1. Введение

На сегодняшний день электронные счетчики электроэнергии являются наиболее выгодными и приоритетными в использовании.

С появлением электронных счетчиков появилась возможность создавать автоматизированные системы учета электроэнергии, позволяющие узнать не только количество израсходованной энергии, но и динамику её потребления в течение суток.

При создании системы автоматизированного учета, все счетчики объединяются в одну систему и подключаются к компьютеру.

В связи с этим возникает возможность составить задачу, учитывающую не только прибыль предприятия, но и затраты на электроэнергию.

2. Понятие автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов

Для решения проблем, связанных с энергоучетом на промышленном предприятии, целесообразно создание автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ).

В общем случае в структуре АСКУЭ можно выделить три уровня:

1. первый уровень - первичные измерительные приборы (ПИП) с телеметрическими или цифровыми выходами, которые непрерывно, или с определенным интервалом проводят измерения на точках учета;

2. второй уровень - устройства сбора и передачи данных (УСПД). Специальные устройства, которые производят опрос первичных измерительных приборов, накапливают и обрабатывают полученную информацию, и передают эту информацию на верхние уровни;

3. третий уровень - персональный компьютер (ПК) или сервер центра сбора и обработки данных со специализированным программным обеспечением АСКУЭ. На этом уровне проводится сбор информации с УСБД (или группы УСБД), проводится итоговая обработка данных, и их отображение в удобном, для принятия управленческих решений виде.

На рисунке 1 представлена структура автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии.

Рис. 1 Структура автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии

Все уровни автоматизированной системы контроля и учета энергоресурсов связаны между собой каналами связи.

Построение автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов возможно только при использовании электронных счетчиков электроэнергии (рис. 2). С использованием электронных счетчиков электроэнергии возникает ряд преимуществ, такие как:

1. Высокий класс точности — от 1,0.

2. Многотарифность (от 2 и выше).

3. Достаточно одного счетчика при учете нескольких типов электрической энергии.

4. Измерение качества и объема мощности.

5. Хранение данных учета электроэнергии.

6. Легкая доступность данных.

7. В случае хищения электроэнергии осуществляется фиксация несанкционированного доступа.

8. Возможность дистанционно снимать показатели.

Рис. 2 Электронные счетчики электроэнергии

Возможности, которые предоставляет автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов руководителю предприятия, позволяют собрать информацию о динамике потребления электроэнергии, провести анализ этой информации и выбрать наиболее выгодные тарифы на электроэнергию.

3. Модель задачи управления производством с учетом минимизации затрат на электроэнергию

Построим модель управления производством с учетом минимизации затрат на электроэнергию.

Предположим, что некоторое предприятие, работая круглосуточно, производит энергоемкую продукцию n видов. Обозначим их , где j - номер выпускаемей продукции, k - номер тарифа электроэнергии, где .

Тарифы на электроэнергию зависят от времени суток. Обозначим их через .

Пусть, через обозначено количество сырья i-го вида, где , необходимого для производства единицы продукции j-го вида (всего используется m видов сырья). Количество сырья ограничено. Имеющиеся запасы соответственно равны: .

Обозначим через стоимость единицы продукции j-го вида, а через - количество электроэнергии, необходимой для производства одной единицы готовой продукции j-го вида.

Требуется составить такой план производства, при котором максимальная прибыль предприятия достигается при наиболее рациональном использовании электроэнергии. При этом необходимо учесть требование бесперебойных поставок готовой продукции каждого j-го вида в определенное время k в размерах не менее .

Данная задача сводится к следующей задаче дробно-линейного программирования:

При следующих ограничениях:

Составим задачу дробно-линейного программирования с использованием следующих исходных данных.

Количество каждого вида сырья, необходимого для производства продукции представлены в матрице А.

Запасы сырья каждого вида представлены в матрице В.

Стоимость единицы продукции j-го вида представлена в матрице С.

Количество электроэнергии, необходимой для производства единицы продукции j-го вида представлено в матрице P.

Тарифы на электроэнергию представлены в таблице 1.

Таблица 1

Тариф во время пиковой нагрузки (с 700 до 1000 и с 1700 до 2100)	2,9 руб./кВтч
Тариф во время дневной полупиковой нагрузки (с 1000 до 1700)	2,5 руб./кВтч
Тариф во время вечерней полупиковой нагрузки (с 2100 до 2300)	2,1 руб./кВтч
Тариф во время ночной нагрузки (с 2300 до 700)	1,4 руб./кВтч

Составим задачу дробно-линейного программирования, используя данные из таблицы 1 и матриц (1)-(4).

При ограничениях:

Задача дробно-линейного программирования решается с помощью метода жордановых исключений, описанным в [9], [10].

Исходной задаче соответствует таблица 2.

Таблица 2

													1
	3	3	3	3	5	5	5	5	2	2	2	2	80
	8	8	8	8	1	1	1	1	4	4	4	4	70
	2	2	2	2	3	3	3	3	6	6	6	6	100
	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	0	0	-5
P	7	7	7	7	2	2	2	2	3	3	3	3	0
Q	29	25	21	14	116	100	84	56	58	50	42	28	0

Первоначальное базисное решение не является опорным, так как в опорном плане присутствует отрицательное значение .

Методом модифицированных жордановых исключений, описанном в работах ([1-8]) найдем первоначальный опорный план задачи (таблица 3).

Таблица 3

													1
	3	3	3	3	5	5	5	5	2	2	2	2	55
	8	8	8	8	1	1	1	1	4	4	4	4	65
	2	2	2	2	3	3	3	3	6	6	6	6	85
	0	0	0	0	-1	0	0	0	0	0	0	0	5
P	7	7	7	7	2	2	2	2	3	3	3	3	-10
Q	29	25	21	14	116	100	84	56	58	50	42	28	-580
Δ	-3770	-3810	-3850	-3920	0	-160	-320	-600	-1160	-1240	-1320	-1460