Doświadczenia z wdrożeń inteligentnego opomiarowania w dystrybucyjnych spółkach gazowniczych Adam Jarek Biuro Pomiarów i Łączności 1 KSG powstała w wyniku restrukturyzacji PGNiG S.A. w 2003 roku. W 2007 roku po wyodrębnieniu ze swoich struktur działalności związanej z obrotem gazem stała się Operatorem Systemu Dystrybucyjnego. Podstawowe dane: Wartość kapitału zakładowego - 1 484 953 000,00 złotych Ilość dystrybuowanego gazu ok. 1,9 mld m3 Długość dystrybucyjnej sieci gazowej 60 600 km (co stanowi ok. 45 % sieci krajowej) Ilość punktów wyjścia z sieci gazowej ok. 1 450 000 Liczba zatrudnionych 3 200 pracowników 2
Definicja inteligentnych układów pomiarowych Obowiązki państw członkowskich Unii Europejskiej w zakresie instalacji inteligentnych urządzeń pomiarowych w sieciach gazowych uregulowane są w Dyrektywie 2006/32/WE oraz w Dyrektywie Gazowej. W ustawodawstwie europejskim, jak również polskim nie została w3ypracowana, jak dotąd jedna spójna definicja legalna inteligentnych urządzeń pomiarowych. Możliwe jest jedynie zdefiniowanie tego pojęcia poprzez wskazanie zestawu funkcjonalności wymaganych przepisami prawa, stanowiących korzyści dla odbiorców i przedsiębiorstw energetycznych. 3 Definicja inteligentnych układów pomiarowych c.d. Korzyści dla Odbiorców polegają głównie na możliwości świadomego zarządzania zużyciem energii i aktywnego uczestnictwa w rynku. Poprzez lepszy dostęp do danych pomiarowych odbiorca może: dostosować taryfę do indywidualnych swoich potrzeb, dostosować częstotliwości rozliczeń za zużytą energię odpowiednio do swoich możliwości i potrzeb, ograniczać zużycia energii oraz poprawiać efektywność jej zużycia (racjonalizacja zużycia energii), korzystać z procedury zmiany sprzedawcy. 4
Definicja inteligentnych układów pomiarowych c.d. Korzyści dla przedsiębiorstw energetycznych - zidentyfikowane przez przedstawicieli branży paliw gazowych, którymi mogą być: zmniejszenie nieuprawnionego poboru i kradzieży gazu, zwiększenie częstotliwości, jakości i skuteczności odczytów (m.in. poprzez dostosowanie częstotliwości odczytów do profilu zużycia), lepsze zarządzanie kontami odbiorców oraz usprawnienie windykacji, zwiększenie szybkości przepływu środków pieniężnych, poprawa jakości świadczenia usług (lepszy marketing, szybsza reakcja na reklamacje odbiorców, ocena potrzeb odbiorców itd.), poprawa organizacji przedsiębiorstwa (zwiększenie możliwości w zakresie taryfikowania, wprowadzenie rozliczeń w jednostkach energii, ułatwienie procesu wstrzymania i wznawiania dostaw gazu oraz zmiany sprzedawcy gazu), zwiększenie bezpieczeństwa pracy sieci gazowej i instalacji gazowych. 5 Program modernizacji układów pomiarowych w KSG zainicjowany w roku 2003 dobrze wkomponował się w obecne regulacje prawne odnoszące się do zagadnienia inteligentnego opomiarowania w energetycznych przedsiębiorstwach dystrybucyjnych. Celem programu była taka modernizacja układów pomiarowych i wdrożenie systemów około pomiarowych (SCADA, billingowych, telemetrycznych i łączności), aby w okresie 10 lat osiągnąć następujące efekty: maksymalnie zmniejszyć pozorne straty gazu w sieci dystrybucyjnej, będące efektem nieprawidłowego i niedokładnego pomiaru, zwiększyć częstotliwości odczytów układów pomiarowych, maksymalnie zautomatyzować procesy odczytowe i przetwarzania danych pomiarowych, umożliwić częstsze i dokładniejsze bilansowanie gazu w całym systemie dystrybucyjnym i wyznaczonych jego obszarach, poprawić obsługę odbiorców gazu w zakresie odczytów i swobodnego dostępu do informacji o odczytach, usprawnić proces wstrzymania i wznowienia usługi dostawy gazu, zwiększyć skuteczność wykrywania nielegalnego odbioru i kradzieży gazu, bardziej efektywnie zarządzać środkami inwestycyjnymi i remontowymi. 6
