Analiza ilościowa i jakościowa energii elektrycznej

Podniesienie efektywności energetycznej w warunkach domowych może np. oznaczać wymianę starych, tradycyjnych źródeł światła na ledowe, mocniejsze pod względem natężenia światła (jest jaśniej) i słabsze pod względem poboru mocy (jest taniej), albo wymianę lodówki na pobierającą mniej energii – funkcjonalność pozostaje ta sama, a zużycie spada.

Zielona energia wymaga jakości

Jakość energii elektrycznej jest złożonym tematem z kilku powodów. Po pierwsze, energia, która została wyprodukowana, musi być dostosowana do chwilowego zapotrzebowania odbiorców, ponieważ nie można jej w prosty sposób magazynować. Po drugie, na jej jakość olbrzymi wpływ mają odbiorcy, generują oni bowiem wahania napięcia, tworzą harmoniczne lub inne zaburzenia przebiegu napięcia.

Warto również podkreślić, że nasze sieci elektroenergetyczne w ostatnich latach w związku z rozwojem zielonej energii też uległy dużym zmianom. Dzisiaj wielu konsumentów dzięki panelom fotowoltaicznym również produkuje energię elektryczną, a nadwyżki trafiają do sieci, co często prowadzi do jej przeciążenia. Skutki tego możemy obserwować w naszych domach szczególnie w słoneczne, letnie dni, gdy aplikacje na smartfonach wyświetlają komunikat o wyłączonym inwerterze. Wszystkie te zjawiska negatywnie wpływają na jakość energii w otaczającej nas sieci.

W celu poprawy efektywności elektrycznej i jakości energii elektrycznej przede wszystkim musimy wiedzieć, co „siedzi” w naszej sieci. Pomiary chwilowe mogą dawać nam informacje, ale bardzo wybiórcze. Odczyty napięcia, prądu, poboru mocy, harmonicznych itp. w danym momencie mogą być całkowicie inne od tych utrzymujących się w sieci przez dłuższy czas. Należy więc zacząć od świadomości, a dokładnie od opomiarowania sieci, a dopiero na podstawie danych trzeba szukać rozwiązań pozwalających na poprawę stanu rzeczy. W analizie sieci pomogą nam rozwiązania, a dokładnie produkty od firmy Finder, z serii 6M i 7M.

W tym miejscu musimy się zatrzymać i ustalić, jaki maksymalny prąd znamionowy będziemy obsługiwać. Do prądów o wartości do 80 A możemy użyć licznika energii serii 7M, natomiast dla większych, przemysłowych prądów należy poznać rodzinę analizatorów mocy serii 6M. Pozwalają one na obsługę nawet 300 A prądu zmiennego i 400 A prądu stałego.

Oba urządzenia umożliwiają pomiar takich wartości, jak napięcie, prąd, moc czynna, bierna i pozorna, częstotliwość sieci, harmoniczne czy chociażby kąt przesunięcia fazowego. Co ważne, urządzenia są dwukierunkowe, dzięki czemu jesteśmy w stanie sprawdzić, ile energii weszło do sieci i z niej wyszło.

Cechy liczników energii 7M

Liczniki występujące w wersjach jedno- i trójfazowych służą do pomiaru bezpośredniego. Maksymalny prąd dla wykonania jednofazowego to 40 A, natomiast dla trójfazowego – 80 A. Licznik ma podświetlany wyświetlacz, pod którym znajdziemy mały dotykowy przycisk do przeglądania odczytów i programowania; dzięki wbudowanemu modułowi NFC urządzenie można też programować przez aplikację Finder Tooolbox (dostępną na Android oraz iOS). Warto dodać, że seria 7M to pierwsza na świecie gama liczników energii, które zapewniają odczyt wykonanych pomiarów również w przypadku braku zasilania. Licznik może pracować w temperaturach od –25°C do nawet 70°C. Bardzo istotną kwestią jest posiadanie przez urządzenia certyfikatu MID – zwłaszcza jeśli na podstawie odczytów z urządzenia będziemy się rozliczać z najemcami pomieszczeń handlowych, biurowych itp.

Jeśli chodzi o komunikację z urządzeniem, mamy do wyboru całą gamę rozwiązań, przewidzianą przez włoskiego producenta. Wyjście impulsowe: z 500 lub 1000 impulsów na kWh w zależności od modelu. Port komunikacyjny: IR, Modbus RS485, M-Bus.

