автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Методы и средства автоматизации коммерческого учета электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ

На правах рукописи

САПРОНОВ АНДРЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4 кВ

Специальность 05 09 03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

11111|1|1|||||||||

ооз15ЭОЭ5

Новочеркасск 2007

Работа выполнена на кафедре «Радиоэлектронные системы» ЮжноРоссийского государственного университета экономики и сервиса (г Шахты Ростовской обл)

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ:

доктор технических наук,

профессор Кужеков Станислав Лукьянович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук,

профессор Воротницкий Валерий Эдуардович

доктор технических наук,

профессор Васильев Игорь Евгеньевич

доктор технических наук,

профессор Богдан Александр Владимирович

Защита состоится 26 октября 2007 года в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 304 01 при Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу.

346428, Ростовская обл, г Новочеркасск, ул Просвещения, 132, ауд 107 (главный корпус).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Российского государственного технического университета

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печа[ью ор«анизации, просим направлять по адресу

346428, Ростовская обл, г Новочеркасск, ул Просвещения, 132, ученому секретарю диссертационного совета Д 212 304 01

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Южный федеральный университет

Автореферат разослан «_» сентября 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 304 01 доктор технических наук, профессор

Пятибратов Г Я

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Реформирование электроэнергетической отрасли России сопровождается организационно-техническими сложностями и социально-экономическими противоречиями, обусловленными как общими социально-экономическими процессами в стране, так и особенностями собственно процесса электроснабжения Если в промышленной энергетике к настоящему времени в основном налажен достоверный автоматизированный коммерческий учет электроэнергии (КУЭ), и технологический процесс электроснабжения позволяет применять избирательно меры воздействия к неплательщикам, то процесс потребления электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ (ЭС 0,4 кВ) в больших масштабах пока не поддается достоверному автоматизированному учету и контролю

Наиболее сложной и трудоемкой задачей в ЭС 0,4 кВ является снижение коммерческих потерь электроэнергии (КПЭ), обусловленных в основном неплатежами и несанкционированным потреблением электроэнергии (НПЭ) в коммунально-бытовом секторе Реальные данные показывают, что величина КПЭ в ЭС 0,4 кВ в отдельных районах России достигает 35-40 % от потребленной При этом около 50 % потребителей электроэнергии (ПЭ) нуждается в постоянном контроле сроков и сумм оплаты.

В контексте вышеизложенного, особую актуальность приобретает внедрение эффективных автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) Вместе с тем следует отметить, что в настоящее время отсутствуют какая-либо научно обоснованная концепция и решения, связанные с созданием и применением АСКУЭ в коммунально-бытовом секторе электроэнергетики России для комплексного снижения КПЭ Масштабное внедрение имеющихся разработок АСКУЭ связано с затратами, ставящими под сомнение эффективность их функционирования В связи с указанным актуальной задачей является разработка методов и средств автоматизации КУЭ, использование которых позволяет создать эффективную АСКУЭ со специальными функциями, ориентированными на комплексное снижение КПЭ

Подтверждением актуальности темы диссертации является и тот факт, что она выполнялась в соответствии с Федеральным законом РФ «Об энергосбережении» Направление научных исследований соответствует перечню критических технологий федерального уровня (раздел 6. «Топливо и энергетика», § 6.1.6 «Системы мониторинга и контроля потребляемых энергоресурсов»)

Проблематике моделирования и автоматизации КУЭ, снижения КПЭ, посвящены исследования ученых ВЭ Воротницкого, ЮС Железко, CJI. Кужекова, И И Надтоки, В Г Фетисова и др Вопросы, связанные с организацией принципов передачи сигналов и данных отражены в трудах Н.Т Петровича, JIM Финка, Ю Блэка и др Моделированию процесса распространения радиоволн в различных условиях уделено внимание в работах Дж Парсона, Ю Окумуры, М. Хаты и др Результаты исследований при моделировании систем массового обслуживания изложены в работах А Я Хинчина, H П Бусленко, Б.В Гнеденко, Г.П. Климова, Э А Даниэляна, H Джейсуола, X Taxa и др. Вопросами автоматизации КУЭ занимаются научные и инженерные коллективы из Южного федерального университета, Нижегородского государственного университета, Московского энергети-

ческого института и др научных и учебных организаций РФ, а также конструкторские бюро ОАО «Концерн «Энергомера», ФГУП Нижегородский завод им Фрунзе, ОАО «Московский завод электроизмерительных приборов», ОАО «Мытищинский электротехнический завод», ООО «Инкотекс» и др

Объектом исследования диссертационной работы является процесс автоматизации КУЭ коммунально-бытовых и мелкомоторных ПЭ в ЭС' 0,4 кВ

Предметом исследования являются научные методы и средства автоматизации КУЭ в ЭС 0,4 кВ

Целью диссертационной работы является снижение КПЭ за счет комплексного применения существующих и новых разработанных методов и средств автоматизации КУЭ

Поставленная цель потребовала решения следующих научных задач

1 Анализа структуры КПЭ в ЭС 0,4 кВ, мероприятий по их снижению и методов автоматизации КУЭ, формулирования требований к АСЖУЭ и критериев эффективности ее функционирования

2 Анализа существующих структур АСКУЭ и синтеза структуры АСКУЭ, отвечающей критериям эффективности ее функционирования и практической реализуемости

3 Разработки моделей функционирования элементов АСКУЭ для решения прикладных оптимизационных задач, направленных на минимизацию затрат на содержание инфраструктуры АСКУЭ и снижение КПЭ

4 Исследования и разработки методов организации информационного обмена в АСКУЭ, обеспечивающих требуемые характеристики быстродействия, надежности и экономичности

5 Разработки методов снижения КПЭ с применением АСКУЭ

6 Разработки алгоритмического обеспечения и средств АСКУЭ, отвечающих критериям эффективности и реализующих вышеуказанные методы

Методы исследований. Для решения поставленных в диссертационной работе научных задач использовались методы теории электрических цепей, системного анализа, теории систем массового обслуживания, сетей Петри, методы оптимизации, теории погрешностей, теории надежности, математического и имитационного моделирования, натурного эксперимента, алгоритмизации и др

Достоверность и обоснованность результатов научных исследований обеспечена совпадением результатов имитационного моделирования, натурных экспериментов и испытаний, обеспеченных современной измерительной базой, а также результатами опытной эксплуатации. Новизна и реализуемость технических предложений, отраженных в диссертационной работе, подтверждена полученными патентами на изобретения, а также их практическим внедрением.

Научная новизна результатов проведенных исследований характеризуется следующим

1 Предложен метод синтеза структуры АСКУЭ, использующий понятие рентабельного конструктивного многообразия (КМ) элементов и функциональных связей АСКУЭ, удовлетворяющей критерию минимума затрат при комплексном снижении КПЭ

2 Разработаны имитационные модели, моделирующие алгоритмы и программы функционирования подсистемы обработки информации о платежах и формирования команд управления в АСКУЭ Полученные модели позволяют оптимизировать пропускную способность и затраты данной подсистемы в общей структуре АСКУЭ с учетом нестационарности процессов, применения различных форм оплаты, а также снижать КПЭ, вызванные задержкой платежей

3 Предложен и обоснован новый метод приема-передачи информации в АСКУЭ по ЭС 0,4 кВ, отличающийся применением относительно-фазовой модуляции (ОФМ) сигнала, передаваемого по ЭС в окрестности нуля основной гармоники напряжения ЭС, в сочетании с использованием этой окрестности для синхронизации в организуемом канале связи

4 Разработаны новые методы выявления НПЭ в ЭС 0,4 кВ с помощью специализированной АСКУЭ, позволяющие определять места и мощности НПЭ

5 Предложен новый метод КУЭ, отличающийся возможностью организации выносного узла КУЭ с дистанционным управлением (ДУ) нагрузкой и индикацией характеристик режима электропотребления на стороне абонента, в целях пресечения НПЭ и использующий ЭС для передачи телеметрической информации и команд управления

6. Предложены новые методы многофакторного ДУ потреблением электроэнергии с использованием специализированной АСКУЭ для территорий с различной концентрацией ЭП, базирующиеся на рациональном сочетании методов передачи информации по ЭС и радиоканалу, позволяющие управлять электропотреблением абонента по финансовому, временному и технологическим признакам

7 Разработаны новое алгоритмическое обеспечение и средства АСКУЭ (счетчик электрической энергии, исполнительное абонентское устройство, электросетевой модем, устройство сбора и передачи данных), позволяющие реализовать новые структуру и функции АСКУЭ, направленные на снижение КПЭ

Практическая значимость:

1 Предложенная структура АСКУЭ обеспечивает снижение КПЭ, затрат на ее функционирование и сокращение потерь времени абонентами при обслуживании в пунктах приема платежей

2 Применение разработанных алгоритмов и программ позволяет моделировать процессы обработки информации в АСКУЭ в различных ситуациях с целью повышения ее пропускной способности и снижения затрат на ее содержание

3 Предложенный метод приема-передачи информации по ЭС 0,4 кВ недорог в реализацию и применим для решения широкого круга задач (телеуправление, сигнализация и др)

4 Предложенные формат команды управления и методика организации радиосети адресного управления элементами АСКУЭ позволяют, используя стандартное радиооборудование и протоколы связи, с малыми затрат ами организовать сеть управления на территориях с неразвитой инфраструктурой связи, повысить ее пропускную способность и увеличить ее адресное пространство

5 Разработанные методы выявления НПЭ позволяют оперативно и избирательно выявлять места и мощности этого потребления в целях снижения КПЭ

6 Использование предложенных методов организации выносного узла КУЭ с многофакторным ДУ электропотреблением позволяет снизить КПЗ, связанные с НПЭ, несвоевременной или неполной ее оплатой, введением режима ограничения мощности

7 Применение разработанных алгоритмов и средств ориентировано на недорогую реализацию АСКУЭ с новыми функциональными свойствами, направленными на комплексное снижение КПЭ Их практическое использование позволяет также получать данные о режимах электропотребления, необходимых в широких целях, в том числе для выявления причин и источников нарушения ПКЭ, расчета потерь электроэнергии, прогнозирования электропотребления и др

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения

1 Синтезированная структура АСКУЭ и алгоритмы ее функционирования

2 Имитационные модели функционирования информационной системы формирования команд, оптимизирующей технологические и экономические параметры АСКУЭ, с учетом различных форм, условий и ограничений по обслуживанию абонентов

3 Методы приема-передачи информации в АСКУЭ по ЭС 0,4 кВ и организации радиосети адресного управления в АСКУЭ для территорий с неразвитой инфраструктурой связи

4 Методы обнаружения НПЭ в ЭС 0,4 кВ с помощью АСКУЭ

5 Метод КУЭ, позволяющий организовать выносной узел КУЭ с дистанционным управлением (ДУ) нагрузкой и индикацией характеристик режима электропотребления на стороне абонента

6 Методы многофакторного ДУ потреблением электроэнергии с использованием специализированной АСКУЭ с учетом различной концентрации ЭП

7 Алгоритмическое обеспечение и средства АСКУЭ, реализующие новые функции АСКУЭ, направленные на снижение КПЭ

Результаты работы использованы при выполнении госбюджетной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы по программе «Старт» (per № 0120 0 501376), а также при выполнении инновационных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проводимых НПФ «Южно-Российский информационный центр» и НПФ «Электронные информационные системы» г Шахты Ростовской обл

Полученные научные результаты использованы при реализации лицензионного соглашения между НПФ «Электронные информационные системы» и ВЗАО «АСЭН» г Москва, Зарегистрированного Роспатентом РФ от 13 12 2005 г за № РД0004874 Этим соглашением предусматривается серийное производство элементов АСКУЭ на ОАО «Мытищинский электротехнический завод» (ОАО МЭТЗ), входящий в холдинг ВЗАО «АСЭН» г Москва

Результаты диссертационной работы используются и в учебном процессе ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» (ГОУ ВПО ЮРГУЭС) г Шахты Ростовской обл

Инновационные разработки НПФ «Южно-Российский информационный центр» и НПФ «Электронные информационные системы», базирующиеся на результатах диссертационной работы, отмечены рядом дипломов всероссийских вы-

ставок, дипломом Администрации Ростовской обл, благодарственным письмом Управления Энергонадзора по Волго-Донскому региону

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены и одобрены на следующих семинарах и научно-технических конференциях III Международная научно-практическая конференция «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими», г. Новочеркасск, 2003 г, Международный научно практический семинар в Белорусской промышленной ассоциации, г Минск, 2003 г., IV Международная научно-практическая конференция «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах», г. Новочеркасск, 2003 г.; XXVI сессия Всероссийского семинара «Диагностика энергооборудования», г. Новочеркасск, 2004 г; Выездная сессия секции энергетики отделения энергетики, машиностроения и процессов управления РАН «Альтернативные естественновозобновляющиеся источники энергии и энергосберегающие технологии, экологическая безопасность регионов», г Ессентуки, 2005 г, XXVII сессия семинара «Электроснабжение», г Новочеркасск, 2005 г, XVIII Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях», г Казань, 2005 г, VI Международная научно-практическая конференция «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими», г Новочеркасск, 2006 г, XXVIII сессия Всероссийского семинара «Кибернетика энергетических систем», г Новочеркасск, 2006 г, VIII Международная научно-практическая конференция «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах», г Пенза, 2007 г

Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 40 научных работ, в том числе, в том числе 17 работ в рекомендованных ВАК журналах, получено 6 патентов на изобретение

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 226 наименований, трех приложений на 44 страницах Основной текст изложен на 351 странице машинописного текста и иллюстрирован 117 рисунками и 24 таблицами

Автор являлся научным консультантом по двум диссертациям на соискание ученой степени канд техн наук (Медведев Д В , Тынянский В Г ) Обе диссертации связаны с моделированием и использованием АСКУЭ в ЭС 0,4 кВ и защищены в 2005 г

Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки РСОА, д ф -м н , проф Фетисову В Г за консультации по вопросам синтеза и моделирования АСКУЭ

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, положения, выносимые на защиту Приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы

В первой главе «Коммерческие потери электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ и мероприятия по их снижению» исследованы причины, порождающие КГ1Э в ЭС 0,4 кВ, уточнена структура КПЭ, показаны роль и место каждой составляющей Рассмотрены и проанализированы мероприятия, направ-

ленные на снижение КПЭ, а также основные способы автоматизации КУЭ Предложены критерии, определяющие эффективность функционирования АСКУЭ для бытового и мелкомоторного сектора ПЭ

Анализ статистических данных, связанных с применением различных способов НПЭ в ЭС 0,4 кВ показал, что наибольший экономический ущерб связан с подключением нагрузки ПЭ до («в обход») приборов учета, что говорит о необходимости разработки новых автоматизированных методов обнаружения и предотвращения НПЭ

Нарушение качества электроэнергии (КЭ) до настоящего времени не рассматривалось в причинно-следственной связи с КПЭ, что связано с исполнением ФЗ «О защите прав потребителей» Анализ причин, порождающих нарушение КЭ, показал, что контроль показателей качества электроэнергии (ПКЭ), который в настоящее время выполняется на шинах трансформаторных подстанций, недостаточен. Контроль ПКЭ необходимо выполнять и в узлах подключения нагрузки ПЭ Решение данной проблемы возможно с применением автоматизированных систем контроля ПКЭ, позволяющих своевременно фиксировать эти нарушения и выявлять их источники. Указанные функции целесообразно интегрировать в состав АСКУЭ

Коммерческие потери электроэнергии при востребовании оплаты связаны с нарушением абонентами платежной дисциплины (неоплата, несвоевременная оплата потребленной электроэнергии) Статистика оценивает эти потери на уровне 30 % от потребленной электроэнергии Оценнть КПЭ (в рублях) при востребовании оплаты ( Пош) с учетом имеющихся предложений можно по формуле Т < С^/П + К^-Т + К^ Т Сц6/£,

где не вовремя оплаченное (задержанное) количество электроэнергии из всего полезного отпуска, кВт ч, ТУиатд- количество неоплаченной электроэнергии, кВт ч, Т- среднеотпускной тариф на электроэнергию по энергопредприятию, руб, среднегодовая задержка платежей, дней, г/знеош1- среднегодовая задержка неоплаченной электроэнергии (до момента взыскания или списания), дней, Сц6- процентная ставка рефинансирования ЦБ РФ, В - количество дней в году

Недостатки в энергосбытовой деятельности энергопредприятий также порождают КПЭ, в которых не учитывается составляющая, связанная с неэффективным функционированием системы сбора и обработки платежей. В результате могут возникнуть дополнительные КПЭ, связанные с задержкой платежей

При введении режима принудительного ограничения мощности для всей энергоснабжающей организации (ограничение «сверху») возникают дополнительные КПЭ, представляющие собой неполученный доход от продажи электроэнергии во время действия такого режима, которые (в рублях) выражаются как-Яогр = 1У0!Г (Т - Тогтт), где И^ - количество электроэнергии, не реализованное энергоснабжающим предприятием за время действия режима ограничения мощности, кВтч, Тт- средний оптовый (закупочный) тариф для энергопредприятия, руб

Анализ эффективности существующих мероприятий по -снижению КПЭ и основных способов автоматизации КУЭ показал, что в настоящее время отсутствуют эффективные решения, связанные с применением АСКУЭ, для комплексного снижения КПЭ Основу имеющихся предложений имеют разрозненные мероприятия, направленные в основном на борьбу с НПЭ. В решениях по автоматизации КУЭ преобладают пассивные (классические) АСКУЭ, ориентированные на выписку счетов Эти системы затратны, не имеют возможности оперативного управления электропотреблением и выполнения иных функций, ориентированных на снижение КПЭ Опыт эксплуатации таких систем в странах ЕЭС оценивает эти затраты в 27 % от тарифа на электроэнергию Системы с автономным управлением (типа «Кэшпауэр-2000»), имеют невысокие эксплуатационные показатели (требуется периодическое обслуживание карт-ридеров счетчиков электроэнергии (СЭ), высокая информационная защита электронных карт-ключей и др) В них отсутствует возможность контроля технологических параметров, необходимых для нормальной эксплуатации электроустановок и др Это говорит о том, что существующие решения в области автоматизации КУЭ не рассматривали АСКУЭ как взаимоувязанный электротехнический комплекс, в котором технологические параметры, финансовая и телеметрическая информация имеют сложный взаимообусловленный, функциональный характер.