Program modernizacji układów pomiarowych w KSG c.d. Program podzielono na trzy podstawowe obszary wdrożeniowe: Obszar dużego odbioru obejmujący wyposażenie punktów dostaw gazu i punktów dużego odbioru gazu (taryf od W-5 do W-10) w elektroniczne układy pomiarowe, umożliwiające telemetryczny odczyt wskazań i zdalne zmiany parametrów pracy. Obszar małego odbioru obejmujący wyposażenie punktów odbioru gazu taryf od W-1 do W-4 w gazomierze elektroniczne lub elektroniczne urządzenia współpracujące z gazomierzami mechanicznymi, umożliwiające zdalny odczyt wskazań, zdalną zamianę parametrów pracy, wykrywanie ingerencji osób trzecich w pracę układu pomiarowego. Obszar systemów wsparcia obejmujący opracowanie i wdrożenie systemów centralnego zbierania i przetwarzania danych pomiarowych oraz nadzoru nad obiektowymi układami pomiarowymi, tj.: SCADA, billingowego, pomiaru parametrów jakościowych gazu oraz łączności. 7 Obszar 1 - Modernizacja układów pomiarowych dużego odbioru Program został zrealizowany w latach 2003 2009. W ramach jego wykonano: 1. Montaż elektronicznych przeliczników przepływu gazu w punktach dostaw gazu i w punktach odbioru gazu pracujących na wysokim i średnim ciśnieniu (lata: 2003-2005, 1344 punktów pomiarowych). 2. Uruchomiono przekaz telemetryczny danych z ww. układów pomiarowych do Oddziałowych Dyspozycji Gazem KSG i na wniosek Odbiorcy do jego centrum dyspozycyjnego (lata: 2004 2009, 1139 punktów pomiarowych). 3. Montaż elektronicznych rejestratorów szczytów godzinowych w punktach odbioru gazu pracujących na niskim ciśnieniu ( lata: 2006 2009, 5650 punktów odbioru gazu). 4. Uruchomiono przekaz telemetryczny z ww. układów pomiarowych do Oddziałowych Dyspozycji Gazem KSG ( lata: 2007 2009, 5153 punktów pomiarowych). 5. Dostosowano wielkość układów pomiarowych do rzeczywistego poboru gazu na podstawie uzyskanych danych historycznych odbioru. 8
Obszar 1 - Modernizacja układów pomiarowych dużego odbioru. c.d. Elektroniczne przeliczniki przepływu gazu - układy pomiarowe na wysokim i średnim ciśnieniu. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. współpracują w zależności od wersji z gazomierzami: zwężkowymi, turbinowymi, rotorowymi i ultradźwiękowymi, w zależności od modelu, występują: w wykonaniu iskrobezpiecznym i nieiskrobezpiecznym, z zasilaniem sieciowym (230V AC) lub bateryjnym (wbudowane akumulatory), wykonują przeliczanie objętości zliczonego gazu na warunki bazowe (P=101,325 kpa; T=0 C), jego energię, gęstość i ciepło spalania, na podstawie pomiarów: przepływu rzeczywistego, ciśnienia, temperatury i składu gazu, wypracowują alarmy wraz z parametrami mającymi związek ze zdarzeniem alarmowymi, archiwizują wykonane pomiary, wartości wyliczone i wykryte zdarzenia, wyposażone w porty komunikacyjne (standardowo 2 RS232/RS485), z obsługą protokołów GazModem-1 lub 2 i opcjonalnie protokołu ModBus RTU, w wykonaniu rozszerzonym mogą być wyposażone w dodatkowe: wejścia i wyjścia analogowe, wejścia i wyjścia cyfrowe, porty komunikacyjne, posiadają wbudowany mechanizm umożliwiający ograniczenie dostępu do danych zarejestrowanych przez osoby nieupoważnione. 9 Obszar 1 - Modernizacja układów pomiarowych dużego odbioru. c.d. Elektroniczne rejestratory szczytów godzinowych - układy pomiarowe na niskim ciśnieniu. 1. współpracują z gazomierzami miechowymi wyposażonymi w nadajnik impulsów, 2. rejestrują objętość gazu wraz z maksymalnym godzinowym poborem gazu, 3. posiadają wejście dwustanowe, do współpracy ze stykiem kontrolnym gazomierza, co umożliwia wykrycie zakłócenia pracy gazomierza, 4. w zależności od wersji wykonania, wyposażone są w port komunikacyjny lub wbudowany moduł GSM z zintegrowaną wewnętrzną anteną, 5. automatycznie przekazują dane pomiarowe za pomocą sieci GSM (SMS) do serwera centrum zbiorczego, 6. umożliwiają konfigurowanie harmonogramu raportowania, tym samym dostosowanie charakteru odczytów do potrzeb wynikających z obowiązujących taryf oraz indywidualnych wymagań stron rozliczających się, 7. posiadają wbudowany mechanizm umożliwiający ograniczenie dostępu do danych zarejestrowanych przez osoby nieupoważnione. 10
Obszar 1 - Modernizacja układów pomiarowych dużego odbioru PODSUMOWANIE W wyniku modernizacji układów pomiarowych w punktach dużego odbioru gazu osiągnięto: 1. Zwiększono częstotliwość odczytów (w 2003r raz na miesiąc, obecnie codziennie). 2. Znacznie przyspieszono proces rozliczenia odbiorcy (w 2003r rozliczenie odbiorców tej grupy trwało ok. 15 dni, obecnie 1-2 dni). 3. Umożliwiono odbiorcom, których punkty odbioru gazu wyposażone są w przeliczniki przepływu gazu, monitorowanie zużycia gazu w trybie on-line. 4. Zwiększono skuteczność wykrywania przekroczeń przez odbiorców mocy umownych i przekroczeń stopni ograniczenia poboru gazu. 5. Znacznie ograniczono straty w sieci dystrybucyjnej spowodowane nieprawidłowym rozliczeniem paliwa gazowego i awariami na sieci. 6. Zoptymalizowano wielkość układów pomiarowych do rzeczywistego odbioru gazu. 11 Obszar 2 - Modernizacja układów pomiarowych małego odbioru Program jest realizowany od 2005 roku. W ramach jego przeprowadzono: 1. w 2005r wdrożenie pilotażowe systemu AMR na bazie urządzeń firmy Landis & Gyr, którym objęto ok. 500 gazomierzy. Rozwój systemu zaniechano z uwagi na wysokie koszty realizacji, 2. w latach 2006-2007 wspólnie z firmą AIUT projekt badawczo-rozwojowy oceny efektywności systemu IMR radiowego odczytu gazomierzy domowych, 3. w latach 2008-2009 wdrożenie system IMR AIUT do eksploatacji w wersji obchodowej, głównie w zakresie stosowania gazomierzy wyposażonych w zdalny odczyt i zdalnie sterowany zawór odcięcia i wznowienia dostaw paliwa gazowego (6000 gazomierzy IMR-LAN), 4. w roku 2010 rozpoczęto 2 letni program instalacji systemu IMR AIUT w zakresie zdalnego odczytu u odbiorców taryfy W-4 (6880 punktów odbioru). Nadal prowadzone są prace nad rozwojem systemu IMR AIUT. 12
Obszar 2 - Modernizacja układów pomiarowych małego odbioru System IMR firmy AIUT może pracować, jako: System obchodowy odczyt wykonują inkasenci przy użyciu mikrokomputerów typu PSION, PDA wyposażonych w przystawki radiowe. Wariant ten preferowany jest dla gazomierzy zainstalowanych w budynkach jednorodzinnych. i/lub System stacjonarny odczyt automatyczny przy użyciu koncentratorów GSM. Wariant ten preferowany jest dla gazomierzy zainstalowanych w budynkach wielorodzinnych lub jednorodzinnej o zwartej zabudowie. 13 Obszar 2 - Modernizacja układów pomiarowych małego odbioru System IMR firmy AIUT Główne elementy systemu Radiowe rejestratory impulsów : przeznaczone dla gazomierzy miechowych dowolnego typu i producenta, zliczają impulsy z gazomierza wyposażonego w nadajnik impulsów, podłączane są bezpośrednio do gazomierza i mogą być instalowane wewnątrz szafki gazowej (posiadają znak CE i certyfikat ATEX dla strefy 2), wykorzystują do transmisji danych nielicencjonowane pasmo radiowe 433.925 MHz, wysyłane dane o stanie gazomierza są w trybie Blind z częstotliwością konfigurowalną, dane pomiarowe wysyłane są w formie kodowanej, zasilane są z wewnętrznej baterii litowej umożliwiającej nieprzerwaną ich pracę przez ok. 10 lat, w wybranych wersjach mogą rejestrować dane godzinowe wraz z wartościami maksymalnego godzinowego odbioru. 14
Obszar 2 - Modernizacja układów pomiarowych małego odbioru System IMR firmy AIUT Główne Elementy systemu Gazomierz GALLUS 2002 IMR: gazomierz z funkcją zdalnego odczytu i z zintegrowanym zaworem zdalnego sterowania zamknięciem i otwarciem przepływu gazu. może posiadać wbudowany moduł radiowy lub GSM, za pomocą którego, realizowana jest transmisja danych pomiarowych i diagnostycznych, generuje alarmy w przypadku działań sabotażowych i ingerencji w działanie gazomierza, archiwizuje dane o stanie liczydła gazomierza, optyczny odczyt impulsów sprawia, iż pomiar zużycia gazu jest w pełni odporny na działanie zewnętrznym polem magnetycznym, poprzez wbudowany nadajnik / odbiornik radiowy 433 MHz może być wykorzystywany jako koncentrator odczytów z innych modułów radiowych, posiada dopuszczenie do pracy w strefach zagrożonych wybuchem (ATEX) oraz znak CE. 15 Obszar 2 - Modernizacja układów pomiarowych małego odbioru System IMR firmy AIUT Główne Elementy systemu Nakładka radiowa ARANGE 3051 wraz z zestawem anten, służy do odbioru danych odczytowych (kodowanych sygnałów radiowych). Przeznaczona jest dla komputera PSION Workabout MX 2Mb i Workabout PRO. Nakładka umożliwia akwizycję danych pomiarowych z modułów radiowych IMR oraz realizację funkcji diagnostycznych, takich jak pomiar jakości i zasięgu sygnału radiowego z modułów. 16
