Материал: Разработка программного комплекса с целью оптимизации способа хранения данных об измерениях счетчиков

Разработка программного комплекса с целью оптимизации способа хранения данных об измерениях счетчиков

Содержание

Введение

1. Описание объекта и постановка задач проекта

1.1 Описание предметной области

1.2 Общая характеристика автоматизированный системы мониторинга и учета электроэнергии на фидерах контактной сети

1.3 Структура объекта автоматизированной системы мониторинга и учета электроэнергии на фидерах контактной сети

1.3.1 Общее описание структуры

1.3.2 Информационно-измерительный комплекс

1.3.3 Измерительно-вычислительный комплекс

1.3.4 Система обеспечения единого времени

1.4 Состав функций реализуемых системой

1.5 Сравнение с современными автоматизированными системами коммерческого учета электроэнергии

1.5.1 Комплекс технических средств "Энергия"

1.5.2 АСКУЭ ITEK-210

1.5.3 Автоматизированная система учета и контроля электроэнергии "Марсел"

1.5.4 Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ)"МСР-Энерго"

1.5.5 Программно-технический комплекс "Энергоконтроль"

1.5.6 Автоматизированная система контроля и управления энергоресурсами "Спрут"

1.6 Постановка задач проекта

2. Рассмотрение и анализ используемых средств

2.1 Языки программирования

2.1.1 Java

2.1.2 JavaScript

2.2 SpringMVC

2.3 JSP

2.4 PostgreSQL

2.5 Hibernate

3. Практическая часть

3.1 Концептуальная модель базы данных

3.2 Логическая модель базы данных

3.3 Физическая модель базы данных

3.4 Описание программного комплекса

3.4.1 Алгоритмическое обеспечение программного комплекса

3.4.2 Основные требования к программному обеспечению

3.4.3 Описание программы "MigrationCsvInDB"

3.4.4 Описание программы "WebViewer"

4. Затраты на создание программного обеспечения

4.1 Расчет стоимости программного обеспечения

5. Технические способы и средства защиты от электрического тока

5.1 Условия, с учетом которых устанавливаются технические способы и средства защиты от электрического тока

5.2 Обоснование и конструкция принятых технических средств

5.3 Расчет защитного заземления

Заключение

Библиографический список

Введение

Высокая стоимость энергоресурсов обусловила в последние годы кардинальное изменение отношения к организации энергоучета в энергоемких отраслях. Крупные компании начинают осознавать, что в их интересах необходимо рассчитываться с поставщиком энергоресурсов не по каким-то условным нормам, договорным величинам или устаревшим и неточным приборам, а на основе современного и высокоточного приборного учета. Промышленные предприятия пытаются как-то реорганизовать свой энергоучет "вчерашнего дня", сделав его адекватным требованиям дня сегодняшнего. Под давлением рынка энергоресурсов потребители приходят к пониманию той простой истины, что первым шагом в экономии энергоресурсов и снижении финансовых потерь является точный учет.

Современная цивилизованная торговля энергоресурсами основана на использовании автоматизированного приборного энергоучета, сводящего к минимуму участие человека на этапе измерения, сбора и обработки данных и обеспечивающего достоверный, точный, оперативный и гибкий, адаптируемый к различным тарифным системам учет, как со стороны поставщика энергоресурсов, так и со стороны потребителя. С этой целью, как поставщики, так и потребители создают на своих объектах автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии. При наличии подобной современной системы промышленное предприятие полностью контролирует весь свой процесс энергопотребления и имеет возможность по согласованию с поставщиками энергоресурсов гибко переходить к разным тарифным системам, минимизируя свои энергозатраты.

Автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), внедренные в последнее время в сети железных дорог, позволяют решить вопрос коммерческого учета электроэнергии. Однако АСКУЭ ОАО "РЖД" не решают вопросы оперативного мониторинга распределения электроэнергии в контактной сети, от которой потребляется значительный объем электроэнергии, что в свою очередь не позволяет корректировать уровень небаланса электроэнергии в контактной сети.

Для решения указанной проблемы требуется совместно с коммерческим учетом электроэнергии осуществлять технический учет, а именно - контроль расхода по фидерам контактной сети (ФКС). Такая автоматизированная система учета электроэнергии на фидерах контактной сети (АСУЭФКС) позволит не только определять объем потерь и величину небаланса, но и выявлять перетоки мощности между подстанциями, вызывающие дополнительные потери.

В настоящее время при анализе режимов работы систем тягового электроснабжения используются аналитические и вероятностно-статистические подходы. Методология, теоретическое наполнение и информационно-технологическое сопровождение функционирования автоматизированных систем управления потреблением электроэнергии в объемах тягового электропотребления строятся только на базе информации, получаемой из АСКУЭ.

