ND20 – efektywne narzędzie dla energetyki

Rys. 1 Przykład zastosowania miernika ND20 w procesie produkcyjnym

Obserwowany postęp technologiczny i związany z nim rozwój ekonomiczny, wzrost populacji i jej mobilności przejawiają się bardziej konsumpcyjnym, a więc też energochłonnym stylem życia. Dzieje się tak pomimo rosnących kosztów i cen energii, powodując ciągły wzrost zapotrzebowania energetycznego.

Energia nie jest już wyłącznie czynnikiem, bez którego nie jest możliwa praca maszyn i urządzeń. Energia stała się towarem, który z jednej strony poddawany jest ocenie rynkowej, a z drugiej strony jego wykorzystanie powinno być optymalizowane w ocenie ekonomicznej - ocenie optymalnego wykorzystania energii w konkretnym miejscu i czasie. Istnieje realna potrzeba pozyskania informacji nie tylko ilościowych, ale również jakościowych i to nie dla pojedynczego zdarzenia wykorzystania energii, ale w okresach czasowych wynikających z procesów produkcyjnych i okresów rozliczeniowych miedzy dostawcą i odbiorcą energii.

Tak więc oprócz zarządzania procesami technologicznymi, tworzy się kolejny obszar zarządzania - zarządzania efektywnym wykorzystaniem energii. Jego celem jest uzyskanie optymalnego wykorzystania energii w określonym czasie, miejscu i postaci dla zaspokojenia określonych potrzeb i przez określonych odbiorców.

Miernik parametrów sieci ND20

Mając to na uwadze, w firmie Lumel opracowano i wdrożono nowy miernik parametrów sieci typu ND20. Jest on przeznaczony do pomiarów parametrów sieci energetycznych w 4-przewodowych układach symetrycznych i niesymetrycznych. Znajduje zastosowanie w sieciach nN, SN i WN. Wyniki pomiarów uwzględniają wartości zaprogramowanych przekładni prądowych i napięciowych. Urządzenie jest wyposażone w wyświetlacz LCD 3,5” z podświetleniem w kolorze białym, co daje bardzo dobrą widoczność pomiarów w rozdzielniach, a zwłaszcza w miejscach zaciemnionych.

ND20 został zaprojektowany do pracy w trudnych warunkach przemysłowych. Charakteryzuje się stopniem ochrony IP65 od strony czołowej. ND20 dostarcza informacji o 175 wielkościach elektrycznych. Oprócz podstawowych parametrów elektrycznych, takich jak prądy, napięcia, częstotliwość, moce czynne, bierne i pozorne, a także współczynniki mocy czy energie, miernik ND20 wylicza parametry związane z jakością energii elektrycznej. Są to:

• harmoniczne napięć i prądów (do 21. harmonicznej),
• współczynniki całkowitej zawartości harmonicznych THD dla prądów i napięć,
• czterokwadrantowy pomiar mocy (P+, P-, Q_L, Q_C) i energii (En+, En-, Eq_L, Eq_C),
• prąd w przewodzie neutralnym I_N.

Dzięki ND20 użytkownik ma możliwość pomiaru i oceny podstawowych parametrów jakości energii, mających zdecydowany wpływ na koszty jej zużycia oraz koszty eksploatacji maszyn elektrycznych. Na ich podstawie można identyfikować przyczyny i źródła powstawania zakłóceń i przygotować działania naprawcze, optymalizujące proces technologiczny. Wbudowano tu również bardzo użyteczną funkcję licznika energii dla wybranej harmonicznej, dzięki której możliwe jest określenie wynikających z niej kosztów strat.

Pozyskane w ten sposób informacje mogą posłużyć do określenia stopy zwrotu z inwestycji w zadania optymalizujące procesy produkcyjne i technologiczne. Bazując na wynikach czterokwadrantowego pomiaru mocy, można ocenić bilans przepływu energii pomiędzy dostawcą i odbiorcą, co ma wpływ na efekt ekonomiczny rozliczeń za zużycie energii elektrycznej, a zaimplementowana funkcja wyznaczania prądu w przewodzie neutralnym umożliwia m.in. identyfikację zjawiska asymetrii napięcia trójfazowego.

