Дослідження систем автоматизації для керування споживанням енергії в будівлях

Прудько, Максим Сергійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6416

Title:	Дослідження систем автоматизації для керування споживанням енергії в будівлях
Authors:	Нечипоренко, Ольга Володимирівна Прудько, Максим Сергійович
Issue Date:	Jan-2024
Abstract:	У даній кваліфікаційній роботі магістра вирішено науково-прикладне завдання подальшого розвитку теоретико-методичних положень і практичних рекомендацій для підвищення енергоефективності автоматизованих систем електрозабезпечення будівель. Цей розвиток базується на удосконаленні існуючих та розробці нових моделей управлінських та технічних рішень, які включають оцінювання рівнів електроспоживання з використанням систем моніторингу. Після аналізу процесів енергоспоживання виділені компоненти, що встановлюють вимоги до управління енергоефективністю в будівлях з урахуванням науково-методичного та інформаційно-технічного забезпечення, спрямованого на зменшення споживання електроенергії. Сформульовані складові управління електроспоживанням в інфраструктурі будівель та встановлені принципи управління енергоефективністю електротехнічних комплексів з використанням сучасних технічних засобів та систем моніторингу. Впровадження принципів автоматизованих систем управління споживанням електроенергії виявляється ключовим етапом для ефективного контролю та оптимізації енергетичних процесів в підприємствах та організаціях. Такі системи не лише дозволяють ефективно контролювати та оптимізувати енергоспоживання, але й передбачають модернізацію інфраструктури будівель, враховуючи встановлення енергозберігаючих технологій та використання інтелектуальних рішень. Обґрунтовано вибір апаратно-програмного комплексу для моніторингу нормального режиму електроспоживання, зокрема використання методу Caterpillar-SSA та бази даних для зберігання результатів вимірювань. Досліджено технічні засоби створення автоматизованої системи вимірювання потужності, використовуючи електронний програмний пакет та драйвер програмного блоку. Загальною метою даної роботи є не лише зменшення витрат енергоресурсів, але і створення ефективного та динамічного механізму для контролю та управління енергетичними потоками. Такий комплексний підхід до управління енергоспоживанням є необхідним елементом для досягнення ефективності та сталого розвитку в енергетичному секторі.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6416
Appears in Collections:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
М_151_2023_Прудько.pdf Restricted Access		2.42 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ

Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеню «магістр»

на тему: ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦІЇ ДЛЯ
КЕРУВАННЯ СПОЖИВАННЯМ ЕНЕРГІЇ В БУДІВЛЯХ

Виконав: здобувач вищої освіти 2 курсу,
групи МАКІТ-2209
спеціальності 151 Автоматизація та
комп’ютерно-інтегровані технології,
освітня програма «Автоматизація
комп’ютерно-інтегровані системи та
компоненти»
Прудько М.С.
(Прізвище ім’я по-батькові)

Керівник Нечипоренко О.В.
(Прізвище ім’я по-батькові)

Рецензент
(Прізвище ім’я по-батькові)

Черкаси 2023 року
2
ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ........................................................................ 4
ВСТУП ......................................................................................................................... 5
РОЗДІЛ 1 ПРИНЦИПИ ФОРМУВАННЯ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ
УПРАВЛІННЯ СПОЖИВАННЯМ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ ......................................... 9
1.1. Особливості автоматизованих систем контролю та обліку
енергоресурсів ......................................................................................................... 9
1.2. Міжнародний досвід у впровадженні АСКОЕ ............................................ 15
1.3. Застосування автоматизованих систем контролю та обліку енергоресурсів
в Україні ................................................................................................................. 19
1.4. Засоби та методи підвищення енергоефективності .................................... 27
1.5. Дослідження систем автоматизованого управління та моніторингу в галузі
електроенергетики................................................................................................. 32
Висновки до розділу 1 .......................................................................................... 36
РОЗДІЛ 2 МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗОВАНОГО КОМПЛЕКСУ ПРОЦЕСОМ
УПРАВЛІННЯ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ ОРГАНІЗАЦІЇ ................................. 37
2.1. Вимоги до автоматизованої системи керування електроспоживанням . . 37
2.2. Структура апаратно-програмного комплексу управління
електроспоживанням організації ......................................................................... 43
2.3. Аспекти інформаційного забезпечення автоматизованої системи ........... 50
Висновки до розділу 2 .......................................................................................... 55
РОЗДІЛ 3 АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА ОБЛІКУ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ
ОФІСНОГО ЦЕНТРУ ............................................................................................... 57
3.1 Порівняльний аналіз автоматизованих систем керуванням електроенергії
................................................................................................................................. 57
3.2 Структурна схема та засоби побудови автоматизованої системи обліку
електроенергії ........................................................................................................ 60
3
3.3. Програмні засоби побудови автоматизованої системи обліку
електроенергії ........................................................................................................ 66
Висновки до розділу 3 .......................................................................................... 72
ВИСНОВКИ ............................................................................................................... 74
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................. 76
4
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

DPSP – Deficiency of Power Supply Probability – ймовірність втрати
електроживлення
REPG – Relative Excess Power Generated – надлишкова згенерована
електроенергія
АПК – апаратно-програмний комплекс
АРМ – автоматизоване робоче місце
АСУ – автоматизована система управління
БД – база даних
ВДЕ – відновлювальні джерела енергії
ЕЕС – енергетично-ефективний сценарій
ЕМ – енергетичний масив
ЕС – енергетична система
ІС – інформаційна система
КС – комп’ютеризована система
КСКМ – комп’ютеризована система керування та моніторингу
МК – мікроконтролер
ПЗ – програмне забезпечення
ППП – пакет прикладних програм
СК – система керування
СКБД – система керування базою даних
СППР – система підтримки прийняття рішень
5
ВСТУП

Актуальність. На економічний та соціальний розвиток країни суттєво
впливає підвищення цін на енергетичні ресурси. В останні роки держава все
активніше висуває питання ефективного використання енергетичних ресурсів.
Особливо це стосується бюджетної сфери, де планується проведення
децентралізації управління та надання фінансової автономії. Однак, успішна
реалізація реформ та досягнення стійкого розвитку потребують відповідної
відповіді на енергетичні виклики. Неефективність існуючих підходів до
управління процесами енергозбереження створює потребу у визначенні нових
шляхів підвищення рівня енергоефективності. Сучасні будівлі є значними
споживачами енергетичних ресурсів. Ця обставина робить завдання підвищення
енергоефективності та раціонального використання енергетичних ресурсів
надзвичайно актуальними в сучасних умовах.
Підвищені вимоги до питань енергозбереження вимагають розробки та
впровадження нових систем управління споживанням електроенергії. Проте
відсутність системного підходу до управління енергоефективністю та труднощі
у визначенні норм витрат паливно-енергетичних ресурсів створюють перешкоди
для досягнення високого рівня енергоефективності.
Враховуючи низьку ефективність використання джерел енергії,
відсутність науково обґрунтованих методів управління енергоефективністю та
обмежену доступність інформації про енергетичні та експлуатаційні
характеристики будівель, необхідно провести структурний аналіз
енергоспоживання та розробити моделі та інструменти для моніторингу
енергоспоживання. Також необхідно розробити майбутні стандарти
енергоспоживання та методи оцінки їх практичного застосування.
Враховуючи можливості, доступні для автоматичного управління
споживанням електроенергії, оцінка потенціалу енергоефективності на основі
аналізу, прогнозування та планування витрат на електроенергію буде особливо
6
важливою. Ця тема дослідження пов'язана з розробкою нових методів оцінки
енергоефективності автоматизованих систем і впровадженням нових моделей
управління та інструментів моніторингу для зниження втрат електроенергії у
внутрішніх мережах і підвищення енергоефективності будівель.
Мета роботи – вдосконалення методів та інструментів управління
режимами споживання електроенергії з метою підвищення рівня
енергоефективності автоматизованих електротехнічних комплексів в будівлях.
Досягнення поставленої мети потрібно вирішити наступні завдання:
1. Проведення аналізу поточної нормативної бази, що стосується підвищення
енергоефективності, оцінки стану електрозабезпечення будівель
визначення норм споживання енергоносіїв.
2. Удосконалення структури та принципів функціонування комплексу для
управління електроспоживанням в системі енергоменеджменту будівлі.
3. Дослідження режимів та обґрунтування алгоритмів роботи енергомереж з
метою підвищення енергоефективності внутрішніх мереж будівлі.
Об’єкт дослідження – процеси в автоматизованих системах керування
споживанням електроенергії.
Предмет дослідження – системи автоматизації для керування
споживанням енергії в будівлях
Методи дослідження. Для розв'язання поставлених завдань використано
інструментарно-методологічний апарат, що включає: системний підхід, методи
вилучення слабоформалізованих знань, теорію інформації та кодування,
концептуальне та програмне моделювання. Також використані загальнонаукові
та спеціальні методи дослідження, зокрема множинний регресійний аналіз з
комп’ютерними реалізаціями статистичного аналізу електроспоживання.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в розкритті існуючих
методів та розвитку нових підходів до управління споживанням електроенергії
та зменшення втрат електроенергії в екомплексах будівель. Зокрема:
1. Отримало подальший розвиток комплексний підхід до аналізу, який
включає в себе не лише вивчення загальних нормативів, а й
7
фокусується на конкретних вимогах щодо підвищення
енергоефективності. Даний аналіз може враховувати не лише
стандарти, але й новаторські підходи та технології в галузі збереження
енергії.
2. Удосконалено інтелектуальні методи, які враховують не тільки
загальний обсяг споживаної енергії, але й адаптуються до конкретних
умов та потреб будівлі. Це може включати в себе використання
штучного інтелекту для прогнозування споживання енергії та
оптимізації роботи систем у реальному часі.
3. Розроблено адаптивні способи, які реагують на зміни в споживанні
енергії та оптимізують роботу енергомережі для підвищення
ефективності.
Практичне значення отриманих результатів. Використання результатів
моделювання дає можливість розробити рекомендації щодо реалізації комплексу
заходів з енергозбереження, що враховують існуючу інженерну інфраструктуру
і підвищують ефективність автоматичного управління енергоспоживанням.
Отримані результати порівнюються з даними служби управління енергією,
щоб забезпечити передбачувану оцінку рівнів споживання енергії за допомогою
моделювання для перевірки надійності.
Апробація результатів роботи. Результати кваліфікаційної роботи
доповідалися й обговорювалися на науковій конференції:
− «Сучасні методи, інформаційне, програмне та технічне забезпечення
систем керування організаційно-технічними та технологічними
комплексами»: Тези доповідей десятої міжнародної науково-технічної
internet-конференції: (24 листопада 2023 р., Київ), 2023. – С. 152.
Публікації. Результати досліджень опубліковані в:
1. Енергоефективні методи передачі даних між IoT-пристроями в системі
розумного будинку / О. В. Нечипоренко, М. С. Прудько, В. С. Сидоров
// «Сучасні методи, інформаційне, програмне та технічне забезпечення
систем керування організаційно-технічними та технологічними
8
комплексами»: Тези доповідей десятої міжнародної науково-технічної
internet-конференції: (24 листопада 2023 р., Київ), 2023. – С. 152.
Структура та обсяг кваліфікаційної роботи. Кваліфікаційна робота
складається із списку умовних скорочень, вступу, трьох розділів, висновку та
списку використаних джерел. Загальний обсяг роботи складає 80 сторінок,
26 рисунків, 1 таблицю. Список використаних джерел містить 47 найменувань.
9
РОЗДІЛ 1
ПРИНЦИПИ ФОРМУВАННЯ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ
УПРАВЛІННЯ СПОЖИВАННЯМ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

1.1. Особливості автоматизованих систем контролю та обліку
енергоресурсів
Сучасні автоматизовані системи моніторингу та обліку енергоресурсів
(АСКОЕ) представляють собою розгалужені системи, які одночасно вимірюють
та реєструють обсяги енергії та енергетичних ресурсів різного типу в різних
точках обліку, працюючи в реальному часі і передаючи інформацію на
ієрархічному рівні. Особливо важливим є їхнє використання в електроенергетиці
[11]. До появи першого електромеханічного лічильника електроенергії в кінці
XIX століття облік споживання електроенергії здійснювався шляхом ручного
запису показань лічильних механізмів.
Точність такого обліку залежала від людського фактору, особливо від
моменту спостереження і реєстрації інспектора. Дека часу варіювалася від
декількох годин до декількох днів, а в деяких випадках перевищувала похибку
самого лічильника.
Автоматизована система енергетичного моніторингу та обліку, заснована
на АПК «Saturn», надає детальний огляд розподілу енергоспоживання і
енергетичних ресурсів всередині підприємства в реальному часі. Також
допомагає вирішити ряд завдань по оптимізації енергоспоживання і
енергопостачання структурних підрозділів, включаючи окремих споживачів.
Крім того, АСКОЕ дозволяє поєднувати планування споживання енергії з
плануванням виробництва, визначати енергетичну складову витрат на кожному
етапі виробництва і аналізувати моменти перевантаження або простою
енергоємного обладнання. АСКОЕ, засновані на АПК «Saturn», складаються з
двох підсистем: підсистеми для збору та первинної обробки інформації та
підсистеми для створення та використання баз даних.
10

Рис. 1.1. АСКОЕ на основі АПК «Saturn»

