Текст книги "Интеллектуальная энергетика"

От ГОЭЛРО до ГОЭЛРО-2. Новая веха в развитии энергетики

Коваленко Сергей Викторович, [email protected]

Попов Андрей Николаевич, [email protected]

Аннотация:

Развитие экономики и промышленности является главной задачей каждого государства. Самым масштабным и амбициозным планом по модернизации в мировом обществе стал ГЭЛРО. Благодаря нему, «молодое» на тот момент советское государство смогло приблизиться к уровню промышленности ведущих стран мира, не смотря на все внутренние и внешние распри. По этой причине, в современном мировом сообществе идут разговоры о создании ГОЭЛРО-2. Оно не является идейным продолжением первого, однако также несет в себе коренные изменения промышленности и экономики стран участниц. Главным, по мнению создателей этого плана, должен являться переход на цифровое управление всеми аспектами общества, что будет исключать как человеческий фактор ошибок, так и необходимость сменности персонала при круглосуточной работе. Таким образом, произойдут изменения не только в промышленности и экономике, но и в корни измениться социальный уклад общества.

Ключевые слова: ГОЭЛРО, ГОЭЛРО-2, глобальная модернизация, цифровизация, электроэнергетика, электрификация.

Электричество – один из самых необходимых товаров в современном мире. Большая часть устройств и приборов, которые находятся у нас дома и на предприятиях, потребляют электроэнергию. Без них мы не можем представить нашу жизнь. Но несмотря на это, история электроэнергетики не столь продолжительна, как может показаться на первый взгляд.

Люди древности знали о существовании рыб, обладающих способностью вырабатывать электричество. Однако изучением данного вопроса никто не занимался. Только в 1600 г., Уильям Гилберт ввел понятие «электричество» («янтарность», от др. – греч. ἤλεκτρον: [электрон] – янтарь), а настоящим началом всеобщего изучения стала теория Бенджамина Франклина 1747 г., в которой он ввел понятия положительного и отрицательного заряда. Массовое внедрение электричества началось в конце XIX века [1].

Изначально, применялось постоянное напряжение как более простой в получении, так и более безопасный вариант передачи. Но с ростом количества электроприемников начали проявляться минусы данного вида тока. При больших расстояниях передачи, при невозможности изменить величину тока и напряжения (трансформировать), потери мощности значительно больше, чем при постоянном с применением повышающих трансформаторов. Так, после создания в 1889–1890 гг. Доливо-Добровольским асинхронного двигателя и системы трехфазного тока, которые были значительно дешевле постоянных аналогов, весь мир начал переходить на переменный ток.

В Российской империи первым электрифицированным объектом является Литейный мост в Санкт-Петербурге. В 1879 г. при его строительстве было выполнено электрическое освещение, за место классического газового. Дальнейшее развитие привело к тому, что к 1920 г. в России имелось большое число разрозненных генераторных станций, которые работали только в городах и на предприятиях. Их мощности не хватило бы на питание небольшого региона страны. Поэтому, новым правительством, на тот момент РСФСР, на XVII Съезде Советов было принято решение о разработке плана всероссийской электрификации – ГОЭЛРО [2]. Была собрана государственная комиссия, состоящая из 8 человек (инженеров и профессоров), которые за 10 месяцев разработали данный проект и 22 декабря 1920 г. на XVIII Съезде Советов был окончательно утвержден план ГОЭЛРО, рассчитанный на 15 лет. В качестве выдержки из документа на рисунке 1 приведен расчет необходимых финансовых, человеческих и материальных затрат на его реализацию.

Рисунок 1

Расчет финансовых, человеческих и материальных затрат ГОЭЛРО

Несмотря на то, что в начале документа были указаны авторы, в обществе созрели мифы об истинном составителе. Основные четыре предположения представлены в статье [3]. Согласно ним, авторство могла принадлежать как лично Ленину, так и группе из более сотни инженеров, ученых и представителей регионов. Однако официальная версия совпадает с указанной в самом тексте документа.

