Analizator ND1 – jakość energii elektrycznej pod kontrolą

Ta ocena nie wynika jedynie ze względów technicznych, ale przede wszystkim z racji rozliczeń finansowych pomiędzy dostawcą a odbiorcą energii elektrycznej. Rozliczenia dostaw energii elektrycznej podlegają coraz ostrzejszym rygorom ekonomicznym. Dlatego powstaje potrzeba pozyskiwania użytecznej informacji, która z jednej strony będzie dostarczona i przedstawiona w sposób powszechny i łatwy, a z drugiej strony będzie uwzględniała konkretne aspekty ekonomiczne i wagi finansowe transakcji dostaw i odbiorów energii. W związku z tym, oprócz informacji ilościowej, bardziej istotne stają się obserwacje jakości dostarczanej energii w okresach rozrachunkowych. Przez jakość energii elektrycznej rozumiany jest zbiór charakterystyk i parametrów napięć zasilających, których większość została zebrana w normach takich jak PN-EN 50160 i serii PN-EN 61000.

W ostatnich dwóch latach zaobserwowano znaczny wzrost cen energii elektrycznej dla odbiorców przemysłowych w stosunku do okresu wcześniejszego. Spowodowane to było m.in. uwolnieniem cen energii dla tej grupy odbiorców. Oznacza to, że kontrola parametrów jakościowych będzie kluczowym instrumentem w optymalizacji procesów produkcyjnych tak, aby zużycie i jakość energii były dopasowane do energochłonnych technologii stosowanych u poszczególnych producentów i miały bezpośrednie przełożenie na możliwość obniżenia kosztów produkcji, a dalej kosztów wytworzenia produktów.

Wysokość opłat za energię elektryczną dla odbiorców przemysłowych wynika nie tylko z wielkości jej zużycia, ale także z wielkości zamówionej mocy (opłata za jej przekraczanie) oraz jakości energii zakłóceń wprowadzanych do sieci energetycznej przez odbiorców (opłata za przekraczanie współczynnika mocy biernej tgφ), co przełożyło się na znaczny wzrost cen dla odbiorców przemysłowych, głównie w ostatnich dwóch latach.

Istotnym zjawiskiem przy dostawach i odbiorach energii są również zakłócenia energii elektrycznej (zarówno zakłócenia dostaw energii jak i jakości), które mają odzwierciedlenie nie tylko w wysokości opłat za dostawy energii, ale także w kosztach związanych z remontami maszyn, stratami produkcyjnymi wynikającymi z nieplanowanych zatrzymań ciągów produkcyjnych, stratami materiału i jakością wytwarzanych produktów.

Szacuje się, że problemy związane z jakością zasilania kosztują przemysł i handel w Unii Europejskiej około 100 mld EUR rocznie, gdy tymczasem nakłady na środki zapobiegające powstawaniu tych problemów są mniejsze niż 5 % tych kosztów. Szczegółowe zagadnienia jakości energii zostały zebrane w normie PN-EN 50160 definiującej jednoznacznie parametry opisujące napięcie zasilające sieci niskiego NN i średniego napięcia SN oraz określającej ich dopuszczalne odchylenia od wartości nominalnych.

Przemysłowe urządzenia pomiarowe, czy też stosowane urządzenia rozliczeniowe zużycia energii dostarczają informacji jedynie o wartościach chwilowych lub o wartościach za okres. Dla potrzeb wiedzy chwilowej rozwiązanie to jest w zupełności wystarczające. Aby jednak uzyskać pełen obraz zjawisk zachodzących zarówno w procesie dostaw energii, jak i procesie jej efektywnego wykorzystania, potrzebna jest szersza analiza wielu parametrów jakościowych i ilościowych energii w czasie. Istotna jest więc ocena danych w pewnych okresach, np. w ciągu zmiany produkcyjnej, doby, tygodnia lub miesiąca czy cyklu produkcyjnego. Dotyczy to m.in. zużycia energii elektrycznej, profilu obciążenia (mocy 15-minutowej), wartości współczynnika mocy (cosφ), lub – częściej – zawartego w umowach z dostawcą energii tgφ.

