Измерване и събиране на енергийни данни

Енергийна ефективностСп. Енерджи ревю - брой 3, 2021 • 21.05.2021

 

  • Чрез цифровата трансформация и внедряването на IoT в мрежите не само се постига по-добър контрол на измервателната инфраструктура, но също така се прецизира и процесът на събиране на данни

  • Съществена стъпка за редуциране на въздействието върху околната среда и намаляването на емисии е повишаване на ефективността на консумацията

  • Приложенията, базирани на IoT интеграция на устройствата, дават решение на редица задачи, свързани с генерирането на въглеродните емисии

 

Проблемът, от чието решение зависи промишленото развитие в световен мащаб – намаляването на въглеродния отпечатък от производствените дейности, бе поставен и в дискусионния епицентър на конферентната програма на Хановерския панаир тази година, където бяха представени редица иновативни подходи и мерки за намаляване на глобалния екологичен отпечатък на енергийния интензитет, включително и пряко обвързани с усъвършенстване на електроенергийните услуги и разширяване на мрежата от възобновяеми източници.

Според данни на Европейската агенция за околна среда производството и преносът на електроенергия остават едни от основните източници на емисии на въглероден диоксид в Европа. Необходимостта от трансформация към интелигентни електроенергийни мрежи и цифровизация на енергийното управление през последните години осезаемо пресираше редица сектори на индустрията, а възникването на епидемията от COVID-19 бе просто искрата, която “възпламени” експлозивното развитие в сферата на автоматизацията и IoT интеграцията за системно следене и контрол на енергийните параметри в реално време.

Днес възможностите на измервателната апаратура, обслужваща мрежите в индустриалните съоръжения, далеч надхвърлят основните й функции и предоставят много по-широк набор от допълнителни данни, които може да се окажат от съществено значение за подобряването на ефективността на ресурса и надеждността на мрежата.

Поради тази причина бяха въведени и изменения в международните стандарти и директиви за ефективност, които насърчават разширяването на приложението на уредите за измерване и мониторинг. Тези промени на свой ред подтикнаха проектантите и производителите на електрообзавеждане в посока търсене на подобрени практики в проектирането и инсталирането на апаратура с оглед на това да се постигне най-висока добавена стойност за потребителя и околната среда.

Един от най-важните стандарти относно електроизмервателните устройства е 61557-12 на Международната електротехническа комисия относно електрическата безопасност в разпределителни мрежи за ниско напрежение до 1000 V променлив ток и до 1500 V постоянен ток – оборудване за изпитване, измерване или наблюдение на защитите – Част 12: Устройства за измерване и наблюдение на мощността (PMD). Освен доброто познаване и придържане към стандарта, за да постигне високи резултати операторът, управляващ съоръжението, е необходимо да съумее да си послужи с него като отправна точка за проектирането и въвеждането на персонализираната си програма за измерване и мониторинг с оглед на бързата възвръщаемост на инвестицията и реализиране на икономии и подобрено качество на енергията.

 

Особености на специфицирането на интелигентна измервателна инфраструктура

Измерване и управление на енергията – тези две концепции вървят ръка за ръка. “Ресурс, който не може да бъде измерен, не може да бъде управляван”, гласи утвърден бизнес принцип. За да може да се установи постигнатият напредък, трябва да е възможно непрекъснатото измерване и съпоставяне с целевите стойности.

Освен описаните по-горе аргументи нарастващите разходи за консумация и все по-голямото значение на качеството на подаваната електроенергия насочват вниманието на собствениците на съоръжения и операторите на мрежи към търсене на програми за измерване, с възможности за обслужване както страната на разпределителните дружества, така и тази на промишлените потребители на електроенергия.

За да бъдат удовлетворени всички тези изисквания измервателните устройства трябва да са разположени на множество добре планирани локации в съоръжението и свързващата мрежа. Целесъобразността на разполагането и функцията на всяко едно устройство трябва да бъде добре дефинирана и съобразена с приложимите стандарти. Инженерите, които се занимават със спецификацията на системата, трябва добре да разбират заложените цели и да познават в дълбочина стандартите, за да конкретизират основните нужди и изисквания за постигане на целевата ефективност.

