Системы коммерческого учета и сбора данных для существующей газовой инфраструктуры. Шаг к эффективному распоряжению ресурсами
Более того, принятый в ноябре 2009 года Федеральный закон № 261 «Об энергосбережении», дает четкое понимание того, что увеличение эффективности использования всех видов ресурсов и снижение потерь, является одним из приоритетов правительства РФ, озвученных в программе развития России до 2020 года.
Учитывая постоянный рост тарифов, в том числе и для жилищно-коммунального сектора, можно смело утверждать, что в ближайшее время тема энергосбережения затронет не только промышленные предприятия, но и каждого человека в частности.
Однако для создания эффективной системы использования ресурсов необходимо решить две ключевые задачи:
1. Своевременно получать достоверную и полную информацию о всех необходимых параметрах технологического процесса;
2. Иметь систему учета (с возможностью накопления данных) для дальнейшего сопоставления и обработки полученной информации;
Для оптимизации стоимости и функциональных возможностей создаваемых систем, каждому сегменту существующего рынка должно соответствовать собственное, оптимальное решение.
На сегодняшний день рынок поставки и сбыта газа в России имеет четко выраженную структуру. Основной газодобывающей компанией является ОАО «Газпром». Сбытом газа внутри РФ занимается его дочерняя компания - ЗАО «Межрегионгаз», в свою очередь, имеющая в своей структуре 56 Региональных Газовых Компаний (РГК), работающих почти во всех регионах России. При этом, все более существенную роль на рынке начинают играть независимые поставщики газа, такие как ЗАО «Итера», ЗАО «Новатэк» и т.д.
Необходимо отметить, что и РГК, и независимые поставщики не осуществляют транспортировку газа до потребителей - эту роль выполняют газораспределительные организации (ГРО), поддерживающие в работе газовые сети и технологическую инфраструктуру: газораспределительные станции (ГРС), газорегуляторные пункты (ГРП, ШРП) и т.д. Упрощенно это можно представить следующим образом:
Важной задачей для сбытовых компаний (РГК и независимые поставщики) является внедрение автоматизированных систем коммерческого учета газа (АСКУГ). Необходимость внедрения подобных систем очевидна: они позволяют получить балансовые показатели, повысить оперативность получения данных с УУГ и их достоверность, увеличить эффективность управленческих решений, приводя в результате к плановому потреблению и существенному сокращению потерь газа.
В 2005 году под руководством ЗАО «Межрегионгаз» началась реализация инвестиционной программы, предполагающей создание АСКУГ во всех региональных компаниях. Активное участие в этой работе принимали специалисты ООО «Прософт-Системы». Сегодня наши программно-технические комплексы работают в 16 регионах России.
Основная задача АСКУГ — сбор достоверных данных с узла учета (объем проходящего газа, давление, температуру), вычисление стандартного объема газа (с учетом его состава, коэффициента сжатия и т.д.) и передача данных на диспетчерский пункт, а также возможность дистанционной записи в корректор установочных значений и параметров.
Для решения этой задачи к корректору подключался дополнительный шкаф системы телеметрии, который осуществлял сбор данных и обмен с уровнем РГК. При этом, все имеющиеся на рынке решения: газовый корректор + система телеметрии, представляют два отдельных прибора, зачастую произведенных разными заводами-изготовителями. В 2009 году наша компания представила прибор, успешно решающий обе задачи. Корректор «КГПС-1» с блоком удаленной беспроводной связи формата GPRS выполнен в едином компактном корпусе (общее исполнение IP65 или взрывозащищенное 1IIExdT5) и рассчитан на применение в расширенном температурном диапазоне от -40 до +65 С. Устройство обладает уникальным набором эксплуатационных функций и параметров, без необходимости дооснащения корректора внешними устройствами. Это позволяет уменьшить его стоимость и существенно сократить затраты на эксплуатацию системы.
Наряду со стандартным набором функций корректора, устройство обладает целым рядом особенностей:
- обмен данными с системами верхнего уровня АСКУГ посредством встроенного GSM-модема без использования каких-либо внешних устройств телеметрии;
- для передачи данных на верхний уровень используются стандартные промышленные протоколы, позволяющие на верхнем уровне представить данные в OPC-формате;
- все необходимое программное обеспечение (ПО), отвечающее за гарантированную доставку данных на диспетчерский пункт по стандартным промышленным протоколам, является составной и неотъемлемой частью встроенного ПО корректора;
- за счет объединения аппаратных частей корректора и энергоемкого устройства связи удалось добиться высокой эффективности работы устройства и свести энергопотребление к минимуму. Время штатной работы корректора от одного комплекта батарей составляет четыре года;
- корректор может работать от внешнего источника питания. В этом случае КГПС-1 постоянно поддерживает связь с диспетчерским пунктом и диспетчер сможет запросить данные с корректора в любой момент времени;
- постоянный удаленный контроль корректора и большой срок жизни от батарей позволяют увеличить межповерочный интервал до четырех лет;
- помимо передачи данных на диспетчерский пункт, корректор может обеспечивать текущими и архивными данными локальные системы потребителя через проводной последовательный интерфейс с использованием стандартного протокола ModBus;
Дополнительно, корректор позволяет собирать информации одновременно с двух УУГ, для чего имеет необходимое число аналоговых и дискретных входов.
Комплекс оборудования, разработанный специалистами компании «Прософт-Системы» на сегодняшний день способен удовлетворить любые требования сбытовых компаний по построению узлов учета газа.
Учитывая большой опыт разработки программно-технических решений, полученный в рамках создания АСКУГ для РГК и сбытовых компаний, в 2009 году специалистами нашей компании были представлены функционально законченные решения для сегмента ГРО.
Следует отметить, что в этом сегменте автоматизация требуется, прежде всего, в системах телеметрии для газораспределительных и шкафных распределительных пунктов (подконтрольное распределение) и станций ЭХЗ. Это позволяет осуществлять централизованный контроль режимов потребления, давления, мониторинг основных параметров технологического оборудования и аварийных ситуаций, происходящих на обслуживаемом объекте в реальном времени.
Программно-технические комплексы, представленные компанией «Прософт-Системы», применяются для автоматизации таких объектов как ГРП, ШРП и станций ЭХЗ. При этом решаются следующие задачи:
- контроль давления газа на входе и выходе;
- контроль перепада давления на фильтре;
- контроль состояния запорного клапана, регулятора давления;
- достоверное и оперативное фиксирование аварийных ситуаций и неисправностей (например, утечка газа, резкие скачки давления, пожар, проникновение в помещение) с записью временных меток;
- ведение архива;
- оперативная передача достоверной информации на диспетчерский пункт;
Ниже перечислен ряд основных преимуществ, получаемых компаниями в результате внедрения представленных решений:
- увеличение скорости реагирования оперативных служб за счет существенного сокращения времени получения информации, в т.ч. и об аварийных режимах;
- предотвращение аварийных ситуаций за счет своевременного обнаружения диспетчерским персоналом выходов за рабочие режимы и возможностями правильной настройки предельных (пороговых) значений (давления, температур и т.д.);
- защита от повреждений газового и отопительного оборудования в зимний период при отказе котла;
- предотвращение хищения оборудования;
- аналитика и отчеты по работе объектов ГРО за счет получения статистических материалов в виде графиков, таблиц и т.п. по параметрам давления, температуры, расхода газа и т.д.
Пилотный проект по диспетчеризации телеметрии ГРП компания «Прософт — Системы» осуществляет с ГРО «Уралгазсервис». Начало реализации — осень 2009 года. Системами телеметрии оборудовано 43 пункта.
В сегменте систем сбора данных с объектов ШРП, специалистами «Прософт — Системы» представлено решение, не имеющие аналогов по соотношению параметров функциональность/эксплуатационные характеристики/стоимость. Контроллер ШРП, отличается исключительной энергоэффективностью, т.к. 99% ШРП установленных в РФ не имеют питания от сети 220V. Прибор функционирует на литиево-ионных батареях, заряда которых хватает на три года. Его уникальность заключается в том, что вся периферия отключается на самом низком, аппаратном уровне. Поэтому каждую систему можно очень четко настроить под нужды определенного ШРП. Контроллер ШРП постоянно находится в спящем режиме, с диспетчерским пунктом (ДП) он выходит на связь в том случае, если происходит нештатная ситуация. Первые три минуты система записывает показатели в архив, одновременно устанавливая подключение к ДП. Затем передает аварийный архив через встроенный или внешний блок беспроводной связи.
Контроллер ШРП в базовом исполнении обладает 12 дискретными и четырьмя аналоговыми входами. К системе можно подключить дополнительные датчики или с ее помощью управлять внешними устройствами. И очень важно, что контроллер ШРП программируется с помощью привычной для специалистов АСУТП среде программирования, основанной на функциональных диаграммах. Таким образом, они могут оперативно настраивать и менять логику работы ШРП.
Любая система сбора и передачи данных требует защищенного и надежного канала связи. Он необходим для получения информации со средств измерений, а также оперативного вмешательства в работу прибора, внесения изменений в параметры измеряемой среды и других условий. Это существенно облегчает работу персонала, подразделения транспортирующего и учитывающего энергоноситель в измерительном комплексе.
Вариантов организации связи между коммуникационным шлюзом и диспетчерским пунктом три. Первый — посредством сети сотовых операторов или сетей WiMax. Высокие скорости при передаче данной информации не нужны: объем генерируемого трафика крайне мал. Например, для шлюза ШРП, работающего автономно, — это 60 — 300 Кбит в месяц (одна настройка, декадный запрос архивов, суточный опрос), для шлюза, работающего от внешнего источника питания — 750 — 800 Кбит в сутки (при опросе раз в пять минут). Поэтому для обмена данными хватает возможностей GPRS (максимальная скорость— 56 Кбит/секунду, хотя связь можно организовать на основе EDGE и 3G). Технология достаточно надежна: по нормам, уровень отказа в часы наибольшей нагрузки не должен превышать 1%, кроме того, все каналы резервируются (на уровне оператора). Второй вариант (для территорий, не охваченных сетями сотовой связи или WiMax) — организация выделенного радиоканала (такой проект, например, реализован с компанией Уралгазсервис), что обеспечивает полную независимость от сторонних организаций, предоставляющих услуги связи, но при этом надо учитывать высокое энергопотребление радиопередающих устройств и самостоятельную ответственность за качество канала связи. Третий вариант включает в себя практически любые другие типы проводной и беспроводной связи, такие как Ethernet или направленный Wi-Fi.
Решения компании «Прософт — Системы» обеспечивают оперативную доставку информации до диспетчерского пункта независимо от того, работает на территории УУГ, ГРП / ШРП какой-либо оператор или нет.
На сегодняшний день более 3 000 технологических объектов оснащено нашими решениями в области систем учета и телеметрии.
Полученные данные, в свою очередь, позволяют принимать быстрые и эффективные решения, что сегодня для бизнеса является генеральной задачей.