Развитие систем учета электроэнергии на ФКС позволит оперативно анализировать режимы работы системы тягового электроснабжения как единого целого, сравнивать текущие показатели на смежных подстанциях, что даст возможность анализировать электрические параметры сетей.

Сеть многофункциональных счетчиков электроэнергии, синхронизированных между собой, расположенных в различных узлах энергосистемы, позволит в режиме реального времени предоставлять информацию о текущем состоянии, как отдельных объектов, так и всей энергосистемы в целом. Предложенная методика может использоваться как для определения параметров электрических режимов, так и для параметров схем замещения тяговой сети.

Результаты измерений системы хранятся в файлах формата. csv. Каждый файл содержит измерения одного счетчика одной подстанции за одни сутки.

Из-за высокой частоты измерений в течение суток в информационном хранилище системы накапливается существенный объем информации. Для его обработки и анализа в системе отсутствуют штатные инструменты.

Помимо вышеописанной проблемы, существует другая, которая заключается в неэффективном способе хранения данных об измерениях счетчиков на фидерах контактной сети.

Исходя из вышестоящих проблем, было решение о разработке данного проекта, целью которого является:

оптимизация способа хранения данных об измерениях счетчиков;

реализация средства для просмотра и анализа информации.

программный алгоритм счетчик мониторинг

1. Описание объекта и постановка задач проекта

1.1 Описание предметной области

В ОАО "РЖД" для электроснабжения электрических железных дорог используются контактная сеть и тяговые подстанции.

Тяговая подстанция представляет собой электроустановку для преобразования электроэнергии и питания электроэнергией электроподвижного состава и других потребителей на железной дороге.

Тяговая подстанция получает питание, как правило, от двух независимых источников, так как электрифицированные участки железной дороги - потребители первой категории. Допускается радиальное питание тяговых подстанций от одного источника при условии, что оно осуществляется по двум ЛЭП.

Рисунок 1.1 - Схема тяговой подстанции на постоянном токе

Контактная сеть - комплекс устройств для передачи электроэнергии от тяговых подстанций к электроподвижному составу через токоприемники (рисунок 1.1). Контактная сеть является частью тяговой сети. Для рельсового электрифицированного транспорта контактная сеть служит полюсом (так как тяговая подстанция на постоянном токе); другим полюсом служит рельсовая сеть.

Для обеспечения возможности питания контактной сети от нескольких тяговых подстанций, а также для ремонта отдельных участков без отключения всей контактной сети применяется секционирование контактной сети. При этом контактная сеть разбивается на участки, - т. н. секции. Каждая секция запитывается отдельным фидером от тяговой подстанции. В случае неисправности на тяговой подстанции (или повреждения фидера) обычно есть возможность запитать секцию от другой тяговой подстанции. Таким образом, секционирование повышает надежность контактной сети, обеспечивая бесперебойную подачу электроэнергии.

Фидеры контактной сети представляют собой линию электропередачи, соединяющую контактную сеть с тяговой подстанцией.

1.2 Общая характеристика автоматизированный системы мониторинга и учета электроэнергии на фидерах контактной сети

Автоматизированные системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), внедренные в последнее время в сети железных дорог, позволяют решить вопрос коммерческого учета электроэнергии. Однако АСКУЭ ОАО "РЖД" не решают вопросы оперативного мониторинга распределения электроэнергии в контактной сети, от которой потребляется значительный объем электроэнергии, что в свою очередь не позволяет корректировать уровень небаланса электроэнергии в контактной сети.

Для решения указанной проблемы требуется совместно с коммерческим учетом электроэнергии осуществлять технический учет, а именно - контроль расхода по фидерам контактной сети (ФКС). Такая автоматизированная система учета электроэнергии на фидерах контактной сети (АСУЭФКС) позволит не только определять объем потерь и величину небаланса, но и выявлять перетоки мощности между подстанциями, вызывающие дополнительные потери.

АСУЭФКС предназначена для обеспечения контроля, управления и повышении энергетической эффективности работы системы тягового электроснабжения, за счет наличия функций измерения напряжений и токов, учета активной энергии в прямом и обратном направлении, выявления потерь электрической энергии в контактной сети и оборудовании тяговых подстанций.

Основным результатом внедрения является оперативный мониторинг энергетических показателей с локализацией по времени и месту, что позволит определить:

расход электрической энергии по межподстанционным зонам с указанием полученного расхода от смежных тяговых подстанций с определением усредненного значения места токораздела и определения дополнительных технических потерь в тяговой сети от смещения точки токораздела.

