Эксплуатационные затраты за счет оптимального управления процессом электроэнергоснабжения

Современные жесткие диски по вместимости (20 Гб и более) удовлетворяют требованиям КТС "Энергия+". Наличие второго диска может заметно улучшить производительность системы и устойчивость к сбоям. Специалисты рекомендуют для ответственных задач размещать операционную систему и приложения на разных дисках, т.к. повреждение или сбой операционной системы приводит к наиболее тяжелым последствиям для всего комплекса, вплоть до переустановки всего программного обеспечения.

Для обеспечения приема данных в случае кратковременного отключения электроэнергии безусловно необходимо предусмотреть агрегат бесперебойного питания.

Рис. 4.1.1 Общая структура программного обеспечения версии для Windows.

Общее программное обеспечение.

Базовое программное обеспечение КТС "Энергия+" (БПО) реализовано на технологии "клиент – сервер". Клиентская и серверная части могут устанавливаться как на одном, так и на разных компьютерах, объединенных в локальную вычислительную сеть. Основной сетевой протокол – TCP/IP.

Для работы БПО в настоящее время используется операционная система Windows NT 4.0 + Service Pack 6. Как показывает анализ рынка операционных систем в России, многие пользователи Windows NT4 не торопятся переходить на новые версии по ряду причин, среди которых дороговизна лицензий, существующие отлаженные информационные системы, достаточная производительность и надежность этой ОС. Поэтому мы, несмотря на то, что за полтора года распространилась Windows 2000, первый вариант выпускаем для NT4. В наибольшей степени к операционной системе привязан набор драйверов. Прочие компоненты (программа ввода данных, расчетное ядро и др.) могут работать на любой ОС семейства Windows – от Win98 до Win2000 включительно. В первом квартале будущего года будут разработаны драйверы для Win2000. Сейчас Microsoft готовится к повсеместному переводу компьютеров на Windows XP. Это еще более ресурсоемкая ОС, так что многим под нее придется наращивать мощность своих компьютеров. Кроме того, она потребует получения кода запуска по телефону или электронной почте в специальных центрах Microsoft. По этой причине многие эксперты не только в России, но и в других странах сомневаются в том, что она легко вытеснит своих предшественниц. Если это произойдет, то будут написаны драйверы и для нее. Сама эта система уже имеется.

Для хранения данных используется MS SQL Server 7.0 со штатными средствами защиты, репликации и восстановления данных. Проверена работа и с другими версиями MS SQL Server – 6.5 и 2000. Выбор версии во многом определяется специфическими требованиями заказчиков. Следует отметить, что новые версии MS SQL server гораздо более требовательны к характеристикам ПЭВМ (объем ОЗУ, число и производительность процессоров, объем и число жестких дисков). Демонстрационная версия укомплектована SQL Server 6.5 Trial – усеченной версией программы, которую можно распространять без ограничений.

Перечень программных средств, необходимых для функционирования программного обеспечения версии 6:

• операционная система Windows NT 4.0 + Service Pack 6. Программа проверялась и под Workstation, и под Server, можно использовать любой вариант. Выбор – в зависимости от структуры вычислительной сети предприятия и места КТС "Энергия" в этой структуре;
• SQL Server 6.5 или 7.0. Версия 6.5 работает намного быстрее, примерно на 15%, и в то же время вполне справляется с задачей;
• Internet Information Server или Personal Web Server – соответственно  для SQL-Server 7.0 или 6.5. Следует отметить, что IIS, входящий в состав Windows NT 4.0 Server, является устаревшим. При разработке документов применены средства, которые он не поддерживает. Необходимо ставить IIS из Option Pack 4, как и PWS;

Internet Explorer 5.0 или выше.

Поддерживаемые технические средства сбора данных.

На сегодня поддерживаются два вида связи:

• симплексная связь – платами ввода 32-канальными с корректором времени и собственной памятью для хранения принимаемых данных;
• полудуплексная связь – платами ПДС.

Предполагается подключить устройства и по интерфейсу RS-485. Таким образом можно будет опросить интеллектуальные счетчики электроэнергии типа "Альфа" и другие.

Количество первичных каналов телеметрии до 1024 на каждую плату ввода, до 2048 на каждую плату ПДС. Поддерживается две платы ввода и две платы ПДС. Общее число каналов, таким образом, практически ограничено  возможностями компьютера (количеством разъемов ISA на системной плате, быстродействием, размером дисковой памяти), а также характеристиками линий связи.