Главные задачи, которые была призвана решить реализация ГОЭЛРО – это перевод всего имеющегося промышленного оборудования на электрическое, постройка новых генераторных станций, подстанций высокого напряжения и линий электропередач большой протяженности. Согласно мировой тенденции, в качестве технического исполнения был принят трехфазный переменный ток, как дешевый способ передачи электроэнергии на дальние расстояния. Для преобразования данного вида энергии в механическую, были использованы асинхронные двигатели, а для генераторов – синхронные машины. Все это позволило значительно уменьшить размеры рабочих установок при сохранении такой же производственной мощности. Так же реализация данного плана унифицировала требования к выпускаемому оборудованию, что в последующем переросло в государственные стандарты (ГОСТы), который стали разрабатываться и на другую выпускаемую продукцию.

Если смотреть о более глобальных результатах ГОЭЛРО, то можно рассмотреть экономическую и социальную области государства. Так общество, с внедрением электричества стало значительно меньше использовать огонь для освещения, что помогло значительно снизить количество пожаров. Постепенно в быту людей стала появляться бытовая техника (радио, телевизоры, холодильники), что позволило сделать жизнь значительно комфортней.

Говоря об экономическом аспекте данного вопроса можно сразу отметить, что основная выгода производителя в переходе на электричество заключалась в том, что не было необходимости устанавливать огромные по своим размерам котельные для получения пара и, как следствие, не надо было нанимать обслуживающий их персонал. Так же КПД электродвигателя значительно выше, чем у двигателя внутреннего сгорания или парового.

Это только малая часть того, чего позволило достигнуть ГОЭЛРО и для того времени, да и сейчас, это крайне рискованный проект. Однако, современные политики ведут речь о ГОЭЛРО-2. Конечно, он не настолько амбициозен, как первый, но несет не меньшие преобразования в обществе. Речь конечно же идет о цифровизации не только энергетики, но и всех аспектов жизни человека [4]. Суть данного проекта заключается в исключении человека из всех операций, связанных с анализом и принятием решений, на основании полученных результатов и оставить только механические функции. Если рассматривать это в рамках энергетики, то предлагается отдать компьютерам диагностику оборудования, выполнение переключений, управление режимами работы системы и т. д. За человеком остается только замена элементов, на которые укажет программа, но в последствии предполагается и это передать роботам.

Таким образом мы придем к системе, которая будет работать автономно и значительно оперативней реагировать на ненормальные режимы, по сравнению с человеком. И это постепенно внедряется в работу. Так, например, повсеместно устанавливаются шкафы телемеханики и сигнализации на станциях и подстанциях. Это позволяет, пока что диспетчеру, наблюдать за работой оборудования и выполнять дистанционно управление коммутационными аппаратами.

За последние 100 лет энергетика нашей страны прошла путь от разрозненной маломощной системы до самой мощной и протяженной единой энергетической системы и заслуга ГОЭЛРО в этом колоссальна.

Список используемой литературы

1. Музей истории энергетики Северо-Запада. – Текст: электронный. – Загл. с экрана. – URL: http://energomuseum.ru/history/nachalo/. – Режим доступа: свободный.

2. Доклад государственной комиссии по электрификации России к 8-му Съезду Советов. – Текст: электронный. – Загл. с экрана. – URL: https://istmat.info/files/uploads/29115/plan_goelro_doklad.pdf. – Режим доступа: свободный.

3. Соловьева, Т. В. Проблема авторства плана ГОЭЛРО. – Текст: электронный / Т. В. Соловьева. – Екатеринбург: Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, 2018. – С. 512–519. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36441043. – Режим доступа: для авториз. пользователей.

4. Потехин, В. Н. План ГОЭЛРО-2 – основное звено успешного осуществления второй индустриализации России. – Текст: электронный / В. Н. Потехин. – Екатеринбург: СМИ «Вторая индустриализация России», 2020. – С. 137–149. —URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44056889. – Режим доступа: для авториз. пользователей.

Информация об авторах

Коваленко С. В. – студент магистратуры группы 8Э-01, Попов А. Н. – к. т. н ., доцент ФГБОУ ВО «Алтайский. государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.