расход электрической энергии по плечам питания тяговых подстанций.

значения перетоков энергии по шинам тяговых подстанций постоянного тока с указанием процента энергии перетока от расхода энергии на тягу поездов. Оценка ущерба от повышенных перетоков, заключающегося в увеличении технических потерь в смежных межподстанционных зонах;

усредненные значения напряжений на шинах тяговых подстанций, отклонений напряжений смежных подстанций выше установленного уровня.

расход электрической энергии по тяговым подстанциям. Выявление тяговых подстанций с повышенным и пониженным расходом, находящихся в идентичных условиях.

технологические потери в оборудовании тяговых подстанций (выявление тяговых подстанций с повышенными технологическими потерями).

эффективность работы оборудования тяговых подстанций и выявление устройств, работающих в неэффективных режимах.

эффективность работы устройств усиления мощности тяговых подстанций (ППН, ВДУ, БАРН и др.).

К основным информативным параметрам относятся:

напряжение, ток (со знаком), значение активной и реактивной мощности (со знаком) по фидерам контактной сети и вводам 3,3 кВ с заданным интервалом времени;

приращение активной и реактивной энергии по фидерам контактной сети и вводам 3,3 кВ на заданном интервале;

гармонический состав напряжения на заданном интервале времени;

время выполнения измерений с привязкой к системе обеспечения единого времени.

1.3 Структура объекта автоматизированной системы мониторинга и учета электроэнергии на фидерах контактной сети

1.3.1 Общее описание структуры

Автоматизированная система мониторинга и учета электроэнергии на фидерах контактной сети является иерархической 3-х уровневой территориально распределенной автоматизированной системой, в которую должны входить следующие уровни:

первый уровень - информационно-измерительные комплексы (ИИК) на фидерах контактной сети, каждый из которых состоит из измерительного преобразователя и блока питания. На вход модуля аналогово-цифрового преобразователя поступает электрический сигнал. После преобразования измеренные данные поступают на уровень выше;

второй уровень - информационно-вычислительные комплексы электроустановки (ИВКЭ) подстанций, каждая из которых состоит из устройства сбора и передачи данных и средства сопряжения устройства сбора и передачи данных и сети передачи данных. На каждой подстанции расположен один информационно-вычислительный комплекс. На этом уровне рассчитываются мощность сигнала и его прямая и обратная энергии. В целях удобства обслуживания, присутствует возможность подключиться к комплексу внешним устройством для непосредственного сбора данных. Данный способ используется в том числе и для тестирования системы;

третий уровень - информационно-вычислительные комплекс: включает в себя сервер системы сбора данных телеметрии и сервер телеметрических приложений, технические средства приема-передачи данных (каналообразующей аппаратуры) локальной вычислительной сети, автоматизированных рабочих мест пользователей, технические средства обеспечения безопасности локальных вычислительных сетей.

Рисунок 1.2 - Структурная схема системы

Система обеспечения единого времени (СОЕВ) формируется на всех уровнях иерархии и обеспечивает единое время на всех ИИК, ИВКЭ и ИВК, входящих в Систему.

На первом уровне (ИИК) обеспечивается:

автоматическое выполнение измерений и первичной обработки значений тока, напряжения, мощности, полученной и отданной электроэнергии по всем контролируемым электрическим присоединениям с выбранным интервалом: 3 секунды, 6 секунд, 30 секунд, 1 минута или 30 минут;

автоматическое выполнение измерений величин времени и интервалов времени;

автоматическая регистрация событий в "Журнале событий", сопровождающих процессы измерения;

автоматическая коррекция времени в ИИК;

хранение результатов измерений, информации о состоянии средств измерений в специализированной БД не менее 31 суток;

синхронизация времени ИИК с единым календарным временем

безопасность хранения информации и программного обеспечения (далее ПО) в соответствии с ГОСТ Р 52069.0 и ГОСТ Р 51275;

предоставление доступа к измеренным значениям параметров и "Журналам событий" со стороны ИВКЭ;

конфигурирование и параметрирование технических средств и ПО;

диагностика работы технических средств.

В состав технических средств первого уровня входят измерительный преобразователь и блок питания.

На втором уровне обеспечивается: автоматический сбор в УСПД ИВКЭ результатов измерений со всех ИИК, входящих в состав данного ИВКЭ:

автоматический сбор в УСПД ИВКЭ данных о состоянии средств измерений ("Журналов событий") со всех ИИК, входящих в состав данного ИВКЭ;