Powszechnie stosowane zasilacze impulsowe, układy przekształcające napięcie, urządzenia tyrystorowe są źródłami zakłóceń. Dlatego oprócz informacji o wartościach napięcia, prądu, mocy czy energii, równie ważna jest informacja o analizie rozkładu harmonicznych, wykrytych oraz zarejestrowanych zapadach i zanikach napięcia czy też badanie występowania asymetrii napięcia zasilającego. Parametry te mają bezpośredni wpływ na prawidłową pracę i żywotność maszyn. Wyłączenia maszyn i ciągów technologicznych oraz skrócenie ich cyklu eksploatacyjnego powoduje nieodwracalne straty ekonomiczne związane ze stratą materiału, z ponownym uruchomieniem ciągów produkcyjnych oraz koniecznością częstszych przeglądów i napraw parku maszynowego. W związku z tym, w przemysłowych zakładach produkcyjnych dla osiągnięcia optymalnych warunków odbioru bardzo istotne jest ciągłe monitorowanie parametrów jakościowych i ilościowych energii elektrycznej.

Wychodząc naprzeciw potrzebom pozyskania wiarygodnej informacji użytecznej – ilościowej i jakościowej – o energii elektrycznej oraz wprowadzenia optymalizacji kosztów zużycia energii, w L.Z.A.E. Lumel S.A. opracowano i wprowadzono do oferty analizator-rejestrator parametrów energii elektrycznej typu ND1, spełniający wszystkie kryteria pomiarów i analiz ilościowo-jakościowych energii elektrycznej.

W ND1 zastosowano nowatorskie rozwiązania szybkich układów pomiarowych umożliwiających jednoczesny pomiar i rejestrację parametrów oraz wykonywanie zaawansowanych obliczeń w czasie rzeczywistym.

W analizatorze ND1 dane zapisywane są na karcie CompactFlash o dużej jak na urządzenia przemysłowe pojemności 4 GB. Pozwala to rejestrować zdarzenia w pracy systemu energetycznego, jak i wartości chwilowe wielu parametrów energii elektrycznej. Dzięki temu możliwa jest późniejsza analiza wartości poszczególnych parametrów w czasie. Graficzny ekran dotykowy zapewnia intuicyjną i prostą obsługę urządzenia, co jest cechą unikatową w tego typu produktach. Urządzenie ma wbudowany interfejs Ethernet 10/100 Mbit oraz oprogramowanie serwera HTTP. Dzięki temu po podłączeniu urządzenia do sieci Ethernet zarówno bieżące, jak i archiwalne dane są zdalnie dostępne z poziomu przeglądarki internetowej.

Funkcjonalność analizatora ND1 zapewnia m.in.:

• rejestrację parametrów jakości energii zgodnie z normą PN-EN 50160; urządzenie ma predefiniowane poziomy kontroli poszczególnych parametrów; użytkownik może również modyfikować wszelkie nastawy zgodnie z własnymi potrzebami lub lokalnymi regulacjami prawnymi pomiar prądu w przewodzie neutralnym (parametr ważny w przypadku wystąpienia asymetrii napięcia trójfazowego)
• analizę harmonicznych prądów i napięć do 51-szej
• zliczanie energii w czterech strefach taryfowych
• rejestrację parametrów jakości energii oraz wartości chwilowych wybranych parametrów (w tym profilu mocy)
• rejestrację zdarzeń w stacjach rozdzielczych, przyłączach energetycznych i procesach produkcyjnych oraz stanu innych urządzeń i maszyn poprzez 12 wejść binarnych
• rejestrację do 24 parametrów z innych urządzeń poprzez interfejs RS-485 z protokołem MODBUS
• kontrolę mocy zamówionej (funkcja strażnika mocy)
• kontrolę wybranych parametrów oraz sygnalizację przekroczeń dopuszczalnych wartości przez wyjścia alarmowe
• retransmisję wybranych parametrów do układów analogowej telemechaniki poprzez wyjścia analogowe.

