Разработка автоматизированной системы управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ

Перспективы для  промышленных шин

Концепция промышленных шин родилась в Европе и развивалась  там в течение многих лет. В  настоящее время в самых разных специализированных прикладных областях используется более 50 промышленных шин. Вместе с тем (по мере их распространения  в США) количество широко поддерживаемых шин не превышает половины десятка. Применение технологии промышленных шин знаменует собой совершенно новую эпоху в управлении процессами. Одна из важнейших примет этой эпохи - смещение интеллекта на нижние иерархические уровни систем автоматизации. Растущие масштабы активного применения промышленных шин позволят вынести несложные задачи контроля за рамки централизованной системы управления на «цеховой» уровень. Распределенные интеллектуальные средства, исполняющие эти задачи, смогут также одновременно собирать информацию реального времени и передавать ее узлам более высокого иерархического уровня.

В результате объем информации «цехового» уровня, собираемой в реальном масштабе времени, значительно возрастет. Только для сохранения, анализа и вывода результатов в реальном времени понадобится повысить производительность и расширить функциональные возможности используемых рабочих станций. Благодаря подобному подходу к "рассредоточению" интеллекта, операторы (а не только инженеры) получат возможность контролировать, настраивать и даже менять параметры автоматизированного процесса непосредственно с рабочего места. Использование в качестве стандартной цеховой платформы операционной системы Windows NT обеспечит применение необходимого инструментария на гораздо более низком управляющем уровне, что приведет к снижению затрат на разработку, а также к ускорению ввода разработанной системы в эксплуатацию.

Исследования показали, что переход от централизованного  управления к распределенным архитектурам на базе промышленных шин позволяет достичь экономии до 40 процентов.

 

3. Расчет экономического эффекта от внедрения автоматизированной системы управления электроснабжением КС-10

 

Так как в дипломном  проекте подробно рассмотрена разработка автоматизированной системы управления электроснабжение (АСУ-ЭС) КС-10, то произведем расчет экономического эффекта от внедрения этой системы.

Краткое описание внедряемой системы

Разработанная система  АСУ-ЭС занимается сбором информации о  состоянии электроустановок. Данные поступают в диспетчерскую, обрабатываются и предоставляются в удобном для оператора виде. Диспетчер может постоянно получать информацию о состоянии всей системы электроснабжения. Период обновления информации на мониторе АРМ не превышает 1 с. Также предусматривается возможность диспетчерского управления (управление выключателями, аварийными электростанциями). Таким образом, в случае аварии или ненормальном режиме работы энергосистемы диспетчер может быстро принимать решения по ликвидации аварийной ситуации путем оперативных переключений возобновить питание отключенного оборудования.

Цель создания АСУ-ЭС:

• обеспечить высокий уровень автоматизации контроля, управления и защиты;
• повышения надежности и экономичности работы оборудования, за счет оптимизации технологических процессов, сокращения времени обнаружения неисправностей, за счет диагностики и информации об отказах, уменьшения времени простоев оборудования после аварийных остановов и в ремонте;
• улучшение условий и производительности труда эксплуатационного персонала за счет повышения информированности о ходе технологических процессов и работе оборудования, качества формирования и анализа оперативной и архивной документации.

Объектами автоматизации  являются центральная распределительная  подстанция (ЦРП-10 кВ), тринадцать комплектных трансформаторных подстанций 10/0,4кВ, семь аварийных дизельных электростанций.

Расчет единовременных капитальных затрат на внедрение  АСУ-ЭС

Стоимость системы складывается из рыночной цены на программно-аппаратные средства (ПАС) автоматизации, взятые из каталогов фирм производителей. В таблице 3.1 представлены цены на оборудование, общая стоимость равна 1 565 884 руб.

Транспортные расходы  определяем в размере 12% от стоимости  программно-аппаратных средств

 

,

(3.1)

 

где – стоимости программно-аппаратных средств, руб.

 руб.

 

Таблица 3.1 – Перечень программно-аппаратных средств автоматизации

Наименование	Кол.	Стоимость, руб.	Затраты на монтаж
			Прямые затраты, руб.	Оплата труда рабочих, руб.
1	2	3	4	5
ЦРП
Контроллер RTU-211	1	69310	4890	1630
Источник питания PS1 =220/ =110 В	1	2350	105	51
Оптоэлектрический преобразователь SPA-ZC17	42	1420	133	58
Оптическая распределительная  коробка 24 порта	1	1100	280	112
Кабель интерфейсный RS-485 1м	44	107	2	2
Кабель оптический одножильный, 2 м	36	48	23	22
1	2	3	4	5
Кабель оптический дуплексный, 10 м	9	290	23	22
Кабель оптический 24-и  жильный ДПЛ-М-24, 0,2 км	1	25950	35	34
Трансформаторные  подстанции
Контроллер RTU-211	13	73080	5043	1681
Источник питания PS1 =220/ =110 В	13	2350	105	51
Оптоэлектрический преобразователь SPA-ZC17	13	1420	133	58
Оптическая распределительная  коробка 2 порта	3	650	28	11
Кабель интерфейсный RS-485, 1м	13	107	2	2
Кабель оптический одножильный  ДПЛ-М, 3,8 км	1	103120	293	117
Кабель оптический дуплексный ДПЛ-М-2, 0,7 км	1	28050	143	55
Диспетчерская
Источник бесперебойного питания	1	8410	168	56
Оптоэлектрический преобразователь SPA-ZC22	3	2240	148	59
Коробка оптическая распределительная 24 порта	1	1100	280	112
Вилка дуплексная ST, 1м	12	56	25	23
Кабель интерфейсный RS-232	5	124	2	2
Кабель интерфейсный Ethernet, 25м	1	105	54	18
Кабель интерфейсный к антенне GPS RG58, 15м	1	90	79	33
Компьютер базовый	1	16500	2068	1176
Рабочая станция инженера-релейщика	1	17500	2079	1187
Рабочая станция оператора	1	17500	2079	1187
Концентратор локальной  сети на 12 портов Switch Super Stack 3	1	2090	110	44
Сервер печати	1	8190	128	61
RAD TinyBridge	2	930	107	43
Приемник GPS 166 Meinbere	1	9570	151	58
Программный пакет MicroSCADA	1	174000
Итого:		1565 884	89 382	33 323