ND20 ma wbudowaną pamięć wewnętrzną przeznaczoną do rejestracji profilu mocy. Pozwala ona na zarejestrowanie 9000 pomiarów średnich mocy (moc zamówiona) wraz ze znacznikiem czasu generowanym przez wbudowany zegar czasu rzeczywistego. W zależności od ustawionego okresu uśredniania (15, 30 lub 60 minut), pamięć miernika pozwala rejestrować profil mocy w okresie od 3 do 12 miesięcy. Dzięki tej funkcjonalności możliwa jest analiza zapotrzebowania na moc w czasie dla badanego obiektu, co jest podstawą dalszego optymalizowania zużycia energii przez dany odbiornik w odniesieniu do mocy zamówionej.

Prezentowany miernik ND20 jest standardowo wyposażony w cyfrowy interfejs szeregowy RS485 i wyjście impulsowe do retransmisji informacji o zużyciu energii do analogowych systemów rozliczeniowych. Dla interfejsu cyfrowego zastosowano standardowy protokół komunikacji Modbus RTU, dzięki czemu mierzone informacje można w prosty sposób przekazywać do szerokiego spektrum aplikacji SCADA i systemów rozliczeniowych, np. do programu Lumel-Proces.

Opcjonalnie urządzenie może być wyposażone w wyjście analogowe w standardzie 0(4)...20mA, które służy do retransmisji przez miernik dowolnej wielkości mierzonej. Pozwala to wyprowadzić dowolną wielkość (np. moc 15-minutową) do układów analogowej rejestracji lub sterownika PLC. Dzięki funkcjonalności ND20 w zakresie rejestracji profilu mocy, pomiaru zużycia energii oraz komunikacji cyfrowej w sieciach telemetrycznych, możliwe jest budowanie systemów monitoringu dostarczających informacji o zużyciu energii (zapotrzebowaniu na moc) w poszczególnych centrach kosztowych procesu produkcyjnego.

Uzyskane na tej drodze dane pozwalają optymalizować bilanse energetyczne i procesy produkcyjne przedsiębiorstwa. Przykład aplikacji z zastosowaniem miernika ND20 przedstawiono na rysunku 1. Bezpieczna praca miernika ND20 jest zapewniona przez zastosowanie pełnej izolacji galwanicznej. Odseparowane są wejścia pomiarowe, układ zasilania, interfejs komunikacyjny i wyjście analogowe. Dodatkowo, w ND20 zaimplementowano bardzo praktyczną funkcję kontroli kolejności faz.

Po włączeniu urządzenie sprawdza kolejność faz i w przypadku niewłaściwego podłączenia zgłasza odpowiedni komunikat na wyświetlaczu. Uniemożliwia to błędne podłączenie elektryczne torów pomiarowych, zapewniając poprawny pomiar i wyliczanie wszystkich wielkości elektrycznych. Konfiguracja miernika ND20 może się odbywać na trzy sposoby: z wykorzystaniem 6 przycisków dostępnych na przednim panelu, za pomocą nieodpłatnego programu LPConfig (dostępnego na stronie www.lumel.com.pl), przez interfejs RS485 lub z poziomu aplikacji SCADA.

W przypadku konfiguracji miernika z przycisków, konieczne jest wprowadzenie prawidłowego hasła - dane konfiguracyjne są chronione hasłem. Program LPConfig umożliwia szybką konfigurację miernika oraz zapis zaprogramowanych parametrów do pliku. Zapisaną w ten sposób konfigurację można wykorzystać do programowania kolejnych mierników ND20. Ta bardzo użyteczna funkcjonalność pozwala zaoszczędzić czas i skrócić proces uruchamiania wielu mierników o takich samych nastawach na obiekcie przemysłowym.

Podsumowanie

O prócz podstawowych informacji o wielkościach parametrów elektrycznych, miernik ND20 dostarcza również podstawowej wiedzy na temat jakości energii elektrycznej, co w połączeniu z wbudowaną funkcjonalnością i cyfrową komunikacją w przemysłowych systemach transmisji jest dobrym narzędziem do pozyskiwania i analizy danych o zużyciu energii i związanych z tym kosztach. Miernik ND20 może być stosowany jako podstawowe narzędzie do optymalizacji zużycia energii w procesach produkcyjnych w aspekcie bilansów energetycznych. Szczegóły techniczne zawarte są w dokumentacji miernika ND20 dostępnej na stronie internetowej Lumel S. A.

Lumel S.A.
www.lumel.com.pl