Obszar 2 - Modernizacja układów pomiarowych małego odbioru System IMR firmy AIUT Główne Elementy systemu Koncentrator OKO 5410 Urządzenie dostosowane jest do montażu na zewnętrznej infrastrukturze miejskiej tj. słupach oświetleniowych, elewacjach zewnętrznych budynków. Dane pomiarowe odbierane są radiowo z gazomierzy i przesyłane do serwera IMR z wykorzystaniem sieci komórkowej GSM. Urządzenie zasilane jest bateryjnie (trwałość baterii ok. 3 lata). Koncentrator może zbierać dane z 256 gazomierzy. 17 Obszar 2 - Modernizacja układów pomiarowych małego odbioru System IMR firmy AIUT System obchodowy 18
Obszar 2 - Modernizacja układów pomiarowych małego odbioru System IMR firmy AIUT System stacjonarny SMS alarmowy GSM SMS Serwer IMR Baza odczytowa MeGaz lub SZiPDP Koncentrator OKO 5410 433 MHz WEB IMR, Raporty 19 Obszar 2 - Modernizacja układów pomiarowych małego odbioru PODSUMOWANIE 1. Zwiększono skuteczność wykonania rzeczywistych odczytów gazomierzy domowych z poziomu 70-80% do 99,99 %, głównie z wyniku uniezależnienia odczytu od bezpośredniego dostępu do gazomierza. 2. Poprawiono skuteczność wykrywania ingerencji w działanie układu pomiarowego. 3. Znacznie skrócono i usprawniono proces wstrzymania/wznowienia dostaw paliwa gazowego na zlecenie ZUD (od kilku dni do jednego dnia). Skutkiem czego uzyskano znaczne obniżenie kosztów windykacyjnych. Ponadto w przypadku powszechnego stosowania systemu IMR możliwe będzie: 1. Udostępnienie odbiorcom danych pomiarowych w trybie on-line, poprzez udostępnienie odbiornika radiowego i oprogramowania obróbki sygnału odczytowego. 2. Restrukturyzacja etatów inkasenckich. 20
Obszar 3 Systemy wsparcia. Wraz z przeprowadzaniem modernizacji układów pomiarowych w KSG wykonano szereg prac w zakresie modernizacji i stworzenia nowych systemów wspierających wykonywane procesy pomiarowe. 1. Zmodernizowano eksploatowany od 2002r w KSG system billingowy MeGaz. 2. Stworzono sprawny system łączności teleinformatycznej do transmisji danych składający się z: Systemu telefonii mobilnej w sieci wybranego operatora systemu komórkowego GSM, Sieci teleinformatycznej WAN w standardzie VPN MPLS. 3. Stworzono system laboratoriów badania parametrów jakości gazu. Obecnie 5 Oddziałowych Laboratoriów KSG wykonuje ok. 1800 analiz w zakresie badania: składu gazu, zawartości związków siarki w gazie, zawartości nawaniacza THT w gazie, wartości punktu rosy wody w gazie). 4. Opracowano kompleksowy system informatycznej obsługi procesów pomiarowych pod nazwą System Zbierania i Przetwarzania Danych Pomiarowych (SZiPDP). Obecnie od 2008 roku SZiPDP jest przedmiotem wdrożenia w KSG. 21 PODSUMOWANIE Z zapisów Dyrektywy 2006/32/WE oraz Dyrektywy Gazowej nie wynika, że wdrożenie inteligentnego opomiarowania zużycia paliwa gazowego stanowi bezwzględny obowiązek dla państwa członkowskiego. Jednakże ww. akty prawne pozostawiają decyzję wdrożenia od oceny kosztów i korzyści dla rynku i konsumentów danego kraju, głównie w zakresie ograniczenia zużycia energii. Z doświadczeń KSG wynika, że wprowadzenie inteligentnego oprogramowania w większości przypadków stosowania wprowadza szereg spektakularnych korzyści zarówno dla przedsiębiorstwa energetycznego, jak i dla odbiorców paliwa gazowego. DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Prezentację przygotował i prowadził: Adam Jarek Biuro Pomiarów i Łączności Karpacka Spółka Gazownictwa Sp. z o.o. Zakład Główny w Tarnowie tel. (14) 6 323-165; fax. (14)6323-114 Email: adam.jarek@ksg.pl 22