 

Затраты на монтажные  работы определяются для каждого  элемента системы по СНиП [10], введенных  в 2003 году, и представлены в таблице 3.1.

Затраты пусконаладочные  работы определяются по методике приведенной в ценнике [11], введенном в 1984 году, и разбиваются на этапы приведенные в таблице 3.2.

 

Таблица 3.2 – Расчет стоимости  пусконаладочных работ

Этапы пусконаладочных  работ	Прямые затраты, руб.	Оплата труда рабочих, руб.
Подготовительные работы	32	21
Наладочные работы, проводимые до индивидуальных испытаний	227	148
То же, в период индивидуальных испытаний	227	148
Комплексное опробование  автоматизированной системы и сдача  в эксплуатацию	130	84
Оформление рабочей  и приемо-сдаточной документации	32	21
Итого:	649	422

 

Таким образом, затраты  на монтажные и пусконаладочные  работы определятся следующим образом

 

,

(3.2)

 

где – прямые затраты на монтажные работы, руб.;

 – прямые затраты на пусконаладочные работы, руб.; – индекс изменения сметной стоимости монтажно-наладочных работ в 1991 году по сравнению с ценами 1984 года; – индекс изменения сметной стоимости монтажно-наладочных работ в 2004 году по сравнению с ценами 1991 года.

 руб.

 

,

(3.3)

 

где – заработная плата рабочих по монтажным работам, руб.;

 – заработная плата рабочих  по пусконаладочным работам, руб.;

– районный и северный коэффициенты.

 руб.

Накладные расходы определяются в размере 87% от заработной платы  монтажному и пусконаладочному персоналу:

 

(3.4)

 

руб.

Плановые накопления определяются по формуле

 

(3.5)

 

 руб.

В таблице 3.3 представлена сводная таблица по расчету капитальных  вложений.

 

Таблица 3.3 – Результаты расчета капитальных вложений

Наименование	Сумма, руб.
Стоимость программно-аппаратных средств	1 565 884
Транспортные расходы	187 906
Затраты на монтажные  и пусконаладочные работы	109 046
Затраты на оплату труда  монтажному и пусконаладочному персоналу	59 936
Накладные расходы	52 144
Плановые накопления	157 993
Капитальные вложения	2 132 910
Капитальные вложения с учетом НДС	2 516 834

 

Расчет эксплуатационных затрат

Так как разработанная  система построена на базе микропроцессорной  техники, вводится в эксплуатацию на 10 лет, то для обслуживания системы  необходимо наличие только диспетчерского персонала, состоящего из одного инженера электрика, инженера релейщика и инженера программиста. Таким образом, эксплуатационные расходы будут складываться из фонда оплаты труда трех диспетчеров.

Списочная численность  диспетчерского персонала на непрерывном  промысле определяется по формуле

 

,

(3.6)

 

где – явочная численность диспетчерского персонала, чел.;

 – коэффициент перевода  явочная численность в списочную.

чел.

Расчет фонда оплаты труда диспетчерского персонала определяется по формуле

 

,

(3.7)

 

где – средняя заработная плата в газовой промышленности за 2004 год, руб. – единый социальный налог.

руб.

Амортизационные отчисления для микропроцессорной техники определяется в размере 10% от стоимости оборудования:

 

(3.8)

 руб.

Затраты на оплату за электроэнергию составят

 

(3.9)

 

где – тариф за потребляемую электроэнергию, руб. за ;

 – мощность потребляема  аппаратными средствами автоматизированной  системы, кВт;

h – число часов в году, ч.

 руб.

Следуя рекомендациям  книги [12], применяем следующую методику расчета экономического эффекта. Эффект достигается за счет предотвращения ущерба у потребителей благодаря применению средств автоматизации и определяется по формуле:

 

,

(3.10)

 

где – эффект от уменьшения ущерба у потребителей, руб.;

 – единовременные капитальные  затраты на средства автоматизации,  руб.;

Л – число лет использования автоматизированной системы, в течении которых система будет приносить экономический эффект;

 – эксплуатационные затраты, руб.

В формуле (3.10) для определения  эффекта  рассмотрим основной ущерб потребителей связанный с отключениями электроэнергии, вследствие чего предприятие несет потери. В [12] приведены значения удельного ущерба от недоотпуска электроэнергии. Для газовой промышленности в переводе на цены настоящего года этот показатель составляет 125 руб. на . В книге [13] приведена оценка надежности разных схем электроснабжения компрессорных станций. Для схемы электроснабжения применяемой на КС-10 среднее время простоя всей системы электроснабжения , необходимое для отыскания и устранения причины отказа, составляет 30,1 часов в год. По исследованиям, производимым в США [14], время на отыскание и устранение причины перерыва электроснабжения при применении централизованной АСУ снижается на 40%. Таки образом, для определения среднего значения можно воспользоваться формулой:

 

,

(3.11)