Systemy zarządzania energią

JAKIE PARAMETRY SIECI MIERZYĆ? CO DALEJ Z WYNIKAMI POMIARÓW?

Te ostatnie mierzą wartości wielkości podstawowych: napięcia, prądu i częstotliwości i wielkości pochodnych, czyli mocy czynnej, biernej (indukcyjnej, pojemnościowej) oraz pozornej, kąta przesunięcia fazowego φ między napięciem i prądem, współczynnika mocy (dla przebiegów sinusoidalnych kosinusa albo tangensa kąta fazowego φ), energii czynnej, biernej i pozornej, zawartości harmonicznych napięcia i prądu (THD) i innych parametrów, które charakteryzują jakość energii elektrycznej (m.in. asymetrię napięć, zaniki).

Wyniki pomiarów są zwykle zapisywane przez rejestratory. Wyposażone są one w panele operatorskie z wyświetlaczem, na którym prezentowane są wyniki pomiarów z poszczególnych urządzeń pomiarowych lub wartości parametrów obliczonych na ich podstawie. Niektóre można skonfigurować tak, żeby automatycznie odczytywały dane okresowo i zapisywały je w swojej pamięci albo na różnych zewnętrznych nośnikach danych.

Wyniki pomiarów mogą być przesyłane dalej, na przykład do systemu sterowania lub komputera, na którym zainstalowano oprogramowanie do ich analizy.

Komponenty systemów EMS

Oprogramowanie cpmPlus Energy Manager

Zestaw narzędzi, które pozwalają na zmniejszanie kosztów energii, zwiększenie efektywności energetycznej i ograniczenie emisji CO₂. W aplikacji zaimplementowano m.in. funkcje prognozowania zużycia energii oraz określania odpowiedniego harmonogramu dostaw energii, równoważenia zużycia energii z jej dostawami oraz monitorowania i raportowania realizacji harmonogramów zużycia energii.
www.abb.pl

Oprogramowanie eSight MSE10

Umożliwia zarządzanie wszystkimi danymi dotyczącymi energii, automatyczne generowanie raportów i analiz oraz konfigurację alarmów. Jest to aplikacja internetowa, którą można również zainstalować na komputerze. Dane mogą być importowane z rejestratorów danych, systemów BMS i SCADA, systemów zarządzania produkcją, elektronicznych systemów rozliczeniowych oraz arkuszy kalkulacyjnych.
www.pl.endress.com

Trójfazowy, dwukierunkowy licznik energii elektrycznej serii Saia PCD

Do pomiarów bezpośrednich, zgodny z dyrektywą MID. Dane techniczne: 3 × 230 V_AC 50 Hz, pomiar bezpośredni do 65 A w dwóch kierunkach, wyjście impulsowe S0, wyświetlanie wartości mocy czynnej, napięcia i prądu, klasa dokładności B zgodnie z EN 50470-3, 1 zgodnie z IEC 62053-21.
www.sabur.com.pl

Statyczny licznik energii elektrycznej prądu jednofazowego Corax 1

Jednokierunkowy, dwukierunkowy lub rewersyjny pomiar energii czynnej i biernej, rozbudowana rejestracja zdarzeń, możliwość włączenia jednej z 5 taryf i ustawienia czasu plombowanym przyciskiem, II klasa ochronności izolacji, odporność na wpływ pola magnetycznego, moduł komunikacyjny: RS-485 albo RS-232.
www.apator.com

TRANSMISJA I ANALIZA WYNIKÓW POMIARÓW

Rejestratory wyposażane są w różne interfejsy. Są to typowo wyjścia analogowe - na przykład prądowe, wyjścia impulsowe oraz interfejsy przemysłowych sieci komunikacyjnych, takich jak na przykład HART, M-Bus, Modbus, Profibus DP/PA, Foundation Fieldbus. Mogą być też wyposażone w interfejsy bezprzewodowe, na przykład WirelessHART. Dzięki zintegrowanym sterownikom logicznym rejestratory mogą ponadto zdalnie i automatycznie wyłączać lub zmieniać ustawienia maszyn, których parametry przekroczą dopuszczalne wartości.

Wyniki pomiarów analizuje się w specjalnym oprogramowaniu. Implementuje się w nim funkcje, które ułatwiają to zadanie, m.in. obliczają różne parametry (zużycie energii na jednostkę medium, koszty w oparciu o dane z taryfy opłat, wskaźniki efektywności, itp.) oraz tworzą zestawienia (wskaźników wydajności różnych instalacji, sprawności poszczególnych urządzeń, danych z różnych okresów, itp.).