Развитие интеллектуальных систем учета электрической энергии (мощности) в России

Дорохов, Александр Сергеевич [email protected]

Сташко Василий Иванович, [email protected]

Аннотация:

В статье говорится рассматривается федеральный закон о развитии интеллектуальных систем учёта в России. Проблема акцентируется на том, что в итоговой редакции не содержится реального механизма внедрения программы интеллектуализации электросетей, что создает множество других проблем для энергокомпаний. В частности, реализация закона в нынешнем виде может быть чревата не только ростом перекрёстного субсидирования, но и другими проблемам, такими как, например, отсутствие подзаконных актов и норм, короткие сроки внедрения интеллектуальных систем учёта и т. д. Некоторые пути и способы решения данных проблем применительно к «умным» сетям г. Барнаула приведены в данной статье.

Ключевые слова: сеть, интеллектуальный учёт, счётчик, тариф, потребитель, электроэнергия, система, энергокомпания

В декабре 2018 года был подписан федеральный закон о развитии интеллектуальных систем учёта (ИСУ) в России. Итоговая редакция законопроекта не содержит реального механизма финансирования программы интеллектуализации электросетей, что грозит ростом объёма перекрёстного субсидирования. Данный федеральный закон напрямую касается населения: граждане перестанут быть собственниками приборов учёта. С 1 июля 2020 года счётчики в многоквартирных домах (МКД) перейдут в ведение энергосбытовых компаний – гарантирующих поставщиков (ГП); за приборы учёта остальных потребителей будут отвечать сетевые компании – подразделения «Россетей». Расходы сетей и сбытов на счётчики частично будут включены в тариф, а в случае с сетями – компенсированы и через плату за техприсоединение (ТП). Компании, не обеспечившие потребителей «умными» приборами учёта, начнут штрафовать с 2023 года.

По данным Министерства энергетики, сейчас в России насчитывается около 75,8 млн точек учёта: 10 млн приходится на юридических лиц, 16,5 млн – на объекты индивидуального жилищного строительства (ИЖС), 3,6 млн – точки подключения потребителей, приравненных к населению, и 45,7 млн – точки учёта в МКД [1]. Сейчас 85 % точек учёта оборудовано обычными счётчиками, 11 % – интеллектуальными, а 4 % совсем не имеют счётчиков.

По данным сетевых компаний существует потребность в 20 млн ИСУ (точки учёта по границам балансовой принадлежности) [2]. Стоимость замены 50 млн счётчиков по минимальной цене в $100 за прибор составит $5 млрд. Необходимо также иметь в виду, что стоимость современного счётчика с дополнительным функционалом может составлять и $300. В таком случае ежегодные финансовые потребности при замене приборов учёта могут вырасти до 90 млрд рублей.

На данный момент ситуация острой нехватки денежных средств подтверждается руководством сетевых компаний. По закону право на установку счётчиков разделено между ГП (приборы учёта в МКД) и сетями (прочие потребители). Минэнерго также предложило включить затраты на приобретение, установку, замену приборов учёта и другого необходимого оборудования в тарифы ГП и сетевых компаний. Также часть средств может быть включена в состав платы за подключение к сетям новых потребителей. В расчёте тарифов будет учитываться «эталонная» (минимальная) цена счётчика с минимальным набором обязательных функций. Сети и сбыты смогут устанавливать и более «продвинутые» модели, но доплачивать за них им придётся компаниям из собственных средств.

В законе не учтён ряд принципиальных моментов. Из текста следует, что все потребители должны быть обеспечены ИСУ в течение менее чем двух лет, что физически невозможно, особенно с учётом сроков проектирования систем. ИСУ с 2020 года должны быть оборудованы все вводимые в России дома, но отсутствие подзаконных актов и норм не позволяет корректировать проекты уже строящихся домов, не прописан механизм передачи прав на счётчики в случае лишения статуса ГП. Сети и сбыты будут оштрафованы за непредоставление минимального функционала интеллектуального учёта с 2023 года, но уже с 2021-го они обязаны будут применять расчётные способы тарификации при отсутствии таких приборов. Фактически это будет стимулировать недобросовестных потребителей выводить ИСУ из строя, ведь в этом случае расчётное потребление может оказаться даже равным нулю.