Duże możliwości pomiarowe oraz oferowane zasoby sprzętowe analizatora ND1 dają użytkownikowi szerokie spektrum zastosowania urządzenia. ND1 pełni funkcję pięciu urządzeń (rys. 2):

• analizatora parametrów sieci energetycznej
• przetwornika tych parametrów
• rejestratora
• przemysłowego serwera HTTP, zapewniającego zdalny dostęp do danych
• regulatora wybranych wartości mierzonych, np. mocy zamówionej czy też regulatora mocy biernej.

Ponadto zdalny dostęp do danych pomiarowych poprzez interfejs Ethernet pozwala w tani sposób nadzorować jakość energi w obiektach rozproszonych.

ND1 oprócz bardzo dobrych technicznych parametrów metrologicznych charakteryzuje się znakomitymi możliwościami prezentacji danych na ekranie LCD. Należą do nich prezentacje wskaźnikowe, układy bargrafów, zestawienia tabelaryczne, diagramy wektorowe (unikalna funkcjonalność!), pełne rozkłady harmonicznych napięć i prądów dla poszczególnych faz i wiele innych. Wybrane przykłady prezentacji danych w urządzeniu ND1 przedstawiono na rys. 3.

Wraz z analizatorem-rejestratorem ND1 dostarczane jest oprogramowanie ND Archiwizacja, do zarządzania danymi zarejestrowanymi na karcie CompactFlash. Możliwe jest tworzenie zestawień tabelarycznych i wykresów oraz raportu zestawiającego parametry jakości energii. Dzięki temu przygotowanie raportów i analiz nie wymaga stosowania zaawansowanych systemów komputerowych. ND Archiwizacja umożliwia między innymi filtrowanie danych wg różnych kryteriów czasowo-wartościowych, sporządzania gotowych raportów i wykresów. Przykłady przedstawiono na rys. 4.

Wybrane dane można zapisać do pliku w formacie csv, xls lub html w celu dokumentacji lub dalszego przetwarzania, jak również dla celów nadzorowania procesu zużycia energii elektrycznej.

Bogate funkcje pomiarowe analizatora ND1 oraz możliwość rejestracji wielu wartości chwilowych i zdarzeń pozwalają na wnikliwą analizę zapotrzebowania na energię elektryczną w poszczególnych procesach czy całych zakładach produkcyjnych. Pozyskane za pomocą ND1 informacje stają się informacjami użytecznymi, na podstawie których można rozpocząć i skutecznie prowadzić proces optymalizacji kosztów energii i dalej kosztów wytworzenia, co ma istotne znaczenie w procesach energochłonnych.

Dlatego też nowy analizator-rejestrator ND1 oferowany przez Lumel S.A. jest odpowiedzią na potrzeby postępującej komercjalizacji towaru, jaki stanowi energia elektryczna, oraz podstawowym narzędziem pozyskania informacji użytecznej, która wykorzystana we właściwy sposób dostarczy wymiernych korzyści finansowych przemysłowym odbiorcom energii elektrycznej.

Innowacyjność i użyteczność ND1 została potwierdzona przez gremium eksperckie i naukowe, między innymi poprzez przyznanie wyróżnienia analizatorowi-rejestratorowi ND1 podczas Międzynarodowych Targów Energetycznych ENERGETAB w Bielsku Białej, a także przyznanie Medalu Europejskiego – nagrody Business Centre Club i Urzędu Komitetu Integracji Europejskiej.

Aby uzyskać więcej szczegółowych informacji o nowym analizatorze ND1, prosimy o kontakt z Działem Sprzedaży L.Z.A.E. Lumel S.A. lub/i odwiedzenie strony internetowej www.lumel.com.pl.

Sławomir Kowalczyk, Krzysztof Pyszyński – LUMEL S.A.

źródło: LUMEL