motiv.jpg (12377 bytes)
    

SAE - Energo
Systém na monitorovanie a reguláciu odberu energií


SAE-Energo:

  • reguluje a monitoruje odber jednej alebo viacerých druhov energií (elektrina, plyn, voda, teplo, stlačený vzduch …),
  • zjednoduší plánovanie nákupu energií a zníži náklady na ne,
  • môže monitorovať aj výrobný proces (počítať kusy, prestoje, motohodiny, registrovať teploty …) a ukázať závislosť spotreby energií od objemu výroby za celý závod i po jednotlivých strediskách,
  • poskytuje grafy odberu energií, z ktorých sa dá sledovať aj využitie pracovnej doby,
  • sa dá ľahko prispôsobiť rôznym cenníkom za energie a požiadavkám používateľa.


1. Princíp

Základná schéma SAE - Energo je na obr.1, ktorý zobrazuje systém na reguláciu a monitorovanie odberu elektrickej energie.

Fakturačný elektromer (F Elm) meria odber a cez oddeľovací modul (OM) posiela namerané údaje do regulátora (SAE-RE). Regulátor vyhodnocuje odber podľa zvoleného kritéria regulácie (napr. kW max alebo kWh max) a cez výkonný modul (VM) automaticky vypína elektrospotrebiče alebo signalizuje obsluhe aby vypla niektorý spotrebič tak, aby nedošlo k prekročeniu zadaných medzných hodnôt (napr. dohodnutého kW max alebo kWh max). Keď kritický stav pominie regulátor automaticky zapne alebo dá pokyn k zapnutiu predtým vypnutých elektrospotrebičov.

Údaje o odbere sú z regulátora odoslané do určeného personálneho počítača (PC), kde sa pomocou softvéru (SAE-SWE) zobrazujú aktuálne hodnoty odberu, alarmové hlásenia, protokoly o odbere (hodinové, denné, mesačné, ročné) a údaje sa dlhodobo archivujú.

2. Čo prinesie SAE-Energo používateľovi

Automatická alebo poloautomatická (vykonávajúca obsluhou) regulácia odberu energií (najčastejšie elektrina a zemný plyn) zabezpečí, aby sa:

  • neprekročili zmluvne dohovorené maximálne hodnoty odberu energií,
  • zrovnomernil odber energií t.j. aby sa dosiahlo lepšie percentuálne využitie nameraného výkonu (elektrina).

Automatické monitorovanie odberu energií poskytuje používateľovi SAE-Energo prehľadne graficky a tabuľkovo spracované údaje o štvrťhodinových, hodinových, denných, mesačných a ročných odberov energií. Tieto údaje umožnia:

  • lepšie to znamená presnejšie plánovať odber (objem, maxima a rezervovanú kapacitu…),
  • vybrať si u dodávateľa energie výhodnejší produkt, prípadne dohodnúť lepšie podmienky alebo perspektívne aj výhodnejšieho dodávateľa,
  • získať dobrý prehľad o časovom využití pracovnej doby vo výrobe, prípadne aj o využití kľúčových výrobných zariadení,
  • lepšie si časovo rozvrhnúť svoju výrobu.

Z toho vyplýva zníženie nákladov lebo používateľ SAE-Energo:

  • si môže dohovoriť napr. nižší 1/4 hod kW max, rezervovanú kapacitu,
  • nebude platiť zvýšený poplatok za prekročenie dohovorených maximálnych hodnôt,
  • dosiahne nižšiu cenu z titulu lepšieho percentuálneho využitia nameraného výkonu,
  • dosiahne u dodávateľa nižšiu cenu z titulu výberu výhodnejšieho produktu, alebo výhodnejšieho dodávateľa,
  • môže zlepšiť využitie svojich výrobných zariadení a pracovnej doby zamestnancami.


3. Technické riešenie

Základný systém podľa obr.1 môže byť rozšírený o ďalšie fakturačné a podružné merače energií a ovládané spotrebiče - obr.2. Tieto môžu byť pripojené k regulátoru SAE-RE alebo k procesným staniciam (PS1 … PSn). Dáta môžu byť okrem počítača energetika distribuované aj do iných počítačov na podnikovej počítačovej sieti. Jednotlivé časti systému môžu byť prepojené káblami, existujúcou počítačovou sieťou podniku (LAN) alebo bezdrôtovo.