Основная же проблема закона – отсутствие достаточных источников финансирования программы. В тариф можно будет включать «эталонную» стоимость конкретного прибора учёта, а на какие средства устанавливать общедомовые счётчики и оплачивать другие элементы «умной сети», в законе не написано. ГП также не смогут воспользоваться экономией, которая образуется после внедрения ИСУ: сбыты не оплачивают потери в сетях и ничего не сэкономят при их снижении. Кроме того, надбавка сбытов рассчитывается на основании «эталона» – в этой методике понятие «экономия» отсутствует в принципе. Сети, имеющие право включать расходы в плату за ТП, окажутся, таким образом, в более выгодном положении. Но даже частичное включение расходов на ИСУ в тарифы не решает проблему. Регуляторам нужно учитывать запрет на рост предельных индексов платы граждан за коммунальные услуги. Затраты на счётчики могут быть включены в тарифы только в том объёме, который позволит не превысить инфляционные ограничения.

На сегодня правительством РФ определены целевые инфляционные показатели только до 2019 года включительно. Оценить, какая часть расходов на ИСУ может войти в тариф, получится только после утверждения целевых показателей инфляции на будущие периоды. Параллельно в правительстве активно прорабатывается тема реформирования системы электросетевых тарифов для более справедливого перераспределения перекрёстного субсидирования. Сетевые компании заявляют, что изменения не приведут к серьёзному росту тарифов – «перекрёстка» будет просто перераспределена между потребителями, а возможный рост платежей уложится в инфляционный рост. Но уже сейчас становится ясно что, «инфляционного потолка» недостаточно – расходы на интеллектуализацию сетей не уложатся в этот объём. Ранее министерство энергетики оценивало стоимость комплексного внедрения ИСУ в России в сумму до 4 трлн рублей.

Конструкция в нынешнем виде чревата ростом «перекрёстки» между населением и промышленностью. Мы столкнемся с фактическим перекладыванием расходов на ИСУ на всех покупателей энергии через котловой тариф, в том числе на участников оптового рынка, самостоятельно создающих собственные цифровые системы. Вырастет не только объём «перекрёстки» между населением и промышленностью, но будут ущемлены и интересы тех, кто уже установил ИСУ за свой счёт. Такие потребители будут фактически «оштрафованы», оплачивая расходы мелкого бизнеса и населения.

Проблемные моменты нужно урегулировать в подзаконных актах, которые сейчас разрабатывают в правительстве РФ. Необходимо отказаться от наказания в виде перехода на расчётный способ оплаты при непредоставлении услуг ИСУ: это исключит соблазн сознательной порчи оборудования; административных штрафов для стимулирования сетей и сбытов будет достаточно.

Также нужно срочно урегулировать вопрос с порядком замены счётчиков до 1 января 2020 года (норма закона создаёт правовую коллизию), сохранить за ГП функции единого окна и право доступа к данным учёта всех клиентов, исключить персональные данные из перечня информации по точкам поставки, что снизит расходы на ИСУ. При этом расходы не только на сами счётчики, но и на другие элементы ИСУ необходимо также учитывать в тарифе.

Необходимо сделать переход к цифровизации более плавным, что снизит финнагрузку на потребителей и участников рынка. Для этого предлагается сделать обязательной установку ИСУ при вводе новых домов. Приборы учёта в уже имеющемся жилье необходимо менять постепенно: регионы смогут устанавливать для энергокомпаний процент от общего количества МКД, которые должны быть переведены на интеллектуальный учёт в конкретном году.

Требуется также отредактировать Жилищный кодекс РФ и разрешить не учитывать расходы на ИСУ при определении предельных индексов платы граждан за ЖКХ. Подобные исключения уже прописаны в законодательстве в отношении концессионных соглашений по теплу: в регионах, где они были заключены, расходы на концессию включаются в тариф без учёта предельных инфляционных ограничений, подобная норма должна быть распространена и на ИСУ.