В результате проведенных исследований были сформулированы общие требования к АСКУЭ, определены ее критерий оптимальности и функция цели Под критерием оптимальности понимается минимум затрат (3АСКУЭ) на внедрение и эксплуатацию АСКУЭ 3АСКУЭ —» min Функция цели АСКУЭ представлена условием комплексной минимизации КПЭ, руб

Пк = (Птя + Пот + Пт з + Яоп, + Пт + Ядолг) min, где Якэд - КПЭ из-за недостатков в энергосбытовой деятельности, П0!и - КПЭ при востребовании оплаты, П^ - КПЭ от НПЭ, Погр - КПЭ из-за ограничения потребляемой мощности «сверху», Пкт - КПЭ из-за нарушения качества электроэнергии, Пюж - КПЭ при востребовании долгов

На основе проведенного качественного анализа сделан вывод о том, что задача разработки эффективных методов и средств автоматизации КУЭ в бытовом и мелкомоторном секторе ПЭ ЭС 0,4 кВ к настоящему времени все еще не решена

Во второй главе «Анализ и синтез оптимальной структуры АСКУЭ, моделирование процесса обслуживания абонентов» предложен как общий метод синтеза, так и конкретно выполнен синтез оптимальной структуры АСКУЭ, а также проверена ее работоспособность с использованием математического аппарата сетей Петри Также рассмотрена проблема принятая оптимальных решений при создании АСКУЭ с помощью математических моделей систем массового обслуживания (СМО) с заданными характеристиками, ориентированных на достижение необходимого баланса между прибылью, получаемой при функционировании системы, и потерями от неуплаты за потребленную электроэнергию и задержками в предоставлении услуг по обслуживанию абонентов {снижению пропускной способности)

При синтезе оптимальной структуры АСКУЭ представлена как единая взаимоувязанная система, имеющая многообразие функциональных связей и элементов их обеспечивающих. Здесь использовано понятие оптимальной модели конструктивного многообразия (КМ) Любому КМ соответствует четверка символов 1, Р,0), где 5 - множество ситуаций, которые может контролировать система, / - множесгво информационных элементов, необходимых для контроля ситуаций (распознавание ситуации, принятие и реализация решений), Р - процедурные элементы для получения и обработки информационных элементов, О - операционные модули, из которых построены элементы Р В изучаемой ситуации целесообразно рассмотреть четырехслойную аддитивную задачу логического синтеза с ациклической петлей между вторым и третьим слоями, представленную в табл 1

Таблица 1

Состав и взаимодействие слоев КМ

Состав

Слой 1 - ситуации управления (обеспечение информационного и финансовою процессов, управление электропотреблением),

Слой 2 - информационные элементы (абоненты, квитанции оплаты, пункты приема платежей и др ), Слой 3 - процедурные элементы (структура и функциональность средств АСКУЭ),

Слой 4 - операционные модули (техническая и программная реализация средств АСКУЭ)__

Схема взаимодействия

Слой 1 Слой 2

5 /

Слой 4 Слой 3

О Р

Задача синтеза оптимальной структуры АСКУЭ есть выбор оптимального подмножества слоя 1 в смысле аддитивного критерия и обеспечения его средой из элементов других слоев В данном контексте это связано с оптимизацией функциональных взаимосвязей между элементами системы по критерию минимума затрат (или максимума рентабельности на их обеспечение) при реализации функции цели АСКУЭ

Предложен следующий алгоритм синтеза оптимальной структуры АСКУЭ на основе анализа показателя рентабельности (критерия оптимальности), соответствующего такому составу КМ, при котором реализуется целевая функция АСКУЭ При реализации структуры АСКУЭ в составе нормативной модели системные потери принимаются равными нулю, тогда как исключение некоторых ситуаций из состава контролируемых системой ведет к адекватному росту системных потерь, а также к снижению издержек на контроль исключенных ситуаций.

1 Пусть J := - исходное обеспечение КМ

2 Определить показатель рентабельности конструктивных элементов (теку-щегообеспечения КМ). ^ = ^^^

где Р1(£("г}) - значение ,)-го показателя системных потерь, - оператор сис-

темного согласования (удаления необязательных для обеспечения элементов), * -

состав КМ, С(*) - оператор вычисления системных издержек, g - величина системных потерь на единицу системных издержек

3 Выделить «лишние» элементы КМ по критерию g]<g', где - граничное значение рентабельности КМ, задаваемое экспертом или уменьшаемое от шагу к шагу по некоторому заданному закону

4. Исключить неэффективные, ставшие необязательными элементы:

5. Проверить условие- если полученное КМ не противоречит системным и целевым установкам (достижение функции цели АСКУЭ), то алгоритм заканчивается, в противном случае он продолжается с пункта 2

Исходное, наиболее полное КМ, необходимое для достижения функции цели АСКУЭ, представлено в табл 2 в виде ситуативной схемы

Таблица 2

Функциональные ситуационные связи с соответствующими элементами их обеспечивающих показаны на рисунке в виде стрелок Ситуации контроля в таблице обозначены буквой 5 с индексом Затраты на реализацию функциональных связей КМ обозначены буквой 3 с индексом. При этом полагается, что абонент

также осуществляет контроль правильности указанных в квитанции показаний СЭ и финансовых начислений (минимизация КПЭ Г1от)

Использовав предложенный выше алгоритм для оптимизации структуры АСКУЭ, получим иной состав функциональных связей КМ, ситуативная схема которого показана в табл 2

Аналогичным образом проведен поиск оптимального решения по каждому слою полученного КМ, исходя из предположения об его собственной реализации как КМ

Как видно, в данной структуре использование постоянно действующего канала сбора телеметрической информации необязательно Информацию об объемах потребляемой электроэнергии получают, проводя анализ оплаченных квитанций Корректность полученных данных по потреблению, либо исполнение других функций, направленных на снижение КПЭ, обеспечивается наличием контрольной функциональной связи с малыми затратами на ее реализацию Зк

Работоспособность полученной структуры подтверждена имитационным моделированием с использованием математического аппарата сетей Петри (в системе Visual Petri) Вид имитационной модели структуры АСКУЭ, представленный в виде сети Петри, соответствующий оптимизированной схеме, показан в табл. 3 Работоспособность оптимизированной структуры АСКУЭ также подтверждена результатами опытной эксплуатации системы в Шахтинских межрайонных электрических сетях ГУП «Донэнерго»

Таблица 3-

Моделирование структуры АСКУЭ в сетях Петри_

Вид сети Петри, соответствующий полученной структуре АСКУЭ

Дерево покрываемое™ маркировок J^,(100) "Новая"— (100) "Старая» (010) "Новая" ^.(001) "Новая"^^ (010) "Старая" (100) "Старая"

Граф покрываемое™ маркировок

Обозначения ?1 - оплата за потребленную электроэнергию в соответствии с показаниями СЭ, Ь - неоплата за потребленную электроэнергию (оплата заниженного количества кВт ч), Н — переход в режим ограничения мощности (отключения нагрузки), Í4 - отсутствие действий по оплате, - оплата всей потребленной электроэнергии и накопившейся задолженности (при наличии таковой), р\ - нормальный режим электроснабжения, рг - информирование абонента о задолженности, ръ - режим ограничения мощности (отключения нагрузки), М, - позиция маркера

С целью определения минимума затрат на организацию функционирования системы приема и обработки платежей, которая одновременно выполняет роль информационной системы формирования команд в АСКУЭ, разработана математическая и имитационные модели процесса ее функционирования

Для построения математической и имитационной модели использован аппарат теории массового обслуживания Процесс обработки информации о платежах в пунктах приема платежей (ППП) АСКУЭ был представлен в виде модели одно-канальной СМО MlDillт с ограниченным временем ожидания, функционирующей на интервале времени [О, Г] со стационарным марковским потоком М на входе, регулярным выходным потоком D и ограниченной очередью обслуживания т. Заявки, стоящие в очереди, могут покинуть СМО, не дождавшись обслуживания, если их время ожидания достигло некоторого значения Тож (Таж<Т) Система будет находигься в одном из следующих состояний S0 - канал свободен, - канал занят в очереди нет, т е в СМО на обслуживании находится одна заявка, S2 - канал занят и в очереди одна заявка, ... — канал занят и в оче-

реди mзаявок

Были найдены вероятности pk(t) всех состояний системы (к = 0,1, ,m +1) для любого момента времени t, являющиеся основными характеристиками СМО

Рассматриваемая СМО есть система с отказами для состояния S0, и далее от состояния 5, до состояния Sm - система с ограниченным временем ожидания Искомые вероятности вероятности pk(t) (к = 0,1, ,т) есть решения системы дифференциальных уравнений акад А Н. Колмогорова-Pi< 0 = -Др0(0 + т(0,

P'k(t) = *Pk-t(0-(A + M)Pk(t) + mA0, к = 1, .,т, при начальных условиях р0(0) = 1, р,(0)= . = рт^(0) = 0, означающих, что в начальный момент времени t = 0 СМО находилась в состоянии 50, т е канал был свободен Здесь Л и pi - соответственно плотности входного и выходного потока заявок

Если система в момент времени t находилась в состоянии Sm+1, то в момент (t + At) она останется в том же состоянии, если не освободится ни один из каналов и ни одна из заявок не покинет очередь, не дождавшись обслуживания Если же в момент времени t система находилась в состоянии Sm, то в момент (t + At) она окажется в состоянии Sm+I, если поступит заявка.

Вероятность того, что за время At канал освободится, равна 1 - Вероятность противоположного события равна е-'"" Вероятность того, что за время At хотя бы одна заявка покинет очередь, равна 1 - e~mvtJ Вероятность противоположного события (ни одна из заявок не покинет очередь) равна е~т,ы, где v - величина, обратная среднему времени ожидания

Вероятность того, что за время At поступит одна заявка, равна 1 - е~ш Поэтому PmJf + At) = ртА + pjt)(l - )

Отсюда, рт+1 (? + Л/) « рт+, (0(1 -(/' + »IV)АО + Рт (О АМ Значит, р'т+1 (0 = Лрт (О + (О

Здесь «приведенные» плотности А/ /л- Я/^ = а, у//л = у1"о6 = /?, где -математическое ожидание случайной величины Т^ Параметры ам/З- соответственно, среднее число заявок и среднее число «уходов» заявки из очереди, приходящиеся на среднее время обслуживания одной заявки

В этом случае решения системы дифференциальных уравнений для стационарного режима, выраженные через р0, принимают вид-

ак и

Р1=<*р0, рк=тг1—2<к<т, р0 =

1 + а + Ё-

-'Па+з/о

8=1

Для неустановившегося режима вероятность того, что канал свободен в момент времени г, выражается как-

рЛ^-^-Ь + Ае^'), />0

Л + /Л

В стационарном режиме Арт- (/л + ту)рт^ = 0, тогда получим

„ « а"р0 _ а~1Ро Рт+1 ~ .

1 . ™ О т~1 т

1+т? папо+^)

Средняя длина очереди т'ж рк Среднее число заявок, находящихся в

системе (как в очереди, так и под обслуживанием), равно т'сж = т'сч +1

Вероятность отказа от обслуживания равна Рт = Р™ + Р®1, где Р^ - вероятность того, что поступившая заявка застанет канал обслуживания и все места в очереди занятыми, она сразу покинет систему необслуженной, т е Р^ = рт+1 Вторая компонента Р® обусловлена тем, что часть заявок, стоящих в очереди, покинут систему, не дождавшись обслуживания. Она равна доле заявок, покинувших очередь, в общем количестве поступивших заявок. Следовательно,

= "С »¡А В результате получим Рт = />я+1 +

Вероятность того, что заявка, поступившая в систему, будет обслужена (относительная пропускная способность СМО) равна Ро6сл = 1 - Р^

Абсолютная пропускная способность вычисляется по формуле А = АР^

Среднее время ожидания заявки в очереди будет равно 70* = — »»*,

А

Используя вычисленные показатели эффективности рассмотренной однока-нальной СМО, найдены показатели эффективности всей системы одноканальных СМО (системы всех и ППП) в суточный или месячный период работы

Моделируя работу ППП в составе АСКУЭ как СМО, учтены элементы не-сгационарности, характерные для работы реальных систем Исследование работы реальных ППП показало, что математическая модель должна учитывать переменную интенсивность входного потока заявок на обслуживание клиентов. В этом случае интенсивность потока Х{1) представлена ступенчатой функцией, скачки которой происходят в случайные моменты времени. Такие распределения применяются в теории массового обслуживания в тех случаях, когда входной поток заявок формируется из нескольких источников, работающих независимо друг от друга Для такого рода систем рассмотрен входной поток, подчиняющийся гиперэкспоненциальному распределению (смесь экспоненциальных распределений) с пат

раметрами {т,а1,аг,...,ат,Х{,Хг, ,Ят),акЯк >0,^ак =1), где функция плотности

/Ы1

акАк ещз(-Лкх), х > О, х<0

Здесь ак - вес с номером к в общем аналитическом выражении функции плотности. При практической реализации указанной модели входящего потока, вес ак пропорционален доле времени (от промежутка [О, Г]), на протяжении которого у входного потока сохранялась интенсивность Я^

С целью решения конкретных оптимизационных задач использован метод имитационного моделирования, для чего разработаны программы 1М1Т1 и 1М1Т_2, реализующих входные потоки с одним и двумя источниками с одинаковыми весами {в случае необходимости они легко обобщаются на большее количество источников с неравными весами) Эти программы имитировали обработку информации в ППП за задаваемое пользователем количество дней Число имитируемых дней достаточно велико Цель программ - определение средней длины очереди (Гот) за расчетный период Снижение средней длины очереди позволило в дальнейшем (наряду с другими параметрами) оптимизировать пропускную способность системы, затраты на ее содержание, и соответственно, КПЭ из-за задержки платежей В программе 1М1Т_1 задано- среднее время поступления заявки на обслуживание Т_ЫМВО, мин, среднее время обслуживания заявки Т_Ми, мин В программе 1М1Т2 входной поток заявок задан переменными Т_ЫМВ01 Т_ЫМВБ2 Некоторые результаты моделирования приведены в табл 4 и табл 5

Кроме того, разработана программа 1М1Т_3, имитирующая нестационарный процесс в одноканальной СМО Здесь входными переменными являются ТЫМВО - среднее время поступления заявки в ненапряженный период, мин; Т_ЫМВЭ1 - среднее время поступления дополнительного потока заявок в напряженный период, мин; Т_ми — среднее время выполнения обслуживания, мин

Результаты моделирования для некоторых конкретных входных переменных приведены в табл 6 Здесь принято Т_1ЛМВО=Ю, Т_ЫМВ01=5, Т_М11=7, время начала напряженного периода — 50 мин, а окончания — 100 мин (с начала работы)

£

распределения вероятностей имеет вид /(х) = -{ы

Таблица 4

Результата моделирования работы ППП по программе 1М1Т_1_

Число дней 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

^оч, МИН Т 1ЛМВО=Ю, 1 Ми=10 24,9 26,7 27,5 27,1 27,4 27,3 26,3 26,1 26,1 26,2

т имво=ю, Т_Ми=9- 16,9 17,0 16,9 16,5 15,8 16,0 15,7 15,9 15,5 15,4

Т 1ЛМВО=Ю, Т_ми=8 7,68 7,87 7,13 7,62 7,45 7,71 7,53 7,26 7,37 7,40

Таблица 5

Результаты моделирования работы ППП по программе 1М1Т 2

Число дней 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Т 1 оч> МИН Т 1ЛМВ01=10, Т Ь1МВЮ=5 т ми=ю 91,6 89,3 86,5 84,3 82,7 82,9 83,2 83,5 82,8 82,4

Т 1ЛМВ01=10, Т 1ЛМВШ=5 Т МЦ=9 63,4 62,4 60,8 59,4 61,1 60,7 60,8 60,4 60,7 60,7

Т 1ЛМВ01=10, Т ЫМВШ=5 Т Ми=7 19,1 17,5 17,7 17,5 17,2 17,8 17,6 17,5 17,4 17,4

Время фиксации очереди, мин 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264

Очередь с начала работы, заявок 1 3 6 11 15 17 19 20 22 26 29

Очередь в момент фиксации, заявок 0 0 2 2 3 4 2 0 0 0 0

Таблица 6 Г 3

Учет многоканальное™ СМО при моделировании процесса обслуживания абонентов АСКУЭ сводился к следующему Модель (М/М/с):(ОВ/оо/оо), как известно, предусматривает работу с параллельных средств СМО Интенсивность на каждом канале СМО входного потока заявок равна Л, а интенсивность обслуживания заявок равна ц Поскольку отсутствуют ограничения на количество заявок в системе, то Л^ф = Л Параметр Я^ представляет собой эффективную интенсивность поступления заявок в систему обслуживания Он равен исходной интенсивности поступления заявок Л, когда все прибывающие заявки имеют возможность попасть в обслуживающую систему Если же некоторые заявки не имеют такой возможности по той причине, что она заполнена, то < Л

Результат использования с параллельных сервисов есть пропорциональное увеличение интенсивности обслуживания СМО до п ц, если и<с, и до с (г, если п> с (где п — число заявок, находящихся в системе) Значит, в терминах общей модели СМО величины Лп и ¡лп определяются следующим образом Лп = Л, п>0, цп -п-¿и, если п<с, =с ц, если п> с.