В даний час багато домашніх споживачів надсилають та оплачують дані з
лічильника із затримкою до 2-3 тижнів після закінчення розрахункового періоду,
а похибка часу може досягати 40-50%. Ідея автоматичного віддаленого читання
була відома давно, але практичне застосування прийшло тільки в 20 столітті,
коли з'явилися економічно прийнятні інтеграційні технології для масового
використання. Століття почалося в 70-80-х роках [4]. По закінченні ери планової
економіки закінчилася епоха дешевих енергоресурсів, коли їх витрати становили
лише кілька відсотків від собівартості продукції. Нині через зростання цін на
енергоресурси їх частка в собівартості для багатьох промислових підприємств
різко зросла і складає 20–30%, а для найбільш енергоємних виробництв може
перевищувати 40%. Це зумовило перегляд ставлення до організації енергообліку.
Споживачі усвідомлюють, що перший крок у зменшенні витрат і збереженні
енергоресурсів – це точний облік. Сучасна nоргівля електроенергією заснована
11
на енергоблоках автоматизованого обладнання, які мінімізують участь людини в
процесах вимірювання, збору і обробки даних, є надійними, точними, швидкими,
гнучкими і адаптовані до різних тарифних систем, які враховуються як
постачальником, так і споживачем [5]. Таким чином, обидві сторони створюють
автоматизовану систему моніторингу та обліку енергоресурсів на об'єкті.
(рис. 1.1).
Автоматизовані системи контролю та обліку енергоресурсів (АСКОЕ)
дозволяють промисловим підприємствам повністю контролювати своє
споживання електроенергії та легко переходити до різних тарифних систем, що
дозволяє мінімізувати витрати. Розвиток тарифних систем, які враховують
інтереси як постачальника, так і споживача, є світовою практикою. АСКОЕ є
ефективним інструментом для реалізації таких тарифних систем.
АСКОЕ складаються з трьох рівнів:
• Нижній рівень представлений первинними вимірювальними
перетворювачами (ПВП), які безперервно або з мінімальним
інтервалом вимірюють параметри електроенергії.
• Середній рівень представлений контролерами, які виконують
цілодобовий збір даних від ПВП, їх обробку та передачу на верхній
рівень.
• Верхній рівень представлений персональним комп'ютером (ПК), який
здійснює збір інформації з контролерів, її підсумкову обробку та
відображення у зручному форматі для аналізу і прийняття рішень.
Переваги використання АСКОЕ для промислових підприємств:
• Повнота контролю споживання електроенергії. АСКОЕ дозволяють
отримувати точну та своєчасну інформацію про споживання
електроенергії на всіх рівнях підприємства.
• Можливість переходу до різних тарифних систем. АСКОЕ дозволяють
легко перейти до будь-якої тарифної системи, що дозволяє
підприємству мінімізувати свої витрати.
12
• Покращення ефективності енергоспоживання. АСКОЕ дозволяють
виявити та усунути втрати електроенергії, що призводить до
підвищення ефективності її використання.
• Спрощення управління енергоспоживанням. АСКОЕ дозволяють
автоматизувати процес управління енергоспоживанням, що звільняє
персонал від рутинних операцій і дозволяє зосередитися на
стратегічних завданнях.

Рис. 1.2. Узагальнена схема трирівневої АСКОЕ
13
Нижній рівень АСКОЕ пов’язаний із середнім рівнем через вимірювальні
канали, які включають всі вимірювальні пристрої і лінії зв’язку від точки обліку
до контролера.

Рис.1.3. Схема побудови АСКОЕ на регіональному ринку електроенергії

Середній рівень АСКОЕ з'єднаний із верхнім рівнем каналом зв’язку, яким
можуть бути фізичні провідні лінії (рис. 1.4). Схема побудови АСКОЕ на
регіональному ринку електроенергії представлена на рис. 1.3.
У сучасному світі швидкого розвитку мікроелектроніки та зниження цін на
електронні цифрові компоненти системи керування поступово витісняють свої
аналоги. Однією з основних переваг цифрових систем керування на базі
мікроконтролерів є їх гнучкість та багатофункціональність, які можна досягти
без матеріальних витрат. Також цифрові лічильники електроенергії мають значні
переваги, такі як надійність, компактність та можливість пристосовувати корпус
до інтер'єру сучасних будинків.
Для автоматизованих систем контролю та обліку енергоресурсів (АСКОЕ)
випускаються різноманітні лічильники-датчики, які працюють на
мікропроцесорах. Вони мають різні типи та призначення, включаючи одно- і
трифазні, одно- і багатотарифні, а також комбіновані інтелектуальні. [3].
14

Рису 1.4. Схема АСКОЕ із передачею даних через силову мережу 0,4 кВ

Загальний вигляд лічильників-датчиків, які використовуються в системах
АСКОЕ, показано на рис. 1.5. Сучасні високоточні електронні лічильники
використовують передові методи вимірювання та мікрокомп'ютерні технології.
Вони призначені для проведення вимірів в широкому діапазоні та виконання
різноманітних тарифних функцій. Ці лічильники є комбінованими, тобто в них
вбудовані трансформатори струму і напруги. Вони реєструють як активну, так і
реактивну енергію в обох напрямках з класами точності 0,2 і 0,5 для активної
енергії та 1,0 для реактивної енергії.
15

Рис.1.5. Лічильники-датчики, які застосовуються в АСКОЕ

За допомогою сервісної програми, яка працює на персональному
комп'ютері, можна налаштувати всі робочі параметри лічильника індивідуально.
Впровадження автоматизованих систем контролю і обліку енергоресурсів є
стратегічним шляхом підвищення ефективності енергетичного потенціалу
країни.

1.2. Міжнародний досвід у впровадженні АСКОЕ
В останні роки у світі зростає інтерес до розвитку "розумних" мереж. Ці
мережі об'єднують споживачів та виробників електроенергії в єдину систему, що
дозволяє відстежувати та контролювати режими роботи енергосистеми в
реальному часі. Це дає можливість забезпечити оперативну реакцію на зміни в
енергосистемі, ефективне електропостачання з необхідною надійністю та
економічною ефективністю, а також оптимізувати режими роботи енергосистем
з урахуванням змін у виробництві енергії з поновлюваних джерел.
16

Рис. 1.6. Програми компаній деяких країн із впровадження Smart Metering

Одним із важливих компонентів "розумних" мереж є "розумний" облік
електроенергії. Ця система автоматизованих приладів обліку енергоспоживання
об'єднується в інформаційну мережу, що створює умови для ефективного
використання енергоресурсів.
Проекти з реалізації "розумних" мереж важливі для розвитку
енергетичного сектору, зокрема у зв'язку зі зростанням частки використання
альтернативних джерел енергії. Впровадження сучасних інформаційних
технологій у електричні мережі сприяє підвищенню надійності та якості
електропостачання, розвитку ринків електроенергії та підвищенню ефективності
роздрібного енергетичного ринку.
17
Швеція стала першою країною, яка почала впроваджувати "розумні"
системи обліку електроенергії. За нею пішли Нідерланди, Ірландія, Норвегія,
Франція, Італія, Іспанія, Фінляндія та Великобританія.
В Швеції усі споживачі електроенергії вже мають "розумні" прилади
обліку. Норвегія також планує завершити впровадження таких приладів до 2025
року.

Рис. 1.7. Встановлення інтелектуальних приладів обліку в деяких країнах

Інші країни також активно впроваджують "розумні" системи обліку
електроенергії. Наприклад, у Франції протягом двох років (2022 і 2023) було
встановлено понад 30 мільйонів таких приладів. Це дозволило країні підвищити
ефективність енергоспоживання та зменшити втрати електроенергії.
У США за період з 2009 по 2015 рік було встановлено близько 60 мільйонів
"розумних" приладів обліку. Це дозволило країні забезпечити більш точний
облік електроенергії та підвищити рівень безпеки енергосистеми. А в Іспанії в
2008 році було прийнято законодавство, що зобов'язує всіх споживачів
електроенергії мати "розумні" прилади обліку. Це дозволило країні підвищити
рівень прозорості та ефективності ринку електроенергії.
18
Це впровадження технологій "розумних" мереж є частиною глобальної
стратегії з підвищення енергоефективності, збільшення надійності
енергопостачання та впровадження сучасних систем управління. Кожна країна
Європейського союзу визначає власні завдання відповідно до своїх національних
інтересів.
Європейський союз виділить понад 80 мільярдів доларів на розвиток
"розумних" мереж до 2027 року. З цієї суми 37% буде спрямовано на
впровадження сучасних систем обліку.
За третім енергетичним пакетом ЄС, до 2025 року 80% європейських
споживачів будуть оснащені "розумними" приладами обліку. А до 2024 року усі
споживачі повинні мати такі прилади.

Рис. 1.8. Кількість установлених «розумних» лічильників у країнах ЄС

Європейські компанії активно модернізують електромережі, щоб
підвищити їх ефективність та надійність. Зокрема, до 2025 року планується
19
зменшити обсяги споживання електроенергії та втрати на 20%. Для цього
необхідно інвестувати 187 мільярдів доларів.
Вже зараз в країнах ЄС встановлено понад 400 мільйонів сучасних систем
обліку електроенергії. Це дозволяє отримувати точні дані про споживання
електроенергії, що важливо для управління мережею та підвищення
ефективності використання енергоресурсів.
Деякі переваги впровадження "розумних" лічильників: зниження
споживання електроенергії, "розумні" лічильники можуть допомогти
споживачам контролювати своє споживання електроенергії та виявити місця, де
можна заощадити. "Розумні" лічильники можуть допомогти операторам мережі
виявляти та усувати проблеми до того, як вони призведуть до відключень
електроенергії.
Підвищення ефективності роботи мережі – лічильники можуть допомогти
операторам мережі оптимізувати розподіл електроенергії, що може призвести до
зниження втрат. Великобританія є одним із лідерів у впровадженні "розумних"
лічильників. Національна Програма "Smart Metering Implementation Program
Prospectus" передбачає встановлення таких лічильників у всіх
домогосподарствах до 2025 року. Цей проект є важливим кроком у розвитку
інноваційних рішень в галузі енергоменеджменту.

1.3. Застосування автоматизованих систем контролю та обліку
енергоресурсів в Україні
Одна з ключових проблем української енергетики – недосконалий облік
електроенергії. Це перешкоджає ефективному функціонуванню оптового ринку
електроенергії, який був реформований у 2017 році.
Запровадження ринку двосторонніх договорів, балансуючого ринку
електроенергії та біржі електроенергії вимагає високоточного обліку виробленої,
постаченої та спожитої електроенергії в реальному часі. Це дозволяє учасникам
ринку укладати обґрунтовані договори, ефективно використовувати
енергоресурси та уникати втрат.
20
Наразі в Україні облік електроенергії здійснюється за допомогою
різноманітних приладів, багато з яких застаріли та не відповідають сучасним
вимогам. Це призводить до значного небалансу обліку, який оцінюється в 10-
15%.
Для вирішення цієї проблеми необхідно завершити впровадження
автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ). АСКОЕ
забезпечить точний облік електроенергії в реальному часі, що дозволить
підвищити ефективність роботи оптового ринку електроенергії та зменшити
втрати електроенергії.
Впровадження автоматизованої системи комерційного обліку
електроенергії (АСКОЕ) є важливою умовою для ефективного функціонування
оптового ринку електроенергії в Україні.
АСКОЕ забезпечить:
• точний і надійний облік електроенергії в режимі реального часу. Це
дозволить учасникам ринку електроенергії укладати обґрунтовані
договори, ефективно використовувати енергоресурси та уникати втрат.
• підвищення ефективності управління режимами виробництва, передачі
та відпуску електроенергії. Це дозволить операторам мережі
забезпечувати надійну та безперебійну роботу електроенергетичного
господарства.
• удосконалення комерційних розрахунків на оптовому ринку
електроенергії. Це дозволить уникати конфліктів між учасниками
ринку та підвищити прозорість та справедливість розрахунків.
• зниження витрат на передачу і постачання електроенергії. Це дозволить
зменшити тарифи на електроенергію для споживачів.
Реалізація проекту "Створення АСКОЕ для Оптового ринку
електроенергії" передбачає встановлення сучасних приладів обліку
електроенергії на всіх точках балансової належності суб'єктів ринку
електроенергії. Наразі, станом на кінець першого кварталу 2023 року, виконано
значну роботу з впровадження АСКОЕ.
21
Встановлено понад 90% приладів обліку електроенергії на точках
балансової належності генеруючих компаній, операторів магістральних і
міждержавних електромереж та обленерго.
Очікується, що АСКОЕ буде повністю впроваджено в Україні до кінця
2023 року.
Технологія та програмне забезпечення були реалізовані за запитом
головного оператора ОРЕ, були розроблені специфікації та алгоритми перевірки
та перевірки даних, а також було впроваджено програмне забезпечення для
збору, зберігання та первинної обробки комерційних даних вимірювань
потужності. Автоматизована інформаційна система основного оператора ОРЕ
також працює для виконання розрахунків на основі даних АСКОЕ.