Список используемой литературы

1. Родин Е., Насветников М., Проблемы законопроекта «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с развитием систем учета электрической энергии (мощности) в Российской Федерации» и пути их решения // Профессиональный журнал «ЭнергоРынок». энергоэффективность и энергосбережение. – 2018. – № 6 (161) – с. 37–42. – Текст: электронный. – URL: https://www.vegaslex.ru/analytics/publications/problems_of_the_draft_law_on_

amendments_to_certain_legislative_acts_of_the_russian_federation_in_con/ (дата обращения: 08.02.2020).

2. Конфоркам придется поумнеть // Газета «Коммерсантъ» № 228. – 2018. – Текст: электронный. – URL: https://www.kommersant.ru/doc/3826813 (дата обращения: 08.02.2020).

3. Федеральный закон Российской Федерации от 27 декабря 2018 года № 522-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с развитием систем учета электрической энергии (мощности) в Российской Федерации». – URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001201812280018 (дата обращения: 08.02.2020).

4. Сайт Министерства энергетики Российской Федерации. – URL: www.minenergo.gov.ru (дата обращения: 08.02.2020).

Информация об авторах

Дорохов А. С. – студент группы 8Э(з)-81, Сташко В. И. – к.т.н., доцент, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.

Предоплатные системы контроля и учета потребления электрической энергии

Дорохов, Александр Сергеевич [email protected]

Сташко Василий Иванович, [email protected]

Аннотация:

Системы автоматизированного учета потребления электроэнергии и расчетов за нее по предоплате – сегодня находят всё большее распространение по всему миру. В основе таких систем лежит индивидуальный прибор учета, который отпускает электрическую энергию только на ту сумму, которая уже внесена в качестве оплаченного кредита. В статье рассматриваются технические особенности и принцип работы системы предварительной оплаты за потребленную электроэнергию.

Ключевые слова: счётчик, система, электроэнергия, потребитель, смарт-карта, мощность, информация.

В настоящее время накоплен определенный опыт разработки и создания средств предварительной оплаты в ряде стран мира. Данный принцип оплаты можно ввести, используя электросчетчик с предварительной оплатной со смарт-картой. Эта система, основанная на пластиковых карточках оплаты, благодаря которым происходит передача информации о потребленной энергии от счетчика к информационно аналитическим системам и обратно. Остановимся более подробно на предоплатных системах на интеллектуальных карточках сокращенно СПОЭ (система предварительной оплаты электропотребления). Система состоит из следующих компонентов: Электронный счетчик с устройством чтения и записи на пластиковую карточку, в качественных системах сохраняет информацию в статистическом режиме, то есть можно анализировать потребление по времени суток [1].

Ряд основных функций предоплатных электросчетчиков может активироваться дистанционно с помощью команд, программируемых службой поддержки и передаваемых на счетчик через смарт-карту и торговую систему. Это значительно уменьшает необходимость посещения мест установки счетчиков. Хотя все эти функции содержатся в счетчике как стандартные, некоторые из них могут использоваться только в том случае, если система технической поддержки имеет соответствующие технические средства.

Эти электросчетчики имеют функцию, позволяющую проводить дистанционное изменение данных по владельцу смарт-карты с помощью команд, записанных на смарт-карту через торговую систему. Доступность этой функции зависит от возможностей системы технической поддержки. Она не является автоматически доступной при использовании традиционных систем.

Функция изменения данных по владельцу действует следующим образом. При необходимости изменения данных по владельцу для конкретного счетчика создается команда «закрытие счетчика», которая загружается через смарт-карту потребителя и торговую систему как часть нормальной кредитной транзакции. Команда содержит метку времени/даты, определяющий, когда произойдет закрытие счетчика. При наступлении запрограммированной даты и времени закрытия счетчик проводит следующие операции COT (change of tenancy): удаляет текущую смарт-карту, размыкает контактор питания и выводит на дисплей сообщение «OFF» (Откл). Сохраняет текущий статус счетчика – т. е. показания потребления электроэнергии в киловатт-часах (кВт-ч) по отдельным ставкам, показание общего потребления электроэнергии в киловатт-часах (кВт-ч), абсолютный уровень кредита и связанные с ним флаги, оставшийся долг. Все это составляет окончательные показания исключаемого потребителя. После выполнения команды закрытия счетчик находится в режиме «изменение данных по владельцу». Смарт-карта исключаемого потребителя больше не принимаются счетчиком, рабочее состояние счетчика «заморожено», электропитание отключено. Для завершения процесса СОТ с помощью команды «открытие счетчика» выпускается и программируется новая смарт-карта для вносимого потребителя.