При специфицирането се вземат предвид основните задачи, за които измерването на данните ще послужи. Те включват отчитане на потреблението и използваните електроразпределителни услуги; наблюдение на качеството на енергията на ниво преносна мрежа, т.е. процесът на верифициране на качеството на доставената енергия съгласно договореното от доставчика и потребителя; начисляване на такси; проверка на начислените такси от страна на потребителите; и анализ на отчетените данни и решение за повишаване на ефективността и икономиите. Последният процес позволява разпределянето на консумацията на енергия/разходите на зони (напр. фабрики, етажи и работилници) и на специфични типове консуматори (напр. ОВК, осветление, уреди, производствени процеси и т.н.) във времето с цел оптимизиране на консумацията и разходите на енергия. Друго приложение на интелигентните измервателни уреди е наблюдение на мрежата с цел гарантиране на непрекъснатост и надеждност на снабдяването и планиране на използването на съоръженията и натоварването. Всички приложения са обстойно застъпени в набор от стандарти.

 

IoT за измерване на въглеродния отпечатък

Съществена стъпка за редуциране на въздействието върху околната среда и намаляването на емисии е повишаване на ефективността на консумацията. За тази цел първо трябва да се установи каква е консумираната енергия. Измерването може да се извършва на ниво отделен консуматор, група или глобално на ниво съоръжение или дори предприятие. Принципът гласи, че колкото по-близо до консуматора е разположена точката за измерване, толкова по-висока “разделителна способност” ще има цялостната картина на енергийния интензитет. Същевременно това ще подобри и възможността за събиране, анализ и предприемане на мерки за оптимизация на съоръженията, което от своя страна ще доведе до намаляване на екологичния отпечатък на предприятието.

Приложенията, базирани на IoT интеграция, могат да дадат пряко решение на редица задачи, свързани с въглеродните емисии. Софтуерните платформи, свързани с измервателната инфраструктура, дават възможност за преобразуване на потреблението на енергия в еквивалент на въглероден диоксид, показват резултатите от предприети мерки за намаляването им.

 

Дигитализиране на измерването и мониторинга

Чрез цифровата трансформация и внедряването на IoT в мрежите не само се постига по-добър контрол на измервателната инфраструктура, но също така се прецизира и процесът на събиране на данни и се разширяват функционалностите във всички области на енергозахранването. Решенията за мащабируемо измерване и събиране на данни и интеграцията със свързани устройства в индустриалните съоръжения, сградите и IT инфраструктурата правят възможно отчитането и събирането на големи масиви от данни в реално време и предоставят възможност за анализиране и взимане на решения на база обективен и представителен анализ.

IoT продуктите за измервателна апаратура разкриват нови възможности за планиране и управление.

Интелигентните устройства включват цифрови електромери или уреди за следене на качество на захранването. Предлагат се както устройства, които са ограничени до измервателни функции, така и други, които са предвидени за многофункционално приложение – да отчитат и анализират широк спектър от характеристики за надеждността и ефективността на подаваното захранване.

Интелигентните устройства могат да бъдат вградени в други видове оборудване, като интелигентни прекъсвачи например. Такива интелигентни прекъсвачи предоставят данни за мощността и енергията, както и информация за собственото си опериране, включително състояние на прекъсвача, износване на контактите, изпращат предупреждения и активират аларми. В допълнение към основните функции за защита, много устройства са способни и на автономно и координирано управление, без да е необходима намеса на потребителя.

Напредъкът в изчислителните мощности, повишената точност на отчитане, възможностите за интеграция и комуникация проправят пътя за настъпването на IoT ерата в консуматорските енергоразпределителни мрежи. В резултат на това развитие се появява новото поколение интелигентни устройства, включващо усъвършенствани измервателни уреди за качество и потребление на енергия, цифрови релейни защити и прекъсвачи.