Рис. 1.9. Стан впровадження АСКОЕ на ОРЕ України

Впровадження автоматизованих систем комерційного обліку
електроенергії (АСКОЕ) на оптовому ринку електроенергії України (ОРЕ) наразі
перебуває на стадії активного розвитку.
За даними ДП «Енергоринок», станом на кінець першого кварталу 2023
року введено в промислову експлуатацію 106 систем АСКОЕ суб'єктів ОРЕ, з
22
яких 46 зареєстровано Головним оператором для проведення розрахунків. Це
означає, що 46 суб'єктів ОРЕ вже готові до проведення розрахунків за даними
своїх систем АСКОЕ. Ще 60 суб'єктів ОРЕ перебувають на різних етапах
впровадження АСКОЕ. При цьому п'ять суб'єктів ОРЕ ще не впровадили
автоматизовані системи комерційного обліку електроенергії.
За оцінкою ДП «Енергоринок», АСКОЕ Головного оператора готова
перейти до повноцінного функціонування у четвертому кварталі 2023 року. Це
дозволить забезпечити точний і надійний облік електроенергії в режимі
реального часу, підвищити ефективність управління режимами виробництва,
передачі та відпуску електроенергії, удосконалити комерційні розрахунки на
оптовому ринку електроенергії та знизити витрати на передачу і постачання
електроенергії.
Автоматизована система комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ) -
це комплекс технічних і програмних засобів, призначений для автоматизації
процесу обліку споживання електроенергії. АСКОЕ складається з таких
основних компонентів:
Прилади обліку електроенергії – це обладнання, яке безпосередньо
вимірює споживання електроенергії.
Система збору даних – це обладнання, яке збирає дані з приладів обліку та
передає їх до центрального сервера.
Центральний сервер – це комп'ютер, який зберігає та обробляє дані з
приладів обліку.
Система комерційних розрахунків – це програмне забезпечення, яке
використовується для здійснення комерційних розрахунків між суб'єктами
оптового ринку електроенергії. Основна функція АСКОЕ – це забезпечення
точного і достовірного обліку споживання електроенергії. Це є необхідним для
прозорих і справедливих розрахунків між суб'єктами ринку.
У 2010 році Національна комісія, що здійснює державне регулювання у
сфері енергетики та комунальних послуг (НКРЕ), прийняла постанови, які
передбачають обов'язкове використання даних АСКОЕ для здійснення купівлі-
23
продажу електроенергії на оптовому ринку. Ці постанови були прийняті з метою
забезпечення прозорості та справедливості розрахунків на оптовому ринку.
Для реалізації цього рішення НКРЕ розробила та затвердила нормативні
документи, які регламентують порядок реєстрації, перевірки та взаємодії систем
АСКОЕ. Ці документи встановлюють вимоги до систем АСКОЕ, порядок їх
реєстрації та перевірки, а також порядок взаємодії між системами АСКОЕ різних
суб'єктів ринку.
Зараз система АСКОЕ готова до початку комерційних розрахунків на
оптовому ринку. Це означає, що всі суб'єкти оптового ринку, які здійснюють
купівлю-продаж електроенергії, повинні використовувати дані АСКОЕ для
розрахунків.
Для забезпечення ефективного функціонування оптового ринку
електроенергії в умовах лібералізації важливо завершити впровадження АСКОЕ
на енергоринку та використовувати ці дані в комерційних розрахунках. Це
дозволить забезпечити прозорість і справедливість розрахунків, а також
підвищить ефективність ринку.
Крім того, необхідно гарантувати оплату електроенергії, врегулювати
питання погашення заборгованості та поетапно впроваджувати автоматизовану
систему електронного цифрового підпису для забезпечення необхідного рівня
інформаційної безпеки розрахунків на оптовому ринку. Ці заходи також
сприятимуть ефективному функціонуванню оптового ринку електроенергії.
Зокрема, система комерційних систем автоматизації обліку електроенергії
(АСКОЕ) в енергетичній галузі України відповідає вимогам основних
нормативно-технічних документів:
• Закон України «Про метрологію та метрологічну діяльність».
• Правила оптового ринку електроенергії в Україні.
• Концепція створення автоматизованої системи обліку електроенергії
на енергетичному ринку.
• Інструкція по процедурі комерційного обліку електричної енергії.
• Регулювання використання електричної енергії.
24
• Вимоги національних і міжнародних стандартів, а також інших
застосовних нормативних документів.
На українському ринку існує кілька компаній-системних інтеграторів, які
надають послуги зі створення комерційних АСКОЕ для оптового використання
електроенергії. Однією з таких компаній є ТОВ "Хартеп", яке пред'являє один з
найбільших вимог до ТОВ "Харківобленерго", яке має цифровий інтерфейс для
комерційного вимірювання потужності і більше 100 облікових записів
електронної пошти.
АЕС "Укренерго" розробляє і впроваджує автоматизовані системи обліку
електроенергії більш ніж на 200 об'єктах України. Ці системи включають
реєстрацію автоматизованої комерційної системи обліку електроенергії на
оптовому ринку електроенергії України, створення системи обліку
електроенергії для Київської підстанції, створення централізованої енергетичної
системи, такої як НАК Укренерго.
Ринок приладів обліку електроенергії на Україні за останні роки поступово
насичується електронними лічильниками, витісняючи індукційні. Зростає
популярність «розумних» лічильників, які дозволяють обліковувати
електроенергію за допомогою внутрішнього тарифікатора та регулювати тарифи
за різними параметрами. Це особливо актуально для великих підприємств, які
використовують автоматизовані системи обліку електроенергії.
На українському ринку є два-три вітчизняних виробника, такі як
«Телекарт-прилад», «Облік» та «Київприлад», які активно діють у наповненні
ринку багатотарифними і «розумними» електролічильниками. Ці прилади
використовуються для побутових споживачів, а також для енергопостачальних
компаній, промислових підприємств та інших організацій, де важливий
тарифний облік та точність вимірювань. Окрім того, виробники пропонують
лічильники, спрямовані на дрібних споживачів, такі як автозаправні станції,
пекарні та малі підприємства, де потрібен тарифний облік з меншою точністю та
вартістю. Такий різноманітний вибір лічильників дозволяє задовольняти потреби
різних категорій споживачів на ринку електроенергії в Україні.
25
Для житлово-комунального сектора та невеликих виробництв концерн
пропонує лічильник СЕ102 з точністю класу 1,0, чотирма тарифами, можливістю
зберігання інформації про щоденне споживання електроенергії протягом 45 діб і
місячне - протягом 13 місяців. Графіки півгодинних потужностей зберігаються
протягом 60 діб, а також передбачено надійний захист інформації. Лічильник має
різні модифікації з модемами віддаленого доступу (PLC, радіо, RS485), що
дозволяє управляти процесом енергоспоживання та впроваджувати АСКОЕ з
передаванням інформації через електромережу 0,4 кВ або по радіоканалу.
Відповідно до вимог українського ринку, «Концерн Енергомєра» пропонує
аналогічний за функціональністю двоелементний лічильник СЕ201 з
підвищеним рівнем захисту від розкрадань. Для обліку електроенергії в
житлових будинках та для споживачів із трифазним уведенням випускаються
трифазні багатофункціональні лічильники СЕ304, СЕ303, СЕ301. СЕ304
дозволяє багатозонний облік електроенергії як автономно, так і в складі АСКОЕ.
Серед його характеристик – високий клас точності (0,2S/0,5), паралельна робота
із двох інтерфейсів та можливість ведення до 16 незалежних профілів виміру на
різних інтервалах часу.
Виробники лічильників забезпечили їх високим класом точності – 0,5 або
1,0, що гарантує захист від різних способів розкрадання електроенергії та
недообліку. Ці лічильники відповідають стандартам електромагнітної сумісності
та не чутливі до високочастотних магнітних полів і електростатичних розрядів.
Їхні функції включають дистанційне управління навантаженням,
самодіагностику та можливість оперативного контролю стану лічильників для
своєчасного ремонту чи заміни.
В Україні «МІКРО-КОД» (м. Львів) виготовляє бездротову систему обліку
та моніторингу електроенергії «Metel-35» для високовольтних ліній
електропередавання. Ця система відрізняється від традиційних тим, що вона не
використовує звичайні трансформатори струму і напруги для вимірювань, а
використовує бездротовий двонаправлений вимірювач на електричних
проводах. Також компанія розробила автоматичний прилад для тестування
26
трансформаторів струму та напруги «AITTS-98», який автоматично вимірює
абсолютну похибку напруги і струму для трансформаторів різних класів
точності, забезпечуючи їх класифікацію згідно з різними стандартами.
Впровадження автоматизованих систем обліку електроенергії на різних рівнях
значно оптимізує технологічні витрати електроенергії в електромережах та
сприяє ефективному обліку переданої та спожитої електроенергії, зменшуючи
понаднормативні витрати енергії.
За допомогою збільшення фінансування для розвитку інфраструктури
енергетичних компаній у рамках інвестиційних програм, включаючи
впровадження АСКОЕ, вдалося знизити фактичні технологічні витрати в
електромережах обласних енергопостачальних компаній на протязі 2023 року до
рівня 10,73% від загального обсягу електроенергії, що є на 0,59% менше, ніж в
2021 році. При цьому понаднормативні витрати електроенергії протягом 2023
року зменшилися до 1515412 тис. кВт·год, що є на 0,37% менше, ніж у 2021 році.
Важливо відзначити, що на кінець 2023 року фактичні витрати електроенергії у
32 енергопостачальних компаніях (86,5% від загальної кількості) були нижчими
від нормативних, порівняно з 25 компаніями в 2021 році.
Слід також зазначити, що енергопостачальні компанії, як правило,
працювали з надмірно високими надлишковими витратами на електроенергію в
попередньому році. Наприклад, у 2023 році АЕК "Київенерго", ЗАТ "Хай-І-Ес
Рівнеенерго", ЗАТ "А.E. S. низький рівень надлишкових витрат Київобленерго за
той же період 2023 року.
Водночас існують сумніви щодо відповідності рівня нормативних витрат,
розрахованих за діючою методикою, фактичним рівнем, що призводить до
значного заниження технічних показників витрат на електроенергію (паливні
елементи), особливо комерційних (нетехнічних) втрат у більшості
електромереж. енергопостачальні компанії. В основному це пов'язано з
недосконалістю методології визначення нормативних витрат на передачу і
постачання електроенергії. Більшість обленерго, наприклад, показують від'ємні
понаднормативні значення ТВЕ, що загалом призводить до того, що фактичні
27
значення ТВЕ виявляються більш низькими, ніж нормативні. Наприклад, у
Кіровоградобленерго, Сумиобленерго, Одесаобленерго, Житомиробленерго,
Волиньобленерго та інших суб’єктів ОРЕ спостерігається ця ситуація.
На додаток, деякі енергопостачальні компанії, зазвичай, не проводять
системний аналіз, пов'язаний з крадіжками електроенергії, що веде до великих
сум втрат. Найбільше втрати електроенергії відбуваються в побутовому секторі,
що може призвести до подальшого зростання при підвищенні тарифів і зниженні
платоспроможності населення. Наприклад, за допомогою фірми
«Електрозахист» виявлено втрати електроенергії в ВАТ «Волиньобленерго» та
ЗАТ «Ей-І-Ес Рівнеенерго», що становлять суми величезного порядку.
Ураховуючи вищевказане, методологія розрахунку нормативних витрат
електроенергії потребує негайного перегляду і уточнення з метою стимулювання
енергопостачальних компаній до активної роботи зі зниження комерційних втрат
електроенергії та впровадження сучасних систем обліку спожитої
електроенергії.

1.4. Засоби та методи підвищення енергоефективності
Сучасні офісні комплекси використовують не тільки основне джерело
енергії - електроенергію, а й значну кількість ресурсів, таких як гаряча, холодна
і гаряча вода. Останні використовуються в системах освітлення, оргтехніки,
кондиціонування і вентиляції. Вбудована система вимірювання потужності в
таких будівлях має відносно просту конструкцію, включаючи аналогові та
цифрові лічильники від різних виробників, встановлені для групового
вимірювання споживачів [5]. Однак ця система обліку не дає можливості
проводити якісний аналіз енергоспоживання і застосовувати заходи щодо його
зниження.[4]
Для підвищення енергоефективності офісних будівель необхідно
запровадити автоматизовану систему обліку енергії [1], яка може взаємодіяти з
різними виробниками бухгалтерського обладнання та може вручну вводити та
експортувати дані. Впровадження такої системи дозволяє краще аналізувати
28
споживання і сприяє прийняттю операційних рішень, пов'язаних з оптимізацією.
Знання великої кількості даних та результатів аналізу може дати більш точну
оцінку тарифів на електроенергію [3].
Огляд структурної організації автоматизованої системи обліку
електричної енергії
Автоматизована система контролю та обліку енергоресурсів – це
електронний програмно-апаратний комплекс, призначений для автоматичної
телеметрії в реальному часі, збору, передачі, обробки, відображення і
документування процесів виробництва, передачі або споживання
енергоресурсів. Система працює в межах заданого набору точок вимірювання,
які просторово розподілені і відносяться до енергетичного об'єкту об'єкта або
споживача енергосистеми.

