Barion Pixel

Villanyszerelők Lapja

Energiafelügyeleti rendszer ipari és kereskedelmi területeken

2003. december 1. | Kerekes László |  2493 | |

Az alábbi tartalom archív, 18 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

A villamosenergia-felügyeleti megoldások iránt Magyarországon is egyre inkább növekvő igény jelentkezik. Az ipari, kereskedelmi létesítmények vezetői számára a költségek optimalizálása egyre égetőbb feladat. Korábban ez legtöbbször az önálló gyártóeg...

A villamosenergia-felügyeleti megoldások iránt Magyarországon is egyre inkább növekvő igény jelentkezik. Az ipari, kereskedelmi létesítmények vezetői számára a költségek optimalizálása egyre égetőbb feladat. Korábban ez legtöbbször az önálló gyártóegységeken vagy épületeken belül telepített villamos rendszerre vonatkozott, manapság viszont egyre gyakoribb a több telephelyes (1. ábra) installációk működési költségének összevont optimalizálása. Ezek a megoldások költségcsökkentéshez és/vagy a villamos energia minőségének javításához vezetnek gyors megtérüléssel, melyet fokozatos bővítéssel lehet elérni.

A villamosenergia-menedzsment nyújtotta lehetőségek a villamos hálózatokkal szemben támasztott igényeinkhez igazodnak, mint pl. személyek és gépek védelme, valós villamos költségek, a villamos energia minőségének és rendelkezésre állásának javulása, és végül, de nem utolsó sorban a hálózat könnyebb működtetése, karbantartása. Ezen igények fontossága természetesen eltérő lehet az egyes hálózatok méretétől, kialakításától, a zárlatok következményeitől és az energiaköltségtől függően. A fenti szükségletek lefedéséhez különféle funkciókat hoztak létre, amelyek három fő csoportba sorolhatók:
• védelmi funkciók,
• felügyeleti funkciók,
• vezérlő funkciók.

Minden funkció egy vagy több szükséglet kielégítésére is alkalmas kell, hogy legyen, ezért a kivitelezéshez a különféle összetevőknek tudniuk kell egymással kommunikálni. Az információs technológia adta lehetőségeket jól fel tudjuk használni ezen célok elérésének érdekében, ahol az általános rendszer felépítése a következő lehet:
• intelligens elektronikus eszközök,
• szoftver a villamos rendszer kezeléséhez,
• kommunikációs hálózat.

Az alkalmazási lehetőségeket tekintve a villamos hálózat lehet akár 10 MVA teljesítményt meghaladó nagyfogyasztó középfeszültségű vételezéssel és elszámolással, egészen az 1 MVA alatti kisipari, szolgáltatói felhasználó kisfeszültségű vételezéssel és elszámolással, szünetmentes tápellátás nélkül. Bármilyen hálózatunk is van, fontos, hogy a hálózat és a benne telepített berendezések a folyamatos energiaellátás szempontját figyelembe véve álljanak rendelkezésre. Ettől függetlenül persze előfordulhat hiba, legtöbbször a szigetelés miatt, véletlen érintés építés közben vagy készülék közvetlen bekapcsolásakor.

Az ilyen hibák következménye általában:
• túlmelegedés, ami a berendezés tönkremeneteléhez vezethet, de szélsőséges esetben tüzet is okozhat,
• a kezelőszemélyzet veszélyeztetése potenciálemelkedés következtében, amelyet földzárlat okoz,
• hálózati zavarok, amelyek a forgógépek stabilitásának csökkenését, forgási rendellenességet okozhatnak.
Ezért fontos a biztonságos hálózat kiépítése a személyek és berendezések védelme érdekében.

Fogyasztás
Az áramszolgáltató által kiszabott tarifarendszertől és az energiafogyasztás szintjétől függően az energiaveszteségek elkerülhetővé válhatnak a folyamatos energiafelügyelet használatával. Habár az áramszolgáltatók egyre többféle szerződést ajánlanak, amelyben a tarifarendszert úgy kínálják, hogy többletfogyasztásra ösztönözzön "völgyidőszakban", azonban a fogyasztónak büntetést kell fizetnie, amennyiben az energiafogyasztás meghaladja a meghatározott plafont. A nagyfogyasztókkal kötött egyedi szerződésekben a lekötött energiától való csekély mértékű eltérés esetén is büntetést kell fizetni az áramszolgáltató részére, akár többlet, akár alulfogyasztásról van is szó. Ezek miatt fontos a tarifarendszer használatának optimalizálása, ismerve a napi vagy szezonális fogyasztást és a teljesítménytényező változását. Ez megvalósítható az általános adatfelügyelettel, ahol ellenőrizni és analizálni lehet az eredményeket.