Inne standardowo dostępne funkcje to: analiza zwrotu z inwestycji w optymalizację procesu i prognoza zapotrzebowania energetycznego oraz kosztów energii dla aktualnej ceny i w razie jej zmiany. Wyniki prezentowane są zwykle w postaci graficznej, na przykład wykresów i diagramów.

Jak ważna jest jakość zasilania?

W analizie sprawności energetycznej urządzenia przydatna jest także znajomość wartości wielkości określających jakość napięcia zasilającego. Jego wahania, spadki, asymetria i harmoniczne są przyczyną strat energii, gdyż powodują przegrzewanie się urządzeń elektrycznych, zwłaszcza silników oraz transformatorów. Przykładowo asymetria napięć fazowych zasilających silnik o mocy kilkudziesięciu kW rzędu kilku procent, jeżeli trwa przez kilka tys. godzin rocznie, może zwiększyć ilość energii zużywanej przez tę maszynę nawet o kilkanaście MWh.

SYSTEMY ZARZĄDZANIA ENERGIĄ

Czujniki, liczniki oraz mierniki, rejestratory, urządzenia do wizualizacji wyników pomiarów i oprogramowanie do ich analizy tworzą razem kompletny system zarządzania energią (Energy Management System, EMS). Taki system powinien charakteryzować się pewnymi cechami - najważniejsze z nich to: łatwa instalacja, szybka konfiguracja niewymagająca korzystania ze specjalistycznych narzędzi i intuicyjna obsługa, możliwość wymiany danych za pośrednictwem popularnych interfejsów komunikacyjnych, elastyczność, skalowalność, możliwość rozbudowy, przykładowo o pomiar innych mediów i różnorodność form udostępniania danych, lokalnie i zdalnie, na przykład w przeglądarce internetowej oraz za pośrednictwem aplikacji na urządzenia mobilne.

Przemysłowe systemy zarządzania energią ma w ofercie wielu dostawców. W ramce przedstawiamy przykłady EMS i niezależnych komponentów, z których można je budować.

Wojciech Znojek

Sabur

Czym należy kierować się podczas wyboru systemu do opomiarowania i monitoringu zużycia energii?

Wybór systemu do monitorowania i zarządzania zużyciem energii jest wciąż sporym wyzwaniem ponieważ trudno jest znaleźć rozwiązanie zaspakajające wszystkie potrzeby użytkowników. Chociaż rynek obfituje w wiele systemów do monitoringu i optymalizacji zużycia mediów, często brakuje im jednej z istotnych cech takich jak: łatwa obsługa i instalacja, znormalizowane interfejsy komunikacyjne do bezpośredniej analizy danych, elastyczność i możliwość rozbudowy w przyszłości czy wreszcie precyzyjny pomiar energii i pozostałych mediów za pomocą zalegalizowanych liczników.

Warto poszukać systemu, który nie wymaga pracochłonnej konfiguracji, specjalnych narzędzi programistycznych, a jego obsługa - zaawansowanej wiedzy. Dobrym rozwiązaniem są np. aplikacje wizualizacyjno-sterujące bazujące na stronach WWW, wbudowane w urządzenia - nadzorujące pracę systemu - takie jak panele operatorskie czy sterowniki.

Aplikacje te służą do rejestracji i kontroli zużycia, prezentacji w różnych ujęciach oraz udostępniania danych pomiarowych lokalnie i zdalnie. Można je obsługiwać także z urządzeń mobilnych. Dla pracownika działu utrzymania ruchu jest to ogromne ułatwienie może kontrolować wszystkie stany liczników bez opuszczania miejsca pracy, nie tracąc czasu na wizyty w rozproszonych obiektach. Nowoczesne rozwiązania oferują także funkcje automatycznego wysyłania wiadomości SMS lub e-maili z raportami do zdefiniowanej grupy odbiorców. Są one wysyłane w określonych interwałach czasowych lub w sytuacjach alarmowych.

Bardzo istotną kwestią jest elastyczność i otwartość pozwalająca na łączenie systemu monitoringu i zarządzenia zużyciem mediów produkcyjnych w większe systemy oraz integrację z systemami MES, ERP czy BI. Elastyczny i otwarty system pozwoli także na stopniowe wdrożenie, które może być realizowane krok po kroku, bez konieczności ponoszenia początkowych, znaczących wydatków na prace inżynierskie i skomplikowany system informatyczny. Efekty działania takiego systemu są widoczne i wymierne już od samego początku, po jego zainstalowaniu i uruchomieniu, a instalacja jest możliwa do rozbudowy w dowolnym, przystosowanym do indywidualnych wymagań, tempie.