Рис. 1.10. Спрощена схема структурної організації АСКОЕ
29
Пристрій збору та передачі даних (DDA) запитує та отримує дані
вимірювань та вимірювань від групи електролічильників через цифровий або
інший інтерфейс. PZPD також може обробляти отримані дані, передавати їх по
каналу зв'язку на більш високий рівень АСКОЕ і здійснювати зворотну передачу
службових даних на електролічильник. Ви можете це зробити.
Спростимо структурну організацію типової системи автоматичного обліку
енергоспоживання. Основою системи є сервер, який відповідає за збір,
зберігання та обробку даних. До цього сервера підключаються концентратори,
розташовані на об'єктах, що об'єднують в групи пристрої збору даних, за
допомогою різних технологій зв'язку, таких як RS485, Ethernet, GPRS, GSM.
Робоча станція - це також персональний комп'ютер із встановленим програмним
забезпеченням АСКОЕ та підключеним до сервера. Якщо ви працюєте в малому
бізнесі, який використовує лише одну робочу станцію, ця станція може діяти як
сервер.
Методи оцінки систем автоматизованого обліку
У сучасний період на ринку широко використовуються автоматизовані
системи комерційного обліку електричної енергії (АСКОЕ), які різняться за
технічними, програмними та функціональними можливостями. Отже, для
конкретного підприємства або установи важливо вибрати оптимальну структуру
АСКОЕ з урахуванням ефективності її застосування. Для порівняльного аналізу
різних систем АСКОЕ у великому офісному центрі був обраний метод
експертних оцінок.
Методи експертних оцінок входять у широкий спектр теорії прийняття
рішень і використовуються для отримання оцінок проблеми на основі експертної
думки. В ситуаціях, коли проблема надзвичайно складна чи нова, інформації
недостатньо, або її неможливо математично формалізувати, експертне
оцінювання стає важливим для прийняття рішень.
Існують дві групи експертних оцінок: індивідуальні, що базуються на
думці окремих експертів, і колективні, що використовують колективну думку
експертів.
30
Для вимірювання об'єктів використовуються такі способи, як ранжування,
парне порівняння і безпосередня оцінка. Ранжування дозволяє визначити
найсуттєвіший фактор, тоді як парне порівняння допомагає визначити перевагу
між об'єктами. Безпосередня оцінка, часто використовувана для визначення
значущості факторів, базується на присвоєнні балів відповідним
характеристикам об'єкта.
Оптимізація та прогнозування споживання енергоресурсів
У загальному випадку, математична модель електроспоживання може
містити елементарні функції від різних незалежних змінних, які розглядаються
як фактори, впливаючи на обсяг споживання. Ці фактори базуються на
достовірних фактичних даних та прогнозах, отриманих з офіційних джерел.
Серед незалежних змінних, що враховуються, можна виділити такі:
• час;
• температура;
• освітленість;
• вологість;
• опади;
• швидкість і напрям вітру.
Короткострокові та довгострокові метеопрогнози, що враховують
метеорологічні параметри, є необхідними для ефективного прогнозування
електроспоживання.
Важливо враховувати, зокрема при врахуванні метеорологічних факторів,
що в офісних приміщеннях система освітлення працює протягом всіх годин доби,
навіть коли вони не використовуються. Застосування простих таймерів, датчиків
та систем контролю освітлення може бути оптимальним рішенням з точки зору
ресурсозбереження та сприяти помітному зниженню витрат на утримання
комерційної нерухомості. Чим більше площа, тим ефективнішою буде
економія [17].
Для досягнення значущого ресурсозбереження в офісних будівлях
рекомендується виконати такі заходи. По-перше, слід визначити напрямки
31
зниження витрат енергетичних ресурсів, звертаючи увагу на освітлення,
циркуляцію повітря, опалення, гаряче водопостачання та споживання води. Далі,
провести порівняльний аналіз витрат енергоресурсів з аналогічними об'єктами, і
у випадку виявлення суттєвих відхилень, провести інструментальне обстеження,
що вказатиме на місця неефективного використання ресурсів. На основі
отриманих висновків і кошторисів можуть бути запропоновані заходи для
зниження витрат енергії [28].
Одним із ресурсозберігаючих заходів є енергоаудит. В рамках цього
аудиту зовнішня компанія протягом певного періоду здійснює заміри
тепловитрат та енергоспоживання будівлі. На основі цих даних робляться
рекомендації щодо можливих оптимізацій роботи. Для об'єктів, що ще у процесі
проектування або будівництва, рекомендується планування графіку роботи
обладнання.
Оцінка ефективності проводиться з урахуванням термінів окупності, і
сучасні заходи з енергозбереження, чий термін окупності перевищує п'ять років,
майже не застосовуються. Призначені для зменшення споживання
електроенергії, такі заходи включають:
• Модернізацію систем освітлення, замінюючи недоцільні джерела
світла на енергозберігаючі.
• Оптимізацію систем освітлення, встановлюючи датчики присутності та
руху.
• Застосування частотного приводу для ліфтів і в системах холодного і
гарячого водопостачання, вентиляції та кондиціонування повітря.
• Використання високоякісного електрообладнання в області
енергоспоживання, наприклад, установка високоякісних джерел
живлення для настільних комп'ютерів.
Для підвищення ефективності обліку та контролю електричної енергії в
системі АСКОЕ необхідно враховувати технічні Лічильники електроенергії, а
також комерційні лічильники. Комерційний облік визначає споживання енергії
для розрахунків з постачальниками в грошовому вираженні, а технічний облік
32
використовується для контролю споживання на підприємстві. Комерційний
облік є консервативним і вимагає установки високоточних лічильників.
Технічний облік є динамічним і постійно розвивається, але може швидко
адаптувати системи управління до змін енергоспоживання підприємств.
Комерційні та технічні вимірювальні прилади можуть бути об'єднані в
єдину систему для створення поточного балансу енергоспоживання. Це основа
для поліпшення раціону і виявлення втрат і неефективного використання
електроенергії на підприємстві.
Беручи до уваги особливості торгово-технічного обліку, можна
оптимізувати витрати на створення та експлуатацію системи АСКОЕ. Це
забезпечує динамічний і статистичний контроль потоків енергії, багаторівневий
аналіз виміряних даних і ефективне управління режимом енергоспоживання
підприємства.

1.5. Дослідження систем автоматизованого управління та моніторингу
в галузі електроенергетики.
Електроенергетична система (ЕЕС) представляє собою електричну
складову енергосистеми, яка забезпечує живлення електричними приймачами.
Ці приймачі об'єднані схожістю у процесах виробництва, передачі, розподілу та
споживання електроенергії.
У сфері електроенергетики широко застосовується автоматизація.
Автоматизація ЕЕС включає у себе оснащення різними пристроями і системами
для автоматичного управління виробництвом, передачею та розподілом
електроенергії в нормальних та аварійних режимах без участі людини. Значення
автоматики та її рівень досконалості мають велике значення для забезпечення
надійності ЕЕС.
Оскільки електрична енергія використовується практично в усіх сферах
життя, відмова енергосистеми, яка в значній мірі залежить від надійності
автоматики, може призвести до негативних або навіть катастрофічних наслідків.

33

Рис. 1.11. Основні задачі автоматизації системи управління об’єктами
електроенергетики

Завдання автоматизації систем управління об'єктами електроенергетики
включають кілька важливих напрямків роботи з електричним обладнанням. На
рисунку 1.11 показано основні завдання автоматизації об'єктів
електроенергетики з урахуванням ступеня їх важливості.
На поточному енергетичному ринку спостерігається світова тенденція
впровадження інтелектуальних електромереж та підстанцій нового покоління.
«Розумні» мережі відіграють ключову роль у розвитку енергетики і вирішенні
різних завдань у цій галузі. Підстанція, що виконує функцію перетворювача
напруги, є необхідним елементом будь-якої енергосистеми. Автоматизація
управління підстанціями дозволяє швидко реагувати на нештатні ситуації в
роботі електричної мережі, виключати збої та пошкодження, забезпечуючи
стабільну якість електроенергії. Важливим показником ефективності ЕЕС є
якість електроенергії, що має на увазі стабільність напруги і частоти. Якщо ці
параметри відхиляються від номінального значення, робота постачальника
електроенергії може бути порушена.
34
Автономні джерела живлення, такі як дизельні та газотурбінні
електростанції, широко використовуються для підвищення надійності
електропостачання, а для ефективної роботи також необхідна Автоматизація.
Він створений для контролю і управління режимами електропостачання,
забезпечення безперебійного постачання споживачів і відправки служб
управління енергосистемами для усунення аварій. Автоматизація відіграє
важливу роль у точному, надійному та високошвидкісному управлінні, оскільки
експлуатація та управління великими електростанціями є складними. Це
порівнюється з тривалістю електромагнітних та електричних процесів у системі.

Рис. 1.12. Рівні взаємодії АСУЕ
35
Автоматизована система обліку енергії (АСОЕ) також включена в
автоматизацію управління та моніторингу енергетичної галузі. АСОЕ – це
автоматизована система управління енергією для промислових підприємств.
АСКОЕ зазвичай виконує ряд функцій, таких як:
• Визначення потреби в ресурсах і планування витрат в залежності від
типу діяльності підприємства.
• Контроль виробництва, розподілу та споживання енергетичних
ресурсів.
• Аналіз собівартості енергоресурсів і виробничих витрат.
• Моніторинг стану пристрою.
• Організація та управління технічним обслуговуванням та ремонтом
електрообладнання, діагностика електрообладнання;
• Передача інформації в суміжні системи автоматизації.
На рисунку 1.12 зображено рівні взаємодії АСУЕ.
При обробці отриманих даних програмне забезпечення в центральній
диспетчерській виконує безліч функцій:
• Створити рахунок-фактуру;
• Друк рахунків-фактур для кожного абонента;
• Обґрунтування облікового запису;
• Баланс по групах;
• Створення аналітичних таблиць споживання за поточний, попередній і
загальні періоди.
З метою захисту метрологічних характеристик системи від
несанкціонованих змін з боку сторонніх осіб використовується шифрування
інформації та багатоступінчастий доступ до поточних файлів. Згідно з
проведеними дослідженнями можна зробити висновок, що впровадження цих
систем у побутовому секторі, в більшості випадків, призводить до зниження
втрат електричної енергії та дозволяє економити значні матеріальні ресурси.

36
Висновки до розділу 1
Впровадження принципів автоматизованих систем управління
споживанням електроенергії дозволяє підприємствам та організаціям ефективно
контролювати та оптимізувати своє енергоспоживання. Автоматизовані системи
управління передбачають модернізацію систем освітлення, встановлення
енергозберігаючих джерел світла та оптимізацію роботи систем опалення,
кондиціонування та вентиляції.
Застосування технологічних засобів, таких як датчики руху, присутності та
частотні приводи, дозволяє не лише ефективно використовувати ресурси, але й
зменшує витрати на енергоспоживання. Об'єднання лічильників комерційного та
технічного обліку в єдину систему надає можливість виявлення втрат,
неефективного використання та формування поточного балансу
електроспоживання.
Урахування специфіки комерційного та технічного обліку дозволяє
оптимізувати вартість створення та експлуатації автоматизованих систем,
забезпечуючи при цьому ефективний контроль енергетичних потоків. Системи
управління повинні бути динамічними та постійно розвиватися, щоб
адаптуватися до змін в енергоспоживанні та вимогах виробництва.
Автоматизовані системи управління енергоспоживанням є невід’ємною умовою
для ефективного управління та оптимізації режимів електроспоживання
підприємства.
Узагальнюючи, впровадження принципів автоматизованих систем
управління споживанням електроенергії допомагає не лише зменшити витрати
енергоресурсів, але й створити ефективний та динамічний механізм для
контролю та управління енергетичними потоками на підприємстві чи в
організації.
37
РОЗДІЛ 2
МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗОВАНОГО КОМПЛЕКСУ ПРОЦЕСОМ
УПРАВЛІННЯ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННЯ ОРГАНІЗАЦІЇ