Zaciski zasilania i sterowania mają osłony z możliwością zaplombowania, w celu zabezpieczenia urządzenia przed niepowołaną ingerencją osób trzecich.

6M analizator mocy – cechy

Analizatory mocy budową przypominają przekładnik, a spełniają podobne funkcje jak wymienione wyżej liczniki serii 7M. Nie mają wbudowanego, zintegrowanego wyświetlacza, zatem użytkownik musi za pomocą dostępnego protokołu komunikacyjnego, czyli Modbus RS485 RTU, wyprowadzić dane z analizatora do sterownika, który przetłumaczy odczyty na zrozumiały dla człowieka sposób.

Zarówno analizator, jak i licznik można podłączyć do sterownika Finder OPTA, który po odpowiedniej konfiguracji może stać się urządzeniem, spełniającym funkcję strażnika mocy, przekierowywanej do odpowiednich urządzeń w domu lub firmie. Warto nadmienić, że Finder OPTA stwarza możliwość przedstawienia danych na wykresach i kontroli zjawisk nietypowych w przebiegu.

Analizatory serii 6M nie mają certyfikatu MID, nie zastosujemy ich do wewnętrznych rozliczeń. Cechują się natomiast klasą dokładności 0,5% F.S i częstotliwością próbkowania na poziomie 11 000 Hz, co pozwala na dokładną analizę pracy sieci. Są w stanie pracować w różnych warunkach – zakres temperatur, w której utrzymują swoje parametry, wynosi od –15°C do 65°C. Z powodzeniem znajdą zastosowanie w wielu zakładach przemysłowych.

Analizatory serii 6M występują w trzech wersjach, zależnie od tego, jaki prąd maksymalny mają obsługiwać. Zakresy prądu maksymalnego dla dwóch pierwszych wersji wykonania to 50 A, 100 A, zarówno do prądu stałego, jak i zmiennego (typ 6M.TA i typ 6M.TB).

W trzeciej wersji (typ. 6M.TF) zastosowano podział i jest to maksymalnie 300 A prądu zmiennego i 400 A stałego.

Firma Finder w serii 6M oferuje również konwerter protokołu Modbus TCP/IP na Modbus RTU (RS485 master) z web serwerem, liczbą do dziesięciu użytkowników i aż do dwustu urządzeń modbus. Jest to urządzenie kompatybilne z analizatorami, które w bardzo dogodny sposób ułatwia pracę z nimi.

Z punktu widzenia nowoczesnego przemysłu, przy obecnych cenach energii elektrycznej oraz jej nieprzewidywalnymi kosztami w kolejnych latach, warto przeanalizować swoją sieć. Poprawienie jej parametrów pozwoli uniknąć marnotrawstwa oraz naliczania kar przez operatorów za energię bierną.

Predykcyjność na etapie analizy sieci

W przemyśle widać również trend opomiarowywania urządzeń, służący do zdobywania wiedzy, co się dzieje ze sprzętem. Sprawdzając pobór mocy i analizując jego wzrost, można ustalić, kiedy np. będą nadawały się do wymiany poszczególne części eksploatacyjne (łożyska, łańcuchy, rolki prowadzące, tarcze pił itd.). Pozwala to na uniknięcie awarii i przestojów w zakładzie. Analiza umożliwia też odłożenie w czasie zbędnych serwisów. Widząc, jak się zachowuje urządzenie, jesteśmy w stanie przełożyć konserwację maszyny, np. ze standardowych dwunastu miesięcy na osiemnaście. W efekcie oszczędzamy pieniądze, czas i zmniejszamy liczbę przestojów w fabryce.

Kierowanie energii tam, gdzie jest potrzebna

Pomysłów na zastosowanie analizatorów sieci, którymi śmiało można nazwać opisywane urządzenia, jest naprawdę wiele. Najważniejsze, żebyśmy wiedzieli o tym, co siedzi w sieci i byli świadomi anomalii, które mogą się w niej pojawić. Jest to pierwszy krok do oszczędności, większej niezawodności sprzętów podłączonych do prądu, poprawy jakości energii, również w skali całego kraju, oraz do uzyskania spokoju, że mamy wszystko pod ciągłą kontrolą i w razie awarii będziemy w stanie znaleźć jej przyczynę.

Maciej Karaś

Finder Polska Sp. z o.o.
www.findernet.com/pl/polska