Здесь п - число заявок в СМО (в очереди и на обслуживании); Л,, - интенсивность

поступления в СМО заявок при условии, что в ней уже находится п заявок, /г„ -

интенсивность выходного потока обслуженных заявок при условии, что в СМО

находится п заявок, рп- вероятность того, что в системе находится п заявок.

В результате, вероятность рп как функция от Л и ¿и были найдены по сле-

Лп V Лп

дующим формулам. р„ = = -—- р0, если п<,с;

Л" р„ Я"

р. ■ (2ц)(Ъц). .(с -1 )(4сц) с'- с -р"

<т>

Здесь значение вероятности р0 определяется из условия ]Г />„ = 1. Полагая р=Л/р и, очевидно, считая величину р/с <1, для р0 имеем.

п=0

-I

с-1

ТА «| с'

1

х-е-

\ с;

Выражение для (среднее число заявок, находящихся в очереди).

Атак как Лт=Л,то ¿5 = Ьч + р = ^ ■ /?с+р,где рс=^~р0, при этом

р = — < 1 (I, -среднее число заявок в системе). М

Итак, I = — —-^Ц- Рс> где рс = —-- ра, Ц=Ь +р. Вероятность того, что (с-р) с'

заявка находится в очереди (ожидает обслуживания), равна ^ ~ ——,

с-р с

средняя длина очереди равна ——, а среднее время пребывания в очереди тех

с-р

I

заявок, которые вынуждены ждать, равно-

р{с-р)

Полученные результаты позволили решить несколько конкретных оптимизационных задач, связанных с определением оптимального числа узлов обслуживания в многоканальной системе типа (ШМ/с):{С01 оо/оо), например, при заданных Лир, при введении предпочтительного уровня обслуживания, при условии минимизации общи?; издержек на функционирование системы. Кроме того, проведен расчет оптимального уровня функционирования многоканальной СМО с разными значениями >,ЯС и разными значениями р^рг, , рс Решение данных задач

связано с оптимизацией пропускной способности и затрат при обработке информационных потоков в АСКУЭ и организации канала управления элементами АСКУЭ

В третьей главе «Организация информационного обмена в АСКУЭ» предложены эффективные методы, позволяющие обеспечить передачу данных (ПД) и управление между элементами АСКУЭ при использовании ЭС 0,4 кВ и радиоканала

Одним из важных вопросов при практической реализации АСКУЭ является вопрос, связанный с применением малозатратных методов организации каналов управления и сбора контрольной телеметрической информации между элементами системы Опыт эксплуатации каналов передачи телеметрической информации и управления говорит о том, что наиболее перспективным решением для автоматизации КУЭ является использование PLC-технологии для осуществления функций локального информационного обмена (в пределах одной трансформаторной подстанции) в сочетании с технологией связи, обеспечивающей удаленный контроль и управление объектами (GSM, радиоканал, проводные каналы).

При разработке метода передачи телеметрической информации и команд управления по ЭС учитывалось, что ЭС характеризуется высокими уровнями высокочастотных (ВЧ) помех, генерируемых нелинейной нагрузкой, непредсказуемым изменением частотных характеристик и входного сопротивления Также имеются ограничения ГОСТ Р S13173 8-99 на уровень и частоты сигналов, передаваемых по ЭС.

Анализ спектра напряжения ВЧ помех показал (см. осциллограмму на рис 1), что наименьший уровень ВЧ помех (вверху осциллограммы) соответствует окрестности нуля основной гармоники напряжения ЭС (прямоугольные импульсы внизу осциллограммы) Эту окрестность предложено использовать как для ПД, так и для синхронизации в организуемом канале связи

Для организации ПД по ЭС использован метод, основанный на применении ОФМ сигнала

В этом методе сравнивались две соседних посылки на наличие фазового сдвига, и передаваемые биты информации кодированы величиной фазового сдвига 0° или 180°. Передача и прием информации выполнены в окрестности нуля основной гармоники напряжения ЭС, причем интервал передачи всегда больше интервала приема Информация представлена пакетами фиксированной длины, содержащими заголовок и контрольную комбинацию (хэш-функцию)

Схема, поясняющая метод передачи сигнала по ЭС показана на рис 2, приема - на рис. 3 Обозначения на рис 2 БС - блок синхронизации, М - модулятор, БСС - блок сопряжения с сетью; УП - управляемый переключатель, ИСН - источник синусоидального напряжения, ФВ - фазовращатель на 180° На рисЗ дополнительно обозначено ПС - перемножитель сигналов, ФНЧ - фильтр нижних

AC Line

Рис 1 Осциллограмма напряжения ВЧ помех в ЭС 0,4 кВ

частот, И - интегратор; К - компаратор, ЭП - элемент памяти, БСр - блок сравнения, СР - сдвиговый регистр, БВК - блок выбора канала; ГУН - генератор, управляемый напряжением, ФВ - фазовращатель на 90°

u2=Um cos(a t+18№>)

Рис 2 Схема передачи сигнала по ЭС

БСС

-Сеть 220 В

ПС

ФНЧ — И

ГУН

ФНЧ

эп

БСр

CP

ПС

Hg>

ФНЧ —[й"[— к

эп

К

БСр

Выход

CP

Рис 3. Схема приема сигнала по ЭС Временные диаграммы рис 4 поясняют метод передачи и приема сигнала

Обозначения на рис 4: а -передаваемая двоичная последовательность; б - ОФМ сигнал на выходе передатчика, в - сигнал, выдаваемый блоком синхронизации, г -напряжение на выходе интегратора в блоке приемника, д - синхроимпульсы, защелкивающие состояния интегратора, 1 - момент начала передачи, 2 - момент начала приема, 3 - момент окончания приема, 4 - момент завершения передачи, 5 - интервал отсутствия сигнала на выходе передатчика,

Рис 4 Временные диаграммы ПД по ЭС

6 - момент выдачи синхроимпульса, «защелкивающего» состояние интегратора,

7 - момент изменения фазы сигнала

Для организации управления в АСКУЭ между устройствами верхнего уровня и исполнительными абонентскими устройствами (ИАУ) или устройствами сбора и передачи данных (УСПД) при отсутствии готовой инфраструктуры связи наименее затратным мероприятием является организация радиосети связи (в том числе радиосети адресного управления). Для ее устойчивого функционирования предложен метод, использующий модели распространения радиоволн для расчета напряженности поля, создаваемого радиопередатчиком в месте приема информационного сообщения (команды управления) В нем анализировались и применялись модели ослабления поля, полученные Окумурой, Парсоном, Хатой, Сакага-ми-Кубои, выражения, изложенные в методике НИИР и Рекомендации 370-7 Международного союза электросвязи (МСЭ-Р) Напряженность поля, дБ, на расстоянии R от передающей станции, превышаемая в L% мест приема и в Т% времени для диапазона частот 30 -1000 МГц рассчитывалась по базовой формуле

E(RLT)> Рг + £(50,50) + F (Ah) + F (h,) + AE{L) + ДE(T), где Рг- эффективная излучаемая мощность, дБ (кВт), £(50,50)- медианное значение напряженности поля (по 50% мест и времени при высоте приемных антенн ^ = 10м, Ръ =0дБ (1 кВт)); F(ih)H поправочные коэффициенты, учитывающие степень неровности местности и высоту приемных антенн, дБ, AE(L) и АЕ(Т) - отклонения значений напряженности поля от медианного значения в заданных процентах мест, и времени Т приема, дБ

При расчете напряженности поля сигнала также учитывалось дополнительное ослабление, вызванное различной плотностью застройки, высотой подвеса, диаграммой направленности передающей и приемной антенн, рельефом местности и другими факторами Для обеспечения уверенного радиоприема предложена сегментация радиосети с использованием принципов зонной ретрансляции и синхронного вещания с учетом возможной интерференции сигнала.

Для целей управления предложен формат команды (см. табл. 7), компактно встраиваемой в структуру протокола адресной радиосвязи POCSAG Это позволило более чем в два раза поднять скорость информационного обмена и многократно увеличить адресное пространства протокола, что актуально при управлении большим количеством устройств (тысячи и более) на ограниченной территории В табл 7 обозначено А — адресное слово (32 бита), И - информационное слово (32 бита); П - пустое слово (специальная комбинация из 32-х битов)

Таблица 7

Структура протокола POCSAG с командой управления _

Преамбула Син-хр0" слово Кадр 1 Кадр 2 Кадр 3 Кадр 4 Кадр 5 Кадр 6 Кадр 7 Кадр 8 Син-хро-слово Кадр 1 Кадр 2

576 бит 32 бита А 1 И И и 2 3 И I И 4 5 И И 6 7 И И 8 9 И И 10 11 И П 12 П П 32 бита А И 1 И И 2 3

«Пачка» 1 (вмещает одну команду) «Пачка» 2 (следующая команда)

Анализ пропускной способности канала адресного управления, проведенный с использованием имитационной модели в виде СМО в форме М/О/1, натурные эксперименты и опытная эксплуатация АСКУЭ с управлением ИАУ по радиоканалу в Шахтинских межрайонных электрических сетях ГУП «Донэнерго» полностью подтвердили эффективность предложенных выше методов организации радиосети управления для АСКУЭ

Четвертая глава «Разработка методов снижения коммерческих потерь электроэнергии с использованием АСКУЭ» посвящена разработке методов выявления НПЭ в ЭС 0,4 кВ, организации КУЭ с защитой от НПЭ и дистанционного управления (ДУ) потреблением электроэнергии с помощью АСКУЭ

Предложенные методы могут служить дополнением к известным методам выявления НПЭ (например, балансному), которые также эффективно реализуются в рамках синтезированной структуры АСКУЭ

Первый метод выявления НПЭ заключался в использовании режима холостого хода линии электроснабжения Для его реализации из центра управления АСКУЭ одновременно на все ИАУ передавалась команда «отключить нагрузку ПЭ» После отключения нагрузки потребителей от линии электроснабжения фиксируются значения напряжений во всех узлах линии и потребляемая линией мощность. Если в линии электроснабжения при отключенной нагрузке происходит потребление мощности, то это свидетельствует о том, что имеется НПЭ Кроме того, при отключенных ИАУ и отсутствии НПЭ напряжения во всех точках линии должны быть одинаковы. Места НПЭ выявлялись путем сопоставления фазных напряжений на входе линии £/фл с измеренными во всех точках подключе-

ния ИАУ. Расчеты показали, что в месте неконтролируемого потребления разность £/ф л - {/ф юм1 достигало максимума. После кратковременного отключения

(не более секунды) электроснабжение потребителей восстанавливалось по команде «включить нагрузку ПЭ»

Второй метод был основан на пассивном контроле напряжений во всех узлах линии электроснабжения и мощностей нагрузок и заключался в сопоставлении результатов измерений и расчетов режимов работы ЭС Для его осуществления из центра управления АСКУЭ на все ИАУ предавалась команда записи в память мгновенных и действующих значений напряжений и токов нагрузок в заданный момент времени Рассчитанные сопротивления 2т 1 нагрузок ПЭ и измеренные на

входе линии с помощью входных ИАУ значения фазных напряжений £/ф1ВМ1 введены в математическую модель линии, например, представленной для п узлов

я-1

системой узловых напряжений и имеющей вид для 1-го узла: Уц£/|0 - ]Г ^^о = Л

Был произведен расчет на ЭВМ фазных напряжений £/фр, во всех узлах подключения нагрузок к линии На следующем шаге определялась разность расчетного £/фр1 (в предположении, что нет НПЭ) и измеренного С/ф шм, значений напряжений в каждом 1-м узле линии. Расчеты показали, что при НПЭ в одном узле линии значение А С/фЫ[1 достигало максимума в этом же узле, причем значение

ДС/фВ1С1 практически прямо пропорционально значению неконтролируемой мощности Р^

Для подтверждения вышеизложенного были проведены расчеты значений и Д£/ф ик1 для воздушной линии (ВЛ), состоящей из 9-ти участков протяженностью по 50 м Ко всем 9-ти узлам ВЛ подключены одинаковые нагрузки мощностью /5НГГ=1,5 кВт На рис 5 приведены расчетные графики распределения напряжений по линии при НПЭ в узле 4 ВЛ По данным рис. 5 построены кривые распределения &ифю. при различных значениях Р^., приведенные на рис 6 В узле НПЭ 4 достигнут максимум разности ¡Уфр1 и иф щм,.

иф,в!

225

215 210 205

0 1 зт 2 кВт ! «Вт

1

3 4 5 6 7 8 9

ухшлмиим

Рис 5 Распределение фазных напряжений при различных значениях Рт в узле 4

Ы ЗкВт

/ ■-- Рда 2кВт

/ Рю 1кВт

'А

0123456789

умы иша

Рис 6 Распределение Д1/фШ1 при НПЭ в узле 4

При НПЭ одновременно в нескольких узлах линии с помощью измеренных напряжений и токов нагрузок произведен расчет напряжений и токов, начиная с конца линии, следующим образом

1 Определяется падение напряжения на (1 +1 )-м участке ф азного провода

ХЛкгт + Х-^ккл. р

"прО+1)

2 Вычисляются суммы векторов фазных напряжений в 1 -м и в (1+ 1)-м узлах линии 2>гк,+1)

j-A.BC J-A.BC

3 Рассчитывается ток в нулевом проводе на (1+1)-м участке при допущении, что = 2Впр(1+1) = 2Спр(1+0 = гщ(ы).

Л>(.ч-1) ~

J=A В С J-A.BC ^(..о + 0(1+1)

4 Вычисляются фазные напряжения в ¡-м узле линии без учета НПЭ в (1 +1 )-м узле линии и проверяется выполнение условия и), = и 1 щм, На основании

сравнения этих напряжений определяется узел J 1, где происходит НПЭ.

— ^Аюм(н-1)+| Х^Аиггп + X ^А шст К А пр(1+!) + Л>(|+1)^,

о(|+1) пр 0(|+1)'

т=1+1 т-|+2 '

Х^Внгт + рВпр(1+1) + ^0(»1)^пр0(|+1)»

\т=|+1 т=1+2

^,-^(,+1)+ Х^Снгп, + Х^кт |2С ггр(,+1) + 0(1+1)''

Чт=1+1 т=1+2 /

5 Вычисляется ток НПЭ в узле 1 +1 по выражению

*.)нк(1+1) у I ^ 1нгт 1нкш

^■чрО+О \тч+1 тч+2

где Д[/0(,+1) = /0(1+1)21ф0,1+1)- падение напряжения на (1 +1 )-м участке нулевого провода

6 Вычисляются фазные напряжения в 1-м узле линии, в котором обнаружено НПЭ, с учетом тока НПЭ и проверяется выполнение условия

и,, =^(1+1) + | ХЛягт + X ^ ют ^прО+О + ^ОО+^пр^+О»

\т=1+1 т=1+1 У

Если расчетное напряжение равно измеренному, расчет для этого узла заканчивают и переходят к следующему ! -му узлу линии Если и , и шк,, то переходят к п 2

7 Мощность НПЭ в 1-м узле линии определяется как

Аналогично определены значения всех токов и напряжений в каждом 1 -м узле линии, начиная с п. 1 Проведя расчет в направлении источника питания, найдены все узлы, в которых происходит НПЭ и мощности Р>ИК1

С целью проверки работоспособности предложенного алгоритма проведено численное моделирование с помощью ЭВМ ВЛ, состоящей из девяти участков, протяженностью по 50 м с параметрами, соответствующими предыдущим расчетам Были заданы мощности (при номинальном напряжении) контролируемого (во всех узлах ВЛ) и НПЭ (в узлах 2, 4, 6, 8). Мощности НПЭ при номинальном напряжении были приняты одинаковыми и равными 1 кВт, а полное сопротивление нагрузок - по 29 Ом Вычисленные значения напряжений во всех узлах ВЛ и мощности контролируемого потребления явились исходными данными для расчетов по предложенному алгоритму Результаты расчета мощностей НПЭ Рик приведены на рис 7 Погрешность вычисления мощностей Рж не превысила 5%

Метод организации КУЭ с защитой от НПЭ заключался в следующем Нагрузка (Н) ПЭ подключена к ЭС через контрольно-измерительные устройства (КИУ) Для частных домов, например, КИУ расположены на фасадах или на опорах ВЛ, для многоквартирных жилых домов - в этажных распределительных щитах Каждое КИУ состояло из счетчика электроэнергии {С), блока управления (БУ), разделительного высокочастотного фильтра (Ф) и двух электросетевых модемов (М) Кроме того, для ДУ процессом электроснабжения ПЭ подключен через