3.1. Meranie energií

Na meranie energií môžu byť použité merače (elektromery, prepočítavače plynu, plynomery, vodomery, merače tepla, …) s impulzným výstupom, analógovým výstupom alebo s komunikačným rozhraním RS232 / RS485 / RS 422 / TTY / M Bus / LAN TCPIP.

Za fakturačnými meračmi energií sú nainštalované plombovateľné oddeľovacie moduly. Ako oddeľovacie moduly je možné použiť podľa oblasti nasadenia napr. OC 101 výrobca MENSCH&TECHNIK Energiemanagement s.r.o., OM10 výrobca RB s.r.o., Interface GOU 4 výrobca STRATEX s.r.o. Oddeľovacie moduly sa montujú buď do skrine elektromeru alebo do samostatnej nástennej rozvádzačovej skriny 254x180x110 mm.

3.2. Meranie energií

Základom regulátora odberu elektriny SAE-RE je voľne programovateľný telekontrolér SAE FW-2 (SAE-RE1) alebo vo výkonnejšej verzii SAE FW-10 (SAE-RE2). Výrobcom telekontroléra je spoločnosť SAE Elektronik GmbH. Telekontrolér je obvykle zabudovaný do nástennej rozvádzačovej skrine 500x400x150 mm. Príklad je na obr.3. Obdobný regulátor SAE-Gas2 sa používa aj na reguláciu odberu zemného plynu..

zväčšiť?


    Obr.3 Príklad vyhotovenia regulátora SAE-RE1 v mraziarňach. Reguluje odber kW ovládaním 8 spotrebičov aj v závislosti na teplote v mraziarenských skladoch. Impulzy
    z elektromeru dostáva cez rádiový modul.

Na pripojenie meračov energií má regulátor impulzné vstupy a sériové rozhrania. Na pripojenie ovládaných spotrebičov má regulátor reléové výstupy a sériové rozhrania. K PC sa môže pripojiť cez štandardné sériové rozhrania alebo LAN TCP/IP. K regulátoru je možné pripojiť operátorský panel. Počet vstupov, výstupov a rozhraní je modulárny.

V najmenšej verzii sa dá k regulátoru SAE-RE pripojiť 7 meračov energií, 4 ovládané spotrebiče a PC. Maximálny počet pripojení k jednému regulátoru je 49 meračov energií, 64 spotrebičov a k dispozícii sú 3 voliteľné sériové rozhrania.

Regulátor sa dá konfigurovať z PC alebo z operátorského panelu.

Regulátor sleduje z elektromeru odobratú prácu a tvorí každých 20 sek. telegramy okamžitých hodnôt a raz za štvrťhodinu telegramy s absolútnymi prírastkami. Telegramy okamžitých hodnôt regulátor archivuje 10 minút a telegramy štvrťhodín 34 hodín. Tieto merania sa vykonávajú pre všetky pripojené elektromery. Pre dva elektromery (napr. činný a jalový) sa štvrťhodinové vzorky môžu archivovať 40 dní.

Na reguláciu sa používa predikčný algoritmus. Regulátor porovnáva v danom okamihu skutočne odobratú prácu s predpokladaným maximálnym odberom, ktorý je vymedzený vypínacou priamkou a časom. Po prekročení maximálneho predpokladaného odberu začne regulátor vypínať spotrebiče. Vypínanie pokračuje postupne až pokiaľ nie je množstvo skutočne odobratej práce menšie, ako maximálny predpokladaný odber pre daný čas. Regulátor začne spotrebiče znova pripájať, až keď odobratá práca poklesne pod úroveň maximálneho odobratého výkonu zmenšeného o hysteréziu.

Proti prekročeniu dohovoreného odberu je regulátor navyše zabezpečený tak, že od 6. minúty v aktuálnej štvrťhodine začne vyhodnocovať okamžitý odber. Pokiaľ z predikcie zistí, že by mohlo dôjsť k prekročeniu dojednaného odberu, začne regulátor obmedzovať, aj keď ešte nedosiahol maximálny predpokladaný odber pre daný čas.

Ďalším zabezpečením je nastavenie času zákazu zapínania spotrebičov. Používateľ môže podľa uváženia nastaviť čas od 1 do 6 minút od konca aktuálnej štvrťhodiny, v ktorom regulátor nesmie zapnúť spotrebič, ktorý predtým vypol.

