Begrænsning af effekttoppe med IF-THEN-regler i en datakoncentrator

Mange elaftaler for erhvervs- og industrivirksomheder indeholder en afgift baseret på det højeste effektbehov i afregningsperioden eller en aftalt kapacitet, som ikke bør overskrides. Toppen skyldes ofte et kortvarigt sammenfald af laster, der godt kunne have ventet et par minutter, f.eks. vandvarmere, ventilation eller ladestandere til elbiler. At begrænse effekttoppe vil sige at opdage dette sammenfald i tide og koble nogle af disse laster fra i et stykke tid. Denne artikel forklarer, hvordan effektbehov måles, og hvordan man opbygger trinvis lastudkobling med IF-THEN-ELSE-logikken i en ICP DAS datakoncentrator til elmålere, med et gennemregnet eksempel.

Effektbehov, effekttop og integrationsperiode

Den øjeblikkelige effekt ændrer sig fra sekund til sekund. Effektbehovet er middeleffekten over en fast integrationsperiode, ofte 15 minutter; den præcise periode og afregningsmåden fastlægges i elaftalen eller af netselskabet. Effekttoppen er den højeste af disse middelværdier i afregningsperioden. To konsekvenser er vigtige for styringen:

• En kort spids tæller kun i forhold til sin varighed. 100 kW ekstra i 3 minutter hæver et 15-minutters gennemsnit med 20 kW, ikke med 100 kW.
• Der er tid til at reagere. Hvis forbruget tidligt i perioden er på vej over grænsen, kan det holde gennemsnittet under grænsen at koble nogle få laster fra i resten af perioden.

Lastudkobling flytter primært forbruget i tid. Vælg laster, der kan afbrydes i nogle minutter uden at skade processen, produktkvaliteten eller komforten.

Hvad koncentratoren tilbyder

ICP DAS datakoncentratorerne i PMC- og PMD-serien har en indbygget IF-THEN-ELSE-logikmotor til styring af effektbehov. Reglerne redigeres på websider uden programmering, og specifikationerne angiver et ubegrænset antal regler, timere og tidsplaner samt interne registre (70 på PMC-5231). Koncentratoren læser elmålerne og tilpasser driften af enhederne efter effektsituationen via Modbus I/O-moduler, og det er sådan, lastudkoblingen udføres. Alarmer kan sendes pr. e-mail og på IIoT-modellerne også via LINE eller Telegram.

Hvilke værdier der kan bruges som betingelser i reglerne, og hvordan effektbehovet beregnes, afhænger af model og firmware; se brugermanualen, før designet lægges fast.

Udgange til kobling af laster

• M-7000 RS-485 I/O-moduler, f.eks. M-7061 med 12 Form A-effektrelæer dimensioneret til 5 A ved 250 VAC. Konfigurerbare sikre værdier og en dobbelt watchdog bestemmer, hvad hver udgang gør, hvis kommunikationen afbrydes.
• Udvidelseskort af typen XV-board på PMC-5231, PMC-2241M og PMC-2841M eller XW-boards på PMC-5151.
• Standard Modbus TCP- eller Modbus RTU-slavemoduler, som koncentratorerne også kan bruge.

Disse relæer kobler kontaktorspoler eller frigivelsesindgange, ikke selve lasten. Tilslutning i en eltavle skal udføres af en autoriseret elinstallatør.

Udkoblingslogik til begrænsning af effekttoppe

1. Mål det samlede forbrug med en trefaset måler på hovedindføringen, f.eks. en PM-3133-RCT med Rogowski-spoler til store kabler.
2. Opstil de udkoblelige laster i prioriteret rækkefølge, med effekten for hver last, hvor længe den må være slukket, og hvor ofte den må kobles.
3. Fastsæt trinvise tærskler: et advarselsniveau og derefter én tærskel pr. trin. Kobl lasten med lavest prioritet ud først.
4. Tilføj forsinkelser og hysterese. Kobl kun ud, når en tærskel har været overskredet i et stykke tid, og kobl kun ind igen, når effekten er faldet tydeligt under den – ellers pendler lasterne omkring grænsen.
5. Begræns udkoblingstiden, og genindkobl i omvendt rækkefølge. Kobl hver last ind igen efter dens maksimale udkoblingstid, og genindkobl den sidst udkoblede last først.
6. Brug tidsplaner til kun at aktivere udkobling, når der er behov for det, og sørg for en manuel overstyring.
7. Definér den fejlsikre tilstand. Beslut, om hver last skal køre eller forblive slukket, hvis koncentratoren eller bussen svigter, og indstil udgangsmodulets sikre værdier derefter.

Gennemregnet eksempel

En bygning har et mål for maksimalt effektbehov på 250 kW. Alle tal her er eksempelværdier; brug jeres egen aftale og egne lastdata. En måler af typen PM-3133-RCT500P på hovedindføringen aflæses af en PMC-5231 via RS-485. Et relæmodul af typen M-7061 på samme RS-485-linje styrer kontaktorer eller frigivelsesindgange for tre udkoblelige laster.

Reglerne i forenklet form (webkonfigurationen ser anderledes ud):

• IF samlet kW > 225 i 60 s THEN send e-mail "effektadvarsel"
• IF samlet kW > 235 i 60 s THEN relæ 1 OFF
• IF samlet kW > 245 i 60 s THEN relæ 2 OFF
• IF samlet kW > 250 i 30 s THEN relæ 3 OFF
• IF samlet kW < 190 i 5 min THEN genindkobl det sidst udkoblede relæ
• IF relæ n OFF længere end dets maks. udkoblingstid THEN relæ n ON

Forsinkelserne og grænserne for udkoblingstid kan realiseres med timerfunktionen. Forsinkelsen forhindrer, at motorstarter og andre korte spidser, som næppe påvirker et 15-minutters gennemsnit, udløser en udkobling. Test reglerne uden for arbejdstiden med sænkede tærskler, og kontrollér i de loggede data, at hvert trin kobler ud og ind igen som tilsigtet.

Hvilke ICP DAS-produkter passer

• Koncentratorer: PMC-5231, PMC-5231M, PMC-2241M, PMC-2841M, PMC-5151-EN, PMD-2201-EN og PMD-4201-EN har alle IF-THEN-ELSE-logikmotoren til styring af effektbehov. PMD-modellerne har desuden et lokalt touchpanel.
• Målere: serien PM-3133, PM-3133-RCT til store ledere og PM-4324, hvor mange afgange deler én tavle.
• Udgange: relæmoduler fra M-7000 som M-7061 eller udvidelse med XV-board.
• Enkelt måler: Hvor kun én indføring skal overvåges, viser PM-5133 en 1-times effekttrend på sin 3,5" touchskærm, giver advarsel om aftalt kapacitet og har to relæudgange, der udløses af definerede alarmer. Til flere udgange eller trinvise regler bør man bruge en koncentrator.

Send teknisk salg jeres effektgrænse, en lastprofil og en liste over laster, der kan afbrydes, så hjælper vi med at planlægge målere, koncentrator og udgange.