коммерческого учета и управления потреблением электроэнергии;
обеспечение функционирования автоматизированных рабочих мест (АРМ) специалистов в контуре управления потреблением электроэнергии;
функциональная интеграция существующих АСКУЭ и Автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления водоснабжением и канализацией (АСДКУВиК) в интересах системного решения задач планирования и управления потреблением электроэнергии производственными объектами.

10_12_ris_01

АИС ПУЭ является инструментом для мониторинга потребления электроэнергии внутри часового интервала по оперативным данным, получаемым от АСКУЭ с возможностью анализа актуальных состояний основного энергоемкого оборудования филиалов МГУП «Мосводоканал» и всего предприятия в целом. Система позволяет осуществлять контроль и учет почасового потребления электроэнергии объектами предприятия и в режиме реального времени управлять им в зависимости от режимов водопотребления.

АИС ПУЭ представляет собой двухуровневую систему (рис. 1) с реализацией сбора данных с территориально распределенных объектов – филиалов МГУП «Мосводоканал» – в единую базу данных реального времени. К первому уровню системы относятся филиалы предприятия, на которых реализован сбор данных из разнородных источников информации – серверов АСДКУВиК (iFIX) и АСКУЭ (Microsoft SQL Server) посредством PI-интерфейсов. Данные с 15-минутным интервалом собираются со всех объектов, обрабатываются и хранятся на втором уровне АИС ПУЭ – центральном сервере PI System на 4000 точек. На базе сервера имеется подсистема хранения и обработки информации, обеспечивающая архивирование поступающих первичных измерений и расчетных данных, а также реализацию специализированных инженерных расчетов. Предложенная конфигурация системы значительно упрощает ее обслуживание в части разделения зон ответственности филиалов.

АИС ПУЭ обладает модульной распределенно-потоковой архитектурой и включает следующие функциональные подсистемы:

«Планирование» – для автоматизированного решения задач почасового планирования потребления электроэнергии объектами предприятия и оперативного формирования (коррекции) заявок на поставку электроэнергии в НП АТС;
«Контроль» – для автоматизированного решения задач технологического контроля и прогнозирования почасового потребления электроэнергии объектами предприятия в режиме реального времени;
«Учет» – для информационного взаимодействия с АСКУЭ в части оперативного учета фактического потребления электроэнергии объектами предприятия;
«Управление» – для информационно-аналитической поддержки решения задач диспетчерского управления потреблением электроэнергии объектами Мосводоканала с использованием средств АСДКУ.

Функциональные подсистемы «Планирование» и «Учет» реализованы на платформе СУБД Oracle путем функционального расширения (масштабирования) возможностей существующей АСКУЭ, создания и поддержки системы баз данных АИС ПУЭ. Функциональные подсистемы «Контроль» и «Управление» реализованы на базе платформы реального времени PI System.

Основными пользователями системы в центральном офисе являются специалисты энергомеханического управления и диспетчерской службы, а в филиалах – специалисты группы главного энергетика и диспетчеры. Работа с системой осуществляется посредством единого пользовательского интерфейса, реализованного с использованием веб-технологий. Веб-портал обеспечивает единый, защищенный, регламентированный и круглосуточный доступ пользователей системы к данным реального времени о потреблении электроэнергии филиалами, к аналитической информации и отчетам для итогового анализа деятельности предприятия.

Для каждого из объектов автоматизации разработаны три типовые мнемосхемы:

«Прогноз потребления электроэнергии» (рис. 2, верхняя часть) – отображает трехминутные значения потребления электроэнергии внутри часа и прогнозируемое значение потребления на конец текущего часа, а также данные почасового потребления электроэнергии на текущие сутки в разрезе «план – факт – прогноз» анализа. Кроме того, на мнемосхеме отображена индикация отклонения прогнозируемого значения потребления электроэнергии от запланированного по 3%, 5% и 10% зонам;

«Работа оборудования» (рис. 2, нижняя часть) – отображает данные о состоянии основного энергоемкого оборудования, потребляемой им электроэнергии;

«Схема электроснабжения» (рис. 3) – отображает данные пофидерного учета потребления электроэнергии, а также суммарное значение потребления по объекту.

Кроме того, в системе разработана «Обзорная мнемосхема» (рис. 4), по которой осуществляется анализ потребления электроэнергии предприятием в целом.

АИС ПУЭ позволяет решать следующие задачи:

учет фактического потребления электроэнергии объектами предприятия на основе информационного взаимодействия с АСКУЭ;
аналитическая обработка и формирование отчетов о фактическом потреблении электроэнергии объектами МГУП «Мосводоканал», а также отчетов в разрезе «план – факт» потребления электроэнергии как отдельными объектами, так и предприятием в целом;
непрерывный контроль (мониторинг) фактического потребления электроэнергии объектами с использованием средств АСКУЭ, периодичность контроля настраивается в интервале от 3 до 15 минут;
оперативное прогнозирование почасового потребления электроэнергии объектами предприятия на основе данных мониторинга;

почасовое планирование потребления электроэнергии объектами предприятия (рис. 5) на основе почасового графика подачи воды в диктующих точках, формирования электронных почасовых ведомостей работы основного и вспомогательного оборудования и с учетом данных статистики почасового потребления электроэнергии объектами Мосводоканала в «типовые» дни (рис. 6);

формирование заявок в соответствии с регламентом НП АТС;
оперативный сравнительный анализ фактических, планируемых и прогнозируемых объемов почасового потребления электроэнергии объектами МГУП «Мосводоканал» (рис. 7) в режиме прогнозирующего контроля «план – прогноз» с учетом допустимых отклонений «план – факт» в соответствии с регламентом НП АТС;
определение и оперативное доведение событий в разрезе «план – факт – прогноз», требующих выполнения управляющих воздействий, до соответствующего диспетчерского персонала;
формирование рекомендаций диспетчерскому персоналу по выполнению управляющих воздействий средствами АСДКУВиК – управлению режимами работы электрооборудования при условии соблюдения графика поддержания давления в диктующих точках.

Администрирование АИС ПУЭ производится в режиме on-line, т. е. редактирование, создание, удаление тегов осуществляется без остановки работы сервера и потери информации. Программное обеспечение позволяет производить удаленную конфигурацию сервера. Интерфейсы конфигурируются один раз при инсталляции, далее автоматически поддерживают настройку параметров, которые задаются в PI-сервере. Система обеспечивает различные уровни защиты информации, предотвращающие несанкционированный доступ к хранимым данным и конфигурированию системы.

Результаты

АИС ПУЭ уже на этапе опытной эксплуатации позволила обеспечить:

выбор оптимальных режимов работы электрооборудования с соблюдением графика поддержания давления в диктующих точках;
повышение точности планирования до 3% и работу на оптовом рынке электроэнергии;
организацию в полной мере процесса почасового планирования и значительное уменьшение величины оплачиваемой мощности;
сокращение затрат на приобретение электроэнергии и мощности.

По итогам 10 месяцев экономический эффект от внедрения АИС ПУЭ составил 123 млн. руб. В 2010 г. планируется снижение затрат на сумму до 240 млн. руб.

Выводы

Специалистами МГУП «Мосводоканал» была разработана целостная система планирования и управления потреблением электроэнергии, объединяющая все филиалы предприятия. Система предоставляет конечным пользователям, энергетикам и диспетчерам инструмент визуального контроля в контуре управления процессом потребления электроэнергии. За счет реализации более эффективного планирования и оперативного предоставления информации об изменениях в характере процесса потребления электроэнергии с помощью АИС ПУЭ на предприятии достигается реальный экономический эффект.