2.1. Вимоги до автоматизованої системи керування
електроспоживанням .
Наведемо основні критерії для організації АСОЕ. Розробка
автоматизованої системи обліку електроенергії в електроенергетиці відповідає
вимогам ряду нормативних документів, серед яких ключові:
• правила користування електричною енергією [16];
• концепція створення автоматизованої системи обліку електроенергії на
енергетичному ринку [15];
• загальні вимоги до автоматизованої системи комерційного обліку
оптового ринку електроенергії в Україні [41];
• інструкція з процедур обліку електричної енергії [44].
В [11] детально описано вимоги, яким повинна відповідати АСОЕ. Основні
серед них включають:
• забезпечення збору та збереження облікової інформації;
• обмін інформацією з платіжними системами для регулювання
споживання енергії абонентами;
• інтеграція вимірюваних величин з періодами інтегрування 15, 30 і
60 хвилин;
• багатотарифний облік енергії з урахуванням різних тарифних зон.
База даних АСОЕ повинна зберігати інформацію про різноманітні аспекти,
такі як спожита енергія, максимальна потужність, графік навантаження, а також
враховувати події, пов'язані з позаштатними ситуаціями. Первинні дані АСОЕ
підлягають архівуванню і збереженню без будь-яких корегувань, а база даних
повинна формуватися з обов'язковою прив'язкою вимірюваних величин до
відповідної мітки часу.
38
Пропонована автоматизована програмна комплекс (АПК) повинна
розв'язувати дві взаємопов'язані завдання, які формують велику задачу –
забезпечення нормального режиму споживання електроенергії організацією:
1. Контроль за обсягом (поточним та на довгих інтервалах спостереження)
електроспоживання топології мережі організації.
2. Контроль показників якості електроенергії на вході мережі організації.
Аналіз систем контролю та обліку електроенергії, що наявні на сучасному
ринку, разом із результатами науково-технічних публікацій [29, 30, 39], дозволяє
зробити загальні висновки про технічні характеристики та можливості.
Зокрема, системам такого типу притаманні:
• Автоматична передача даних з вимірювального обладнання з
використанням каналів зв'язку на основі різних інтерфейсів, таких як
RS-485, струмова петля, оптоволокно, бездротовий канал, GSM / GPRS,
Ethernet і т. д.
• Централізоване зберігання інформації в базі даних.
• Відповідає галузевим стандартам (PQDIF, COMTRADE тощо) з
можливістю експорту даних.
• Надає користувачам (операторам, адміністраторам) доступ до
інформації через захищені канали зв'язку, включаючи веб-інтерфейс
(графіки, таблиці) для зручного аналізу.
• Автоматична і віддалена синхронізація часу систем, включаючи
вимірювальні прилади.
• Аналіз даних та створення звітів відповідно до стандартів (EN50160,
P54149 тощо).).
• Облік надзвичайних подій.
• Можливість обміну даними з іншими інформаційними системами.
• Висока вартість, що збільшується з розширенням і технічними
можливостями системи;
Наведено вимоги до приладів обліку електроенергії відповідно до чинних
нормативних документів.
39
Вимоги до лічильників електроенергії в складі автоматизованої системи
Виробництво електролічильників в Україні відбувається відповідно до
вимог міждержавних стандартів. Більшість виробників також дотримуються
міжнародних стандартів (МЕК 521, МЕК 1036-90, МЕК 62052-11, МЕК 62053-
21). Прилади обліку, які занесені до Державного реєстру засобів вимірювальної
техніки, вважаються придатними до експлуатації [23, 32].
Єдиною додатковою умовою використання приладів обліку є попереднє
узгодження їх виду між споживачем і енергопостачальною організацією
відповідно до вимог нормативних документів (правил монтажу
електроустановок, правил використання електричної енергії, правил безпечної
експлуатації електроустановок) та вимог до обраного типу тарифу. Крім того,
слід враховувати умови і можливості постачальників електроенергії для
використання правильного типу лічильників, а також їх захист від
несанкціонованого втручання і зовнішніх впливів, пов'язаних з неналежним
споживанням і крадіжкою електроенергії.
На сьогоднішній день для вимірювання та обліку споживаної потужності
використовуються індуктивні та електронні лічильники. Індукційні лічильники
зазвичай не застосовуються в автоматизованих системах енергетичного обліку
через їхню низьку точність та відсутність цифрового інтерфейсу, необхідного
для автоматичного зчитування дисплеїв.
Паспортна табличка на передній панелі лічильника разом з цифровим
дисплеєм (індикатором) повинна вказувати на:
• Тип зважувального пристрою (алфавітне і буквено-цифрове
позначення, наприклад SOE-1.02).
• Назва та логотип виробника.
• Заводський номер електролічильника (зазвичай знаходиться в правому
нижньому або лівому кутку паспортної таблички).
• Документ, в якому лічильник був випущений.
• Робоча напруга і струм робочого навантаження (номінальне і
максимальне значення).
40
• Передавальне відношення лічильника (число оборотів диска або
імпульсів індикатора на 1 кВт вимірюваної електроенергії) та інші
характеристики.
При установці електролічильника від споживача не повинно бути
зовнішніх механічних пошкоджень, таких як пошкодження корпусу, кришки
Струбцини та інших дефектів, які можуть вплинути на його подальшу
ефективність.
Для використання цифрових лічильників у складі АСКОЕ необхідно, щоб
вони додатково відповідали наступним вимогам:
• Відповідати стандартам і Міжнародної електротехнічної комісії (МЕК)
1036.
• Мати високу надійність і стабільність метрологічних характеристик.
• Проходити перевірку Держстандартом не рідше одного разу протягом
6 років.
• Мати термін служби не менше 20 років.
• Мати цифровий інтерфейсний вихід для автоматизованого
(дистанційного) зчитування інформації.
• Здійснювати вимірювання активної, реактивної і усередненої
потужності електроенергії відповідно до заданих користувачем
часових інтервалів інтеграції.
• Забезпечувати зберігання інформації протягом не менше 40 діб при
відключенні живлення.
• Дозволяти зовнішню синхронізацію внутрішніх годинників.
• Похибка ходу внутрішніх годинників часу повинна бути не більшою
±2 секунди на добу.
Вимоги до пристроїв обліку в складі автоматизованої системи
Вимірювальний прилад збирає інформацію про вимірювання з декількох
вимірювальних приладів для вимірювання електричної енергії, що визначається
як проміжний рівень між рівнем збору даних (лічильником) і рівнем сервера, а
41
також виконує функцію обліку електричної енергії за різні періоди часу. Основні
вимоги включають:
• Отримувати дані з лічильника у вигляді імпульсів або цифрових даних.
• Дані повинні супроводжуватися відповідною позначкою часу і міткою,
що визначає їх якість.
• Наявність вбудованого таймера.
• Забезпечення обліку електроенергії та потужності за певний період
консолідації, який користувач може вибрати. Дані стосуються 1
години, 1 дня тощо, дійсних для звітного періоду. Він повинен бути
оброблений відповідно до тарифу.
• Конструкція і алгоритм роботи повинні гарантувати захист від
несанкціонованого впливу результатів вимірювань.
• Загальна похибка розрахунку енергії і потужності не повинна
перевищувати 0,1%.
• Помилка таймера не повинна перевищувати 1 секунду за 5 днів.
• Незалежний резервне джерело живлення.
• Забезпечує відображення необхідних параметрів і можливість введення
параметрів вручну з клавіатури.
В наступному розділі наведено вимоги до каналів та протоколів передачі
даних.
Вимоги до протоколів зв'язку між пристроями обліку, локальним та
центральним обладнуванням збору даних
Основними вимогами є:
• Канали зв'язку, що об'єднують окремі елементи в рамках АСКОЕ,
повинні використовувати обладнання, що відповідає стандартам
міжнародного консультативного комітету з телефонного та
телеграфного зв'язку.
• Рекомендується використовувати мережу передачі даних, що
відповідає чинним стандартам, для зв'язку декомунізації між
42
локальними та центральними збирачами даних. У більшості випадків
це Ethernet, TCP / IP, GSM і т.д. можуть бути стандарти передачі даних.
Грунтуючись на огляді публікації, в наступних параграфах
пропонується структура комплексу на рівні організації, який може бути
адаптований до особливостей функціонування і способу роботи
конкретної організації.
• Протокол передачі даних повинен забезпечувати надійну роботу
АСКОЕ.
Загальні функціональні завдання при розробці системи обліку для Smart-
лічильника включають наступні функції:
• Ефективний облік електричної енергії за різними зонами доби.
• Вимірювання параметрів мережі, таких як напруга, струм для кожної
фази та інші.
• Захист від критичних коливань напруги в системі.
• Передача інформації енергетичним компаніям.
• Відображення інформації про заборгованість на екрані.
• Використання реле для відключення споживача від мережі.
Система повинна виконувати такі завдання:
• Збір даних про споживану енергію в напівавтоматичному або
автоматичному режимах.
• Автоматизований аналіз та виявлення випадків перевитрат енергії.
• Формування звітів для енергопостачальних організацій та керівних
підрозділів.
• Забезпечення цілодобового доступу до системи через веб-інтерфейс
для всіх користувачів.
• Постійний контроль за роботою складових системи, датчиків аварій,
запобігання несанкціонованому доступу, а також моніторинг
внутрішньої температури будівлі.
• Візуалізація інформації у формі таблиць та графіків.
43
• Можливість опитувати кожен вузол обліку у режимі реального часу або
за розкладом, визначеним диспетчером.
• Діагностика всіх компонентів системи в режимі реального часу.
• Архівування даних з можливістю відновлення інформації в разі збою
системи.
• Ефективне відображення та захист даних від несанкціонованого
доступу.
• Вивчення отриманої інформації за допомогою персонального
комп’ютера та мобільних пристроїв, підключених до мережі Інтернет,
і можливість її друкування.
• Отримання інтегральної інформації за різними періодами щодо
електроспоживання для кожного вузла обліку, об’єкта, групи об’єктів
та всієї системи в цілому.

2.2. Структура апаратно-програмного комплексу управління
електроспоживанням організації
Основні складові елементи комплексу
В складі запропонованої системи автоматизованого контролю
включаються наступні компоненти:
1. Модулі, що реалізують функції вимірювання, тобто збір інформації, яка
збирає дані з електричної мережі і використовує стандартні протоколи
(наприклад, RS-485, USB, HTTP, PQDIF, COMTRADE) для збору цієї
інформації на більш високому рівні, можуть здійснюватися як
стаціонарними, так і мобільними пристроями, які можуть бути
підключені до різних точок. з досліджуваної електричної мережі. .
Підключення вимірювального приладу здійснюється через
вимірювальний трансформатор або безконтактним способом,
наприклад, за допомогою щипців для вимірювання струму Дітца.
Кількість приладів обліку і точок підключення залежить від розмірів
організації і характеристик електромережі. Для контролю якості
44
електроенергії на вході в електромережу організації використовуються
відповідні первинні вимірювальні перетворювачі (ПВП), які можуть
оцифровувати напругу для подальшої обробки накопичених даних або
визначати значення фізичних властивостей електроенергії на місці. На
ринку представлена велика різноманітність вимірювальних приладів,
які розрізняються за вартістю і функціональності.

Рис. 2.1. Модель комплексу для моніторингу режиму електроспоживання
організації

2. Модуль, що реалізує функцію зберігання інформації. Сюди входить
база даних (БД), яка зберігає інформацію, отриману з пристрою збору
даних, та інформацію, отриману з підсистеми обробки інформації, таку
як звіти та результати статистичної обробки.
3. Модуль, що реалізує функції обробки інформації. Сюди входить
програмне забезпечення, яке, як правило, встановлюється на іншому
комп'ютері (сервері) і виконує функцію статистичної обробки
45
інформації, накопиченої в базі даних. Таке програмне забезпечення
дозволяє обробляти результати в зручному для користувача форматі
(наприклад, графіки, діаграми), зберігає ці результати в базі даних, має
можливість аналізувати, складати звіти і передавати дані на більш
високі рівні ASOE.
4. Канали передачі даних (вита пара, оптоволокно, GSM і т.д.)) і мережеве
обладнання (комутатори, маршрутизатори).
В цілому, функція вимірювання інформації може виконуватися декількома
основними приладами обліку і може використовуватися кілька
електролічильників, важливою метою впровадження автоматизованої системи
управління відділами організації є підвищення ефективності диспетчерських
служб організації. Підприємство гарантує, що оператор диспетчерської служби
може на підставі інформації, що надходить від підприємства, реєструвати
величину енергоспоживання і відхилення від встановлених стандартів якості.
Пропонований комплекс розглядається як засіб підвищення внутрішньої
ефективності підприємства і, при необхідності, більш автоматизованих систем
збору Енерго-метеорологічних даних (температури, вологості, світлового дня і
т.д.), Як можуть бути також інтегровані з іншими інформаційними системами.),
на рівні міста або округу.).
В якості вимірювального модуля комплексу пропонується
використовувати вищезгадані пристрої, такі як модулі оцифровки напруги і
цифрові електролічильники.
Вимірювальний модуль оцифрування напруги
У роботі пропонується одна з можливих реалізацій апаратного засобу
контролю якості електроенергії [37, 38]. Розроблений пристрій використовує
сучасні елементи. В його складі містяться наступні компоненти:
• генератор опорної напруги (опорна напруга для аналого-цифрового
перетворення);
• резистивний подільник напруги;
• генератор напруги 1,25 В (для створення зміщення);
46
• генератор напруги 2,5 В (живлення для аналого-цифрового
перетворення);
• мікросхема опторозв'язки;
• мікросхема аналого-цифрового перетворення (АЦП);
• захисний ланцюжок діодів;
• електромеханічне реле;
• ряд мікроконтролерів.
На рисунку 2.2 представлена функціональна схема даного пристрою.

Рис. 2.2. Функціональна схема модуля оцифрування напруги

Генератор часових міток та опорного синхросигналу використовується для
створення сигналу, який служить для синхронізації в часі різних компонентів
пристрою. Крім того, він формує мітки часу, які використовуються при
47
збереженні миттєвих значень напруги, виміряних аналого-цифровим
перетворювачем (АЦП) на карточці пам'яті. Для генерації часових міток
використовується мікросхема годинника реального часу типу (RTC) M41T62. У
порівнянні з аналогічними мікросхемами цього типу, вона має кварцовий
резонатор, вбудований у корпус мікросхеми, що забезпечує підвищену точність,
оскільки вона не впливає на такі фактори, як вологість, внутрішня ємність
монтажу і доріжок на друкованій платі.
Мікросхема AD7980ADC оцифровує сигнал вхідної напруги в грудні
0.UREF з бітовою глибиною 16 біт (в даному випадку 0,2,5 В). Разом з АЦП
використовується резистивний дільник напруги, призначений для того, щоб
напруга, що подається на вхід пристрою, дорівнювала вхідному колу АЦП. Його
параметр-максимально допустима Вхідна напруга (260 В змінного струму) і
розрахований таким чином, щоб Вхідна напруга АЦП не перевищувала 2,5 в.
Гальванічна ізоляція і ланцюги захисту діодів використовуються для
захисту вимірювального пристрою. Гальванічна ізоляція реалізована на
мікросхемі Adum1301 і включає 3 канали передачі інформації, швидкість
передачі до 90 МБ/сек і мінімальна ємність (для забезпечення точності
вимірювань), а вибір типів відмовостійких діодів напругою не менше 2500 В
здійснюється з урахуванням вимог до швидкості захисту.
Після мікросхеми дані надходять на мікроконтролер STM32F051R4, і
мікроконтролер STM32F051R4 перетворює їх у паралельний 16-бітний код.
Мікроконтролер також відповідає за запуск процесу аналого-цифрового
перетворення АЦП. Оцифровані дані зберігаються на карті пам'яті за допомогою
мікроконтролера STM32F103VG. Вибір цього мікроконтролера обумовлений
достатньою кількістю оперативної пам'яті для розміщення вхідного буфера та
можливістю роботи з microSD за допомогою апаратного інтерфейсу SDIO.
Алгоритм функціонування пристрою починається з вводу живлення, після
чого керуючі мікроконтролери трьох вимірювальних вузлів переходять у режим
очікування сигналу для розпочинання операцій.
48
Мікроконтролер вимірювального блоку STM32F051R4 знаходиться в
режимі очікування для запуску сигналу на початку кожного циклу вимірювання.
Після отримання дозволу, яке може виникнути при натисканні кнопки на корпусі
пристрою, на реле надсилається сигнал про зміну контактів, і на вхід мікросхеми
оцифровки ad7980ADC може бути подана напруга зміщення.
Протягом декількох послідовних циклів вимірювання Мікроконтролер
обчислює середню напругу зміщення, необхідну для визначення рівня переходу
від вхідної напруги 220 В0.Коли вимірювання завершено, електромеханічне реле
повертається у вихідне положення, і виміряна напруга 220 В може подаватися на
вхід АЦП через резистивний дільник.
Мікросхема пам'яті отримує команду на видалення раніше збережених
даних, і отримане значення напруги зміщення зберігається в перших 16 флеш-
пам'яті NAND.Потім очікується, що сигнал PPS буде переданий, і значення часу,
отримане від генератора часових міток, буде записано.
Після цих операцій Мікроконтролер переходить у безперервний цикл, який
передбачає запуск нового перетворення, передачу даних вимірювань та запис у
спалах NAND. Обсяг пам'яті, використовуваної картою пам'яті, відображається
10-значним лінійним світлодіодним індикатором на передній панелі пристрою.
Після досягнення максимальної кількості регістрів Мікроконтролер вузла
вимірювання генерує сигнал для зупинки основного циклу програми і зупиняє
генерацію тактових імпульсів і сигнал початку перетворення АЦП.
Мікроконтролер STM32F103VG починає запис даних на карту пам'яті microSD
після завершення запису, відключає інтерфейс SDIO і активує індикатор
завершення запису. Потім вам потрібно перемістити збережені дані з карти в базу
даних для зберігання та подальшої обробки.
Підсистема обліку електроенергії
У роботі рекомендується використовувати лічильник електроенергії
моделі «Енергія» СТК3-05Q2H4Mt для вимірювання спожитої електроенергії.
Систему обліку електроенергії, яка включає в себе цей лічильник у складі АПК,
можна розглянути на рисунку 2.3.
49

Рис. 2.3. Підсистема вимірювання величини електроспоживання АПК
моніторингу штатного режиму процесу електроспоживання організації

Лічильник «Енергія» СТК3-05Q2H4Mt розроблений для використання в
автоматизованих системах комерційного та технічного обліку електричної
енергії, де використовуються тарифи з різними часовими інтервалами. Для
інтеграції в автоматизовані системи, лічильник обладнаний інтерфейсним
виходом RS-485 та телеметричним імпульсним виходом.
Нижче приведені основні експлуатаційні показники та технічні
характеристики лічильника, вказані в його маркуванні та паспорті:
• СТК3 – трьохфазний лічильник «Телекарт»;
• 05 – клас точності 0,5S;
• Q2 – облік активної та реактивної енергії в обох напрямках;
50
• Н4 – пряме чотирьохпровідне включення по напрузі і трансформаторне
по струму з номінальним струмом 5А;
• М – тарифний облік, графіки навантаження та вимірювання параметрів
електроспоживання;
• t – можливість експлуатації при температурі навколишнього
середовища від -40 до 55 ºС;
• Номінальна напруга – 57,7, 100, 220, 380 В;
• Номінальний (максимальний) струм – 1(1,5), 5(7,5), 10(40), 40(100),
5(60), 10(100) А;
• Частота вимірювальної мережі – 50±2,5 Гц;
• Інтервал між плановими повірками – 6 років.
За результатами проведених досліджень була створена база даних для
зберігання інформації про споживану електроенергію [45]. Зокрема, в таблицю
було додано додаткове поле ідентифікатора лічильника для запису лічильника
readings.It він призначений для унікальної ідентифікації точок лічильника.
У наступному розділі представлена інформаційна підтримка
запропонованої системи автоматизації. Це базується на результатах, описаних у
попередньому розділі.
Передбачається, що система буде використовуватися в єдиному комплексі
для забезпечення нормальної роботи топології мережі енергоспоживання
організації.

2.3. Аспекти інформаційного забезпечення автоматизованої системи
Загальна схема взаємодії елементів інформаційного забезпечення
Взаємодію елементів інформаційного забезпечення, які входять до складу
запропонованої автоматизованої системи, можна побачити на схемі,
представленій на рис. 2.4.
На цьому графічному зображенні використовуються наступні позначення:
1 – дані вимірювань;
2 – взаємодія з базою даних;
51

Рис. 2.4. Структурна схема взаємодії інформаційного забезпечення в складі
АПК моніторингу штатного режиму електроспоживання організації

3 – проведення обробки даних вимірювань електроспоживання,
включаючи моніторинг загального електроспоживання в мережі
електроспоживачів організації;
4 – розрахунок якості електроенергії та моніторинг характеристик якості
електроенергії;
5 – програмне забезпечення "Автоматизоване місце оператора", яке
функціонує на сервері.

52

Рис. 2.5. Блок-схема алгоритму обробки реалізації ПЕ організації

Для спрощення графічного представлення бази даних на схемі, вона була
зображена у вигляді єдиного екземпляру. Узагальнено вказано, що в конкретних
випадках може існувати кілька баз даних, що залежить від специфіки завдань,
які відводяться АПК, та від особливостей функціонування організації.
У наступних розділах наведено перелік інформаційного забезпечення, яке
входить до складу запропонованої автоматизованої системи.
53
Алгоритми
У структурі запропонованої автоматизованої системи використовуються
такі алгоритми, які були втілені в середовищі:
• Алгоритм сегментації стохастичних часових рядів, отриманий методом
"caterpillar-SSA", виконаний з використанням алгоритму PELT.
• Алгоритми для обробки додатків, що відповідають сегментам,
включають дослідження емпіричних оцінок щільності розподілу
стохастичних залишків та порівняння компонентів кожного сегмента.
• Алгоритм моделювання реалізації електричної напруги з різними
типовими схемами погіршення якості електроенергії.
На рисунку 2.5 показаний загальний алгоритм статистичної обробки
заявки організації на проведення ПЕ відповідно до методології. Для статистичної
обробки використовується набір дійсних чисел, що представляють реалізацію
ПЕ організації.
Параметри процесу включають час вибірки, який визначає довжину
послідовності та часовий період процесу. Системний оператор відіграє важливу
роль на основі власного досвіду, особливо у визначенні потенційних точок
відмови.
Загальний алгоритм методу постсегментації показаний на рисунку 2.5, а
подробиці цього методу описані в публікації [19]. Алгоритм методу Caterpillar-
SSA можна знайти в публікаціях [12, 46].

Програмне забезпечення
У структурі пропонованого АПК використовується ряд програм (програм),
в тому числі:
• Програмне забезпечення для перевірки цифрових лічильників і
пристроїв контролю якості електроенергії, відомих як програми
драйверів.
• Caterpillar – програмне забезпечення для реалізації алгоритму SSA
(www.gistatgroup.com/gus/).
54
• Програмне забезпечення для моделювання типових моделей
погіршення якості електроенергії та реалізації електричної напруги в
середовищі MATLAB.
• Програмне забезпечення для обробки даних про споживання енергії,
включає такі функції, як можливість сегментувати додатки на окремі
сегменти з використанням методу PELT і статистична обробка кожного
сегментного додатки (для отримання оцінки емпіричної щільності
розподілу стохастичних залишків). многочлен в трендовому
наближенні).
Серверна частина системи управління складається з персонального
комп'ютера з наступними алгоритмами:
• Виконувати операції з декомунізації між клієнтом і сервером для
отримання і відправки запитів через Інтернет в рамках певного
протоколу обміну;
• Аналіз даних з можливістю виведення висновків про спосіб роботи
одиниці виміру комплексу обліку розподіленого енергоспоживання і
всієї системи обліку електроенергії;;
• Візуальне відображення результатів перевірки.
Програмне забезпечення АСКОЕ має функцію формування запиту з боку
замовника на наявність інтегрованого вимірювання розподіленого
енергоспоживання електролічильників в інформаційній мережі, і в результаті
виконання запиту повертається список мережевих адрес досліджуваного
пристрою. Після отримання мережевої адреси електричного вагового пристрою
можна один раз досліджувати всі мережеві пристрої або інший вимірювальний
пристрій. Отримані дані, в тому числі вольт-амперні параметри
електролічильника, передаються на рівень аналізатора режиму роботи
вимірювального блоку комплексу вимірювання розподіленого
енергоспоживання.
Для серверного програмного забезпечення потрібна база даних. Кожен
запис у базі даних містить інформацію про конкретний електричний
55
вимірювальний прилад, такий як розташування його поперечного перерізу
(підключення вхідної або вихідної лінії поперечного перерізу) у комплексі
вимірювання розподіленої енергії, а також тип трансформаторів струму та
напруги, заводський номер, номер мережі, коефіцієнт. номер відділу. Після
оновлення списку електролічильників в мережі сервер АСКОЕ відправляє
команду всім мережевим пристроям з вимогою зберегти поточні дані, після чого
дані вже зберігаються у всіх загальних одиницях часу, тому немає необхідності
терміново запитувати кожен електролічильник.
Бази даних
В рамках запропонованої системи використовуються наступні бази даних:
• База даних про миттєві показники енергоспоживання, отриманих від
електролічильників. База даних також зберігає розраховані статистичні
характеристики процесу енергоспоживання в окремих сегментах,
звітах та інших звітах.
• База даних, що містить інформацію про якість електроенергії,
отриманої з приладу контролю якості на вході в електромережу
організації.
• База даних, що містить змодельовану реалізацію електричної напруги
в різних типових моделях погіршення якості електроенергії. Ця база
даних використовується для тестування вимірювальних приладів.
Рекомендується використовувати систему з відкритим кодом, таку як
MySQL, як систему управління базами даних.

Висновки до розділу 2
На підставі всебічного аналізу існуючих автоматизованих систем обліку
електроспоживання в організаціях, врахування нормативного регулювання та
вивчення науково-технічних публікацій у даній області, а також на основі
результатів, отриманих у попередніх розділах роботи, пропонується один з
можливих варіантів апаратно-програмного комплексу для моніторингу
нормального режиму електроспоживання в організації.
56
В якості основи інформаційної підтримки комплексу рекомендується
використовувати:
1. Метод Caterpillar-SSA розбиває енергоємний процес на компоненти,
метод PELT розбиває на сегменти часові ряди енергоємного процесу та алгоритм
реалізації обробки, що відповідає окремим сегментам.
2. База даних для зберігання результатів вимірювань процесу
енергоспоживання, параметрів якості електроенергії та результатів моделювання
електричної напруги.
3. Програмне забезпечення для реалізації вищевказаного алгоритму.
Щоб контролювати нормальне енергоспоживання на підприємстві,
доведеться вирішувати 2 взаємопов'язані завдання:
1. Перевірка споживання енергії в мережі організації.
2. Моніторинг за характеристиками якості електроенергії при вході в
мережу.
57
РОЗДІЛ 3
АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА ОБЛІКУ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ
ОФІСНОГО ЦЕНТРУ

3.1 Порівняльний аналіз автоматизованих систем керуванням
електроенергії
Побудова системи автоматизованого обліку електроенергії дозволяє не
лише організувати швидкий та надійний збір інформації, а також перехід до
багатотарифної системи оплати за спожиту електроенергію, зменшення витрат
на контролюючий персонал, мінімізацію втрат електроенергії через контроль,
аналіз та виключення нераціонального використання електроенергії в
загальножитлових зонах, а також автоматизацію виписки рахунків для абонентів.
На європейському ринку присутні різноманітні продукти систем автоматичного
обліку енергоспоживання, кожен з яких має свої характеристики, можливості та
сервіси. Для вибору оптимальної системи, яка відповідає вимогам користувача,
необхідно провести їх детальне порівняння.
Методика визначення бальної оцінки визнається як ефективний підхід при
надзвичайно складних проблемах, коли формалізація процесу вирішення
неможлива. У таких випадках звертання до експертів дозволяє отримати
необхідні рекомендації та формувати кількісні оцінки на підставі їх рішень.
Під час аналізу ринкових пропозицій було розглянуто різноманітні
продукти, такі як Simatic, Ecnis-укр, RDM, ГІС ТБН «Енерго», та інші. В
порівняльній таблиці визначено параметри, які повинні бути підтримані кожним
продуктом, та надано експертні оцінки для кожного параметра. На основі
отриманих балів проведено ранжування систем, визначено їх відповідність для
реалізації енергомоніторингу в офісній будівлі.
Бали у таблиці були встановлені наступним чином: 2 бали – якщо функція
виконується повністю, 1 бал – якщо виконується лише частково, та 0 балів – якщо
функція взагалі не виконується або виконується незначною мірою. При оцінці
58
програмного забезпечення 2 бали були виставлені за модульні та блокові ПЗ,
оскільки ці типи вважаються найбільш прогресивними, дозволяючи поетапну
інтеграцію та розширення функціоналу за потребою.

Таблиця 3.1
Порівняльний аналіз систем АСКОЕ

Один бал отримали автономні ПЗ, які не потребують базового програмного
забезпечення для встановлення, тоді як інтегровані системи, що вимагають
стороннього ПЗ, отримали 0 балів для установки та функціонування.
59
Порівнюючи системи автоматизованого обліку за методом ранжування,
виявлено, що, хоча система «Ecnis-укр» наразі є найбільш функціональною на
ринку, вона все ж не в змозі повністю задовольнити потреби. Зазначено, що дана
система не дозволяє ручне введення даних, виключаючи можливість поступової
інтеграції. Також відсутність можливості потарифного розрахунку у системі
обмежує зниження витрат на електроенергію без зміни її обсягу. Недоліками є
також відсутність функціоналу прогнозування електроспоживання та відсутність
автоматичного повідомлення зацікавлених сторін.
Аналізуючи популярну на ринку систему АСКОЕ, можна зробити
висновок, що кожна з них має свої обмеження і відповідає обмеженому числу
компаній. Розробники намагаються зробити систему універсальною та
розширюваною, але наразі вона не може задовольнити всі потреби більшості
компаній.
Щоб вирішити цю проблему, система повинна бути модульною, що
дозволяє поетапно реалізовувати функції та адаптувати їх до конкретних потреб.
Модуль прогнозування, модуль обліку, модуль дистанційного керування, модуль
робочого процесу, модуль контролю якості тощо рекомендується розділити
функціональні категорії.
Модульна система повинна бути легко масштабованою та здатною
отримувати дані як по провідних, так і безпровідних технологіях, не втрачаючи
якість даних.
Система також повинна надавати можливості автоматичного аналізу та
прогнозування отриманих даних, а також оптимізації споживання
енергоресурсів. Важливо враховувати наявність модуля контролю якості, а
також можливість автоматичного повідомлення про нештатні ситуації за
допомогою різних засобів зв'язку. Це сприятиме підвищенню надійності системи
та оперативності реагування.
Крім того, важливо реалізувати функціонал в області документообігу та
контролю дій співробітників, що спростить обіг документів всередині та за
межами підприємства.
60
3.2 Структурна схема та засоби побудови автоматизованої системи
обліку електроенергії
Участь сучасного енергопідприємства в оптовому ринку електроенергії
вимагає наявності автоматизованої системи комерційного обліку електроенергії
(АСКОЕ), яка забезпечує оперативний збір, обробку та передачу відповідних
даних про генерацію, споживання, передачу та постачання електроенергії.
Створення такої системи для енергогенеруючих підприємств спрямоване на
вирішення наступних завдань:
1. Контроль за генерацією, розподілом, відпуском та споживанням
електроенергії, здійснення оперативного диспетчерського моніторингу
виробництва електроенергії.
2. Автоматизований збір та первинна обробка інформації з обліку
електроенергії за точками обліку.
3. Забезпечення точною та достовірною інформацією, отриманою шляхом
автоматичного вимірювання, збору, обробки, зберігання, подання та
документування вимірюваних параметрів електроенергії.
4. Формування достовірного балансу генерації, розподілу, відпуску та
споживання електричної потужності та енергії на основі отриманих
даних.
Існує кілька варіантів організації систем обліку електричної енергії. Один
із найбільш простих варіантів – це АСКОЕ, що використовує опитування
лічильників через оптичний порт.
У цьому варіанті лічильники опитуються послідовно при обході
оператором за допомогою програми на портативному комп'ютері. Опитування
здійснюється через оптичний порт, а також включає синхронізацію годин
лічильника з портативним комп'ютером персоналу.
Такий підхід вирішує кілька завдань, зокрема, точне вимірювання
параметрів, обробку даних і формування звітів з обліку електроенергії,
діагностику цілісності даних, підтримку лічильників, час єдиної системи і
контроль енергоспоживання об'єктів обліку за певні проміжки часу.
61

Рис. 3.1. Оптичне зчитування даних

Ще одним варіантом організації системи автоматизованого комерційного
обліку електроенергії є здійснення опитування лічильників за допомогою
переносного комп'ютера через перетворювач інтерфейсів RS485 – USB, як
показано на рисунку 3.2.

Рис. 3.2. Зчитування даних через перетворювач інтерфейсу
62
Перевагою такого методу опитування лічильників є те, що вони з'єднані
спільною шиною RS-485, що дозволяє опитувати кожен лічильник окремо, не
потребуючи індивідуального обслуговування кожного з них. Достатньо просто
підключитися до загальної шини і, знаючи цифрову адресу конкретного
лічильника, здійснювати його опитування. Основним елементом такої
організації є система автоматизованого комерційного обліку електроенергії з
автоматичним опитуванням лічильників локальним центром збору та обробки
даних, як показано на рисунку 3.3.

Рис. 3.3. Структурна схема АСКОЕ

Схема призначена для вирішення наступних завдань:
• Точне вимірювання параметрів пропозиції або споживання.
• Автоматизований технічний і комерційний облік енергетичних
ресурсів та елементів інфраструктури на підприємствах.
• Тривога про контрольовані відхилення значень від допустимого
грудня.
63
• Обробка даних і створення звітів для обліку електроенергії.
• Контроль параметрів енергоспоживання і якості електроенергії по
точках і об'єктах обліку в зазначені проміжки часу (10 хвилин, 30
хвилин, регіони, дні, грудень, місяці, квартали і роки).
• Діагностика цілісності даних.
• Параметризація функцій зв'язку та опитування.
• Підтримка єдиного системного часу.
• Діагностика системи.
Розглянемо план виробничої будівлі підприємства, як показано на
рисунку 3.4.

Рис. 3.4. План будівлі

У центрі цієї будівлі розташовані різні приміщення, включаючи майстерні
з первинної та вторинної підготовки сировини за допомогою різних пристроїв,
таких як сепаратори та барокамери, конвеєрні лінії та холодильні установки. Тут
також є лабораторія для аналізу виробленої продукції, склад сировини,
Бухгалтерія, котельня для опалення, ванна кімната і вантажний ліфт.
Під час розвитку системи ми звернемо увагу на приклад на підлозі.
Описуються споживачі електроенергії, такі як системи освітлення, незважаючи
на наявність безлічі вікон для підтримки виробництва і те, що освітлення працює
64
близько 24 годин. Електричні вимірювання також проводяться для систем
вентиляції та кондиціонування повітря. Цех №1, цех №2 матимуть окремі
лічильники. Лабораторія, бухгалтерія та ліфт також вимагатимуть окремих
пристроїв обліку, оскільки вони працюють не цілодобово. Інші приміщення (хол,
склади, підсобне, санвузол, коридор) матимуть окремий лічильник, а також
загальний лічильник на вводі будівлі. Структурна схема АСКОЕ для цієї
виробничої офісної будівлі представлена на рисунку 3.5.

Рис. 3.5. Структурна схема організації АСКОЕ

Схема збудована наступним чином: кожен лічильник підключений до своєї
власної мережі, де можуть брати участь як трьохфазні, так і однофазні
65
лічильники, залежно від конкретного споживача. Кожен лічильник з'єднаний зі
загальною паралельною шиною даних RS485, яка виступає як магістраль.
Головним пристроєм є "Концентратор", який також підключений до цієї шини
даних і виконує функцію автоматичного опитування кожного лічильника.
Потім цей концентратор під'єднується до GSM модему за допомогою
інтерфейсу RS232. Через бездротовий зв'язок модем з'єднується з
енергопостачальником "Обленерго" та відправляє дані. Також до концентратора
підключено місцевий сервер для подальшого збору та аналізу даних.

Рис. 3.6. Передача сигналу по шині

Інтерфейс RS-485 – один з найбільш використовуваних стандартів
фізичного рівня зв'язку. Мережа, побудована на основі інтерфейсу RS-485,
представляє собою систему приймачів, з'єднаних між собою за допомогою
крученої пари – двох скручених проводів.
Принцип RS-485 базується на диференційній (балансованій) передачі
даних, де оригінальний сигнал йде по одному проводу (A), а його інвертована
копія - по іншому (B). Таким чином, між двома проводами завжди є потенціальна
різниця, позитивна при "1" і негативна при "0".
66
Цей метод передачі забезпечує високу стійкість до синфазних перешкод,
що призводить до наступних характеристик лінії зв'язку:
1. Максимальна кількість передавачів та приймачів – 32 шт.
2. Найбільша довжина лінії зв'язку – 1200 метрів.
3. Максимальна швидкість передачі даних – 10 Мбіт/с.
Для забезпечення якісної передачі даних на великі відстані необхідно
встановлювати на кінцях шини даних фільтри у вигляді узгоджувальних
резисторів. Це дозволяє створити низький опір на шині даних для заглушення
відбитих хвиль сигналу.

3.3. Програмні інструменти побудови автоматизованої системи обліку
електроенергії
Це програмне забезпечення може використовуватися в цифрових
інтерфейсах, обробці, зберіганні та інших програмно-апаратних комплексах,
приладах або автоматизованому виробництві. Також його можна
використовувати в автоматизованих системах вимірювання споживання
електричної та теплової енергії, води або газу [24].
Основними вимогами до програмного забезпечення АСКОЕ є:
1. Пакет програмного забезпечення використовується для регіональних
систем автоматичного управління, які можуть бути встановлені на комп'ютері у
вигляді локальної або мережевої версії операційних систем та підсистем АСКОЕ
– операційні системи, використовувані в міждержавному, міжсистемному
потоковому та енергетичному виробництві АСКОЕ. Він повинен відповідати
операційній системі [24, 25].
2. Пакет програмного забезпечення вищого рівня збирає бухгалтерські дані
на нижчому рівні (на рівні лічильників та SSPD) та накопичує, зберігає,
обробляє, відображає, документує та розповсюджує ці дані. Він також повинен
підтримувати синхронізацію годинника та інші функції залежно від конкретних
вимог системи обліку клієнтів.
67
3. Пакети програмного забезпечення вищого рівня повинні забезпечувати
гнучкі налаштування запитуваних даних та типу збережених даних, а також
тривалості та кількості запитів. Він повинен підтримувати як автоматичний, так
і ручний збір даних та забезпечувати зручний інтерфейс. Він також повинен
включати моніторинг цілісності та надійності бухгалтерських даних та
автоматичне архівування даних у стандартних базах даних.
4. Програмний пакет використовує уніфікований Класифікатор об'єктів
бази даних, реєструє зміну лічильників в точках обліку, встановлює режим
опитування, забезпечує не тільки точність зчитуваних з лічильників і
поміщаються в базу даних і параметрів, але також безперервність і цілісність
даних в базі даних [20, 21].
5. Пакет повинен бути можливим для перегляду бази даних на основі
вибраних точок обліку, часових інтервалів, типів даних та можливості
налаштування часу затримки даних та параметрів для кожної точки обліку. Після
цього має бути створено тривожне повідомлення [19].
6. Якщо віддалене зчитування даних з нижніх рівнів системи обліку
неможливе, необхідно передбачити можливість альтернативного зчитування та
введення даних до бази даних (наприклад, під час планової заміни аварійного
лічильника необхідно передбачити можливість підтвердженої ручної корекції
бази даних, коли інструмент не зважується у відповідній точці зважування).
Існує два типи [19].
7. Програмний пакет повинен реєструвати права користувача відповідно
до рівня доступу, визначати і контролювати всі дії. Залежно від рівня доступу
користувачеві надається обмежена кількість інформації (пункти меню,
лічильники тощо.), які повинні бути забезпечені [19].
Можна використовувати електрокомплекс для виконання наступних
завдань:
1. Збір даних з різних пристроїв, таких як лічильники енергії з інтерфейсом
віддаленого доступу, концентратори імпульсних сигналів (наприклад, CT5000 і
68
ITEK-210), програмовані логічні контролери і термінали в телеметричних
системах.
2. Створення бази даних за допомогою різних систем управління базами
даних, таких як MS Access, MS SQL Server, MySQL Server, Sybase SQL Anywhere,
Informix та Oracle. Вибір системи управління базами даних залежить від вимог
конкретної системи і побажань клієнта.
3. Синхронізація баз даних на різних серверах за допомогою різних систем
управління базами даних.
4. Підтримка клієнт-серверної архітектури бази даних для віддаленого
доступу.
5. Розробка різних форм звітів.

Рис. 3.7. Зовнішній інтерфейс «Electro BD viewer»
69
6. Передача інформації між базою даних Elect декомунізації та іншими
системами в узгодженому форматі.
7. Служби Інтернет-клієнтів, що використовують веб-сервер Electro.
Програмний пакет ELECTRO включає в себе кілька рішень для вилучення
даних з різних джерел (лічильники, пристрої, файли даних) і запису їх в базу
даних Electro:
1. Програма "SH200" є консольним застосунком, призначеним для передачі
системних даних з лічильників і концентраторів.

Рис. 3.8. Зовнішній інтерфейс «GetDev»
70
2. Програма "Макет.exe" – це консольний застосунок, призначений для
передачі даних з макету обміну інформацією до бази даних Elektro. Поточна
версія підтримує макети 30817 та 817.
3. База даних "Electro BD viewer" представляє собою програмне
забезпечення, побудоване на серверних продуктах MySQL, в якому зберігаються
дані про енергоспоживання, вимірювані вимірювальними приладами (рис. 3.7).
4. Програма "GetDev.EXE" представляє собою інструмент опитування
пристроїв, включаючи набір динамічних бібліотек (драйвери пристроїв). Для
кожного типу лічильників передбачено відповідний драйвер (рис. 3.8).
Бібліотека драйверів постійно поповнюється у процесі розвитку системи.
5. Програма "RepCNF" виконує функції редактора шаблонів і генератора
звітів, об'єднуючи два режими роботи: створення та редагування шаблонів звітів,
а також генерацію та перегляд звітів. Усі звіти відображаються у формі таблиць
Excel (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Зовнішній інтерфейс «Perort Editor CNF»
71
Оскільки вибраний комплекс програмного забезпечення має відкритий
вихідний код і додаються консольні програми для потокового переміщення
інформації з бази даних системи "ELECTRO", раніше був розроблений
консольний програмний блок, а саме драйвер під назвою «Statistical Analytics»,
написаний на мові програмування Java JDK.
Цей драйвер отримує дані щодо споживання електроенергії з бази даних
«ELECTRO». Після обробки цих даних він проводить статистичний аналіз,
прогнозуючи показники протягом обраного періоду часу та частоту опитування
вимірювань. Результати аналізу зручно виводяться у вигляді таблиць Excel.
Задачі які вирішує впровадження автоматизованої системи обліку
електроенергії.
Впровадження системи автоматизованого обліку енергоресурсів (АСКОЕ)
дозволяє повністю автоматизувати процеси збору, обробки та прогнозування
електроспоживання для подальших закупівель електроенергії у обласного
постачальника. З використанням більш точних вимірювальних приладів і
підвищення синхронності отримання первинних даних про електроспоживання
досягається точне вимірювання параметрів споживання енергоресурсів,
розрахунок їх обсягу відповідно до реальних потреб і мінімізація невиробничих
витрат.
Діагностика цілісності даних проводиться для забезпечення точних
розрахунків відповідно до фактичного споживання шляхом підвищення
надійності вимірювань даних, що використовуються для фінансового рішення з
постачальниками енергії.
Система розв'язує питання з комплексною автоматизацією комерційного
обліку енергоресурсів та контролю їх параметрів на підприємстві, що дозволяє
мінімізувати витрати як на виробництві, так і на невиробничих потребах у
електроенергії.
Існують рейтинги в абсолютних і відносних одиницях для виявлення
відхилень контрольованих параметрів джерел енергії, аналізу енергоспоживання
і виробничих процесів. Це мінімізує витрати на електроенергію і сприяє
72
відновленню виробничого процесу. Для забезпечення ефективності системи при
перевищенні контрольованих параметрів джерел енергії спостерігаються звукові
або світлові попередження для прийняття негайних рішень і мінімізації витрат
на електроенергію. Більшість промислових компаній, що використовують
АСКОЕ, впроваджують автоматичне управління споживанням енергії на основі
встановлених критеріїв і пріоритетних планів включення і виключення
споживачів, що дає можливість мінімізувати витрати на електроенергію для
ефективного повернення процесу.

Висновки до розділу 3
У цьому розділі детально описані особливості створення автоматизованої
системи вимірювання потужності. Були використані методи порівняльного
аналізу, зокрема методи експертної оцінки, що дозволило скласти порівняльну
таблицю наявних на ринку автоматизованих електричних систем. В результаті
цього аналізу була обрана система Ecnis-ukr, яка відповідала встановленим
критеріям.
Технічні засоби створення системи АСКОЕ і типи організацій в офісних
будівлях ретельно описані. Споживачі електроенергії поділяються на різні групи
в структурі офісних будівель (майстерні, лабораторії, ліфти тощо), що дозволяє
автоматично вести окремі записи джерел електроенергії для подальшого аналізу,
оцінки та контролю параметрів роботи обладнання та якості електроенергії.
Для реалізації був обраний електронний програмний пакет, який включає
набір програм та драйверів для збору, зберігання, обробки та аналізу даних про
споживання енергії в базі даних. Також був розроблений драйвер програмного
блоку, який взаємодіє з консольною підпрограмою "Electro", зчитує дані з бази
даних і обробляє їх.
В цьому розділі описані завдання, які вирішує додаток АСКОЕ:
Автоматичний збір та зберігання даних з електричного вагового обладнання,
точний облік енергоспоживання в офісних будівлях, моніторинг навантаження в
режимі реального часу, аналіз даних, координація графіків обладнання, миттєве
73
повідомлення про управління обладнанням та аварійні ситуації, автоматичне
створення і передача звітів, ведення журналу, забезпечення єдиного часу в
системах обліку.
74
ВИСНОВКИ

У даній кваліфікаційній роботі магістра вирішено науково-прикладне
завдання подальшого розвитку теоретико-методичних положень і практичних
рекомендацій для підвищення енергоефективності автоматизованих систем
електрозабезпечення будівель. Цей розвиток базується на удосконаленні
існуючих та розробці нових моделей управлінських та технічних рішень, які
включають оцінювання рівнів електроспоживання з використанням систем
моніторингу.
Після аналізу процесів енергоспоживання виділені компоненти, що
встановлюють вимоги до управління енергоефективністю в будівлях з
урахуванням науково-методичного та інформаційно-технічного забезпечення,
спрямованого на зменшення споживання електроенергії. Сформульовані
складові управління електроспоживанням в інфраструктурі будівель та
встановлені принципи управління енергоефективністю електротехнічних
комплексів з використанням сучасних технічних засобів та систем моніторингу.
Впровадження принципів автоматизованих систем управління
споживанням електроенергії виявляється ключовим етапом для ефективного
контролю та оптимізації енергетичних процесів в підприємствах та організаціях.
Такі системи не лише дозволяють ефективно контролювати та оптимізувати
енергоспоживання, але й передбачають модернізацію інфраструктури будівель,
враховуючи встановлення енергозберігаючих технологій та використання
інтелектуальних рішень.
Обґрунтовано вибір апаратно-програмного комплексу для моніторингу
нормального режиму електроспоживання, зокрема використання методу
Caterpillar-SSA та бази даних для зберігання результатів вимірювань.
Досліджено технічні засоби створення автоматизованої системи вимірювання
потужності, використовуючи електронний програмний пакет та драйвер
програмного блоку.
75
Загальною метою даної роботи є не лише зменшення витрат
енергоресурсів, але і створення ефективного та динамічного механізму для
контролю та управління енергетичними потоками. Такий комплексний підхід до
управління енергоспоживанням є необхідним елементом для досягнення
ефективності та сталого розвитку в енергетичному секторі.
76
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Chee Sh. Ye. A taxonomy of market-based resource management systems for
utility-driven cluster computing. Software Practice and Experience. 2019.
Vol. 36(13). – P. 1381-1419.
2. Chernoff H. Using faces to represent points in K-dimensional space graphically
// Journal of the American Statistical Association, 2021. – vol. 68, num. 342. –
P. 361-368
3. Dagdougui H. A dynamic optimization model for smart micro-grid: integration
of a mix of renewable resources for a green building. Environmental Modelling
and Software: Proceedings of the iEMSs Fourth Biennial Meeting, 5-8 July,
2020, Ottawa, Ontario, Canada. – 2020. P. 1-8
4. Golovko T. Development of the method for modeling the propagation of delays
in non-cyclic train scheduling. Eastern–European Journal of Enterprise
Technologies. – 2018. Vol. 1, Issue 3 (91). – P. 30-39.
5. Gonçalves J.F. A hybrid genetic algorithm-heuristic for a two-dimensional
orthogonal packing problem. European Journal of Operational Research. – 2018.
Vol. 183(3). – P. 1212-1229.
6. Gopal C. S. S. K., Prabu A., Kumar G. S., Krishna P. G. UPS Parameter
Monitoring and Controlling Using IOT and GSM. International Journal of Pure
and Applied Mathematics. – 2019. Vol. 116, No. 6. P. 133–139.
7. Hirouchi T. A Low Cost Internet of Things (LCIoT) Based System for
Monitoring // Information&Management. – 2021. Vol. 7. Issue 4. – P. 183-195.
8. Khaitan, J. D. Cyber physical system approach for design of power grids: A
survey. 2020 IEEE Power & Energy Society General Meeting, Vancouver, –
2020, P. 1-5.
9. Khan M. J., Iqbal, M. T. Pre-feasibility study of stand-alone hybrid energy
systems for applications in Newfoundland. Renewable energy. – 2020. Vol. 30.
P. 835-854.
77
10. Kuring A.M. Computing machinery and intelligence // Mind, vol. LIX, no. 236,
October 2020. – Р. 433-460.
11. Ruiz L. G. B. Energy consumption forecasting based on Elman neural networks
with evolutive optimization. Expert Systems with Applications. – 2018. Vol. 92.
P. 380-389.
12. Sahaida P. Development of methodology for data and knowledge warehouse
design in computer systems for intellectual data processing / P. Sahaida //
Technology audit and production reserves. Information and Control Systems. –
2018. – Vol 1. – No 2(39). – P. 10-15.
13. Shendryk V. Complex information and technical solutions for energy
management of municipal energetics. Proc.SPIE 10445, Photonics Applications
in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics
Experiments. – 2020. Vol. 10445. – P. 10445-10467.
14. Wei B. A New Distributed Adaptive Virtual Impedance Control for Parallel-
Connected Voltage Source Inverters in Modular UPS System. IEEE
Transactions on Power Electronics. – 2018. Vol. 34, No. 6. P. 5953-5968.
15. Werner H. Tuning of a PID controller Using a Multiobjective Optimization
Technique Applied to A Neutralization Plant. – 44th IEEE Conference on
Decision and Control, 2021 and 2021 European Control Conference. CDC-ECC.
2019. – Р.7139-7143.
16. Wilhelm Frederik van der Vegte. Considering cognitive aspects in designing
cyber-physical systems: an emerging need for transdisciplinarity. In
International Workshop on the Future of Transdisciplinary Design, – 2019.
P. 41-52.
17. Басок Б.І. Особливості теплозабезпечення адміністративної будівлі на
основі індивідуального теплового пункту // Будівельні конструкції. – 2019.
Вип. 80. – С. 95-98.
18. Бережний С.В. Методи визначення питомих норм електроспоживання //
Збірник Кіровоградського національного технічного університету
«Tехніка у виробництві». – 2019, вип. 25 (2). – С. 145-150.
78
19. Гладун А. Я. Data mining: пошук знань в даних: підручник. Київ: АДЕФ-
Україна, 2018. – 452 c.
20. Голик О.П. Автоматизоване керування процесом автономного
енергопостачання на основі вітро-сонячних установок та резервної
електростанції. Вісник Харківського національного технічного
університету сільського господарства імені Петра Василенка. Технічні
науки. «Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК
України». – 2019. № 117. – С. 54-57.
21. Енергозбереження в університетських містечках: посібник для студ. вищ.
закл. освіти / К.Р. Сафіуліна, А.Г. Колієнко, Р.Ю. Тормосов. – К. :
ТОВ «Поліграф плюс». 2020. – 328 с.
22. Євстіфєєв В.О. Теорія автоматичного керування. Частина перша.
Безперервні лінійні та нелінійні системи: Навчальний посібник. –
Кременчук: ПП Щербатих О.В., 2019. – 288 с.
23. Кір’янов О.Ф. Проектування відкритих систем управління технологічними
об’єктами. – Кременчук.: КДПУ, 2020. – 275 с.
24. Кніжнік Є. Н. Комп’ютерна програма «Автоматизована система керування
тепловим споживанням будівлі». – Свідоцтво на корисну модель № 50946
від 27.08.2019.
25. Ковалко О.М. Вступ до теорії енергоефективності багаторівневих систем:
методи та моделі енергетичного менеджменту в системі житлово-
комунального господарства. Київ: НАН України, Інститут технічної
теплофізики. 2020. – 252 с.
26. Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління: Довідник /
А.І. Бобунов, В.Б. Ревенко та ін. – Житомир: ЖВІРЕ, 2019. – 176 с.
27. Куланов С.О. Застосування математичного апарата теорії систем масового
обслуговування для оцінки вартісних показників GRID-систем. Вісник
Харківського національного університету Серія «Математичне
моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи
управління». 2018. Вип. 780. – С.143-150.
79
28. Лутчин Т.М. Задача ідентифікації в енергетиці // Вісник КрНУ. –
Кременчук, 2019. – Вип. 5/2013 (82). – С. 33-38.
29. Маслівець А.В. Інформаційне забезпечення для віддаленого моніторингу
теплоенергетичних об'єктів // Інженерні та освітні технології в
електротехнічних системах. Кременчук, 2018. – Вип. 3/2018 (3). – С. 29-40.
30. Математичні методи моделювання : навчальний посібник / О.П. Чорний,
В.К. Титюк, Н.М. Істоміна та ін.; заг. ред. О.П. Чорний. – Кременчук :
ПП Щербатих О.В., 2019. – 234 с.
31. Моделювння електромеханічних систем: Підручник / Чорний О.П.,
Луговой А.В., Сисюк Г.Ю., Садовой О.В.– Кременчук, 2021. – 410 с.
32. Мур О. В. Інформаційне забезпечення процесу дослідження даних про
енергоспоживання муніципальних будівель методами машинного
навчання: бакалаврська робота / Кременчуцький національний університет
ім. Михайла Остроградського. Кременчук. – 2018. – 130 с.
33. Осадчий С.І. Ідентифікація багатовимірного об’єкта у складі замкненої
системи керування за даними пасивного експерименту // Матеріали
міжнародної конференції «Інтелектуальні системи прийняття рішень та
проблеми обчислювального інтелекту», 2019. – С. 127-129.
34. Подольчак Н. Ю. Методи зниження ризиків енергоресурсів і оцінювання
ефективності енергоощадних заходів машинобудівного підприємства //
Науковий вісник НТЛУ України. – 2019. – Вип. 19.10. – С. 283-291.
35. Практикум з вивчення методів цифрової обробки сигналів у прикладних
програмних пакетах: навч. посібник / А.Л. Перекрест, О.П. Чорний,
Г.О. Гаврилець. – Кременчук: ПП Щербатих О.В., 2020. – 144 с.
36. Програмні засоби систем управління (Labview). Навчальний посібник для
студентів вищих навчальних закладів. // Оксанич А.П., Притчин С.Е.,
Петренко В.Р. – Кривий Ріг: Мінірал, 2018. – 503 с.
37. Романенко С.С. Науково-прикладні аспекти енергоресурсозбереження в
комунальній енергетиці // Електротехнічні і енергозберігаючі системи. –
2020. – № 30. – С. 162-170.
80
38. Рязанцев О.І. Застосування програмної бібліотеки алгоритмічних
елементів для проектування технологічних схем промислової
автоматизації. Комп’ютерно-інтегровані технології: освіта, наука,
виробництво. – Луцьк: ЛНТУ, 2021. – № 23. – С. 98-104.
39. Сабірзянов Т.Г. Методика вибору структури і складу систем
електропостачання з відновлювальними джерелами. Техніка в
сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування,
автоматизація. – 2019. № 24. – С. 146-151.
40. Сагайда П.І. Компоненти комп'ютерних систем інтелектуальної обробки
даних на основі категоріально-онтологічних моделей / П.І. Сагайда,
А.А. Зорі. – Краматорськ : ДДМА, 2019. – 159 с.
41. Шаховська Н.Б., Тарасов Д.О. Особливості інтеграції даних
інформаційних систем Національного університету «Львівська
політехніка». Складні системи і процеси. – 2019. №2. С. 98-109.

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets