Smart IMS 5

SMART IMS 5.4
Общее описание
ADDM. 410011.001
SMART IMS 5.4
Общее описание
лист 2
Содержание
1
Общие сведения о системе .................................................................................. 4
1.1 Назначение .................................................................................................... 4
1.2 Область применения ....................................................................................... 4
1.3 Потенциальные пользователи ......................................................................... 4
1.4 Масштабы применения.................................................................................... 5
2
Характерные особенности системы ...................................................................... 6
2.1 Режимы работы: предоплата, кредит ............................................................... 6
2.2 Другие особенности системы ........................................................................... 6
3
Организация SMART IMS ..................................................................................... 8
3.1 Состав ........................................................................................................... 8
3.1.1 Центр ..................................................................................................... 8
3.1.2 ПСПД ..................................................................................................... 8
3.2 Архитектура ................................................................................................... 9
3.3 Оборудование .............................................................................................. 10
3.3.1 Счётчики .............................................................................................. 10
3.3.2 Маршрутизатор ..................................................................................... 11
3.3.3 Удалённый дисплей .............................................................................. 12
3.3.4 Устройство присоединения .................................................................... 12
3.3.5 Сетевой фильтр .................................................................................... 12
4
Организация сети передачи данных ................................................................... 14
4.1 Организация ПСПД ....................................................................................... 15
4.1.1 Сессия регистрации .............................................................................. 15
4.1.2 Дерево регистрации .............................................................................. 15
5
Центр............................................................................................................... 17
5.1 Размещение и организация Центра ................................................................ 17
5.2 Службы Центра ............................................................................................ 18
5.2.1 Администратор ..................................................................................... 18
5.2.2 Диспетчер ............................................................................................ 18
5.2.3 Конфигуратор ....................................................................................... 18
5.2.4 Аналитик .............................................................................................. 19
5.2.5 Экспорт-менеджер ................................................................................ 19
6
Информационный обмен в системе ..................................................................... 20
6.1 Схема информационного обмена ................................................................... 20
7
Использование системы .................................................................................... 22
7.1 Работа в режиме предоплаты ........................................................................ 22
7.2 Работа в режиме кредита .............................................................................. 22
7.3 Многотарифный учет .................................................................................... 22
7.4 Управление энергопотреблением ................................................................... 23
_________________________________________________________________________________
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
29.04.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
3
7.5 Контроль баланса электроэнергии на участке сети ......................................... 24
7.6 Аварийный надзор ........................................................................................ 24
7.7 Борьба с хищениями ..................................................................................... 25
7.8 Дистанционная настройка счетчика ............................................................... 25
8
Ввод системы в эксплуатацию ........................................................................... 26
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
4
1 Общие сведения о системе
1.1 Назначение
Smart IMS – это автоматизированная система учета электроэнергии и
управления потреблением, предназначенная для индивидуальной работы с
конечными одно– и трехфазными потребителями.
1.2 Область применения
Система ориентирована на работу в электрораспределительной сети 0,4 kV.
Система может использоваться для учета электроэнергии и/или управления
потреблением электроэнергии в отдельных коттеджах, многоквартирных домах,
офисах, на объектах общественного назначения, на производственных
предприятиях.
1.3 Потенциальные пользователи
Пользователь системы – это электрораспределительная компания,
осуществляющая поставку электроэнергии конечным потребителям (рис. 1.1).
Мастер-система
Электрораспределительная
компания
Мастер-система
электроэнергия
данные
Информационный
центр
Сеть потребления
Подсистема сбора
и передачи данных
ПСПД
SMART IMS
Рис. 1.1 Состав и структура взаимодействия SMART IMS с
электрораспределительной компанией и потребителями
электроэнергии
Компания осуществляет управление сетью потребления и получает
необходимую информацию из сети, благодаря Информационному центру (далее
– Центр) и Подсистеме сбора и передачи данных – ПСПД.
Система обеспечивает контролируемый доступ к своей базе данных для
внешних мастер-систем, совместимых со Smart IMS по протоколу
приёма/передачи данных.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
5
1.4 Масштабы применения
Система способна контролировать поставку электроэнергии конечным
потребителям в пределах административного района, города, сельской
местности, крупных районов.
Наращивание системы производится за счёт добавления новых сегментов в
ПСПД. Сегмент включает в себя сетевое оборудование и счётчики Smart IMS.
Количество счётчиков в сегменте не должно превышать 1200. Обычно сегмент
ПСПД организуется в пределах сети потребления трансформаторной
подстанции.
Объединение сегментов обслуживается Центром. Общее количество точек
учёта, данные по которым Центр способен аккумулировать и обработать,
достигает одного миллиона.
Данные по всем потребителям Центр хранит в виде, пригодном для передачи на
более высокий оперативный уровень, таким образом, несколько центров могут
быть объединены в центр управления более высокого ранга.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
6
2 Характерные особенности системы
2.1 Режимы работы: предоплата, кредит
Smart IMS способна функционировать в двух режимах:

Автоматически управлять поставкой электроэнергии каждому конечному
потребителю на основе произведенной им предоплаты (режим
предоплаты)