При введении в счетчик новой смарт-карты следующие за этим действия будут зависеть от конфигурации СОТ счетчика (заводской установки). Возможны следующие действия: обнуление оставшегося кредита; установление кредита; обнуление оставшегося долга, долгового платежа за неделю, обнуление регулярного платежа, обнуление платежей за единицу электроэнергии, установка отсутствия отложенного тарифа, обнуление всего принятого кредита, обнуление регистров потребления электроэнергии [2].

В дополнение к перечисленным действиям счетчик может быть запрограммирован на запись окончательных показаний счетчика (т. е. изменение данных по владельцу – СОТе) исключаемого потребителя на смарт-карту, и продолжать это до тех пор, пока получение этих показаний не будут подтверждено торговой системой. После подтверждения приема этих показаний (СОТе) счетчик начнет запись на смарт-карту обычных текущих показаний.

Если служба поддержки не имеет сведений об исключении предыдущего потребителя, но должна переустановить счетчик для нового пользователя, на смарт– карту может быть запрограммирована команда «открытие счетчика». После ее принятия счетчик произведет действия, определенные в его конфигурации СОТ.

Важной функцией этих счетчиков является возможность принимать дистанционно запрограммированные команды для регулировки величины кредита на счетчике. Доступность этой функции зависит от возможностей системы технической поддержки. Она не является автоматически доступной при использовании традиционных систем. Максимальное регулирование кредита, которое может быть принято счетчиком, ограничено обычным максимальным уровнем кредита. Если прием команды не будет подтвержден счетчиком, о чем в торговую систему будет отправлено обратное сообщение. Необходимо будет заново ввести на смарт-карту сумму кредитного регулирования.

Использование предоплатных электросчетчика позволяет гарантированно собирать платежи за электроэнергию, оптимизировать денежные потоки и повысить культуру обслуживания абонентов за счет предоставления возможности полнее контролировать собственное энергопотребление [3].

В счетчике реализован принцип аналогово-цифрового преобразования величин напряжения и тока с последующим вычислением мощности и энергии. Токи напряжение в цепи переменного тока измеряются при помощи трансформаторных датчиков тока и резистивных делителей напряжения (см. рисунок 1).

Напряжения подаются непосредственно на основную плату счетчика через резистивные делители, используемые для согласования уровней входных сигналов с измерительной СБИС. Для обеспечения требуемой точности необходимо использовать высокоточные, металлопленочные резисторы с минимальным температурным коэффициентом.

Микроконтроллер обрабатывает и запоминает измеренные данные в памяти счетчика, кроме того обеспечивает вывод данных на ЖК-дисплей и передачу их через интерфейсы (USB) счетчика. Входные сигналы напряжения и тока преобразуются соответственно АЦП и считываются микроконтроллером. Используя преобразованные величины фазных токов и напряжений, микроконтроллер вычисляет активную и реактивную мощности и интегрируется потребляемая энергия.

Рисунок 1

Принцип построения предоплатных электросчетчиков

Преобразование величин и другие расчеты выполняются с использованием специализированной интегральной схемы СБИС, включающей в себя цифровой сигнальный процессор с тремя встроенными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) [4 – 6]. Принцип работы системы заключается в определении значений напряжения и тока, снимаемых с датчиков:

u = U cosωt, i = I · cos(ωt – φ),

где U, I – эффективные значения напряжения и тока;

ω – угловая частота переменного тока;

φ – разность фаз напряжения и тока.

Значение мгновенной мощности:

p = u · i = U · cos ωt · I · cos(ωt – φ) = UI [cos φ + cos(2ω – φ)],

Интегрируя мгновенную мощность, определяем полную мощность потребляемой электроэнергии:

P = pdt = UI [cos φ + cos(2ω – φ)]dt = UI cos φ = UIλ.