Възможностите, които интелигентните устройства предоставят, включват мащабируема прецизност, т.е. измерването може да се извършва на ниво консуматорна единица до ниво съоръжение или дори цялостно производство, както и адаптивна функционалност, т.е. потребителят може да контролира до каква степен на детайлност да бъде предоставената информация. Интелигентните електромери, които се предлагат, най-често са проектирани за използване в AMI и AMR система.

Имат възможност за отчитане на активна и реактивна енергия, както и на различни електрически параметри. Предлага се опция за многотарифно измерване и поддържане на дневник на събития и товаров профил. Могат да бъдат монтирани на DIN шини в разпределителни табла и да работят със стандартен модел на данни чрез отворени протоколи. Предлагат се модели с вградено реле за дистанционно прекъсване и възстановяване на захранването, датчик за отваряне на капака на електромера и датчик за отваряне на клемния блок, сензор за магнитно поле. Комуникацията се поддържа чрез универсални PLC платформи.

Мрежовото устройство, осигуряващо двупосочно предаване на данни между крайните устройства в мрежата за енергопотребление и главната система (HES) е т. нар. концентратор на данни. Концентраторът се грижи за контрола на арсенала от измервателни устройства, автоматичната синхронизация, събирането на данни от измервателите и регистрация на събития. Негови задачи са и отдалеченото обновяване на софтуера и осигуряването на защитен трансфер на данните, като поддържа статични и динамични IP адреси и комуникира чрез PLC платформата. Накратко, концентраторът на данни е интегрирана част от системата за обслужване на енергийната мрежа, управлява множеството различни изпълнителни устройства и осигурява среда за връзка между измервателните устройства и системния софтуер на обслужваната мрежа. Той може да извършва и автоматични операции за откриване на измерватели (създавайки вериги, ако е необходимо), автоматично да конфигурира сигурността им при комуникация със системата за сградна автоматизация. Осъществява контрола на измервателните устройства в мрежата, като следи тяхното състояние и изпълнение на функциите им.

 

AMI/AMR системи за измервателна инфраструктура и система за сградна автоматизация

Интелигентните измервателни устройства изпращат данни за потреблението на енергия на конфигурирани интервали. Когато системата за трансфер на данни има двупосочна комуникация между електромера и софтуера за централно управление, говорим за инфраструктура за усъвършенствано измерване (AMI), която се различава от своя предшественик – системата за автоматично измерване (AMR), тъй като комуникацията протича в двете посоки, което позволява и функционалностите на интелигентното отчитане.

Интелигентните измервателни уреди, чиито отчетени данни се събират посредством AMI, също са проектирани да предават информация за цените и електроенергията от електроразпределителното дружество до потребителя (двупосочна комуникация). Доставчиците на електроенергийни услуги, които предоставят на своите клиенти интелигентни измервателни уреди, могат да внедряват програми за намаляване на натоварването и повишаване на енергоспестяването, като така спомагат за понижаване на разходите за предоставяне на електричество.

Важно е да се уточнят разликите и ползите от комплементарността на AMI и BMS системите. Системите за сградна автоматизация (BMS) предоставят централизиран контрол на отоплението, охлаждането, вентилацията, влажността на въздуха, осветлението в сградите. Целта на сградната автоматизация е да осигурява комфорт и ефикасно управлението на всички тези подсистеми като по този начин се намаляват драстично разходите за отопление или охлаждане, а също така се ограничава и износването на компонентите за поддръжка на системите.

Наличието на AMI спомага за повишаване на ефективността на BMS. Двете системи се допълват, а не припокриват. Информацията, събрана от измервателните уреди на AMI, задава пътната карта за енергийно планиране. Тази пътна карта е ключът към правилната настройка на BMS системата, защото показа как качеството на енергията влияе върху производителността на BMS. AMI дава информацията, необходима за диагностициране на проблемите и пропуските в модела за повишаване на ефективността на BMS.

ЕКСКЛУЗИВНО


Top