Regulátor má niekoľko možností ovládania spotrebičov. Spotrebiče sa zaradia do skupín strojov. Skupina môže obsahovať jeden alebo aj niekoľko strojov. Skupiny sú rozdelené do 16 priorít a každý stroj v skupine má tiež svoju prioritu.

Regulátor môže vypínať jednotlivé stroje podľa priorít.
Keď je v skupine viac strojov regulátor môže vypínať

  • jeden stroj zo skupiny,
  • postupne všetky stroje v skupine,
  • postupne stroje podľa dopredu určenej závislosti (napr. závislosť na technologickom procese),

Stroje sa pri vypínaní môžu striedať, tak aby nedochádzalo k vypínaniu vždy toho istého stroja..

Zapínanie strojov prebieha v opačnom poradí ako boli vypínané.

Na regulátore sa dá nastaviť maximálna doba, počas ktorej môže byť spotrebič vypnutý. Po jej uplynutí sa spotrebič automaticky zapne.

Regulátor môže pracovať so spätnou väzbou cez dvojhodnotové vstupy. To znamená, že sa nesnaží vypnúť už vypnutý stroj.

Regulátor pracuje nazávisle na PC. PC môže byť vypnuté, alebo vôbec nemusí byť použité.

3.3.Ovládanie spotrebičov

Spotrebiče sú ovládané automaticky priamo z regulátora alebo cez procesné stanice (PS) alebo manuálne z PC cez procesné stanice. Ovládanie môže byť pomocou dvojhodnotových výstupov (zapnutie/vypnutie stýkača) alebo analógových výstupov (napr. ovládanie frekvenčného meniča) alebo cez sériové rozhranie (napr. ovládanie frekvenčného meniča).

K ovládanému spotrebiču je často potrebné dodať nejaký výkonový modul (VM) obsahujúci napr. pomocné relé, stýkač, optickú alebo zvukovú signalizáciu. Tieto moduly sa umiestňujú buď do zvláštnej skrinky alebo na DIN lištu do rozvádzača spotrebiča.

3.4. Zber dát pre monitorovanie odberu energií

Dáta z meračov energií môže snímať regulátor a procesné stanice (PS). Procesné stanice sú výhodné vtedy, keď sú merače energií rozložené na rôznych miestach podniku. Procesné stanice môžu byť pripojené k regulátoru alebo k PC káblom, cez LAN alebo bezdrôtovo. Cez procesné stanice je možné aj ovládať spotrebiče a vtedy sa PS pripájajú priamo k regulátoru.

SAE-Control a.s. dodáva do SAE-Energo rôzne procesné stanice podľa požadovaných funkcií (počet a typ vstupov a výstupov, možnosť autonómnych kontrolných a regulačných funkcií, spôsob komunikácie, ochrana proti výpadku napájacieho napätia, veľkosť pamäte a pod).

3.5. Monitorovanie odberu energií

Monitorovanie odberu energií sa vykonáva na určenom PC (PC Energetika) prípadne na ďalších PC pripojených na LAN.

Na monitore PC sa zobrazujú okamžité hodnoty odberov, alarmové hlásenia, časové priebehy odberov, ďalej protokoly odberov, protokoly vypínania/zapínania spotrebičov, protokoly a-larmov a na PC sa dlhodobo archivujú namerané a vypočítané hodnoty. Protokoly je možné vytlačiť na tlačiarni. Príklady niektorých obrazoviek sú na obr.4, 5 a 6.

Grafickú úprava technologických schém, hlásení a protokolov je možné v SAE-Energo prispôsobiť potrebám odberateľa.

PC Energetika je vybavené operačným systémom Windows NT alebo 2000 alebo XP. Do PC je nainštalovaný softvér SAE-SWE. Tento softvér pracuje pod run-time verziou univerzálneho softvérového systému ControlWeb verzia 5.

Môže byť použité štandardné PC napríklad:

  • procesor Celeron 1,2 GB a vyšší,
  • operačná pamäť 128 MB a viac,
  • HDD 20 GB,
  • FDD,
  • myš a klávesnica,
  • operačný systém Windows (NT/2000/XP)

zväčšené s popisom
Obr.4 Obrazovka okamžitého odberu výkonu a práce

zväčšené s popisom
Obr.5 Denný protokol odberu výkonu

zväčšené
Obr.6 Tabuľka mesačného hodinového odberu. Je vhodná pre plánovanie hodinových odberov