Рассматривая значения мощности во времени, находится значение потребляемой электроэнергии: W = Pdt = UI cos φ dt = tUIλ. Учитывая, что мощность пропорциональна напряжению, то в процессе обработки информации напряжение преобразовывается в импульсы, частота которых определяет количественный показатель мощности. Подсчет числа импульсов дает информацию о суммарной потребляемой электроэнергии. Для повышения точности определения мощности, расходуемой потребителем, увеличена частота дискретизации. При этом энергия определяется как:

где Pн – начальное значение мощности интервала дискретизации;

Т_оптим – оптимальное время дискретизации.

Для хранения основных данных в микроконтроллере используется флэш-память, она обеспечивает во время перерывов в подаче питания сохранность всех ключевых данных о его конфигурации, констант, значения активной и реактивной энергии по тарифам, максимальную и накопленную мощность по тарифам для многотарифного режима измерений, предыдущие данные по тарифам [7]. Кроме того, в флеш-памяти хранится информация о количестве сбросов максимальных значений мощности, количестве перерывов питания, количестве связей со счетчиком, приводивших к изменению каких-либо данных (конфигурации), данные графика нагрузки.

Особенностью предлагаемой системы предоплаты является то, что на смарт– карте хранится номер счетчика, последние показания счетчика, количество оплаченной энергии. Данная информация регистрируется и проверяется при каждом обращении в компанию по предоставлению электроэнергии. При этом исключается несанкционированный доступ к данным в смарт-карте и их изменение.

Достоинствами данной системы является: упрощение контроля за расходом электроэнергии, нет необходимости создавать неудобства клиентам путем постоянного посещения и контроля показаний счетчика; упрощается обработка данных о покупке электроэнергии, ее использовании; обеспечивается 100 %-ная оплата за электроэнергию потребителями; система проста в установке; рассматривается широкий диапазон нагрузок; низкое энергопотребление счетчиком; хорошая стабильность системы; малые размеры; малый вес; высокая точность измерений.

Примером предоплатного электросчетчика может служить счетчик ACE9000 KBD (см. рисунок 2), который является последней разработкой Actaris в хорошо известной серии счетчиков с предварительной оплатой за электроэнергию и представляет собой счетчик электроэнергии с электронным ключом, соединяющий функции измерения с системой управления подачей электроэнергии потребителям [8]. Счетчик предназначен для измерений активной электроэнергии в однофазных двухпроводных сетях переменного тока. Обладая расширенными функциональными возможностями, счетчики ACE9000 KBD имеют современный эргономичный дизайн и компактный корпус.

Преимущества электросчетчика: гибкость формирования периодов гарантированного подключения абонентов, обеспечение двустороннего информационного обмена: передача данных о потреблении и дистанционное управление счетчиком при помощи электронного ключа, многотарифный учет с поддержкой блочных тарифных схем, высокий уровень культуры обслуживания абонентов, защита от несанкционированного доступа и хищений электроэнергии.

Рисунок 2

Предоплатный счетчик АСЕ9000KBD

Представляет собой карту с интегральной микросхемой (integrated Circuit (ic) Card – Chip Card), оснащенную одним или несколькими компьютерными микрочипами или интегральными микросхемами для идентификации и хранения данных или их специальной обработки, используемая для установления подлинности личного идентификационного номера (PIN), выдачи разрешения на покупку, проверки баланса на счету и хранения личных записей. Главными требованиями к электронным картам в системах с предоплатой считаются достаточный емкость памяти, защищенность самих карт и считывателей от вандализма также защищенность переносимой картами информации.

Считыватели карточек устанавливаются в открытых для доступа местах, поэтому необходимо предъявлять повышенные потребности к их вандалозащищенности. Сразу необходимо так проектировать счетчики, дабы выход из строя считывателя никак не нарушал работоспособность прибора в целом. Щелевое отверстие пластиковой карты защищено от вандализма в наименьшей степени. Наилучшими в этом смысле являются считыватели бесконтактных индукционных карт. Все же бесконтактные индукционные карты с памятью в России редко применяются, по причине высокой стоимости считывателей для них.