Вести автоматический учет электроэнергии, потребляемой каждым
конечным потребителем, с последующим подведением индивидуальных
итогов за отчетный период (режим кредит)
При необходимости система способна поддерживать оба режима работы
одновременно.
В отличие от других известных систем в Smart IMS не используются
пластиковые карточки для передачи в счетчик данных о произведенной
предоплате. Эти данные, наряду с другой информацией, регулярно поступают в
счетчик по каналам связи системы.
2.2 Другие особенности системы
Класс точности
Система осуществляет индивидуальный учет потребляемой активной
электроэнергии с высокой точностью. Класс точности используемых одно- и
трехфазных счетчиков – 1.0.
Синхронизация времени
Информационный центр и ПСПД работают в режиме реального времени и
календарной даты. Регулярная синхронизация времени всех устройств системы
производится автоматически Центром с использованием точного времени сети
Интернет.
Многотарифный учёт
Система осуществляет учёт, используя различные тарифные планы.
Один из них представляет собой суточное почасовое расписание стоимости
электроэнергии. При составлении расписания используются три тарифа,
каждый из которых может быть приписан любому часу суток. Система
предоставляет возможность составить тарифный план для трёх типов дней:
рабочего, выходного и специального.
Другой тарифный план связывает стоимость энергии с уже накопленным за
определённый период её количеством. Имеется возможность указать семь
границ по потреблению, при достижении которых стоимость электроэнергии
будет изменяться. В качестве расчётного периода используется день, неделя
или месяц.
В обоих тарифных планах применяется штрафной тариф, назначаемый
автоматически при нарушении условий договора потребителя с
энергокомпанией.
Система позволяет дистанционно настраивать тарификационные параметры
каждого счётчика в процессе эксплуатации.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
7
Обмен данными
Информационный обмен между ПСПД и счетчиками поддерживается по линиям
электропередачи 0.4 kV (Power Line Low Voltage – PL LV) или по линиям 6/20 kV
(Power Line Middle Voltage – PL LV). В отдельных случаях возможно
использование низковольтной магистрали CM.BUS.
Связь между ПСПД и центром осуществляется с использованием:

Каналов GSM-связи

Линий электропередачи 6/20 kV;

RS-232

Ethernet-сети.
Управление потреблением электроэнергии
Система обеспечивает автоматическое управление потреблением
электроэнергии (отключение/подключение потребителя) в соответствии с
заданной программой и сложившейся ситуацией. С этой целью в счётчиках
используются два типа реле: основное реле, полностью отключающее
потребителя от сети, и дополнительное реле, отключающее маломощную
нагрузку потребителя, либо управляющее мощным внешним контактором.
Дифференциальный ток
Счётчики контролируют разность токов в “нулевом” и “фазном” проводах с
целью выявления возможных нарушений в потреблении электроэнергии. Такие
ситуации возникают в следующих случаях:

Случайное или умышленное шунтирование фазного и/или нейтрального
провода

Заземление нейтрального провода на стороне потребителя, либо другая
утечка на землю.
Возможности баланса
Система позволяет контролировать баланс активной электроэнергии на
заданных участках электросети с целью контроля распределения и выявления
возможных нарушений в потреблении электроэнергии.
Самоконтроль и настройка
Система располагает встроенными функциями самоконтроля.
В системе поддерживается автоматическая дистанционная настройка и
синхронизация оборудования, обеспечивается централизованный сбор,
обработка и хранение учетной и аварийно-технической информации.
Взаимодействие с внешними системами
Система поддерживает взаимодействие с внешними мастер-системами в режиме
«мягкого» реального времени.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
8
3 Организация SMART IMS
3.1 Состав
3.1.1 Центр
Центр располагается в офисе компании-поставщика
электроэнергии и обеспечивает решение задач
обработки данных и управления, а также связь с
внешними информационными или административными
мастер-системами.
В состав Центра входят компьютеры с программным
обеспечением SMART IMS и модемы, обеспечивающие
связь с маршрутизатором.
3.1.2 ПСПД
В состав ПСПД входят следующие устройства.
Однофазные счетчики серии NP5, которые
устанавливаются у однофазных потребителей и
обеспечивают учет и управление потреблением
электроэнергии.
Трехфазные счетчики серии NP5, которые
устанавливаются у 3-фазных потребителей и/или в
точках контроля баланса и обеспечивают учет и
управление потреблением электроэнергии.
Маршрутизаторы, которые устанавливаются на
подстанции 0.4 kV либо в другом оборудованном месте и
выполняют функции мастера коммуникационной сети,
обеспечивая транзит данных между центром и
счётчиками, а также между счётчиками и удалёнными
дисплеями.
Удалённые дисплеи, которые дублируют показания
дисплеев счётчиков, и могут устанавливаться в любом
удобном потребителю месте. Дисплей может
использоваться для 32 однофазных или 10 трёхфазных
потребителей
Устройства присоединение – технологическое
оборудование, позволяющее маршрутизаторам и
счётчикам с MV-модемами передавать/получать данные
по линиям электропередачи 6/20 kV.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
9
Сетевые фильтры однофазные и трёхфазные технологическое оборудование, обеспечивающее
подавление помех в коммуникационной сети.
Устанавливаются в месте подключения "шумящего"
объекта к линиям электропередачи и исполняют роль
шлюза, отсекающего шум от остальной сети
3.2 Архитектура
Схема построения Smart IMS в общем виде включает три уровня (рис. 3.1). На
«нижнем» уровне располагаются счетчики и удалённые дисплеи. В зависимости
от типа потребителя для учета электроэнергии используются одно- или
трёхфазные счетчики. Трёхфазные счетчики используются также для контроля
баланса на заданных участках электросети.
Счётчики обмениваются данными со «средним» уровнем, на котором находится
маршрутизатор, выполняющий коммуникационные функции. Также, через
маршрутизатор, счётчики передают в одностороннем порядке информацию на
удалённые дисплеи. Маршрутизатор осуществляет сбор и временное, до двух
суток, хранение данных.
Физически, обмен между маршрутизатором и со счётчиками осуществляется по
электропроводке 0.4 kV. В отдельных случаях используется низковольтные
магистрали CM.BUS. Маршрутизатор, как правило, устанавливается на
трансформаторной подстанции и подключается к системе вторичных шин
трансформаторов.
Маршрутизатор поддерживает двухстороннюю связь с Центром, с
использованием следующих каналов связи:
GSM
MV-магистрали, физической средой которой являются линии
электропередачи 6/10, 6/20 kV;
 магистрали Ethernet;
 RS-232.


