Piekbelasting beperken met IF-THEN-regels op energiemeter-concentrator

Veel elektriciteitscontracten voor commerciële en industriële locaties bevatten een kostenpost op basis van de hoogste vraag in de factureringsperiode, of een gecontracteerd vermogen dat niet overschreden mag worden. De piek wordt vaak veroorzaakt door een korte overlap van belastingen die enkele minuten hadden kunnen wachten, zoals boilers, ventilatie of laadpalen voor elektrische voertuigen. Piekbelasting beperken betekent die overlap in de tijd herkennen en een aantal van die belastingen voor even uitschakelen. Dit artikel legt uit hoe vraag gemeten wordt en hoe je getrapte laastafschakeling bouwt met de IF-THEN-ELSE-logica op een ICP DAS energiemeter-concentrator, met een uitgewerkt voorbeeld.

Vraag, piekvraag en het integratieinterval

Het momentane vermogen verandert van seconde tot seconde. Vraag is het gemiddelde vermogen over een vast integratieinterval, vaak 15 minuten; de exacte periode en de manier waarop die gefactureerd wordt, worden bepaald door het leveringscontract of de netbeheerder. Piekvraag is het hoogste van deze gemiddelden in de factureringsperiode. Twee gevolgen zijn belangrijk voor de regeling:

• Een korte piek telt alleen mee in verhouding tot de lengte ervan. Een extra 100 kW gedurende 3 minuten verhoogt een 15-minuutgemiddelde met 20 kW, niet met 100 kW.
• Er is tijd om te reageren. Als het verbruik vroeg in de periode boven de limiet dreigt uit te komen, kan het uitschakelen van enkele belastingen voor de rest van de periode het gemiddelde onder de limiet houden.

Laastafschakeling verplaatst het verbruik vooral in de tijd. Kies belastingen die enkele minuten onderbroken kunnen worden zonder schade aan het proces, de productkwaliteit of het comfort.

Wat de concentrator biedt

De energiemeter-concentrators van de ICP DAS PMC- en PMD-serie beschikken over een ingebouwde IF-THEN-ELSE-logicamotor voor vermogensvraagbeheer. Regels worden bewerkt op webpagina's zonder programmeren, en volgens de specificaties is het aantal regels, timers en schema's onbeperkt, plus interne registers (70 op de PMC-5231). De concentrator leest de energiemeters en past de werking van apparaten aan op basis van de vermogensstatus via Modbus-I/O-modules; zo wordt laastafschakeling uitgevoerd. Alarmen kunnen per e-mail verstuurd worden, en bij de IIoT-modellen ook via LINE of Telegram.

Welke waarden als regelvoorwaarde dienen en hoe de vraag berekend wordt, hangt af van model en firmware; controleer de gebruikershandleiding voordat je het ontwerp vastlegt.

Uitgangen voor het schakelen van belastingen

• M-7000 RS-485 I/O-modules, bijvoorbeeld de M-7061 met 12 Form A-vermogensrelais van 5 A bij 250 VAC. Instelbare veiligheidswaarden en een dubbele watchdog bepalen wat elke uitgang doet bij verlies van communicatie.
• XV-board-uitbreidingskaarten op de PMC-5231, PMC-2241M en PMC-2841M, of XW-boards op de PMC-5151.
• Standaard Modbus TCP- of Modbus RTU-slavemodules, die de concentrators ook kunnen gebruiken.

Deze relais schakelen contactorspoelen of enable-ingangen, niet de belasting zelf. Ze aansluiten op een verdeelkast is werk voor een gekwalificeerde elektricien.

Regellogica voor het beperken van piekvraag

1. Meet het totaal met een driefasenmeter op de hoofdaansluiting, bijvoorbeeld een PM-3133-RCT met Rogowski-spoelen voor grote kabels.
2. Zet de afschakelbare belastingen op prioriteit, met het vermogen van elke belasting, hoe lang deze uit mag blijven en hoe vaak er geschakeld mag worden.
3. Stel getrapte drempels in: een waarschuwingsniveau, daarna één drempel per trap. Schakel eerst de belasting met de laagste prioriteit af.
4. Voeg vertragingen en hysterese toe. Schakel alleen af wanneer een drempel een tijd overschreden is, en herstel pas wanneer het vermogen duidelijk onder de drempel is gezakt; anders gaan belastingen rond de limiet pendelen.
5. Beperk de uitschakeltijd en herstel in omgekeerde volgorde. Schakel elke belasting weer in na de maximale uitschakeltijd, en herstel als eerste de laatst afgeschakelde belasting.
6. Gebruik schema's om afschakeling alleen in te schakelen wanneer dat nodig is, en voorzie in een handmatige overbrugging.
7. Bepaal de veilige stand. Beslis of elke belasting moet blijven draaien of uit moet blijven als de concentrator of bus uitvalt, en stel de veiligheidswaarden van de uitgangsmodule daarop in.

Uitgewerkt voorbeeld

Een gebouw heeft een gewenste maximale vraag van 250 kW. Alle cijfers hier zijn voorbeeldwaarden; gebruik je eigen contract- en belastinggegevens. Een PM-3133-RCT500P-meter op de hoofdaansluiting wordt via RS-485 uitgelezen door een PMC-5231. Een M-7061-relaismodule op dezelfde RS-485-lijn stuurt contactors of enable-ingangen voor drie afschakelbare belastingen.

De regels in eenvoudige vorm (de webconfiguratie ziet er anders uit):

• IF totaal kW > 225 gedurende 60 s THEN e-mail "vraagwaarschuwing"
• IF totaal kW > 235 gedurende 60 s THEN relais 1 UIT
• IF totaal kW > 245 gedurende 60 s THEN relais 2 UIT
• IF totaal kW > 250 gedurende 30 s THEN relais 3 UIT
• IF totaal kW < 190 gedurende 5 min THEN herstel het laatst uitgeschakelde relais
• IF relais n langer UIT dan zijn max. uitschakeltijd THEN relais n AAN

De vertragingen en uitschakeltijdlimieten kunnen met de timerfunctie worden geïmplementeerd. De vertraging voorkomt dat motorstarts en andere korte pieken, die een 15-minuutgemiddelde nauwelijks beïnvloeden, een afschakeling activeren. Test de regels buiten werktijd met verlaagde drempels, en controleer in de gelogde gegevens of elke trap schakelt en herstelt zoals bedoeld.

Welke ICP DAS-producten passen

• Concentrators: PMC-5231, PMC-5231M, PMC-2241M, PMC-2841M, PMC-5151-EN, PMD-2201-EN en PMD-4201-EN hebben allemaal de IF-THEN-ELSE-logicamotor voor vermogensvraagbeheer. De PMD-modellen hebben daarnaast een lokaal aanraakpaneel.
• Meters: de PM-3133-serie, de PM-3133-RCT voor grote geleiders, en de PM-4324 waar veel groepen één bord delen.
• Uitgangen: M-7000-relaismodules zoals de M-7061, of XV-board-uitbreiding.
• Enkele meter: wanneer slechts één hoofdaansluiting bewaakt hoeft te worden, toont de PM-5133 een vraagtrend van 1 uur op zijn 3,5" aanraakscherm, geeft een waarschuwing bij het gecontracteerde vermogen en heeft twee relaisuitgangen die door gedefinieerde alarmen worden geactiveerd. Voor meer uitgangen of getrapte regels is een concentrator de betere keuze.

Stuur je grenswaarde voor de vraag, een belastingprofiel en een lijst met belastingen die onderbroken kunnen worden naar de technische verkoop, dan helpen wij je met de planning van meters, concentrator en uitgangen.