По симплексным линиям связи поддерживаются все типы устройств сбора данных, начиная от Е441 и заканчивая серией Е443Мх (Euro). Также возможно подключение преобразователей "Энергия-микро/микроТ/Исток-ТМ", имеющих протокол обмена, совместимый с системами ИИСЭ и КТС "Энергия+".

По линиям полудуплексной связи поддерживаются УСД серии Euro, имеющие собственную память для хранения накапливаемых данных.

Общеизвестно, что любая операционная система не может работать бесконечно долго без перезагрузки. Платы ввода 32-канальные, сохраняя принимаемые данные в собственном буфере, позволяют обеспечить бесперебойный прием данных в случаях перезагрузки компьютера по любой причине, если не было потери питания. При этом данные просто считываются драйвером из буфера платы и записываются в базу данных.

Для предотвращения потери данных в случае "зависания" компьютера он должен быть оснащен Устройством сервисным (производство НТП "Энергоконтроль"), в функции которого входит, наряду с другими, функция охранного таймера. Охранный таймер и программа в компьютере взаимодействуют, взаимно подтверждая собственную работоспособность. При отказе таймера программа сообщает об этом оператору. Если произвести соответствующее подключение, то при зависании компьютера охранный таймер производит перезапуск, эквивалентный нажатию кнопки Reset. Уставка времени перезапуска задается при настройке.

Информацию о точном времени (радиосигналы) можно ввести в программу от радиосети или радиоприемника, через плату ввода или через устройство сервисное.

Перечень и последовательность работы программных компонентов.

В составе базового ПО имеется несколько компонентов, работающих на разных стадиях процесса сбора и обработки данных.

Драйверы устройств:

• платы ввода (прием информации по симплексным линиям связи);
• платы ПДС (прием информации по полудуплексным линиям связи);
• Устройства сервисного (охранный таймер, конвертер интерфейсов, устройство синхронизации, электронный ключ).

Программы, предназначенные для пусконаладочных работ и контроля:

• программа мониторинга 32-канальной платы ввода. Дает подробную информацию о состоянии плат ввода, показывая поступление посылок в текущий момент, разницу между часами компьютера и корректором времени, время проведения последних операций синхронизации, диагностику отдельных операций с платой ввода;
• программа мониторинга платы ПДС. Позволяет определить наличие связи с УСД, провести синхронизацию УСД по часам компьютера, просмотреть текущие значения энергии и мощности по каналам УСД;
• программа просмотра поступления информации по симплексным каналам. Позволяет наблюдать за поступлением данных от УСД в компьютер с указанием времени поступления посылки, количества импульсов по каждому каналу, состояния входов телесигнализации или телекодовой информации.

Программа ввода проектных данных. Имя программы Input. Используется на стадии проектирования или реконфигурации проекта. Позволяет описать исходные счетчики, именуемые первичными телеизмерительными каналами, образовать от них нужные вторичные телеизмерительные каналы, которые могут записываться в базу с определенной периодичностью или существуют только в реальном времени. В этой программе описываются группы каналов, объекты энергетики, используемые в АДС, система счета времени во всех ее аспектах (сезоны года, свойства суток, деление суток на зоны и смены и т.д.).

Порядок обработки информации, поступающей по каналам связи

Устройства сбора данных могут передавать многоразрядную (до 32 бит) телекодовую информацию, из которой формируются либо двухпозиционные телесигналы (ТС), либо телекодовые каналы различной разрядности. В конечном итоге, все подобные сигналы преобразуются ядром во вторичные телекодовые каналы (ТК), и в дальнейшем единообразно обрабатываются всеми средствами базового ПО. Сигналы ТС (“включен/выключен”) при этом дополняются служебными состояниями – “нарушение связи”, “отказ УСД” и т.п.

С источниками телеизмерений связаны первичные телеизмерительные каналы (ПТИК), в которых происходит преобразование кода в именованные величины. Одному физическому источнику данных соответствует один ПТИК. Тип ПТИК зависит от вида источника телеизмерений – линейный датчик, счетчик, расходомер и т.п. Каждый ПТИК может иметь несколько выходов; например, ПТИК от счетчика имеет до 15 выходов (расхода, мощности, числа импульсов, прогнозов мощности и проч.).