Ezen kívül az árampiaci liberalizáció mértékétől függően a szolgáltató és a nagyfogyasztó közötti megállapodások módosíthatók. Magyarországon a 2001 végén elfogadott villamosenergia-törvény alapján ez év elején nyílt meg a hazai árampiac az ország mintegy kétszáz (legalább évi 6,5 GWh fogyasztású) ipari nagyfogyasztója számára. Az általuk felhasznált mennyiség a hazai kapacitásoknak mintegy harmadát teszi ki. Az ipari és kereskedelmi fogyasztók szempontjából ennek egyik következménye természetesen az a lehetőség, hogy kedvezőbb tarifastruktúrát alakítsanak ki számukra. A tarifastruktúra egyre inkább összetettebbé válik, ezért a felügyeleti rendszerek hasznossága hamar megmutatkozik a legkedvezőbb szerződés kidolgozásakor.

Minőségi költségek
Az energiaellátás kimaradásából eredő pénzügyi következmények jól ismertek, a villamos energia minősége (a hálózati zavarok erőssége, mint pl. felharmonikusok jelenléte) ugyancsak jelentős mértékű extraköltséget okozhat. Néhány áramszolgáltató a tarifáját az energia minőségétől is függővé teszi (folyamatos ellátás, felharmonikusok). Emiatt a valósidejű részletes felharmonikus mérése az operátort segíti, hogy optimalizálhassa az energiaköltségeket, valamint pontosíthassa a gépek karbantartási ciklusait.

A villamos energia minősége
A folyamatos energiaellátás követelménye ma már nem csak a nagyipari fogyasztóknál jellemző, hanem a kisfeszültségen vételező kisebb vállalkozások számára is igen fontos kritérium. Az energia minőségi előírásait Magyarországon az MSZ EN 50160 szabvány tartalmazza, amelyben a hálózati feszültség frekvenciáját, nagyságát, hullámformáját és szimmetriáját határozza meg. Az áramszolgáltatók a tarifarendszerük kidolgozásakor ezt a szabványt is figyelembe kell, hogy vegyék.

A villamos hálózatban leggyakrabban jelentkező hullámalakzavarok a feszültségkimaradások és -letörések, túlfeszültségek vagy feszültségemelkedések. Ezek kiváltó okai általában a terhelés változásai normál üzemi viszonyok közben (pl. nagy teljesítményű motorok indítása, KÖF/KIF transzformátor bekapcsolása, fázisjavító telepek használata a teljesítménytényező javítása érdekében), vagy véletlenszerű külső hatás eredményeképpen (pl. rövidzárlat, villámcsapás) a hálózatba bejutó zavarjelek. Ezek persze nem feltétlenül veszélyesek az elektromos berendezésekre, de károsíthatják az elektronikus készülékeket, ezért ezeket védeni kell a hibás működés kiküszöbölése érdekében.

Hatásos és meddő teljesítmény
Bármilyen folyamatról legyen is szó, "munkavégzésre" a teljesítménynek csak a hatásos része használható fel. A felhasználóknak figyelembe kell venniük, hogy az energia meddő öszszetevője okozza a veszteségeket a transzformátorokban, vezetékekben, és ez okoz nagy feszültségesést a hálózaton. A túlterhelések miatt az áramszolgáltatók és a fogyasztók túlméretezik a hálózatukat. Az áramszolgáltatók számára a lehető legkedvezőtlenebb eset, ha az éppen maximális kapacitással működő hálózatban pl. feszültségletörés kelet justify#8221; segítségével. Ezt a fajta megoldást inkább kis- és közepes létesítményekben alkalmazzák, elsősorban a költségtényező miatt.kezik.