1,2 0.9

управляемый выключатель (УВ) Информация о потреблении электроэнергии передавалась внутрь здания (квартиры, помещения) по линии электроснабжения с помощью М, использующего метод, описанный в третьей главе Схема, поясняющая данный метод, показана на рис 8

Абонент получает информацию о потреблении электроэнергии с помощью блока индикации (БИ), также имеющего в своем составе М Энергосбыт получает информацию об электропотреблении через УСПД или концентратор (К), также имеющий М Абонент не имеет непосредственного доступа к узлу учета, поэтому не может выполнить несанкционированное подключение до него Энергосбыт имеет возможность ДУ процессом потребления электроэнергии, воздействуя на УВ

0,6

0,3

4 5 узлы линии

Рис 7 Распределение Рт по линии при НПЭ в узлах 2,4,6, 8

М

К

УВ„

БУ

М

М

ЭС I

КИУ

Н

М

БИ

Сторона абонента

Многофакторные методы ДУ потреблением электроэнергии с использованием специализированной АСКУЭ для территорий с различной концентрацией ПЭ, предложенные в работе, заключались в том, что нагрузкой каждого ПЭ управляли дистанционно из центра управления (ЦУ) АСКУЭ, воздействуя на коммутационный элемент (УВ) через СЭ или ИАУ по признаку несвоевременной или неполной оплаты потребленной электроэнергии в расчетный период или в связи с технологической необходимостью (ограничивалась на заданном уровне разрешенная мощность потребления)

Для этого на СЭ (или ИАУ), например, передавались сведения о последней произведенной оплате, что привело к существенному снижению требований к пропускной способности каналов связи Счетчик электроэнергии (или ИАУ) имел возможность контроля разности оплаченного и потребленного количества электроэнергии Диспетчер энергосбыта также подавал приоритетные команды индивидуального ограничения мощности и др, например, для выявления НПЭ Поясняющая данный метод схема с использованием радиоканала показана на рис 9 Команды из центра управления (ЦУ) подавались по радиоканалу через радиопередающее устройство (РПУ) непосредственно на СЭ (или ИАУ) при наличии встроенного модуля радиоприемника (метод применялся для территорий с малой

Рис 8 Схема реализации метода КУЭ с защитой от хищения

концентрацией ПЭ), либо через групповое устройство управления (УУ), оснащенное таким модулем (метод для территорий с высокой концентрацией ПЭ) Вышеизложенные методы направлены на снижение КПЭ от хищения электроэнергии, неоплаты и задержки платежей, а также от принудительного введения режима ограничения мощности «сверху» Эффективность предложенных методов подтверждена результатами опытной эксплуатации АСКУЭ в ГУП «Донэнерго»

Рис 9 Схема реализации метода ДУ энергопотреблением

В пятой главе «Разработка алгоритмов функционирования и структуры средств АСКУЭ» предложены алгоритмы и программы функционирования и структура средств АСКУЭ Разработаны многофункциональный СЭ, ИАУ, электросетевой модем, УСПД

Многофункциональный СЭ ведет многотарифный учет потребленной и оплаченной абонентом электроэнергии, коммутирует нагрузку ПЭ, регистрирует факты выхода напряжения за допустимые пределы и защищает при этом электрооборудование ПЭ, записывает в память параметры электрической сети, ведет журнал событий СЭ имеет возможность ДУ и обмена данными по интерфейсам RS-485 и PLC через модуль электросетевого модема Режимы работы и журнал событий, хранящиеся в памяти СЭ, индицируются на ЖК-индикаторе Управление режимами индикации осуществляется ПЭ дистанционно через любой имеющийся в его распоряжении ИК-пульт ДУ (например, от телевизора)

Структурная схема СЭ приведена на рис 10 Выполнение вешеуказанных функций реализовано в ИАУ, подключаемом к любому СЭ с импульсным или цифровым интерфейсным выходом (см рис. 11) Функция измерения электроэнергии в ИАУ отсутствует Данные об энергопотреблении ИАУ получает по интерфейсу связи непосредственно от внешнего СЭ

Базовый алгоритм работы этих устройств предложен следующий Измеряется количество электроэнергии по текущему тарифу и сравнивается с тем, которое оплатил ПЭ Сведения по оплате передаются из ЦУ АСКУЭ в СЭ или ИАУ через СМИ или М с использованием методов, описанных в третьей и четвертой главе. В случае задержки платежа или частичной оплаты устройство предупреждает ПЭ и ограничивает мощность электропотребления Уровни и сроки предупреждения и ограничения фиксируются в договоре на электроснабжение и программируются в устройствах в виде уставок Это избавляет энергосбыт от выписки квитанций и соответствующих затрат на их выписку, рассылку и контроль оплаты Кроме того, появляется возможность использования разных форм оплаты: платежные карты, банкоматы, электронные деньги После ликвидации задолженности режим электропотребления полностью восстанавливается Аналогично исполняется команда

диспетчера регулировки мощности электропотребления (индивидуально, для группы ПЭ, для всех ПЭ)

j ИРП {—«{

Часы

ДТ 1

+

ВМ МП

дн

*

АЦП

дан ЭП

И

БУК

ФКИ

СМИ

ндикация

Рис 10. Структурная схема СЭ Рис 11. Схема включения ИАУ

Обозначения на рис 10 ИРП - источник резервного питания; ДТ - датчик тока, ВМ — вычислитель мощности, ДН - датчик напряжения, АЦП — аналого-цифровой преобразователь, ДНИ - датчик напряжения на нагрузке, МП - микропроцессор, ЭП - энергонезависимая память, И — индикатор, БУК — блок управления коммутатором, ФКИ — формирователь контрольных импульсов, СМИ — сменный модуль интерфейса На рис 11 обозначено М - электросетевой модем, Ф/П -фильтр-преобразова-тель, БП - блок питания, С - счетчик Э„ МК — микроконтроллер, УЗО — устройство защитного отключения, К — коммут атор, R — балластный резистор,Н - нагрузка

Электросетевой модем является элементом транспортного уровня АСКУЭ и предназначен для обеспечения процесса обмена информацией между элементами АСКУЭ нижнего уровня, т е между СЭ или ИАУ и УСПД УСПД обслуживает группу подчиненных ему СЭ или ИАУ, получает от них необходимую информацию, и обеспечивает передачу для них команд и данных от ЦУ АСКУЭ Технические характеристики соответствуют ГОСТр 51317 3 8-99 (МЭК61000-3-8-97) В модеме реализованы схемы метода ПД, поясненные рисунками 2-4

Модем отличается от аналогичных устройств малой ценой, а также высокой устойчивостью к затуханию сигнала на линии (66 дБ). С помощью модема, реализованы системы передачи данных (СПД) по ЭС по принципу "Master-Slave" с адресным протоколом обмена или по принципу "точка-точка" (аналог выделенной линии) с поддержкой ретрансляции Заложена возможность ведения единого времени и календаря в СПД, а также перенастройки сетки рабочих частот При этом опорная частота для проведения сеанса связи выбиралась автоматически в зависимости от качества прохождения сигнала Предварительный выбор сетки опорных частот проводился в автоматизированном режиме из диапазона 9-95 кГц с шагом в 1 кГц с помощью тест-программы (см иллюстрацию работы на рис 12)

V Обработка статистики

Г^шодвмч стиля ло-jcv-j.-'S 05 2(ХИ 11.36'ФО . 15 Oj 2C07 1? 2VC7i

V ;»

i"

iflLH

К w rf » »

Зглитгим J] V/ .Ю" • ':'. m

Рис. 12. Тестовая частотная диаграмма

Для эффективной работы модема разработан и применен пакетный протокол связи с гарантированной доставкой и контролем целостности данных. Обмен с терминалом выполняется по последовательному интерфейсу логический

Канал связи с ЦУ Л АОС/Э

"HasteF М

RS-48J

УСПД Л---1\ SI-V

RS-232

ПЭВМ /1-ч V" 1 v

Slave

Н

Устройство со встроенным Slave М

Slave

М

С

С Г.

эс

Рис. 13. Пример организации СПД

UART со скоростью 2400 бод, RS-232, RS-485. Протокол обмена построен на базе АТ-команд Hayes-совместимых модемов. Пример организации СПД типа "Master-Slave" приведен на рис. 13.

Устройство сбора и передачи данных предназначено для сбора, накопления и хранения информации с ИАУ или СЭ, а также для обеспечения локального и централизованного управления ИАУ или СЭ.

Данные и?. УС11Д также могут быть использованы для целей анализа и прогнозирования электропотребления, симметрирования сети, расчета потерь и др

Структурная схема УСПД приведена на рис, 14. Блок управления (БУ) реализован на основе микроконтроллера, блок запоминающего устройства (БЗУ) имеет в своем составе энергонезависимую память. Модули интерфейсов (МИ) - сменные. В качестве МИ связи с ИАУ или СЭ использован модуль электросетевого модема или модуль интерфейса R5-48j. Интерфейс связи с пультом контролера (ПК) обеспечивает обмен по RS-232, RS-485 или USB.

Прием команд из ЦУ АСКУЭ обеспечен модулем цифрового радиоприемника, от ПК, либо через RS-232 по любому имеющемуся в распоряжении энергосбыта каналу связи (GSM, проводные каналы). Блок, питания (БП) имеет аккумулятор и зарядное устрой-

МИ ИАУ

мигж

ЬУ

*> МИЦУ

п:

ш

П 6И

Рис, 14. Структурная схема УСПД ство

В заключении сформулированы основные результаты работы, которые сводятся к следующему

1 На основе анализа причин, порождающих КПЭ в ЭС 0,4 кВ, и их структуры, обоснован критерий, определяющий эффективность функционирования АСКУЭ минимум затрат при комплексном снижении КПЭ

2 Предложен метод синтеза оптимальной структуры АСКУЭ, в основе которого лежит использование понятия рентабельного КМ, соответствующего целевой функции АСКУЭ, связанной с комплексной минимизацией КПЭ

3 На основе понятия рентабельного КМ, обеспечивающего оптимизацию функциональных связей в АСКУЭ, синтезирована структура АСКУЭ, удовлетворяющая критерию минимума затрат при реализации ее целевой функции

4 Разработаны математическая и реализованы имитационные модели функционирования информационной системы формирования команд управления в АСКУЭ, позволяющие оптимизировать пропускную способность и затраты на ее функционирование, с учетом нестационарности процессов, применения различных форм оплаты с целью снижения КПЭ из-за недостатков в энергосбытовой деятельности и задержки платежей

5 Решен ряд условно оптимизационных задач для многоканальной модели информационной системы формирования команд управления в АСКУЭ, представленной как СМО вида (М!М !с) (СО/со/сс) в стационарном режиме ее функционирования, связанных с определением оптимального числа каналов и уровней обслуживания в подсистеме приема и обработки платежей

6 Предложен и обоснован метод приема-передачи информации в АСКУЭ по ЭС 0,4 кВ, основанный на применении ОФМ сигнала, передаваемого по ЭС в окрестности нуда основной гармоники напряжения ЭС, в сочетании с использованием этой окрестности для синхронизации в организуемом канале связи

7 Предложены метод организации радиосети адресного управления элементами АСКУЭ и формат команды управления, которые позволяют, используя стандартное радиооборудование и протоколы связи, с малыми затратами организовать сеть управления на территориях с неразвитой инфраструктурой связи, повысить скорость информационного обмена и увеличить адресное пространство протоколов связи

8 Предложены методы выявления НПЭ в ЭС 0,4 кВ с помощью специализированной АСКУЭ, позволяющие выявлять места и мощности НПЭ

9. Предложен новый метод КУЭ, отличающийся возможностью организации выносного узла КУЭ с дистанционным управлением (ДУ) нагрузкой и индикацией характеристик режима электропотребления на стороне абонента, в целях пресечения НПЭ и использующий ЭС для передачи телеметрической информации и команд управления

10 Предложены методы многофакторного ДУ потреблением электроэнергии с использованием специализированной АСКУЭ для территорий с различной концентрацией ЭП, базирующиеся на рациональном сочетании методов передачи информации по ЭС и радиоканалу, позволяющие управлять электропотреблением любого абонента по финансовому, временному и технологическим признакам

11 Разработаны алгоритмическое обеспечение и средства АСКУЭ, позволяющие реализовать новые структуру и функции АСКУЭ, направленные на снижение КПЭ

12 Разработанные методы и средства внедрены в НПФ «Южно-Российский информационный центр», НПФ «Электронные информационные системы», ВЗАО «АСЭН» г. Москва, ОАО «Мытищинский электротехнический завод», в учебный процесс ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса»

Приложения включают тексты программ, принципиальные схемы и иллюстративный материал, поясняющий работу элементов АСКУЭ, структуру протоколов информационного обмена между элементами АСКУЭ, результаты имитационного моделирования, акты внедрения результатов диссертационной работы, протоколы результатов опытной эксплуатации АСКУЭ и др. документы

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В журналах, рекомендованных ВАК:

1 Сапронов, А А К вопросу о создании эффективного механизма контроля и учета электропотребления в сетях 0,4 кВ / А А Сапронов // Промышленная энергетика. - 2004 - № 1 - С 22-28

2 Сапронов, А А Оперативное выявление неконтролируемого потребления электроэнергии в электрических сетях напряжением до 1 кВ / А А Сапронов, С JI Кужеков, В Г Тынянский // Изв. вузов Электромеханика - 2004 - № 1 - С 55 -58

3 Выявление неконтролируемого потребления электроэнергии / С Л Кужеков, А А Сапронов, В Г Тынянский, И Ю Натхо // Кибернетика электрических систем Материалы XXVI сессии Всеросийского семинара «Диагностика электрооборудования» - Новочеркасск Ред журн «Изв вузов Электромеханика», 2004 -Ч 1 -С 157 - 158 (Приложение к журналу)

4 Автоматизированная система контроля и учета электроснабжения 0,4 кВ / А. А Сапронов, А Ю Никуличев, Д. В Медведев, В. Г Тынянский // Кибернетика электрических систем материалы XXVI сессии всероссийского семинара «Диагностика энергооборудования» В 2ч Новочеркасск, 21-24 сент 2004 г • Ред журн «Изв вузов Электромеханика» - 2004. -41 - 236 с. (Приложение к журналу)

5 Организационно-технические мероприятия по снижению коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ / А А Сапронов, И Ю Натхо, А В. Коваленко // Кибернетика электрических систем Материалы XXVI сессии Всероссийского семинара «Диагностика энергооборудования» В 2ч Новочеркасск, 21-24 сентября 2004г Юж -Рос гос техн ун-т Новочеркасск Ред Журн «Изв вузов. Электромеханика», 2004 - 41 - С 161-163 (Приложение к журналу)

6 Сапронов, А А Способ выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в электрической сети напряжением до 1 кВ с помощью автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии / А А Сапронов, С J1 Кужеков, В Г. Тынянский, И Ю Натхо // Изв вузов Электромеханика - 2004 - № 6 -С 23-27

7 Сапронов, А. А Использование математических моделей для синтеза сети цифрового адресного радиоуправления в АСКУЭ 0,4 кВ с оптимальной функциональной пропускной способностью / А. А Сапронов, Д В Медведев // Известия вузов Электромеханика - 2004 - № 6 - С 67-69.

8 Сапронов, А А Анализ пропускной способности канала управления электронными счетчиками электроэнергии в АСКУЭ / А А Сапронов, А Ю Никули-чев, Г Р Верещагин, Д. В Медведев // Изв вузов. Электромеханика - 2005. - № 4 - С 80 - 82

9 Сапронов, А А. Анализ структуры коммерческих потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях / А А Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка -2006 - № 4 - С 47-49

10 Сапронов, А А Способы хищения электроэнергии и их роль в структуре коммерческих потерь / А А Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка -2006 - № 4 - С 50 - 52

11 Сапронов, А А Неплатежи как фактор роста коммерческих потерь электроэнергии / А А. Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка - 2006 - № 5 -С 55-56

12 Сапронов, А А. Анализ эффективности мероприятий по снижению коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ / А А. Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка. - 2006 - № 5. - С. 57 - 58.

13 Сапронов А А Требования, критерий оптимальности и функции цели АСКУЭ для бытового и мелкомоторного сектора электрических сетей напряжением 0,4 кВ / А А Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка - 2006 - № 6. -С 57 - 58

14 Функциональная модель расчетной подсистемы счетчика электроэнергии АСКУЭ бытового и мелкомоторного сектора / А А Сапронов, А Ю Никуличев // Кибернетика электрических систем Материалы XXVII сессии семинара «Электроснабжение» 27-29 сентября 2005г / Юж -Рос Гос Техн. Ун-т (НПИ) - Новочеркасск Ред Журн «Изв вузов. Электромеханика», 2006 - С 64 - 66 (Приложение к журналу)

15 Функциональные решения при создании АСКУЭ бытового и мелкомоторного сектора с различной концентрацией абонентов / А А Сапронов, А Ю. Никуличев И Кибернетика электрических систем Материалы XXVII сессии семинара «Электроснабжение» 27-29 сентября 2005 г Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) - Новочеркасск Ред Журн «Изв вузов Электромеханика», 2006 - С 67-69 (Приложение к журналу).

16 Сапронов А А., Никуличев А Ю Протоколы и алгоритмы информационного обмена в АСКУЭ бытового и мелкомоторного сектора / А А Сапронов, А Ю Никуличев // Кибернетика электрических систем Материалы XXVII сессии семинара «Электроснабжение» 27-29 сентября 2005 г / Юж -Рос Гос. Техн Ун-т (НПИ). - Новочеркасск Ред журн «Изв. вузов Электромеханика», 2006 - С 69 -71 (Приложение к журналу).

17 Сапронов А А Анализ и синтез оптимальной структуры АСКУЭ для коммунально-бытового сектора потребителей электроэнергии / А А Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка - 2007 - № 4 - С 60-63

В других журналах и сборниках научных трудов:

18 Сапронов, А А Концептуальный подход к организации и управлению предприятиями коммунального хозяйства // Проблемы экономики и организации производственных и социальных систем' сб научн трудов / редколлегия проф Белоусов В M, лоц Водолазский А А (отв секретарь), проф Гончаров В H , проф Павлов M II -Вып 4 - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001 -С 131-135

19 Сапронов, А А Проблема создания эффективного организационно-эконо-мического механизма управления процессом электроснабжения потребителей / А А Сапронов // Современные аспекты экономики - 2002 - № 6 - С 142 -149

20 Особенности использования автоматизированных систем контроля и учета энергопотребления / А А Сапронов, В Г Тынянский // Современные энергетические системы и комплексы и управление ими Материалы III Междунар Науч.-прак. Конф Новочеркасск, 30 мая-10 июня 2003 г В 3 ч / Юж -Рос гос техн ун-т(НПИ) Новочеркасск ЮРГТУ,2003 -Ч 1 -С 31-40

21 Сапронов, А А Об автоматизированной системе контроля и учета электроснабжения однофазных потребителей 0,4 кВ / А А Сапронов, А Ю Никули-чев, А А. Зайцев // Энергетик - 2003. - № 10

22 Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии однофазных электропотребителей / А А Сапронов, А. Ю Никуличев, А А Зайцев, С Л. Кужеков, В Г. Тынянский // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах Материалы IV Междунар Науч -практ конф , г Новочеркасск / Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) - Новочеркасск. ЮРГТУ, 2003.-С 37-49.

23 Аналитические методы в нелинейных динамических системах контроля и учета электроэнергии / В Г Фетисов, А А Сапронов, Д В Медведев // Математические методы в технике и технологиях Сб науч тр - Ростов-на-Дону РГАСХМ, 2003 - С 52-54.

24 Новое о знакомом Доклад на семинаре в Белорусской научно-промышленной ассоциации в г Минске 27 11.2003 г /А А Сапронов, А. Ю Никуличев // Энергия и менеджмент - 2004 - № 1

25. Разработка алгоритма снижения потребляемой мощности в электросетях 0,4 кВ / В Г. Фетисов, А А Сапронов, Д В Медведев // Математические методы в технике и технологиях Сб тр. XVIII Международ науч конф Т4 Казань Изд-во КГТУ, 2005 - С. 119-121

26 Проблема коммерческих потерь в сетях электроснабжения 0,4 кВ и пути ее решения / А Г Сапронов, С JI Кужеков, А А. Сапронов // Альтернативные естественновозобновляющиеся источники энергии и энергосберегающие технологии, экологическая безопасность регионов- Материалы выездной сессии секции энергетики, машиностроения и процессов управления РАН Ч 2 Ессентуки, 2005 / Шахты, изд-во ЮРГУ ЭС, 2005 - С 69 - 71

27 Методология оперативного управления процессом потребления электроэнергии в сетях 0,4 кВ / В Г Фетисов, А А Сапронов, Д В Медведев И Альтернативные естесвенновозобновляющиеся источники энергии и энергосберегающие технологии, экологическая безопасность регионов: Материалы выездной сессии

секции энергетики, машиностроения и процессов управления РАН 4.2 Ессентуки, 2005 / Шахты, изд-во ЮРГУЭС, 2005 - С. 87 - 90

28 Сапронов, А. А Новый взгляд на старую проблему как собрать деньги с населения при помощи АСКУЭ / А А Сапронов, В Я Ершов, A. M Иванов // Энергосбережение. - 2006 - № 1.

29 Некачественная электроэнергия - дополнительная составляющая коммерческих потерь энергопредприятия / А. А Сапронов, Д С Гончаров // Современные энергетические системы и комплексы, и управление ими: Материалы VI Ме-ждунар Науч -практ. конф, г. Новочеркасск, 21 апреля 2006 г / Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) - Новочеркасск- ЮРГТУ, 2006 - ч 2 - С 68 - 77

30 Исследования процессов в электрической сети напряжением 0,4 кВ для организации передачи данных в АСКУЭ / А А. Сапронов, А Ю Иикуличев, А Г Лещенко, А. Е. Толстенев // Кибернетика энергетических систем Материалы XXVIII сессии Всероссийского семинара «Диагностика энергооборудования» Новочеркасск, 25 - 26 октября, 2006 Юж.-Рос гос техн. ун т (НПИ) «Известия вузов Сев -Кав. регион» Новочеркасск, 2006. - С 147 -149 (Приложение № 15)

31 Модем дня передачи данных по электрической сети напряжение 0,4 кВ / А А Сапронов, А Ю Никуличев, И Е. Старченко, M В Кириченко // Кибернетика энергетических систем Материалы XXVIII сессии Всероссийского семинара «Диагностика энергооборудования» Новочеркасск, 25 - 26 октября, 2006 Юж -Рос гос. техн ун-т (НПИ): «Известия вузов Сев -Кав регион» Новочеркасск, 2006 - С 164 - 165 (Приложение № 15)

32 Способ автоматизации энергоучета в электрических сетях напряжением 0,4 кВ с защитой от хищения электроэнергии / А А Сапронов, А Ю Никуличев // Кибернетика энергетических систем Материалы XXVIII сессии Всероссийского семинара «Диагностика энергооборудования» Новочеркасск, 25 - 26 октября, 2006 Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) «Известия вузов Сев -Кав регион». Новочеркасск, 2006 - С 166 - 167 (Приложение № 15).

33 Критерии оценки эффективности АСКУЭ для бытового и мелкомоторного сектора электрических сетей напряжением 0,4 кВ / А А Сапронов // Кибернетика энергетических систем Материалы XXVIII сессии Всероссийского семинара «Диагностика энергооборудования» Новочеркасск, 25 - 26 октября, 2006 Юж -Рос гос. техн ун-т. (НПИ) «Известия вузов Сев -Кав регион» Новочеркасск, 2006 - С 167- 168 (Приложение № 15)

34 Контроль показателей качества электроэнергии / А А Сапронов, Д С. Гончаров // Кибернетика энергетических систем Материалы XXVIII сессии Всероссийского семинара «Диагностика энергооборудования» Новочеркасск, 25 - 26 октября, 2006 Юж -Рос гос техн ун-т. (НПИ) «Известия вузов Сев -Кав. регион». Новочеркасск, 2006 - С 146 - 147 (Приложение № 15)

Получены патенты на изобретения:

35 Устройство для оперативного управления процессом отпуска и потребления электрической энергии в сетях переменного тока- пат 2193812 Рос Федерация МКИЛ3 Н02 J 13/00, G01 R 21/00, 21133 / Сапронов А А , Зайцев А А , Никуличев А Ю -№2000112242/09, заявл. 15 05. 2000, опубл 27 11 2002, Бюл № 33 -6с

36. Способ централизованного дистанционного управления процессом отпуска электрической энергии пат 2225011 Рос Федерация-МПКЛ7 0011121/00, 0011122/00 / Сапронов А А , Зайцев А А, Никуличев А Ю , заявитель и патентообладатель ООО Научно-производственная фирма «Южно-Российский информационный центр» - №2002113882/09, заявл 27 05 02, опубл 27 02 04,Бюл № 6 -6с

37 Способ выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в сетях 0,4 кВ: пат. 2251703 Рос Федерация / Сапронов А А , Зайцев А А , Никуличев А Ю , Семенов Г Д , Вязун А А , Кужеков С Л , Тынянский В Г , Медведев Д В, заявитель и патентообладатель ООО Научно-производственная фирма «Южно-Российский информационный центр» -№ 2003111109/28, заявл 17 04 03,опубл 27 10 04,Бюл №13 -Зс

38 Способ выявления неконтролируемого потребления электроэнергии в электрической сети 0,4 кВ пат 2003121370 Рос Федерация. МПКЛ7 СО 1II11/24 / Сапронов А А, Зайцев А А, Никуличев А Ю, Семенов Г Д, Вязун А А, Кужеков С Л , Тынянский В Г , Медведев Д В , Натхо И Ю, заявитель и патентообладатель ООО Научно-производственная фирма «Южно-Российский информационный центр».-№ 2003121370/28, заявл 10.07 03, опубл 20 02 05, Бюл №5 -1 с

39 Способ управления процессом отпуска электрической энергии с возможностью регулировки потребляемой мощности пат 2269785 Рос Федерация МПКЛ7 вО 11121/00 / Сапронов А А, Никуличев А Ю, Семенов Г Д, заявитель и патентообладатель ООО Научно-производственная фирма «Электронные информационные системы» - № 2004123509/28, заявл 30 07. 04, опубл. 10 02 06, Бюл № 4 - 8 с • ил

40 Способ управления процессом отпуска электрической энергии на территориях с высокой концентрацией потребителей пат 2277280 Рос Федерация: Н02ЛЗ/00. С01Я11/00 / Сапронов А А, Никуличев А Ю , заявитель и патентообладатель ООО Научно-производственная фирма «Электронные информационные системы» -№2005101177/09, заявл 19 01. 2005, опубл 27 05 2006, Бюл №15 -11с ил

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве. [2,3, 6, 37, 38] - предложение использовать АСКУЭ для выявления НПЭ и разработка методов выявления НПЭ с помощью АСКУЭ, [5,20,26, 29,34] - уточнение структуры КПЭ, предложение применять АСКУЭ для снижения КПЭ и контроля ПКЭ, [4, 21,22,24, 36,27,28,39, 40] - алгоритмы работы АСКУЭ, [7] - определение границ применимости математических моделей, [14, 15,16] - алгоритмы функционирования элементов АСКУЭ, [23] - формулировка задачи и определение подходов к моделированию АСКУЭ; [25] - принципы построения алгоритма, его функциональная реализация, [30, 31] - принципы организации информационного обмена по электросети, [32] - идея способа, [35] - принцип функционирования устройства

Сапронов Андрей Анатольевич

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4 кВ

Автореферат

Подписано в печать 14 09 2007 Формат 60x84 Vit Бумага офсетная Ризография Уел печ л 2,25 Уч-изд л 2,51 Тираж 120 экз Заказ 8S5

Типография ЮРГТУ (НПИ) 346428, г Новочеркасск, ул Просвещения, 132 Тел, факс (863-52) 5-53-03

ВВЕДЕНИЕ

1. КОММЕРЧЕСКИЕ ПОТЕРИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4 кВ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИХ СНИЖЕНИЮ

1.1. Анализ структуры коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ

1.2. Способы хищения электроэнергии и их роль в структуре коммерческих потерь

1.3. Неплатежи как фактор роста коммерческих потерь электроэнергии

1.4. Некачественная электроэнергия - дополнительная составляющая коммерческих потерь энергопредприятия

1.5. Анализ эффективности мероприятий по снижению коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ

1.6. Основные способы автоматизации коммерческого учета электроэнергии в бытовом и мелкомоторном секторе

1.7. Требования, критерий оптимальности и функция цели АСКУЭ Выводы

2. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ АСКУЭ. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБСЛУЖИВАНИЯ АБОНЕНТОВ

2.1. Анализ и синтез оптимальной структуры АСКУЭ

2.1.1. Нормативная алгоритмическая модель АСКУЭ

2.1.2. Формализованное представление конструктивного многообразия

2.1.3. Процедура синтеза АСКУЭ из конструктивного многообразия

2.2. Моделирование процессов обслуживания абонентов

2.2.1. Основные принципы моделирования процесса обслуживания абонентов

2.2.2. Операторная схема моделирующего алгоритма

2.2.3. Получение выборки случайных чисел с заданным законом распределения

2.2.4. Имитационные модели и их программная реализация 122 2.3. Моделирование и оптимизация процесса облуживания абонентов учетом многоканальности

2.3.1. Предварительные сведения

2.3.2. Расчет оптимального числа каналов обслуживания в многоканальной системе типа (M/M/c):(GD/ оо / оо) при заданных Л и ju

2.3.3. Стоимостная модель с учетом предпочтительности уровня обслуживания

2.3.4. Расчет оптимального числа каналов с = (c)opt, минимизирующего общие издержки

2.3.5. Расчет оптимального уровня функционирования многоканальной СМО с разными значениями Л1,.,ЛС и разными значениями //j,//2,.,//c

Выводы

3. ОРГАНИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА В АСКУЭ

3.1. Использование электрической сети напряжением 0,4 кВ для передачи данных в АСКУЭ

3.2. Разработка метода приема-передачи данных по электрической сети напряжением 0,4 кВ

3.3. Метод организации радиосети адресного управления

3.4. Анализ пропускной способности канала адресного управления 207 Выводы

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ КОММЕРЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АСКУЭ

4.1. Обзор существующих методов выявления неконтролируемого потребления электроэнергии

4.2. Предлагаемые методы выявления неконтролируемого потребления электроэнергии с помощью АСКУЭ

4.3. Метод учета потребляемой электроэнергии с защитой от НПЭ

4.4. Методы многофакторного управления электропотреблением

Выводы 263 5. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

АСКУЭ

5.1. Состав и назначение основных программно-технических средств АСКУЭ

5.2. Исполнительное абонентское устройство

5.3. Электросетевой модем

5.4. Устройство сбора и передачи данных

Актуальность проблемы

Реформирование электроэнергетической отрасли России в последнее время сопровождается организационно-техническими сложностями и социально-экономическими противоречиями, обусловленными как общими социально-экономическими процессами в стране, так и особенностями собственно процесса электроснабжения. Если в промышленной энергетике в настоящее время в основном налажен достоверный учет потребляемой электроэнергии, и технологический процесс энергоснабжения позволяет применять избирательно меры воздействия к неплательщикам, то процесс потребления электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ в больших масштабах пока не поддается достоверному учету и контролю.

Известно, что в ЭС 0,4 кВ весьма актуальна проблема снижения коммерческих потерь электроэнергии (КПЭ), обусловленных в основном неплатежами и хищением (несанкционированным потреблением (НПЭ)) электроэнергии. Статистические данные показывают, что величина КПЭ в отдельных районах России достигает 35-40 % от объема потребленной электроэнергии. Убытки от коммерческих потерь в электрических сетях РАО «ЕЭС России» оцениваются около 30 млрд. руб./год. По сведениям ОАО «Мосэнергосбыт» 99 % украденного электричества в электрических сетях напряжением 0,4 кВ приходится на небольшие фирмы, склады, офисы и промышленные предприятия. На физических лиц списывается 0,8 % украденного электричества. Однако такая пропорция далеко не везде одинакова. В сельских электрических сетях и сетях с преобладанием коммунально-бытовой нагрузки доля коммерческих потерь в бытовом секторе, как правило, наибольшая.

Наряду с внешними факторами, определяющими появление и рост КПЭ, имеются и внутренние условия, способствующие их проявлению. Главным здесь является монопольный характер энергосбытовой деятельности предприятий, позволяющий не уделять должного внимания минимизации внутренних издержек при реализации политики энергосбережения. Такой подход изначально ориентирован на включение издержек и затрат энергопредприятия в отпускной тариф на электроэнергию. Отсутствие сдерживающих законодательных и экономических рычагов при этом неизбежно приводит к росту тарифов на электроэнергию и социальной напряженности в обществе.

Исследованием причин возникновения, анализом структуры КПЭ, нормированием и разработкой мероприятий по их снижению в нашей стране активно занимаются научно-исследовательские коллективы, возглавляемые д.т.н. В.Э. Во-ротницким и д.т.н. Ю.С. Железко. Следует также отметить большую практическую работу в этой области, проводимую инженерными коллективами ОАО «Мосэнерго», ОАО «Пятигорские электрические сети», ОАО «Ростовэнерго», ГУЛ «Донэнерго» и др. Разработанные ими рекомендации и организационно-технические мероприятия по снижению КПЭ активно внедряются, принося весомый экономический эффект.

Как показывает мировой опыт, при повышении доли доходов от бытовых потребителей электроэнергии (ПЭ) свыше 20 % в общей сумме доходов энергокомпании необходимо принятие дополнительных мер по обеспечению «собираемости» платежей. В числе данных мер предусматривается внедрение эффективной автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).

В настоящее время насчитывается множество разнообразных модификаций АСКУЭ, большинство из которых еще не получили достаточного распространения. В некоторых случаях это связано с техническими ограничениями заложенного в них метода, в других - с достаточно высокой стоимостью внедрения и затратами на эксплуатацию, которые ставят под сомнение экономическую эффективность внедрения подобных систем. Видимо, это является следствием упущения на этапе их разработки некоторых важных особенностей процессов электроснабжения и коммерческого учета электроэнергии (КУЭ), характерных для российских электросетей.

Вместе с тем экономическая ситуация в отрасли оставляет совсем мало времени на разработку оптимальной системы, способной упорядочить взаимоотношения бытовых и мелкомоторных ПЭ и электроснабжающих организаций с учетом специфики данного сектора. Об этом свидетельствует как постепенное возрастание доли доходов от электроснабжения бытовых и мелкомоторных ПЭ в общей сумме доходов предприятий энергосбыта, так и тесно связанный с данным процессом рост КПЭ.

Указанные обстоятельства объясняют актуальность разработки мероприятий, связанных с созданием и внедрением эффективной системы автоматизации энергоучета, комплексно решающей проблему снижения КПЭ в электрических сетях напряжением 0,4 кВ.

Подтверждением актуальности темы диссертации является и тот факт, что она выполнялась в соответствии с Федеральным законом РФ «Об энергосбережении». Направление научных исследований соответствует перечню критических технологий федерального уровня (раздел 6. «Топливо и энергетика», § 6.1.6. «Системы мониторинга и контроля потребляемых энергоресурсов»).

Объектом исследования диссертационной работы является процесс автоматизации коммерческого учета электроэнергии коммунально-бытовых и мелкомоторных потребителей электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ.

Предметом исследования являются научные методы и средства автоматизации коммерческого учета электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ.

Целью диссертационной работы является снижение КПЭ за счет комплексного применения существующих и новых разработанных методов и средств автоматизации КУЭ.

Поставленная цель потребовала решения следующих научных задач:

1. Анализа структуры коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ, мероприятий по их снижению и методов автоматизации коммерческого учета электроэнергии, формулирования требований к АСКУЭ и критериев эффективности ее функционирования.

2. Анализа существующих структур АСКУЭ и синтеза структуры АСКУЭ, отвечающей критериям эффективности ее функционирования и практической реализуемости.

3. Разработки моделей функционирования элементов АСКУЭ для решения прикладных оптимизационных задач, направленных на минимизацию затрат на содержание инфраструктуры АСКУЭ и снижение КПЭ.

4. Исследования и разработки методов организации информационного обмена в АСКУЭ, обеспечивающих требуемые характеристики быстродействия, надежности и экономичности.

5. Разработки методов снижения коммерческих потерь электроэнергии с применением АСКУЭ.

6. Разработки алгоритмического, программного обеспечения и средств АСКУЭ, отвечающих критериям эффективности и реализующих вышеуказанные методы.

Методы исследований. Для решения поставленных в диссертационной работе научных задач использовались методы теории электрических цепей, системного анализа, теории систем массового обслуживания, сетей Петри, методы оптимизации, теории погрешностей, теории надежности, математического и имитационного моделирования, натурного эксперимента, алгоритмизации и др.

Достоверность и обоснованность результатов научных исследований обеспечена совпадением результатов имитационного моделирования, натурных экспериментов и испытаний, обеспеченных современной измерительной базой, а также результатами опытной эксплуатации. Новизна и реализуемость технических предложений, отраженных в диссертационной работе, подтверждена полученными патентами на изобретения, а также их практическим внедрением.

Научная новизна результатов проведенных исследований характеризуется следующим:

1. Предложен метод синтеза структуры АСКУЭ, использующий понятие рентабельного конструктивного многообразия (КМ) элементов и функциональных связей АСКУЭ, удовлетворяющей критерию минимума затрат при комплексном снижении коммерческих потерь электроэнергии,.

2. Разработаны имитационные модели, моделирующие алгоритмы и программы функционирования подсистемы обработки информации о платежах и формирования команд управления в АСКУЭ. Полученные модели позволяют оптимизировать пропускную способность и затраты данной подсистемы в общей структуре АСКУЭ с учетом нестационарности процессов, применения различных форм оплаты, а также снижать коммерческие потери электроэнергии, вызванные задержкой платежей.

3. Предложен и обоснован новый метод приема-передачи информации в АСКУЭ по электрической сети напряжением 0,4 кВ, отличающийся применением относительно-фазовой модуляции (ОФМ) сигнала, передаваемого по ЭС в окрестности нуля основной гармоники напряжения ЭС, в сочетании с использованием этой окрестности для синхронизации в организуемом канале связи.

4. Разработаны новые методы выявления несанкционированного потребления электроэнергии в электрической сети напряжением 0,4 кВ с помощью специализированной АСКУЭ, позволяющие определять места и мощности этого потребления.

5. Предложен новый метод коммерческого учета электроэнергии, отличающийся возможностью организации выносного узла учета с дистанционным управлением нагрузкой и индикацией характеристик режима электропотребления на стороне абонента, в целях пресечения несанкционированного потребления электроэнергии и использующий электрическую сеть для передачи телеметрической информации и команд управления.

6. Предложены новые методы многофакторного дистанционного управления потреблением электроэнергии с использованием специализированной АСКУЭ для территорий с различной концентрацией ЭП, базирующиеся на рациональном сочетании методов передачи информации по электрической сети и радиоканалу, позволяющие управлять электропотреблением любого абонента по финансовому, временному и технологическим признакам.

7. Разработаны новое алгоритмическое и программное обеспечение, средства АСКУЭ (счетчик электрической энергии, исполнительное абонентское устройство, электросетевой модем, устройство сбора и передачи данных), позволяющие реализовать новые структуру и функции АСКУЭ, направленные на снижение коммерческих потерь электроэнергии.

Практическая значимость:

1. Предложенная структура АСКУЭ обеспечивает снижение коммерческих потерь электроэнергии, затрат на ее функционирование и сокращение потерь времени абонентами при обслуживании в пунктах приема платежей.

2. Применение разработанных алгоритмов и программ позволяет моделировать процессы обработки информации в АСКУЭ в различных ситуациях с целью повышения ее пропускной способности и снижения затрат на ее содержание.

3. Предложенный метод приема-передачи информации по электрической сети напряжением 0,4 кВ недорог в реализацию и применим для решения широкого круга задач (телеуправление, сигнализация и др.).

4. Предложенные формат команды управления и методика организации радиосети адресного управления элементами АСКУЭ позволяют, используя стандартное радиооборудование и протоколы связи, с малыми затратами организовать сеть управления на территориях с неразвитой инфраструктурой связи, повысить ее пропускную способность и увеличить ее адресное пространство.

5. Разработанные методы выявления несанкционированного потребления электроэнергии позволяют оперативно и избирательно выявлять места и мощности этого потребления в целях снижения коммерческих потерь электроэнергии.

6. Использование предложенных методов организации выносного узла коммерческого учета электроэнергии и многофакторного дистанционного управления электропотреблением позволяет снизить КПЭ, связанные с НПЭ, несвоевременной или неполной ее оплатой, введением режима ограничения мощности.

7. Применение разработанных алгоритмов и средств ориентировано на недорогую реализацию АСКУЭ с новыми функциональными свойствами, направленными на комплексное снижение КПЭ. Их практическое использование позволяет также получать данные о режимах электропотребления, необходимых в широких целях, в том числе для выявления причин и источников нарушения показателей качества электроэнергии, расчета потерь электроэнергии, прогнозирования электропотребления и др.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

1. Синтезированная структура АСКУЭ и алгоритмы ее функционирования.

2. Имитационные модели функционирования информационной системы формирования команд, оптимизирующей технологические и экономические параметры АСКУЭ, с учетом различных форм, условий и ограничений по обслуживанию абонентов.

3. Методы приема-передачи информации в АСКУЭ по электрической сети напряжением 0,4 кВ и организации радиосети адресного управления в АСКУЭ для территорий с неразвитой инфраструктурой связи.

4. Методы выявления несанкционированного потребления электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ с помощью АСКУЭ.

5. Метод коммерческого учета электроэнергии, позволяющий организовать выносной узел КУЭ с дистанционным управлением нагрузкой и индикацией характеристик режима электропотребления на стороне абонента.

6. Методы многофакторного дистанционного управления потреблением электроэнергии с использованием специализированной АСКУЭ с учетом различной концентрации ЭП.

7. Алгоритмическое обеспечение и средства АСКУЭ, реализующие новые функции АСКУЭ, направленные на снижение коммерческих потерь электроэнергии.

Результаты работы использованы при выполнении госбюджетной научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы по программе «Старт» (per. № 0120.0 501376), а также при выполнении инновационных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проводимых НПФ «Южно-Российский информационный центр» и НПФ «Электронные информационные системы» г. Шахты Ростовской обл.

Полученные научные результаты использованы при реализации лицензионного соглашения между НПФ «Электронные информационные системы» и ВЗАО «АСЭН» г. Москва, зарегистрированного Роспатентом РФ от 13.12.2005 г. за № РД0004874. Этим соглашением предусматривается серийное производство элементов АСКУЭ на ОАО «Мытищинский электротехнический завод» (ОАО МЭТЗ), входящий в холдинг ВЗАО «АСЭН» г. Москва.

Результаты диссертационной работы используются и в учебном процессе ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» (ГОУ ВПО ЮРГУЭС) г. Шахты Ростовской обл.

Инновационные разработки НПФ «Южно-Российский информационный центр» и НПФ «Электронные информационные системы», базирующиеся на результатах диссертационной работы, отмечены рядом дипломов всероссийских выставок, дипломом Администрации Ростовской обл., благодарственным письмом Управления Энергонадзора по Волго-Донскому региону.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены и одобрены на следующих семинарах и научно-технических конференциях: III Международная научно-практическая конференция «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими», г. Новочеркасск, 2003 г.; Международный научно-практический семинар в Белорусской промышленной ассоциации, г. Минск, 2003 г.; IV Международная научно-практическая конференция «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах», г. Новочеркасск, 2003 г.; XXVI сессия Всероссийского семинара «Диагностика энергооборудования», г. Новочеркасск, 2004 г.; Выездная сессия секции энергетики отделения энергетики, машиностроения и процессов управления РАН «Альтернативные естественновозобновляющиеся источники энергии и энергосберегающие технологии, экологическая безопасность регионов», г. Ессентуки, 2005 г.; XXVII сессия семинара «Электроснабжение», г. Новочеркасск, 2005 г.; XVIII Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях», г. Казань, 2005 г.; VI Международная научно-практическая конференция «Современные энергетические системы и комплексы и управление

13 ими», г. Новочеркасск, 2006 г.; XXVIII сессия Всероссийского семинара «Кибернетика энергетических систем», г. Новочеркасск, 2006 г.; VIII Международная научно-практическая конференция «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах», г. Пенза, 2007 г.

Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 40 научных работ, в том числе, в том числе 17 работ в рекомендованных ВАК журналах, получено 6 патентов на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 226 наименований, четырех приложений. Основной текст изложен на 326 странице машинописного текста и иллюстрирован 111 рисунками и 25 таблицами.

Выводы

1. Разработаны состав и алгоритмы работы программно-технических средств АСКУЭ, позволяющие реализовать новые структуру и функции АСКУЭ, направленные на снижение коммерческих потерь электроэнергии.

2. Разработаны программно-технические средства АСКУЭ с новыми функциональными свойствами:

321

2.1. Дистанционно управляемый счетчик электрической энергии, позволяет вести баланс по потребленной и оплаченной электроэнергии, выполнять включение и отключение нагрузки, фиксировать уровень напряжения в электрической сети и в случае его выхода за допустимые пределы защищать электрооборудование абонента и др.

2.2. Исполнительное абонентское устройство (ИАУ), подключаемое к телеметрическому или интерфейсному выходу имеющегося счетчика электроэнергии, позволяет получить практически все опции, указанные в п. 2.1.

2.3. Электросетевой модем, позволяет при малой стоимости и простоте реализации получить высокие характеристики по дальности связи. Структура, интерфейсы, протокол связи, заложенные в электросетевом модеме, позволяют использовать его как в составе нижнего уровня АСКУЭ для организации связи между электронными счетчиками (или ИАУ) и устройством сбора и передачи данных (УСПД), так и в самостоятельных коммуникационных приложениях (телеуправление объектами), системы типа «умный дом» и др.

2.4. Простое в реализации УСПД ориентировано на использование в составе АСКУЭ как промежуточный элемент для организации информационного обмена между энергосбытом и счетчиками электроэнергии (или ИАУ).

3. Разработаны протоколы информационного обмена между элементами нижнего уровня АСКУЭ, ориентированные на их недорогую реализацию в микропроцессорных устройствах элементов АСКУЭ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ причин, вызывающих коммерческие потери электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ, на основании результатов которого уточнена структура коммерческих потерь электроэнергии.

Предложено акцентировать внимание на потерях, обусловленных умышленным занижением сумм платежей со стороны потребителей электроэнергии (при отсутствии контроля показаний приборов учета со стороны энергосбыта), т.к. они могут порождать в дальнейшем практически безвозвратные долги.

Кроме того, следует учитывать возможность возникновения коммерческих потерь, вызванных нарушением качества электроэнергии, а также принудительным ограничением мощности «сверху», вводимым для энергоснабжающей организации оптовым поставщиком электроэнергии.

В коммерческие потери из-за недостатков энергосбытовой деятельности следует включить составляющую, связанную с неэффективностью организации системы приема платежей.

Дополнительной составляющей коммерческих потерь также являются затраты на истребование долгов и выявление фактов хищения электроэнергии (транспортные, судебные и др.).

2. Проведен анализ способов хищения электроэнергии в бытовом и мелкомоторном секторах электропотребителей. Уточнена их структура. Показано, что наибольший экономический ущерб связан со способами, предполагающими несанкционированное подключение нагрузки до («в обход») прибора учета.

3. Показано, что неплатежи за потребленную электроэнергию имеют несколько составляющих, значение которых зависит не только от внешних факторов, например связанных с уровнем жизни населения (для бытовых потребителей электроэнергии). Уровень неплатежей также зависит от конкретной технологической реализации правового и организационно-финансового механизма, заложенного в договорных отношениях между поставщиком и потребителем электроэнергии.

4. Показано, что некачественная электроэнергия также является источником дополнительных коммерческих потерь электроэнергии, что связано с исполнением ФЗ «О защите прав потребителей». Для ликвидации этой составляющей в бытовом и мелкомоторном секторах электропотребителей электрических сетей напряжением 0,4 кВ требуется организация автоматизированного контроля показателей качества электроэнергии практически во всех узлах подключения нагрузки.

5. Выполнен анализ эффективности мероприятий по снижению коммерческих потерь электроэнергии. Показано, что основной акцент в настоящее время сделан на борьбу с хищением электроэнергии. Минимизация остальных составляющих коммерческих потерь малоэффективна в виду отсутствия соответствующих технических предложений.

6. Проведен анализ основных способов автоматизации энергоучета. Показано, что основу предложений в этой области составляют системы, ориентированные на автоматизацию биллинга (выписки счетов), а не системы, минимизирующие коммерческие потери электроэнергии.

7. Определены требования, критерий оптимальности и функция цели АСКУЭ, необходимые для целей синтеза АСКУЭ.

8. На основании использования обобщенного критерия рентабельного (наименее затратного) конструктивного многообразия элементов, реализующих функциональные связи в АСКУЭ, предложен алгоритм и выполнен синтез оптимальной структуры АСКУЭ, удовлетворяющей требованию целевой функции минимизации коммерческих потерь. Работоспособность синтезированной оптимальной структуры АСКУЭ подтверждена результатами имитационного моделирования с помощью математического аппарата сетей Петри, а также опытной эксплуатацией в Шахтинских межрайонных электрических сетях ГУП «Донэнерго».

9. Разработаны математические и имитационные модели, моделирующие алгоритмы и программы процесса обслуживания абонентов в АСКУЭ, позволяющие определить среднюю длину очереди за расчетный период, что позволяет оптимизировать пропускную способность системы, затраты на ее содержание, снижать коммерческие потери электроэнергии, вызванные задержкой платежей.

10. Решен ряд условно оптимизационных задач для подсистемы формирования команд в АСКУЭ, представленной в виде многоканальной модели (М/М/с) :(CZ)/oo/oo) СМО в стационарном режиме ее функционирования. Приведены необходимые численные примеры, иллюстрирующие основные теоретические положения работы.

Первая задача посвящена расчету оптимального (в данном случае наименьшего) числа каналов обслуживания с = (с) t системы, а, следовательно, и минимума затрат на капиталовложения в функционирование системы массового обслуживания. При этом значения интенсивностей Л -входного и /л -выходного потоков известны, причем входной поток - марковский, а уровень обслуживания в системе оптимален.

Во второй задаче рассмотрена стоимостная модель с учетом предпочтительности уровня обслуживания на основе оценок операционных характеристик СМО. Оптимальность уровня активного функционирования системы связывалась с возможностью в СМО получить предельные значения ее технологических и экономических показателей.

Содержанием третьей задачи явился итерационный метод определения оптимального числа каналов обслуживания с = (c)opt, обеспечивающих требуемую пропускную способность, при котором общие издержки в СМО были бы минимальными. При этом общие затраты определялись затратами с одной стороны на содержание с каналов, а с другой — на пребывание клиентов в очереди и вынужденное ожидание обслуживания.

В четвертой задаче найдены оптимальные уровни обслуживания по каждому из каналов функционирования стационарной СМО с учетом ее технологических и экономических характеристик (выигрыш в денежных единицах при увеличении скорости обслуживания, коммерческие потери в единицу времени на каналах системы из-за вынужденного ожидания клиентов, отсутствия оператора и т.д.). С помощью функции Лагранжа решена условно оптимизационная задача для общей нелинейной целевой функции рассматриваемой СМО.

11. Исследованы условия и разработаны принципы передачи информации в АСКУЭ по электрической сети напряжением 220 В. Показано, что область пересечения нуля основной гармоникой напряжения электрической сети содержит наименьший состав высокочастотных помех. Так как эта область имеет незначительный фазовый сдвиг вдоль линии электроснабжения, ее целесообразно использовать для целей синхронизации в организуемом канале связи.

12. Разработан метод приема-передачи информации в АСКУЭ по электрической сети напряжением 220 В с использованием относительно-фазовой модуляции сигнала. Метод позволяет получить недорогую реализацию устройства связи и имеет предпочтительные характеристики по дальности организации связи.

13. Предложен метод организации радиосети адресного управления исполнительными абонентскими устройствами (ИАУ) АСКУЭ с использованием моделей распространения радиоволн и адресных протоколов связи. Метод позволяет с небольшими затратами организовать радиосеть управления на территориях со слаборазвитой инфраструктурой связи.

14. Выполнен анализ пропускной способности канала адресного управления ИАУ АСКУЭ с использованием разработанной имитационной модели. Показано, что для описания и исследования сети радиоуправления ИАУ целесообразно использовать модель в виде системы массового обслуживания в форме MIDI 1. Практические расчеты пропускной способности радиоканала с использованием протокола POCSAG подтверждают его применимость для целей управления ИАУ в АСКУЭ.

15. Предложены методы выявления несанкционированного потребления электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ с использованием возможностей специализированной АСКУЭ. При этом первый метод предполагает кратковременное отключение потребителей для целей мониторинга параметров электрической сети, второй - использует результаты замеров необходимых параметров в нагрузочном режиме. Для реализации обоих методов необходимо знание технических параметров элементов схемы электрической сети для их последующего использования в математической модели электрической сети. Методы позволяют выявлять место и мощность несанкционированного потребления электроэнергии.

16. Предложен метод учета электроэнергии с защитой от хищения, позволяющий организовать выносные узлы учета электроэнергии с дистанционным управлением. Вынос узла учета за границу территориальной собственности потребителя с дистанционным управлением из предприятия энергосбыта и индикацией показаний у абонента позволяет ликвидировать коммерческие потери электроэнергии, вызванные подключением потребителей электроэнергии до («в обход») приборов учета.

17. Разработаны методы многофакторного управления потреблением электроэнергии абонентов с использованием специализированной АСКУЭ. Методы обеспечивают оперативное дистанционное управление потреблением электроэнергии абонентов АСКУЭ по финансовому (неоплата), временному (задержка платежа) и технологическому (диспетчерское управление и др.) признакам для территорий с различной концентрацией электропотребителей.

Применение данных способов позволяет энергоснабжающим организациям сократить коммерческие потери, связанные с неплатежами (или задержкой платежей) за потребленную электроэнергию и недобором финансовых средств из-за введения режима ограничения мощности «сверху» для всей энергоснабжающей организации.

18. Разработаны средства АСКУЭ, алгоритмы и программы их работы, позволяющие реализовать новые структуру и функции АСКУЭ, направленные на снижение коммерческих потерь электроэнергии: дистанционно управляемые многофункциональный счетчик электрической энергии, исполнительное абонентское устройство, а также электросетевой модем и устройство сбора и передачи данных, обеспечивающие функции дистанционного управления.

1. Железко, Ю. С. Нормирование технологических потерь электроэнергии в сетях — новая методология расчета / Ю. С. Железко // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. - 2003. - № 5.

2. Железко, Ю. С. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов / Ю. С. Железко, А. В. Артемьев, О. В. Савченко. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005. - 280 е.: ил.

3. Человеческий фактор и его влияние на уровень потерь электроэнергии / В. Н. Апряткин // Потери электроэнергии в городских электрических сетях и технологии их снижения: сб. ст. Москва, «Мособлэлектро», 12 - 15 апр. 2004 г.

4. Воротницкий, В. Э. Мероприятия по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях энергоснабжающих организаций / В. Э. Воротницкий, М. А. Калинкина, В. Н. Апряткин // Энергосбережение. 2000. - № 3.

5. Воротницкий, В. Э. Коммерческие потери электроэнергии в электрических сетях. Структура и мероприятия по снижению / В. Э. Воротницкий, В. Н. Апряткин // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. -2002. № 4.

6. Воротницкий, В. Э. Норматив потерь электроэнергии в электрических сетях. Как его определить и выполнить? / В. Э. Воротницкий // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2003. - № 6.

7. Воротницкий, В. Э. Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях. Динамика, структура, методы анализа и мероприятия / В. Э. Воротницкий, М. А. Калинкина, Е. В. Комкова, В. И. Пятигор // Энергосбережение. 2005. - № 2, № 3.

8. Демченко, В. Грамотная организация узлов учета позволит сократить коммерческие потери электроэнергии / В. Демченко // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2003. - № 2.

9. Бондаренко, А. Для успешной борьбы с потерями электроэнергии необходимо их оценить и проанализировать / А. Бондаренко // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2002. - № 4.

10. Овсейчук, В. Тарифное регулирование / В. Овсейчук, Н. Дворников, М. Калинкина, П. Киселев // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2004. - № 6.

11. Овчинников, А. Г. Потери электроэнергии в распределительных сетях 0,4 -6(10) кВ / А. Г. Овчинников // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2002. - № 6, - 2003. - № 1.

12. Жулега, К. А. Модернизация парка приборов учета одно из главных направлений в реформировании системы энергоучета ОАО «Мосэнерго» / К. А. Жулега // Энергосбережение. - 2002. - № 5.

13. Железко, Ю. С. Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций. Энергосистемы не учитывают почти десятую их часть / Ю. С. Железко // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2003. - № 6.

14. Гуртовцев, А. Измерительные трансформаторы тока на 0,4 кВ: испытания, выбор, применение / А. Гуртовцев, В. Бордаев, В. Чижонок // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2004. - №1, № 2.

15. Сопьяник, В. Погрешности измерительных трансформаторов тока. Исследования, особенности, рекомендации / В. Сопьяник // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2004. - № 6.

16. Раскулов, Р. Будущее за высокоточными трансформаторами / Р. Раскулов // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. - 2004. - № 6.

17. Раскулов, Р. Погрешности трансформаторов тока. Влияние токов короткого замыкания / Р. Раскулов // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2005. - № 2.

18. Казанцева, И. А. Зависимость убытков энергопредприятий от систематической погрешности однофазных индукционных счетчиков (опыт фирмы «Казэнергоналадка») / И. А. Казанцева, А. С. Садовская // Материалы интернет-сайта: www.ken.kz.

19. Гуртовцев, А. Электронные электросчетчики: доверять или проверять? / А. Гуртовцев, В. Бордаев, В. Чижонок // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2005. - № 1, № 2.

20. Тубинис, В. Как выбрать электросчетчик. В поисках истинного качества / В. Тубинис // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. -2005. № 4.

21. Загорский, Я. Т. Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электрической энергии и мощности / Я. Т. Загорский, У. К. Курбангалиев. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 504 е.: ил.

22. Сапронов, А. А. Анализ структуры коммерческих потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях / А. А. Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка. 2006. - № 4. - С. 47 - 49.

23. Контроль показателей качества электроэнергии / А. А. Сапронов,

24. Красник, В. В. 101 способ хищения электроэнергии / В. В. Красник. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005. - 112 с.

25. Независимая газета. 2000. - 2 сентября (№ 165)

26. Тынянский, В. Г. Распознавание режимов работы воздушных линий напряжением 0,4 кВ и электроприемников: дис. . канд. техн. наук : 05.14.02: защищена 23. 12. 2005 / В. Г. Тынянский. Новочеркасск, 2005. - 279 е.: ил.

27. Сапронов, А. А. Способы хищения электроэнергии и их роль в структуре коммерческих потерь / А. А. Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка. 2006. - № 4. - С. 50 - 52.

28. Репортаж с научно-технической конференции «Проблемы оптимизации затрат при передаче и распределении электрической энергии» // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2003. - № 3.

29. Предоставление АО «Мосэнерго» новых услуг бытовым потребителям электрической энергии в Москве // Энергосбережение. 2000. - № 2. - С. 50.

30. Сапронов, А. А. Неплатежи как фактор роста коммерческих потерь электроэнергии / А. А. Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка. -2006.-№5.-С. 55 56.

31. Никифорова, В. Н. Сертификация эффективный механизм государственной политики обеспечения качества электроэнергии / В. Н. Никифорова, В. В. Суднова // Вестник Госэнергонадзора. - 2000. - № 2.

32. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 1999. - 01. - 01. - М.: Изд-во стандартов. 1998. - 33 е.: ил

33. Суднова, В. В. Качество электрической энергии / В. В. Суднова М.: Энергосервис, 2000. - 80 с.

34. Сапунов, М. Вопросы качества электроэнергии / М. Сапунов // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2001. - № 4.

35. Галанов, В. П. О влиянии нелинейных и несимметричных нагрузок на качество электрической энергии / В. П. Галанов, В. В. Галанов // Промышленная энергетика. 2001. - № 3.

36. Чэпмэн, Д. Цена низкого качества электроэнергии / Д. Чэпмэн // Энергосбережение. 2004. - № 1.

37. Масленников, Г. К. Обеспечение качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначеня / Г. К. Масленников, Е. В. Дубинский // Энергосбережение. 2002. - № 1.

38. Обеспечение бесперебойного питания радиоэлектронных устройств / А. А. Сапронов // Радиотехника, оборудование и технологии сервиса: сб. науч. тр. / под ред. В. В. Медведева. вып. 26. - ДГАС, 1997. - С. 12 - 21.

39. Григорьев, О. Компьютерные нечистоты. Статья не для всех. / О. Григорьев, В. Петухов, В. Соколов, И. Красилов // М.: ИД «Компьютера», Микролаборатория «Терра». 2002, от 5 дек.

40. Григорьев, О. А. Пришла беда, откуда не ждали: Влияние "компьютерных" нагрузок на работу электрических сетей зданий / О. А. Григорьев, В. С. Петухов, В. А. Соколов, И. А. Красилов // Мир связи. Connect. 2002. - № 12.

41. Григорьев, О. А. Влияние электронного оборудования на условия работы систем электроснабжения зданий / О. А. Григорьев, В. С. Петухов, В. А. Соколов, И. А. Красилов // Технологии электромагнитной совместимости. -2003. -№ 1.

42. Григорьев, О. Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0,4 кВ / О. Григорьев, В. Петухов, В. Соколов, И. Красилов // Новости электротехники. -2002. -№6. -2003.-№ 1.

43. Проблемы высших гармоник в современных системах электропитания / В. П. Климов // Семинар. Средства измерения качества электрической энергии: сб. ст. 28 29 янв. 2003 г., Москва, МЭИ.

44. Практика приводной техники Электромагнитная совместимость (ЭМС) вприводной технике. Издание компании SEW-eurodrive. - 2002. - № 8. - 96 с.

45. Комаров, С. Беда пришла, откуда не ждали. / С.Комаров // Broadcasting. -2005. -№ 7.

46. Опыт контроля качества электрической энергии / В. Н. Белоусов, В. И. Энговатов, В. Н. Никифорова // Семинар. Средства измерения качества электрической энергии, 28 29 янв. 2003 г., Москва. МЭИ.

47. Инструкция по снижению технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений. -М.: СПО «Союзтехэнерго», 1987.

48. Опыт работы ОАО «Мосэнерго» по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях // Энергосбережение. 2002. - № 5.

49. Российская Федерация. Законы. Об энергосбережении: федер. закон: принят Гос. Думой 3 апреля 1998 г.. -М.: Ось-28.

50. Копсяев, А. П. Проблемы энергосбережения при становлении конкурентного рынка / А. П. Копсяев // ЭнергоРынок. Издательский Дом «РЦБ». -2004. -№ 1.

51. Сапронов, А. А. Анализ эффективности мероприятий по снижению коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ / А. А. Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка. 2006. - № 5. -С. 57-58.

52. Computerworld. 1999. - № 33.

53. Автоматизированная информационно-измерительная система учета и контроля электроэнергии ИИСЭ1-48. Техническая информация Вильнюс, 1978.

54. Комплекс технических средств для информационно-измерительных систем учета и контроля энергии ИИСЭЗ (КТС ИИСЭЗ). Техническая информация. -Вильнюс, 1984.

55. Гордеев, В. И. Регулирование максимума нагрузки промышленных электрических сетей / В. И. Гордеев М.: Энергоатомиздат, 1986. - 182 с.

56. Орнов, В. Г. Задачи оперативного и автоматического управления энергосистемами / В. Г. Орнов, М. А. Рабинович М.: Энергоатомиздат, 1988.-223 е.: ил.

57. Веников, В. А. Автоматизация проектирования в электроэнергетике / В. А. Веников, Р. В. Шнель, Ф. Д. Оруджев. М.: МЭИ, 1985. - 239 е.: ил.

58. Забелло, Е. П. Опыт внедрения иерархических сетей контроля и учета энергии / Е. П. Забелло, A. JL Гуртовцев, М. Е. Гурчик и др. // Промышленная энергетика. 1990. - № 1.

59. Седов, А. В. Системы контроля, распознавания и прогнозирования электропотребления: модели, методы, алгоритмы и средства / А. В. Седов, И. И. Надтока. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост, ун-та, 2002. - 320 с.

60. Система информационно-измерительная ИИСЭЗ. Техническая информация. -2-е изд. Вильнюс, 1987.

61. Состояние и перспективы развития АСКУЭ в энергосистемах / В. М. Щуров

62. Метрология электрических измерений в энергетике : сб. научн. трудов. / под общ. ред. д.т.н., проф. Я. Т. Загорского. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001.-С. 143 - 148.

63. Автоматизированная система коммерческого учета и оплаты энергоресурсов АСКУ и ОПЭ. Информационные материалы. М.: Московский завод электроизмерительных приборов, 2002.

64. Системы коммерческого учета потребления электроэнергии на базе PLC-технологий с передачей данных по сети GSM. Техническое описание. М.: Группа компаний ТЭСС, 2004.

65. Данилин, А. В. Принципы построения и работы АСКУЭ / А. В. Данилин, В. А. Захаров // Мир измерений. 2001. - № 8.

66. Сергеев, А. Интеллектуальные электронные приборы. Реализация политики энергосбережения / А. Сергеев // Информ.-аналит. ж-л «Промышленно-строительное обозрение». 2002. - № 11.

67. Гуртовцев, А. Современные принципы автоматизации энергоучета в энергосистемах / А. Гуртовцев // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2002. - № 6, 2003. - № 1, 2003. - № 2.

68. Ануфриев, В. Электросчетчики в России. История, современность и национальные особенности / В. Ануфриев, О. Балашов // Энергослужба предприятия. 2003. - № 2.

69. Тубинис, В. В. АСКУЭ бытовых потребителей. Преимущества PLC-технологии связи / В. В. Тубинис // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2005. - № 2.

70. Балашов, О. В. Автоматизированная система контроля и учета бытового энергопотребления на базе комплекса технических средств «ЭМОС-МЗЭП» / О. В. Балашов, С. Г. Быценко // Энергосбережение. 1999. - № 2.

71. Счетчик электроэнергии: пат. 2106644 Рос. Федерация: МПКЛ6 G01R11/00, G07F7/08 / Долгин Ю.Н. и др.; заявитель и патентообладатель Совместное научно-производственное предприятие «Содружество». № 96119323/09: заявл. 27. 09. 96: опубл. 10. 03. 98.

72. Автоматизированная система коммерческого учета и отключения электроэнергии у бытового потребителя. Информационные материалы М.: ООО «Энерго-ПТС», 2004.

73. Сапронов, А. А. Проблема создания эффективного организационно-экономического механизма управления процессом электроснабжения потребителей / А. А. Сапронов // Современные аспекты экономики. 2002. -№6.- С. 142- 149.

74. Типовой договор энергоснабжения для одноставочных и прочих потребителей электроэнергии ОАО «Ростовэнерго». Ростов-на-Дону, 2006.

75. Методические рекомендации по регулированию отношений между энергоснабжающей организацией и потребителями / Под. общ. ред. Б.П. Варнавского. М.: РАО «ЕЭС», 2002.

76. Российская Федерация. Конституция (1993). Конституция Российской Федерации: офиц. текст. М.: Маркетинг, 2004. - 39 с.

77. Российская Федерация. Кодекс (1994). Гражданский кодекс РФ: офиц. текст. 1224 с.

78. Российская Федерация. Правила оказания коммунальных услуг на территории РФ. (утв. постановлением Правительства РФ от 26 сентября 1994 г. N 1099, с изменениями от 24 февраля 1995 г., 13 октября 1997 г.).

79. Медведев, Д. В. Методика построения моделей автоматизированных систем управления технологическими процессами / Д. В. Медведев // Изв. вузов Сев.-Кав. регион. Техн. науки. Новочеркасск, 2004. - Приложение № 6. -С. 53 - 56.

80. Сапронов, А. А. К вопросу о создании эффективного механизма контроля и учета электропотребления в сетях 0,4 кВ / А. А. Сапронов // Промышленная энергетика. 2004. - № 1. - С. 22 - 28.

81. Сапронов А. А. Требования, критерий оптимальности и функции цели АСКУЭ для бытового и мелкомоторного сектора электрических сетей напряжением 0,4 кВ / А. А. Сапронов // Энергосбережение и водоподготовка.-2006.-№6.-С. 57- 58.

82. ГОСТ Р 51541-99. Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей. Введ. 2000 - 07. 01. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 8 е.: ил.

83. Бренерман, Ю. Б. Показатели качества многовходовых систем / Ю. Б. Бренерман, Н. А. Рубичев // «Измерительная техника». 1985. - № 7. -С. 11 -13.

84. ГОСТ 24.701-86. ЕСС АСУ. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения. Введ. 1987 - 07. 01. - М.: Изд-во стандартов, 1986.

85. Аналитические методы в нелинейных динамических системах контроля и учета электроэнергии / В. Г. Фетисов, А. А. Сапронов, Д. В. Медведев // Математические методы в технике и технологиях: Сб. науч. тр. Ростов-на-Дону: РГАСХМ, 2003. - С. 52 - 54.

86. Хинчин, А. Я. Работы по математической теории массового обслуживания / А. Я. Хинчин. М.: ГИФМЛ, 1963. - 236 е.: ил.

87. Гнеденко, Б. В. Введение в теорию массового обслуживания / Б. В. Гнеденко, И. Н. Коваленко. М.: Наука, 1966. - 432 е.: ил.

88. Лабскер, Л. Г. Теория массового обслуживания в экономической сфере / Л. Г. Лабскер, Л. О. Бабешко. М.: ЮНИТИ, 1998. - 319 е.: ил.

89. Чернов, В. П. Теория массового обслуживания / В. П. Чернов, В. Б. Ивановский. М.: ИНФРА-М, 2000. - 158 е.: ил.

90. Вентцель, Е.С. Введение в исследование операций / Е. С. Венцель. М.: Сов.радио, 1964. 390 е.: ил.

91. Введение в исследование операций / X. Таха. пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», - 6-е издание. - 2001. - 912 е.: ил.

92. Бубнов, В.П. Разработка динамических моделей нестационарных систем обслуживания / В. П. Бубнов, В. И. Сафонов. СПб.: Лань, 1999. - 64 е.: ил.

93. Бусленко, Н. П. Математическое моделирование производственных процессов / Н. П. Бусленко. М.: Наука, 1964. - 364 е.: ил.

94. Юб.Кобелев, Н. Б. Основы имитационного моделирования сложных экономических систем / Н. Б. Кобелев. М.: Дело, 2003. - 336 е.: ил.

95. Вероятностные разделы математики / под ред. Ю. Д. Максимова. СПб.: «Иван Федоров», 2001. - 592 е.: ил.

96. Математический анализ в вопросах и задачах. Функции нескольких переменных: учеб. пособие для студентов вузов / под ред. В. Ф. Бутузова. -М.: Высш. шк., 1988.-288 е.: ил.

97. Химмельблау, Д. Анализ процессов статистическими методами / Д. Химмельблау. -М.: Изд-во «Мир», 1973- 698 е.: ил.

98. ПО.Кассандрова, О.Н. Обработка результатов наблюдений / О. Н. Кассандрова,

99. В. В. Лебедев. М.: Наука, 1970. - 104 е.: ил. Ш.Брандт, Э. Статистические методы анализа наблюдений / Э. Брандт. - М.: Изд-во «Мир», 1975. - 312 е.: ил.

100. Сигорский, В. П. Математический аппарат инженера / В. П. Сигорский. -Киев: «Техника», 1977. -766 е.: ил.

101. Крамер, Г. Математические методы статистики / Г. Крамер. М.: Изд-во «Мир», 1975. - 648с.: ил.

102. Растригин, Л. А. Современные принципы управления сложными объектами / Л. А. Растригин. М.: Сов. Радио, 1980. - 232 е.: ил.

103. Кафаров, В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии / В. В. Кафаров М.: Химия, 1985. - 448 е.: ил.

104. Хазанова, Л. Э. Математическое моделирование в экономике / Л. Э. Хазанова. -М.: Издательство БЕК, 1998. 141 е.: ил.

105. Волкова, В. Н., Денисов А. А. Основы теории систем и системного анализа / В. Н. Волков, А. А. Денисов. СПб.: Издательство СПб ГТУ, 1999.-512 е.: ил.

106. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1984. - 831 е.: ил.

107. Брауэр, В. Введение в теорию конечных автоматов / В. Брауэр М: Радио и связь, 1987.-432 е.: ил.

108. Прозоровский, Е. Е. Передача информации по силовым кабельным линиям. Система НТС-7000 / Е. Е. Прозоровский, А. В. Козырь // Новости электротехники. Информационно-справочное издание. 2002. - № 6, 2003. -№ 1.

109. Каталог продукции АСКУЭ «Меркурий PLC». Производитель ООО «Инкотекс». - М., 2000.

110. Подгурский, Ю. Технологии и компоненты передачи данных по линиям электропитания / Ю. Подгурский, В. Заборовский // Сети. 1999. - № 10. - С. 38-47.

111. Ahola, J. Applicability of Power-Line Communications to Data Transfer of OnLine Condition Monitoring of Electrical Drives / J. Ahola . Lappeenranta. - 2003. - ISBN 951-764-783-2, ISSN 1456-4491.

112. Технология X-10: пат. 479397 USA: МПК H04M 11/04 / David С.; заявитель и патентообладатель Pico Electronics Limited, Fife, Scotland. № 4638299; заявл. 28. 03. 83; опубл. 20.01.87.

113. Kingery, P. Digital X-10 / P. Kingery. Leviton TelCom. USA, 1999.

114. Исследования процессов в электрической сетинапряжением 0,4 кВ для организации передачи данных в АСКУЭ / А. А. Сапронов, А. Ю. Никуличев,

115. Гутин, К. И. Канал связи на тональных частотах по линии 10 кВ / К. И. Гутин, С. А. Цагарейшвили // Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства. Москва, ВИЭСХ. 1985 г. - вып. 2. -С. 11-17.

116. Цагарейшвили, С. А. Теоретические основы построения каналообразующего устройства на тональных частотах по электрическим сетям 0,4-35 кВ / С. А. Цагарейшвили, К. И. Гутин // Наука и технологии в промышленности, Москва. 2001 г. - № 2. - С. 55 - 56.

117. Петрович, Н. Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией / Н. Т. Петрович. М.: Советское радио, 1965. - 262 е.: ил.

118. Заварин, Г. Д. Радиоприемные устройства / Г. Д. Заварин, В. А Мартынов, Б. Ф. Федороцов. -М.: Воениздат, 1973. 423 е.: ил.

119. Гойхман, Э. Ш. Передача информации в АСУ / Э. Ш. Гойхман, Ю. И. Лосев. -Изд. 2-е. М.: Связь, 1976. - 280 с.

120. Каганов, В. И. Радиотехнические цепи и сигналы / В. И. Каганов. М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 224 с.

121. Финк, JI. М. Теория передачи дискретных сообщений / JI. М. Финк. Изд. 2-е, перераб. И доп. - М.: Советское радио, 1970. - 728 с.

122. Петрович, Н. Т. Новые способы осуществления фазовой телеграфии / Н. Т. Петрович // Радиотехника. 1957. - № 10.

123. Костас, Д. П. Синхронная радиосвязь / Д. П. Костас // RIPE. 1956. - № 12.

124. Кнут, Д. Е. Искусство программирования для ЭВМ. Т. 2 Получисленные алгоритмы / Д. Е. Кнут. М.: Мир, 1977.

125. Мухин, А. М. Энциклопедия мобильной связи. В 2 т. Т. 1. Системы связи подвижной службы общего пользования / А. М. Мухин, J1. С. Чайников -СПб: Наука и техника, 2001.

126. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи / А. Ю. Громаков. М.: Технологии электронных коммуникаций, 1996.

127. Соловьев, А. А. Пейджинговая связь / А. А. Соловьев. М.: Эко-Трендз, 2000. - 285 е.: ил.

128. Подойницын, Р. Н. Модели радиоканалов мобильной связи / Р. Н. Подойницын // Мобильные системы. 2002. - № 12. - С. 34 - 41.

129. Модели распространения радиоволн. Материалы Интернет-сайта: http://members .tripod, com.

130. Okumura, Y. Field Strength and Its Vriability in VHF and UHF Land Mobile Service / Y. Okumura, E. Ohmori, T. Kawano, K. Fukuda // Rev.Elec/Comm/Lab., vol. 16, IX-X, 1968. P.825-873.

131. Parsons, J.D. The Mobile Radij Propagation Channel / J. D. Parsons. John Wiley & Sons, Inc., 1992.

132. Hata, M. Empirial formula for propagation loss in land mobile radio services / M. Hata // IEEE Trans. Venicular Technology., vol. 29, № 3, 1980. P. 317-325.

133. Sakagami, S. Mobile propagation loss prediction for arbitrary urban environments / S. Sakagami, K. Kuboi // Trans. Inst. Electron. Inform. Comm. Eng. (Japan), vol. J74-B-11, Jan. 1991. P. 17-25.

134. Бабков, В. Ю. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование / В. Ю. Бабков, М. А. Вознюк, П. А. Михайлов. СПб.: СПб ГУТ, 2000. - 196 с.

135. Балакин, А. С. Связь на промышленных предприятиях 4.II. Средства производственной связи / А. С. Балакин, Г. М. Матлин, JI. Н. Яхнис. Изд. 3-е, перераб. и доп. -М.: Связь, 1977. - 176 е.: ил.

136. Локшин, М. Г. Сети телевизионного и звукового ОВЧ ЧМ вещания: Справочник / М. Г. Локшин, А. А. Шур, А. В. Кокорев, Р. А. Краснощеков. -М.: Радио и связь, 1988. 144 е.: ил.

137. ITU-R Recommendations. VHF AND UHF PROPAGATION CURVES FOR THE

138. FREQUENCY RANGE FROM 30 MHZ TO 1000 MHZ. Rec. ITU-R P. 370-7, 1995.

139. Ikegami, F. Propagation factors controlling mean field strength on urban streets / F. Ikegami, S. Yoshida, T. Takeuchi et al. // IEEE Trans. On Antennas and Propagation, vol.32, Dec. 1984. P. 822-829.

140. Радиоприемные устройства / Под ред. Сифорова. М.: Соврадио, 1974.

141. Бонч-Бруевич, А. М. Транкинговые системы радиосвязи: Учебное пособие / А. М. Бонч-Бруевич, В. Е. Панченко, В. М. Тамаркин, О. А. Шорин. М.: МТУ СИ, 1997.

142. Соловьев, А. А. Техническая энциклопедия пейджинговой связи / А. А. Соловьев, С. И. Смирнов. М.: Эко-трендз, 1998.

143. Андрианов, В. И. Средства мобильной связи / В. И. Андрианов, А. В. Соколов. СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1998. - 256 е.: ил.

144. Будко, П. А. Управление в сетях связи. Математические модели и методы оптимизации: Монография / П. А. Будко, В. В. Федоренко. Москва: Издательство физико-математической литературы, 2003. - 228 е.: ил.

145. Бертсекас, Д. Сети передачи данных / Д. Бертсекас, Р. Галлагер. М.: Мир, 1989.-399 с.

146. Прохоров, В. К. Методы расчета показателей эффективности радиосвязи / В. К. Прохоров, А. Н. Шаров. Л.: ВАС, 1990. - 132 с.

147. Мизин, И. А. Сети коммутации пакетов / И. А. Мизин, В. А. Богатырев, А. П. Кулешов; под ред. В. С. Семенихина. М.: Радио и связь, 1986. - 408 е.: ил.

148. Сапронов, А. А. Об автоматизированной системе контроля и учета электроснабжения однофазных потребителей 0,4 кВ / А. А. Сапронов, А. Ю. Никуличев, А. А. Зайцев // Энергетик. 2003. - № 10.

149. Сапронов А.А., Никуличев А.Ю. Новое о знакомом. Доклад на семинаре в Белорусской научно-промышленной ассоциации в г. Минске 27.11.2003 г.// Энергия и менеджмент. 2004. - № 1.

150. Сапронов, А. А. Анализ пропускной способности канала управления электронными счетчиками электроэнергии в АСКУЭ / А. А. Сапронов, А. Ю. Никуличев, Г. Р. Верещагин, Д. В. Медведев // Изв. вузов. Электромеханика. -2005.-№ 4.-С. 80-82.

151. Семейство передатчиков ОР-1020. Инструкция по эксплуатации.

152. Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электрическойэнергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений. И 34-70-030-87. М.: СПО Союзтехэнерго, 1987. - 34 с.

153. Лычев, П. В. Электрические сети энергетических систем: Учеб. Пособие / П. В. Лычев, В. Т. Федин. -Мн.: Ушверштэцкае, 1999. 255 с.

154. Сапронов, А. А. Оперативное выявление неконтролируемого потребления электроэнергии в электрических сетях напряжением до 1 кВ / А. А. Сапронов, С. Л. Кужеков, В. Г. Тынянский // Изв. вузов. Электромеханика. -2004.-№ 1.-С. 55 58.

155. Демирчян, К. С. Моделирование и машинный расчет электрических цепей: Учеб. пособие для электр. и электроэнерг. спец. вузов / К. С. Демирчян, П. А. Бутырин. -М.: Высш. шк., 1988. 335 с.

156. Александрова, М. Г. Расчет электрических цепей и электромагнитных полей на ЭВМ / М. Г. Александрова, А. Н. Белянин, В. Брюкнер и др.; под ред. Л. В. Данилова и Е. С. Филиппова. М.: Радио и связь, 1983. - 344 с.

157. Астахов, Ю. Н. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях.

158. Учеб. пособие для вузов / Ю. Н. Астахов, В. А. Веников, В. В. Ежков и др.; под. ред. В. А. Веникова. -М.: Энергоатомиздат, 1983. 504 с.

159. Чуа, JI. О. Машинный анализ электронных схем: алгоритмы и вычислительные методы / JI. О. Чуа, Пен-Мин Лин. М.: Энергия, 1980.-640 с.

160. Самарский, А. А. Численные методы : Учеб. пособие для вузов / А. А. Самарский, А. В. Гулин. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989. - 432 с.

161. Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах: Учеб. для вузов / А. В. Петров, В. Е. Алексеев, М. А. Титов и др.; под ред. А. В. Петрова. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984. - 320 с.

162. Нагай, В. И. Релейная защита ответвительных подстанций электрических сетей / В. И. Нагай. М.: Энергоатомиздат, 2002. - 312 с.194. ADD GRUP Catalogue, 2005.

163. Сапронов, А. А. Новый взгляд на старую проблему: как собрать деньги с населения при помощи АСКУЭ / А. А. Сапронов, В. Я. Ершов, А. М. Иванов // Энергосбережение. 2006. - № 1.

164. Ун-т. (HIM). Новочеркасск: Ред. Журн. «Изв. вузов. Электромеханика», 2006. - С. 64 - 66 (Приложение к журналу).

165. ГОСТ 30206-94 (МЭК 687-92) Статические счетчики ватт-часов активной энергии переменного тока (классы точности 02 S и 05 S). Введ. 1994 - 01. -21. - М.: ИПК Издательство стандартов.

166. ГОСТ 30207-94 (МЭК 1036-90) Статические счетчики ватт-часов активной энергии переменного тока (классы точности 1 и 2). ). Введ. 1996 - 01. - 01. -М.: ИПК Издательство стандартов.

167. ГОСТ 26035-83 Счетчики электрической энергии переменного тока электронные общие технические условия. Введ. 1985 - 01. - 07. - М.: ИПК Издательство стандартов.

168. ГОСТ 4.392-85 счетчики электрической энергии номенклатура показателей. -Введ. 1987 01. - 07. - М.: ИПК Издательство стандартов.

169. ATmega32(L) Summary. Datasheet. Atmel Corporation, 2006.208.24AA256/24LC256/24FC256. Datasheet. Microchip Technology Inc., 2006.

170. Описание микросхемы ADE7755. Analog Devices, Norwood, MA, U.S.A., http://www.analogdevices.ru.

171. Описание микросхемы ADE7756. Analog Devices, Norwood, MA, U.S.A., http://www.analogdevices.ru.

172. Energy Measurement. Data Converters. Analog Devices, 2002 (www.analog.com/energymeter). Перевод: Микросхемы для счетчиков электроэнергии. Киев: VD MAIS, 2002.

173. Analog Devices. Application Notes: AN-(AD7750); AN-559 (AD7755). Rev. A;AN-564 (ADE7756). Rev. PrCR2; AN-578 (ADE7756). Rev. 0, 2001.

174. Analog Devices. Data Sheets and Preliminary Technical Data: EVAL-AD7751/AD7755EB. Rev. 0. 1999; EVAL-ADE7756EB. Rev. PrB. 01/01; EVAL

175. ADE7759EB. Rev. PrB. 09/01.

176. Жидкокристаллический модуль МТ 12232В. Общее описание. М.: ООО «МЭЛТ», АО «ВНИИЭТО», 2004.

177. ADM485 Analog Devices. Data Sheets, Analog Devices, Norwood, MA, U.S.A., http://www.analogdevices.ru/.

178. DS1307 64 x 8 Serial Real-Time Clock, Data Sheet, Dallas Semiconductor.

179. Блэк, Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы / Ю. Блэк. М.: Мир, 1990.

180. Поляков, В. Синхронный AM приемник / В. Поляков // Радио. 1999. - № 8.

181. Гребнев, В.В. Микроконтроллеры семейства AVR Фирмы «Atmel» / В. В. Гребнев. М.: ИП «Радиософт», 2002.

182. ATtiny2313 Preliminary Summary. Atmel Corporation, 2006.

183. AT90S2313 Reliability Qualification Report. Atmel Corporation, 2006.

184. AT90S2313 Mature. Atmel Corporation, 2006.

185. AT90S2313 Rev B/C Errata Mature. Atmel Corporation, 2006.