Выходами ПТИК являются вторичные телеизмерительные каналы (ВТИ). ВТИ являются универсальными выходами для всех источников телеметрической информации и одновременно входами/выходами для разного рода расчетных каналов. ВТИ представляет значение именованной величины. Также в нем осуществляется анализ значения, выработка синдрома состояния, диагностика достоверности и подмена значений договорными величинами (при необходимости).

Для более сложной обработки данных предусматривается формирование групп телеинформации (ГТИК). Источниками данных для них могут быть значения и/или коды состояния ВТИ, а также состояния каналов ТС, ТК и ТУ, переменные ввода. Обработка данных в группе описывается на специальном языке (ЯГО), напоминающем Паскаль. ЯГО обладает богатым набором различных функций (алгебраических, тригонометрических и др.), а также возможностью изменения порядка расчетов посредством применения операторов условного перехода.

В отдельный раздел выведены предопределенные группы, описывающие различные виды календарей. Входом для каждой из этих групп является номер текущего 15-секундного интервала, а на выходе рассчитываются несколько переменных, несущих коды зоны суток (пик1/ пик2/ день/ ночь), смены, типа дня (рабочий/ выходной/ суббота/ и т.п.), расчетного периода (чтобы обеспечить сезонную смену границ зон суток). Можно выбрать для своих нужд наиболее подходящую предопределенную календарную группу и отредактировать ее для приведения в точное соответствие с реальными условиями работы. Выходные переменные будут записываться в базу данных, что позволяет впоследствии определить принадлежность любого отрезка времени к той или иной зоне, смене, типу дня и т.д. независимо от того, как в дальнейшем изменялись условия работы.

Все описанные механизмы обработки реализованы в расчетном ядре и предназначены, в первую очередь, для осуществления в режиме “on-line” относительно несложной периодической обработки данных, поступающих потоком от УСД. Все более сложные и редкие расчетные операции (например, формирование месячной ведомости потребления) выполняются в режиме “off-line” другими средствами БПО и/или программами пользователя. Для этого информация, после завершения обработки ядром, помещается в базу данных, откуда и может быть извлечена при необходимости.

Хранение данных.

Хранимая информация подразделяется, в самом общем виде, на три группы:

• вводимые пользователем проектные данные и описания;
• собираемые данные в виде необработанных кодов и именованных величин за различные интервалы накопления и усреднения (рабочие данные);
• протоколы событий разного рода, в том числе изменения ТС, ТУ, ТК.

Сейчас БПО использует для хранения перечисленных данных три независимых базы: проектную, рабочую и для графических данных. Последняя база выделена в отдельную часть из-за большого объема и специфических требований к хранимой информации. Она используется при работе подсистемы графического отображения данных (аналога программы “Графика-АДС”).

Основной интервал хранения и усреднения данных от ВТИ в рабочей базе – 3 минуты. Для небольшого числа каналов (и/или на непродолжительном интервале времени) возможно более частое сохранение данных – с интервалом 15 секунд. Все данные записываются с указанием их статуса и времени регистрации, поэтому пользователи могут создавать собственные программы обработки данных за интересующие их продолжительные интервалы времени. Счет времени в БПО ведется собственной службой единого времени, с обязательной аппаратной поддержкой со стороны платы ввода или устройства сервисного. Для корректной обработки переходных моментов (конец суток, месяца, года, сезонная смена времени и др.) используется единый посекундный таймер, считающий от конкретной даты в прошлом. Служба единого времени опрашивается при работе СУБД через специальные хранимые процедуры.

Для регулярной дополнительной обработки и сохранения данных за 30 минут, 1 час, 24 часа, месяц и т.д. может использоваться как штатный планировщик задач MS SQL server, так и специальные программы БПО.

Продолжительность хранения данных в базе не ограничивается определенным сроком. Ее лимитируют разумные размеры дискового пространства под файлы СУБД, а также замедление работы по мере роста объемов хранения. Сейчас для каждых суток создается автономный набор из нескольких таблиц, в которых хранятся однотипные данные (например: таблица для целых значений ВТИ, таблица для вещественных значений ВТИ, таблица протокола изменения состояний ТК и др. – всего 8 разновидностей).

 Специальная программа служит  для удаления из базы устаревших/ненужных  данных, имеющих время регистрации раньше указанной оператором даты.

2.4. Обзор счетчиков  электроэнергии

В данной главе представлен обзор существующих счетчиков электроэнергии и сравнительный анализ наиболее современных и применимых к разрабатываемой системе.[15,12,11,13]