Technológia és megoldások
A villamosenergia-felügyelet a villamos installáció védelmét, ellenőrzését és vezérlését jelenti bármikor és bárhonnan, ami a rendszerbe foglalt információtechnológiára alapuló eszközökkel valósítható meg. Jelenleg a villamos installáció fejlesztésének legmegfelelőbb módja az, ha néhány intelligens elektronikus eszköz elosztott architektúrájú hálózaton kommunikál egymással, mert ily módon közvetlenül lehetnek a kapcsolókészülékhez telepítve, de egyúttal az operátor is könynyen hozzáférhet.
Az intelligens elektronikus eszközök pl. az alábbiak lehetnek (2. ábra):
• a középfeszültségű védelmi relék,
• a kisfeszültségű teljesítménymegszakítókba építhető védelmi-vezérlőegységek,
• a háromfázisú teljesítménymérők,
• a hálózatanalizátorok
• és egyéb Modbus protokollt használó mérőeszközök (akár nem villamos jellemzők mérésére is).

Ez utóbbi rendkívül fontos dolog, hiszen lehetőségünk nyílik egy teljes mérésadat-gyűjtő rendszer kiépítésére, amely magában foglalja a villamos energiát, valamint a gáz- és vízellátást is! A mérési adatokhoz az internetet használva gyakorlatilag bárhonnan hozzáférhetünk, és ha kell beavatkozhatunk.

A felügyeleti szoftverek általában Windows operációs rendszeren futnak, két alaptípusuk lehet:
• előre programozott, amelynek az az előnye, hogy az eszközöket a rendszer felismeri, beállításuk rendkívül egyszerű (3. ábra). Nincs szükség bonyolult programozói fogásokra, a rendszerbe telepíthető eszközöket menüből lehet kiválasztani és konfigurálni. Ennek feltétele, hogy a program rendelkezzen a megfelelő driverrel, amely kezeli a használandó eszközt. A programon belül elérhető funkcióknak a konfigurált intelligens mérőeszköz szab határt. További előny az adatok kiértékelésekor jelentkezik, ugyanis hasonlóan egyéb Windows szövegszerkesztőkhöz vagy táblázatkezelőkhöz, a megjelenítést néhány klikkeléssel el lehet érni a "varázsló" segítségével. Ezt a fajta megoldást inkább kis- és közepes létesítményekben alkalmazzák, elsősorban a költségtényező miatt.
• teljesen nyílt SCADA szoftver, amelyet a felhasználó igénye szerint lehet az adott alkalmazáshoz egyedileg elkészíteni. Itt már átgondolt és aprólékosan kidolgozott algoritmusokat használva kell minden egyes eszközt egyedileg beilleszteni a rendszerbe, viszont a megjelenítés és kiértékelés teljes mértékben a felhasználó egyedi igényei szerint történhet. A magas költség miatt elsősorban nagyvállala-tok választják ezt a megoldást.

Bármely megoldást is választjuk, a kommunikációs hálózat általában többszintű:
• a kapcsolókészülékeket vezérlő intelligens elektronikus eszközök valamilyen "egyszerűbb", pl. Modbus protokollt használnak,
• ezt a távolsági korlát és az átviteli sebesség növelése érdekében célszerű átváltani Ethernet protokollra, amelyet a pl. a hálózatanalizátorba telepíthető, vagy a különálló Modbus/Ethernet csatolókkal lehet megvalósítani.

Külön érdekesség az olyan egység, amely az "átjáró funkción" túl e-mail és közvetve SMS (short message service) üzeneteket képes küldeni akár mobiltelefonra is a teljesítménymegszakítókba telepíthető védelmi-vezérlőegység jelzései alapján. Az egész rendszer működtetésének a lelke azonban kétség kívül a kezelőszoftver: többféle változata is rendelkezésre áll, lehetőséget kínálva akár kliens-szerver architektúra kiépítésére több telephelyes vállalkozások esetében. A Windows operációs rendszerre épülő program rendkívül széles körű és alapos hálózati analízist tesz lehetővé, ugyanakkor a közvetlen kommunikáció a villamos kapcsolókészülékekkel lehetővé teszi automatikus ellenőrző/lekapcsolási funkciók beállítását is.


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem