Ograniczanie szczytu zapotrzebowania regułami IF-THEN w koncentratorze

Wiele umów na energię elektryczną dla obiektów komercyjnych i przemysłowych zawiera opłatę zależną od najwyższego zapotrzebowania w okresie rozliczeniowym lub od zamówionej mocy, której nie należy przekraczać. Szczyt często powstaje przez krótkie nałożenie się obciążeń, które mogłyby poczekać kilka minut, na przykład podgrzewaczy wody, wentylacji czy ładowarek pojazdów elektrycznych. Ograniczanie szczytowego zapotrzebowania oznacza wykrycie takiego nałożenia w czasie i wyłączenie część tych odbiorników na pewien czas. Ten artykuł wyjaśnia, jak mierzy się zapotrzebowanie i jak zbudować etapową redukcję obciążenia przy użyciu logiki IF-THEN-ELSE w koncentratorze mierników mocy ICP DAS, na przykładzie.

Zapotrzebowanie, szczytowe zapotrzebowanie i okres całkowania

Moc chwilowa zmienia się z sekundy na sekundę. Zapotrzebowanie to średnia moc w stałym okresie całkowania, często 15 minut; dokładny okres i sposób rozliczania ustala umowa z dostawcą energii lub operator sieci. Szczytowe zapotrzebowanie to najwyższa z tych średnich w okresie rozliczeniowym. Dla sterowania istotne są dwie konsekwencje:

• Krótki skok liczy się proporcjonalnie do swojej długości. Dodatkowe 100 kW przez 3 minuty podnosi 15-minutową średnią o 20 kW, a nie o 100 kW.
• Jest czas na reakcję. Jeśli zużycie zmierza ponad limit na początku okresu, wyłączenie kilku odbiorników na resztę okresu może utrzymać średnią poniżej limitu.

Redukcja obciążenia przesuwa przede wszystkim zużycie w czasie. Wybieraj odbiorniki, które można przerwać na kilka minut bez szkody dla procesu, jakości produktu czy komfortu.

Co zapewnia koncentrator

Koncentratory mierników mocy serii PMC i PMD firmy ICP DAS mają wbudowany silnik logiczny IF-THEN-ELSE do zarządzania zapotrzebowaniem mocy. Reguły edytuje się na stronach internetowych bez programowania, a specyfikacje podają nieograniczoną liczbę reguł, timerów i harmonogramów oraz rejestry wewnętrzne (70 w PMC-5231). Koncentrator odczytuje mierniki mocy i dostosowuje pracę urządzeń do stanu mocy za pośrednictwem modułów I/O Modbus, co realizuje redukcję obciążenia. Alarmy mogą być wysyłane e-mailem, a w modelach IIoT także przez LINE lub Telegram.

Które wartości mogą być warunkami reguł i jak liczone jest zapotrzebowanie zależy od modelu i wersji firmware; przed ustaleniem projektu sprawdź podręcznik użytkownika.

Wyjścia do przełączania obciążeń

• Moduły I/O RS-485 serii M-7000, na przykład M-7061 z 12 przekaźnikami mocy typu Form A o obciążalności 5 A przy 250 VAC. Konfigurowalne wartości bezpieczne i podwójny watchdog określają, co robi każde wyjście po utracie komunikacji.
• Karty rozszerzeń XV w PMC-5231, PMC-2241M i PMC-2841M lub karty XW w PMC-5151.
• Standardowe moduły podrzędne Modbus TCP lub Modbus RTU, z których koncentratory również mogą korzystać.

Te przekaźniki przełączają cewki styczników lub wejścia zezwolenia, a nie sam odbiornik. Podłączenie ich w rozdzielnicy wymaga wykwalifikowanego elektryka.

Logika redukcji obciążenia do ograniczania szczytowego zapotrzebowania

1. Zmierz sumę trójfazowym licznikiem na głównym zasilaniu, na przykład PM-3133-RCT z cewkami Rogowskiego do dużych przewodów.
2. Wypisz odbiorniki do wyłączenia według priorytetu, z ich mocą, czasem, przez jaki mogą być wyłączone, i liczbą dozwolonych przełączeń.
3. Ustaw etapowe progi: poziom ostrzegawczy, a następnie jeden próg na każdy etap. Najpierw wyłączaj odbiornik o najniższym priorytecie.
4. Dodaj opóźnienia i histerezę. Wyłączaj dopiero, gdy próg został przekroczony przez pewien czas, a włączaj ponownie dopiero, gdy moc wyraźnie spadnie poniżej niego; w przeciwnym razie odbiorniki będą cyklicznie przełączać się wokół limitu.
5. Ogranicz czas wyłączenia i przywracaj w odwrotnej kolejności. Każdy odbiornik włączaj ponownie po maksymalnym czasie wyłączenia, a jako pierwszy przywracaj ten, który wyłączono jako ostatni.
6. Użyj harmonogramów, aby włączać redukcję tylko wtedy, gdy jest potrzebna, i zapewnij ręczne nadpisanie.
7. Zdefiniuj stan bezpieczny. Zdecyduj, czy każdy odbiornik ma pracować, czy pozostać wyłączony w razie awarii koncentratora lub magistrali, i ustaw wartości bezpieczne modułu wyjściowego zgodnie z tą decyzją.

Przykład

Budynek ma docelowe maksymalne zapotrzebowanie 250 kW. Wszystkie wartości są przykładowe; użyj własnych danych z umowy i obciążeń. Miernik PM-3133-RCT500P na głównym zasilaniu jest odczytywany przez PMC-5231 po RS-485. Moduł przekaźników M-7061 na tej samej linii RS-485 steruje stycznikami lub wejściami zezwolenia dla trzech odbiorników do wyłączenia.

Reguły w postaci uproszczonej (konfiguracja w przeglądarce wygląda inaczej):

• IF suma kW > 225 przez 60 s THEN wyślij e-mail "ostrzeżenie o zapotrzebowaniu"
• IF suma kW > 235 przez 60 s THEN przekaźnik 1 OFF
• IF suma kW > 245 przez 60 s THEN przekaźnik 2 OFF
• IF suma kW > 250 przez 30 s THEN przekaźnik 3 OFF
• IF suma kW < 190 przez 5 min THEN przywróć ostatni wyłączony przekaźnik
• IF przekaźnik n OFF dłużej niż jego maks. czas wyłączenia THEN przekaźnik n ON

Opóźnienia i limity czasu wyłączenia można zrealizować funkcją timera. Opóźnienie zapobiega uruchamianiu redukcji przez rozruchy silników i inne krótkie skoki, które prawie nie wpływają na 15-minutową średnią. Testuj reguły poza godzinami pracy z obniżonymi progami i sprawdź w zapisanych danych, czy każdy etap wyłącza się i włącza zgodnie z założeniem.

Które produkty ICP DAS pasują

• Koncentratory: PMC-5231, PMC-5231M, PMC-2241M, PMC-2841M, PMC-5151-EN, PMD-2201-EN i PMD-4201-EN mają silnik logiczny IF-THEN-ELSE do zarządzania zapotrzebowaniem mocy. Modele PMD dodatkowo mają lokalny panel dotykowy.
• Mierniki: seria PM-3133, PM-3133-RCT do dużych przewodów oraz PM-4324 tam, gdzie wiele obwodów korzysta z jednej tablicy.
• Wyjścia: moduły przekaźnikowe M-7000, np. M-7061, lub rozszerzenie kartami XV.
• Pojedynczy miernik: gdy trzeba nadzorować tylko jedno zasilanie, PM-5133 pokazuje trend zapotrzebowania z 1 godziny na ekranie dotykowym 3,5", daje ostrzeżenie o zamówionej mocy i ma dwa wyjścia przekaźnikowe uruchamiane zdefiniowanymi alarmami. Przy większej liczbie wyjść lub etapowych regułach użyj koncentratora.

Wyślij do działu handlowego swój limit zapotrzebowania, profil obciążenia i listę odbiorników, które można przerwać, a pomożemy zaplanować mierniki, koncentrator i wyjścia.