В Центре осуществляется сбор и долговременное хранение данных. На основе
полученной информации решается весь комплекс задач прикладного
характера.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
10
Service-System
RootRouter
CU
GSM/SMS
RS-232
Ethernet TCP/IP
Modem
Middle Voltage Power Line
GSM/SMS
RS-232
Ethernet TCP/IP
внешние
Master-системы
Router
CU
RootRouter
CU
Low Voltage Power Line
RootRouter - маршрутизатор
верхнего уровня
Router - маршрутизатор нижнего
уровня
CU - устройство присоединения
Рис. 3.1 Схема передачи данных в сегменте SMART IMS
3.3 Оборудование
Выполнение основных и вспомогательных функций системы, осуществляется с
помощью счётчиков электроэнергии, сетевых приборов – маршрутизаторов, и
оборудования Центра.
В качестве части оборудования, Smart IMS использует саму сеть распределения
электроэнергии (Power Line), в которую включены счётчики и маршрутизаторы.
Линии электропередачи 0.4 kV используются в качестве физической среды для
организации информационной PL-сети, обеспечивающей обмен данных между
счётчиками и маршрутизаторами.
Маршрутизатор является промежуточным устройством в информационном
обмене между PL-сетью и Центром.
Центр комплектуется компьютерами и, соответствующими среде передачи
данных, модемами. Модемы осуществляют преобразование поступающей
информации в компьютерный стандарт.
3.3.1 Счётчики
Счётчики SMART IMS представляют собой электронные приборы,
обеспечивающие аналого-цифровое преобразование напряжение и тока,
вычисление мощности, потребляемой активной и реактивной энергии и
сохранение данных в энергонезависимой памяти.
Счётчики работают в режиме реального календарного времени, которое
регулярно синхронизируется с маршрутизатором в течение суток. При
отсутствии напряжения в сети счётчики поддерживают ход собственных часов в
течение не менее 2 часов.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
11
Каждый счётчик снабжён PL-модемом и поддерживают связь с
маршрутизатором по PL-магистрали. Модемы выполняют также функцию
сетевых ретрансляторов, что позволяет обеспечивать надёжную связь в
длинных и разветвлённых PL-магистралях. Имеется возможность подключения
счётчика к низковольтной цифровой магистрали CM.BUS.
В режиме предоплаты счетчики производят расчёт сальдо потребителя и
предпринимают действия согласно установленной политики управления
потреблением. Например, отключают потребителя от сети, если сальдо
становится нулевым или отрицательным. С этой целью счётчики оборудованы
отключающим реле. Отключение потребителя от сети производится как по
причине нарушения потребителем условий договора с энергокомпанией, так и в
целях защиты счётчика от некачественного напряжения, перегрузки по току,
перегрева. Для включения счётчика после устранения причины его отключения
имеется кнопка, доступная пользователю.
Счётчики оборудуются также дополнительным реле, отключающее маломощную
нагрузку потребителя, либо управляющее мощным внешним контактором.
Данные о потреблённой электроэнергии, сальдо и другая информация о режиме
работы счётчика и аварийных ситуациях может быть выведена на встроенный
жидкокристаллический дисплей. Возможен также вывод информации на
внешний удалённый дисплей.
Счётчики содержат схему измерения дифференциального тока – разности токов
в нулевом и фазных проводах. Это позволяет контролировать утечку тока,
вызванную как случайной, так и умышленной причиной.
При поверке счётчиков, а также при специальном сервисном обслуживании
используется низковольтный цифровой коммуникационный интерфейс, который
может быть настроен как импульсный. Физически коммуникационный
интерфейс выполнен либо в виде контактов выведенных на клеммную колодку
счётчика, либо в виде оптического порта.
Подробная информация о счётчиках содержится в документах:

Счётчики электрической энергии серии NP5. Функциональное описание.

Счётчики электрической энергии трёхфазные серии NP5. Техническое
описание и руководство по эксплуатации.

Счётчики электрической энергии однофазные серии NP5. Техническое
описание и руководство по эксплуатации.
Необходимые потребителю сведения о счётчиках содержатся также в их
паспортах.
3.3.2 Маршрутизатор
Маршрутизатор представляет собой автономное устройство, предназначенное
для администрирования цифровой PL-сети, физической средой которой
являются провода передачи электроэнергии 0.4 kV. Передача данных в сети
осуществляется частотно-модулированными цифровыми пакетами. Каждый
пакет снабжён меткой времени.
Являясь мастером PL-сети, маршрутизатор осуществляет следующие функции:

Автоматически регистрирует устройства и синхронизирует их время

Составляет список устройств и таблицу маршрутизации – перечень
сетевых маршрутов к устройствам

Собирает и передаёт данные, полученные от счетчиков, в Центр. В
случае отсутствия связи с Центром хранит данные в течение двух суток

Принимает и передаёт на счётчики служебную информацию из Центра

Перенаправляет потребительскую информацию со счетчиков на внешние
удалённые дисплеи
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4

Общее описание
12
Синхронизирует свои календарные часы со временем Центра
Маршрутизатор поддерживает информационный обмен с Центром, с
использованием одной из следующих сред передачи данных:

GSM-связи.

MV-магистраль, физической средой которой являются линии
электропередачи 6/10, 6/20 kV.

Ethernet.

RS-232.
Маршрутизатор устанавливается, как правило, на трансформаторной
подстанции и подключается к вторичной системе шин трансформаторов.
Подробные сведения о маршрутизаторе содержатся в документе
«Маршрутизаторы серии RTR5. Техническое описание».
3.3.3 Удалённый дисплей
Удалённый дисплей дублирует показания дисплея счётчика, и используется в
системе в следующих случаях:

Потребитель по каким-либо причинам считает неудобным считывать
показания непосредственно с дисплея своего счётчика

Счётчик потребителя не оборудован дисплеем. Например, однофазные
счётчики типа Split, устанавливаемые непосредственно на опоре
электропередачи 0,4 kV

Ряд территориально близких потребителей согласны использовать одно
устройство отображения для считывания показаний от своих счётчиков.
Количество потребителей не должно превышать 32 однофазных или 10
трёхфазных
Удалённый дисплей может быть установлен в любом удобном потребителю
месте. Дисплей подключается к сети 0,4 kV и получает информацию от
счётчика через маршрутизатор по схеме представленной на рис. 3.1.
Конструктивно дисплей представляет собой жидкокристаллический индикатор,
вмонтированный вместе с PL-модемом в пластмассовый корпус. Корпус снабжён
шнуром со стандартной сетевой вилкой.
3.3.4 Устройство присоединения
Устройство присоединения предназначено для организации передачи данных
по высоковольтным магистралям 6/20 kV (см. также рис. 3. б). Устройство
позволяет присоединить аппаратуру высокочастотной связи к кабельным или
воздушным линиям электропередачи напряжением 6-20 kV.
Устройство, предназначенное для воздушных линий электропередачи,
конструктивно состоит из конденсатора связи и фильтра, закрепленных на
одном основании на опорных изоляторах. Устройство, предназначенное для
кабельных линий, представляет собой трансформатор, состоящий из
ферритового кольца с несколькими витками сигнальной обмотки. Второй
обмоткой является сам кабель, на который надевается кольцо.
3.3.5 Сетевой фильтр
Сетевые фильтры трёхфазные – NF3 и однофазные – NF1 (далее – фильтры)
предназначены для уменьшения помех от потребителей электроэнергии,
вносящих существенный шум в сеть сбора и передачи данных PL LV. О наличии
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
13
таких потребителей в сети может свидетельствовать отсутствие связи между
маршрутизатором и некоторыми счётчиками, вследствие чего Центр не
получает учётные данные от этих счётчиков.
Применение фильтров позволяет значительно увеличить соотношение
сигнал/шум, что улучшает стабильность и качество связи в сети сбора и
передачи данных.
Фильтр представляет собой устройство, состоящее из одного (NF1) или трёх
(NF3) независимых каналов, каждый из которых обеспечивает уровень
затухания помех не менее чем 20 дБ. Подавление помех осуществляется на
всех рабочих частотах устройств сети в диапазоне 40-50 kHz.
Фильтр устанавливается в силовую линию 0.4 kV, к которой подключен
"шумящий" потребитель, так чтобы (рис. 2):
1. Отделить потребителя целиком от остальной сети (поз. 1 и 2).
2. Отделить от сети "шумящий" объект, принадлежащий потребителю
(поз. 3).
Второй вариант используется в том случае, когда мощность фильтра меньше
мощности потребителя.
2
NF
ROUTER
TS
consumption network
0.4 kV
Power Line/PL network
NF
NF
1
3
Рис. 3.2 Варианты размещение сетевых фильтров NF в PL-магистрали
На рисунке, TS - трансформаторная подстанция
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
14
4 Организация сети передачи данных
Сеть передачи данных состоит из двух подсистем:

Подсистемы сбора и передачи данных - ПСПД

Подсистемы обмена данными между маршрутизатором и Центром
Первая подсистема – цифровая PL-магистраль, топографически совпадает с
сетью линии электропередачи 0,4 kV, которая используется в качестве
физической среды для её организации (рис. 4.1)
consumption network
D < 350 m
Power Line
6-10 kV
0.4 kV
TS
PL network
ROUTER
CENTER
Рис. 4.1 Топография сети потребления и PL-сети
Вторая подсистема представляет собой один из следующих каналов связи:
GSM-связь (рис. 4.2 a);
MV-магистраль, физической средой которой являются линии
электропередачи 6/10, 6/20 kV;
 магистраль Ethernet;
 RS-232.


Маршрутизаторы, как правило, располагаются на трансформаторных
подстанциях и подключаются к вторичной системе шин трансформаторов, как
показано на рис. 4.2 b.
TRANSFORMER SUBSTATION
CENTER
6 - 20 kV Line
GSM-modem
ROUTER
Data
Data
GSM operator
Meters
Feeders
0.4 kV
а) передача данных по каналам GSM-связи
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
15
TRANSFORMER SUBSTATION
6 - 20 kV Line
CENTER
CU
CU
Data
ROUTER
Ethernet
ROUTER
Meters
Feeders
0.4 kV
b) передача данных по сети 6-10 kV (до 22 kV). CU – устройство присоединения.
Рис. 4.2 Типы сети передачи данных
4.1 Организация ПСПД
4.1.1 Сессия регистрации
PL-сеть формируется следующим образом. Маршрутизатор постоянно в течение
следующих друг за другом сессий посылает в сеть широковещательные кадры
регистрации (рис. 4.3), на которые отвечают счётчики. В каждый момент
времени связь с маршрутизатором устанавливает один счётчик, сумевший
захватить канал. Счётчик синхронизирует своё время с указанным в кадре
канальным временем и отвечает маршрутизатору, сообщая ему свой ID.
Маршрутизатор фиксирует в таблице маршрутизации адрес данного счётчика и
посылает в сеть следующий кадр регистрации, в котором указывает адрес уже
зарегистрированного счётчика. Счётчик, получив кадр, содержащий его адрес,
больше не участвует в процессе регистрации в текущей сессии. Связь с
маршрутизатором пытаются установить другие счётчики.
После того, как все счётчики ответят маршрутизатору, и на ряд очередных
кадров не последует ни одного ответа, маршрутизатор начинает следующую
сессию регистрации, то есть посылает в сеть кадры, содержащие следующий
номер сессии. Счётчики вновь пытаются установить связь с маршрутизатором.
Байт управления
Канальны й адрес источника - маршрутизатора
Канальны й адрес приёмника - счётчика
Номер сессии регистрации
Канальное время
Дата
Рис. 4.3 Кадр регистрации
4.1.2 Дерево регистрации
Связь маршрутизатора с удалёнными счётчиками, вследствие длины и
зашумленности PL-магистрали, может оказаться невозможной. Такие счётчики
напрямую «невидимы» для маршрутизатора. В связи с этим информационный
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
16
обмен в PL-магистрали организован по принципу многоуровневой адресации
(рис. 4.4).
Все счётчики в магистрали разделяются на уровни доступа. В нулевой уровень
доступа входят счётчики, с которыми маршрутизатор устанавливает связь
напрямую, в первый уровень входят счётчики, связь с которыми маршрутизатор
поддерживает через счётчики нулевого уровня и так далее. Допускается не
более семи уровней доступа.
Связь маршрутизатора со счётчиками более глубоких уровней осуществляется
благодаря ретрансляции кадров, которая производится PL-модемами счётчиков,
находящихся на «видимых» уровнях.
Маршрутизатор в течение одной сессии регистрации формирует и хранит в
своей памяти список зарегистрированных счётчиков-узлов и информацию о
структуре сети - так называемое дерево регистрации. Дерево регистрации
показывает, какие из счётчиков устанавливают связь с маршрутизатором через
другие узлы.
METERS
ROUTER
level 0
level 1
level 2
level 3
Рис. 4.4 Иерархия связей в PL-магистрали
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
17
5 Центр
Центр обеспечивает решение следующих задач:

Накопление и хранение данных:

по потреблению электроэнергии в каждой точке учёта;
по аварийным состояниям сети потребления;
 по действиям потребителя, ведущим к нарушению оговоренного
режима потребления.
Управление потреблением.



Визуализация информации в удобном виде в соответствии со
сформированными пользователями системы шаблонами.

Обеспечение связи с внешними мастер-системами.
5.1 Размещение и организация Центра
Центр может располагаться как в офисе электрораспределительной компании,
обеспечивающей поставку электроэнергии пользователям SMART IMS, так и в
любом другом подходящем месте.
Конфигурация Центра показана на рис. 5.1. Центр включает в состав один или
несколько компьютеров, работающих в качестве серверов. Допускается
подключение к локальной сети Центра других пользователей, мастер-систем,
имеющих права доступа к базам данных Центра. Такой мастер-системой может
быть, например, биллинговая система.
Конфигурация Центра и параметры используемых компьютеров определяются
заказчиком по согласования с поставщиком SMART IMS.

В состав Центра входят:

Коммуникационный Сервер (далее Комм-Сервер) на базе Windows 2000 и
Service Pack 3, с ПО SMART IMS, включающим службу PVConfig. Служба
предназначена для конфигурирования Комм-Сервера и настройки обмена
информацией с маршрутизатором.

Сервер Баз Данных (далее – Сервер БД) на базе Windows 2000 и Service
Pack 3, с ПО SMART IMS, включающим службы:
Администратор.
Диспетчер.
 Конфигуратор.
 Аналитик.
 Экспорт-менеджер.


ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
18
Мастер-Система
Мастер-Система
LAN
LAN
SMART IMS CENTER
Center Soft
Сервер
БД
ComServer Soft
Комм-Сервер и
Сервер БД
Комм-Сервер
GSM-модем
GSM-модем
Размещение на
нескольких компьютерах
Размещение на
одном компьютере
Рис. 5.1 Конфигурация Центра
5.2 Службы Центра
Службы Администратор и Диспетчер являются основными средствами сбора и
обработки данных, а также контроля технического состояния сети. Другие
службы не являются обязательными и могут не использоваться.
5.2.1 Администратор

Формирует группы пользователей Smart IMS и предоставляет им
соответствующие права доступа.

Обеспечивает сохранность информации.

Администрирует базу данных Smart IMS.

Формирует группы счетчиков и назначает их конкретным диспетчерам.

Просматривает общую информацию по всем счетчикам системы.
5.2.2 Диспетчер

Формирует шаблон для просмотра параметров счетчика.

Просматривает информацию по текущему состоянию счетчиков в
соответствии с выбранным им шаблоном.

Просматривает историю счетчиков.

Анализирует техническое состояние сети на основе полученной
информации.
5.2.3 Конфигуратор
Позволяет составить в виде мнемо-схемы конфигурацию сети потребления,
включая приборы Smart IMS.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
19
5.2.4 Аналитик
Позволяет контролировать потребление и дисбаланс.
5.2.5 Экспорт-менеджер
Осуществляет экспорт данных во внешнюю мастер-систему, совместимую с
Smart IMS по протоколу приёма/передачи данных.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
20
6 Информационный обмен в системе
6.1 Схема информационного обмена
Двухсторонний обмен данными происходит фактически между Центром и
каждым отдельным счетчиком. Маршрутизатор играет роль промежуточного
звена и в преобразованиях информации не участвует.
Протокол обмена данными в системе базируется на общепринятой модели
взаимодействия двух сущностей вида «клиент-сервер» (запрос-ответ).
Одна из сторон посылает другой стороне запрос, содержащий код некоторой
команды и сопроводительную информацию (если она необходима). В ответ
другая сторона посылает сообщение с тем же кодом команды и ответной
сопроводительной информацией.
В качестве сторон выступают Комм-Сервер и маршрутизатор. При этом
маршрутизатор регулярно опрашивает счётчики и забирает подготовленные
данные, если таковые имеются к моменту опроса (рис. 6.1). Не менее одного
раза в сутки Комм-Сервер запрашивает маршрутизатор и получает собранные
данные.
Приложением, обеспечивающим формирование запросов и получение ответов,
является служба Диспетчер. Оператор центра через данную службу формирует
запросы, адресованные отдельным или группе счётчиков. Запрос через Сервер
Баз Данных передаётся на Коммуникационный Сервер, где преобразуется в
набор сетевых пакетов, пригодных для передачи через маршрутизатор на
счётчики.
Служба Администратор управляет сервером баз данных и предоставляет
остальным службам, в том числе Диспетчеру права доступа к серверу.
Остальные службы не имеют непосредственного доступа к счётчикам и
получают информацию о них из баз данных сервера.
Возможности службы Диспетчер показаны на рис. 6.2. Служба позволяет:

Установить либо получить конфигурацию счётчика.

Послать на счётчик команду:

предупреждения;
включения штрафного тарифа;
 отключения.
Запросить и получить текущие данные.

Установить либо получить тарифный план.


ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
21
Администратор
Конфигуратор
Сервер
баз данных
Диспетчер
Аналитик
Экспорт-менеджер
Маршрутизатор
запрос
ответ
запрос
ответ
запрос
Сеть передачи данных
ответ
Комм. сервер
Счётчики
PL-магистраль
Рис. 6.1
Схема передачи информации в SIMS.
конфигурация
счётчика
Диспетчер
команды
непосредственный
доступ к счётчикам
запрос
текущих
данных
текущие
данные
тарифный
план
Рис. 6.2
ООО «Матрица»
Возможности службы Диспетчер.
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
22
7 Использование системы
7.1 Работа в режиме предоплаты
Режим предоплаты – это основной режим работы системы. В отличие от других
систем с предоплатой, в Smart IMS для передачи в счетчик данных о
произведенной предоплате не используются пластиковая карточка. Для
поддержания оперативной двухсторонней связи между счетчиком и Центром
используются каналы связи системы.
Работа в режиме предоплаты организована следующим образом. Сначала
потребитель закупает некоторое количество электроэнергии, выраженное в
условных единицах – импульсах. Система сообщает об этом счетчику,
обслуживающему данного потребителя. Счетчик увеличивает сальдо
потребителя, на соответствующее количество импульсов.
По мере потребления энергии, счетчик пропорционально уменьшает сальдо.
Допустимые технические пределы значений сальдо ± 999999 импульсов.
Однако на практике в режиме предоплаты допустимое отрицательное значение
сальдо лимитируется. Предельное разрешенное отрицательное значение сальдо
(лимит) задается системой, но оно не должно превышать - 64 000 импульсов.
Подробная информация о потреблении - идентификатор потребителя, текущее
значение потребленной энергии, сальдо, лимит - постоянно отображается на
дисплее счетчика. Лимит оговаривается при заключении договора с
заказчиком, по умолчанию устанавливается нулевой лимит.
Счетчик может быть сконфигурирован так, чтобы автоматически отключать от
электросети потребителя, лимит которого исчерпан. После получения
сообщения об оплате, счетчик устанавливает новое значение сальдо и
подключает потребителя. Отключения/подключения выполняются в
соответствии с определенной политикой, которая подробнее рассмотрена ниже.
Счетчик периодически (1 раз в сутки) направляет в Центр подробную
информацию о потребленной электроэнергии, состоянии сальдо и др.
7.2 Работа в режиме кредита
Режим работы в кредит является частным случаем режима предоплаты, когда
лимит потребителя вообще неограничен (unlimited). В этом случае система
осуществляет только автоматический учет потребляемой электроэнергии и
периодически (раз в сутки) сообщает результаты в Центр. По результатам
учета раз в месяц система предоставляет потребителю счет к оплате. Кроме
того, система ведет в Центре учет задолженности потребителя. Если это
предусмотрено правилами поставки электроэнергии, оператор Центра может
отключить потребителя-должника, отправив соответствующую команду на его
счетчик.
7.3 Многотарифный учет
Система поддерживает многотарифный учет электроэнергии в двух режимах:
временные тарифы, и тарифы по потреблению.
Для работы в режиме временных тарифов необходимо составить суточное
почасовое расписание стоимости электроэнергии для трёх типов дней:
рабочего, выходного и специального. При составлении расписания
используются три тарифа, каждый из которых может быть приписан любому
часу суток. Необходимо также указать какие дни недели считаются рабочими,
выходными и специальными. Кроме этого можно указать до 16 дней в году,
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
23
статус которых не совпадает с их положением в неделе. Например, в случае,
когда выходной день попадает на рабочий и т.п.
Для работы в режиме тарифов по потреблению необходимо указать семь (7)
границ по величине накопленной энергии E1-E7, и восемь (8) стоимостей
электроэнергии C1-C8. Каждая стоимость используется между соседними
границами, как показано на рис. 7.1.
границы по потреблению
стоимость
электроэнергии
8
C8
7
C7
6
C6
5
C5
4
C4
3
C3
2
C2
1
C1
E7
E6
E5
E4
E3
E2
E1
Рис. 7.1 Тарифы по потреблению
Кроме этого необходимо указать расчётный период, в течение которого ведётся
накопительный учёт потреблённой энергии. В конце периода тарифный регистр
сбрасывается в ноль и начинается новое накопление. В качестве расчётного
периода используется день, неделя или месяц.
В обоих тарифных режимах работы применяется штрафной тариф,
назначаемый автоматически при нарушении условий договора потребителя с
энергокомпанией.
В процессе работы на дисплее счетчика отображается “раскладка”
потребляемой электроэнергии по тарифным зонам, а также обозначение
действующего в данный момент тарифа.
7.4 Управление энергопотреблением
Поставкой электроэнергии потребителю управляет счетчик. Эту функцию
способны выполнять как однофазные, так и трехфазные счетчики, входящие в
состав Smart IMS. В счетчик встроено реле, которое способно осуществлять
управляемое подключение/отключение потребителя, коммутируя при этом ток,
на который рассчитан счётчик. Счетчик можно настроить, чтобы отключать
потребителя в следующих случаях:

Потребителем нарушены условия договора с поставщиком
электроэнергии
Превышается активная мощность потребления
Превышается реактивная мощность потребления
 Дифференциальный ток превышает установленный предел
 Сальдо ниже установленного предела



Параметры сети не позволяют потреблять электрическую энергию ввиду
аварийной ситуации

ООО «Матрица»
Некачественное напряжение
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание



24
Превышение тока
Превышение температуры
Из Центра поступила команда на отключение
С целью соблюдения прав потребителя и обеспечения правил
электробезопасности предусмотрена возможность задания в каждом счетчике
определенной политики отключений/подключений. Счетчик может быть
настроен таким образом, чтобы не отключать потребителя в тёмное время
суток, а также в выходные дни. Могут быть также установлены строго
определенные моменты времени, в течение которых разрешено
отключение/подключение.
Для счётчиков оборудованных дополнительным реле необходимо указать
суточное расписание работы реле для трёх типов дней: рабочего, выходного и
специального. Пример такого расписания показан на рис. 7.2.
1
3:30 4:00
3:00 3:30
2:30 3:00
2:00 2:30
1:30 2:00
1:00 1:30
0:30 1:00
0:00 0:30
2
7:30 8:00
7:00 7:30
6:30 7:00
6:00 6:30
5:30 6:00
5:00 5:30
4:30 5:00
4:00 4:30
3
11:30 12:00
11:00 11:30
10:30 11:00
10:00 10:30
9:30 10:00
9:00 9:30
8:30 9:00
8:00 8:30
4
15:30 16:00
15:00 15:30
14:30 15:00
14:00 14:30
13:30 14:00
13:00 13:30
12:30 13:00
12:00 12:30
5
19:30 20:00
19:00 19:30
18:30 19:00
18:00 18:30
17:30 18:00
17:00 17:30
16:30 17:00
16:00 16:30
6
23:30 24:00
23:00 23:30
22:30 23:00
22:00 22:30
21:30 22:00
21:00 21:30
20:30 21:00
20:00 20:30
Рис. 7.2 Суточное расписание работы дополнительного реле (пример)
7.5 Контроль баланса электроэнергии на участке сети
С помощью дополнительно установленных трехфазных счетчиков может
осуществляться контроль баланса электроэнергии на заданных участках
электросети. “Балансный” счетчик устанавливается в начале участка и
ожидается, что его показания должны совпадать с суммарными показаниями
всех счетчиков, установленных в точках потребления на заданном участке
сети. Разность показаний, превышающая некоторое заранее заданное
допустимое значение, указывает на наличие технических потерь или хищений
электроэнергии на этом участке.
7.6 Аварийный надзор
Система поддерживает функцию аварийного надзора. Каждый счетчик, при
необходимости, способен формировать два типа аварийных сообщений:

аппаратная неисправность;

нарушение в потреблении.
Первое сообщение формируется в ответ на любую внутреннюю неисправность
счетчика, нарушающую режим его нормального функционирования. Реакцией
на такое сообщение должна быть замена неисправного счетчика на исправный.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
25
Второе сообщение формируется по сигналу датчика разности токов в “нулевом”
и “фазном” проводах. Такой сигнал возникает, если разность токов превышает
определённую пороговую. Эта ситуация может быть обусловлена попыткой
хищения электроэнергии путем неправильного включения счетчика или какойлибо иной аварийной ситуацией, вызванной естественной причиной. Реакцией
на такое сообщение должно быть выяснение причины на месте.
Аварийные сообщения передаются в Центр, предъявляются дежурному
персоналу Центра и фиксируются в специальных журналах.
7.7 Борьба с хищениями
Предоставляемые системой возможности оперативного аварийного надзора и
контроля баланса в сочетании позволяют эффективно бороться с хищениями
электроэнергии.
7.8 Дистанционная настройка счетчика
Перечисленные выше функции допускают гибкую и многократную настройку в
процессе эксплуатации счетчика. Настройка выполняется индивидуально и
дистанционно с помощью соответствующих команд из Центра, адресованных
конкретному счетчику.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016
SMART IMS 5.4
Общее описание
26
8 Ввод системы в эксплуатацию
Smart IMS допускает проведение достаточно гибкой политики в отношении
выбора режима функционирования (кредит или предоплата), его поддержания,
а также перехода с одного режима функционирования на другой.
Как отмечалось выше, система способна поддерживать оба режима
одновременно. В рамках принятого подхода, режим кредит трактуется как
частный случай режима предоплата c неограниченным лимитом.
Это обстоятельство позволяет вводить в эксплуатацию режим поставки
электроэнергии с предоплатой достаточно “плавно”, поэтапно, по мере
создания соответствующих условий и готовности инфраструктуры.
На первом этапе Smart IMS может выступать как традиционная AMR-system,
контролирующая потребление электроэнергии в кредит. Система осуществляет
индивидуальный учет электроэнергии и по результатам заданного периода
(например, раз в месяц) формирует и рассылает пользователям счета для
оплаты.
На следующем этапе система устанавливает связь с Billing System и начинает
поддерживать механизм изменения сальдо. На этом этапе устанавливается
начальное значение сальдо и контролируются все его изменения, но расчет с
потребителями по-прежнему осуществляется на основе счетов. Потребители
заранее оповещаются о необходимости погасить задолженности к
установленному сроку – началу следующего этапа.
Наконец, на заключительном этапе эволюции системы вводится определенный
лимит для отрицательного значения сальдо и система начинает
функционировать как система с предоплатой. При этом потребители, лимиты
которых к данному моменту оказались исчерпанными, автоматически
отключаются.
Далее система функционирует в режиме предоплаты как в основном, но при
необходимости она позволяет вернуть кого-то из пользователей в режим
кредита. Для этого счетчику данного потребителя вновь предоставляется
неограниченный лимит.
ООО «Матрица»
версия документа 5.4
04.29.2016