Begränsa effekttoppar med IF-THEN-regler i en datakoncentrator

Många elavtal för kommersiella och industriella anläggningar innehåller en avgift som baseras på det högsta effektuttaget under debiteringsperioden, eller en abonnerad effekt som inte bör överskridas. Toppen orsakas ofta av en kort överlappning mellan laster som hade kunnat vänta några minuter, till exempel varmvattenberedare, ventilation eller laddare för elfordon. Att begränsa effekttoppar innebär att upptäcka överlappningen i tid och koppla bort några av dessa laster en stund. Den här artikeln förklarar hur effektuttaget mäts och hur du bygger stegvis lastfrånkoppling med IF-THEN-ELSE-logiken i en datakoncentrator för elmätare från ICP DAS, med ett räkneexempel.

Effektuttag, effekttopp och integrationsperiod

Den momentana effekten ändras från sekund till sekund. Effektuttaget är medeleffekten över en fast integrationsperiod, ofta 15 minuter; den exakta perioden och hur den debiteras bestäms av elavtalet eller elnätsföretaget. Effekttoppen är det högsta av dessa medelvärden under debiteringsperioden. Två konsekvenser har betydelse för styrningen:

• En kort spik räknas bara i proportion till sin längd. Extra 100 kW under 3 minuter höjer ett 15-minutersmedelvärde med 20 kW, inte med 100 kW.
• Det finns tid att reagera. Om förbrukningen tidigt i perioden är på väg över gränsen kan medelvärdet hållas under om några laster kopplas bort under resten av perioden.

Lastfrånkoppling flyttar i första hand förbrukningen i tid. Välj laster som kan avbrytas några minuter utan att det skadar processen, produktkvaliteten eller komforten.

Vad koncentratorn erbjuder

Datakoncentratorerna i ICP DAS PMC- och PMD-serierna har en inbyggd IF-THEN-ELSE-logikmotor för styrning av effektuttag. Reglerna redigeras på webbsidor utan programmering, och enligt specifikationerna finns ett obegränsat antal regler, timrar och scheman samt interna register (70 på PMC-5231). Koncentratorn läser av elmätarna och anpassar driften av utrustning efter effektläget via Modbus I/O-moduler, och det är så lastfrånkopplingen genomförs. Larm kan skickas via e-post och på IIoT-modellerna även via LINE eller Telegram.

Vilka värden som kan användas som villkor i reglerna, och hur effektuttaget beräknas, beror på modell och firmware; kontrollera i användarmanualen innan du låser konstruktionen.

Utgångar för att koppla laster

• M-7000 RS-485 I/O-moduler, till exempel M-7061 med 12 slutande effektreläer (Form A) för 5 A vid 250 VAC. Konfigurerbara säkra värden och en dubbel watchdog bestämmer vad varje utgång gör när kommunikationen bryts.
• Expansionskort av typen XV-board på PMC-5231, PMC-2241M och PMC-2841M, eller XW-board på PMC-5151.
• Vanliga slavmoduler för Modbus TCP eller Modbus RTU, som koncentratorerna också kan använda.

Reläerna kopplar kontaktorspolar eller frigivningsingångar, inte själva lasten. Inkoppling i en elcentral ska utföras av en behörig elektriker.

Logik för lastfrånkoppling för att begränsa effekttoppar

1. Mät den totala effekten med en trefasmätare på huvudintaget, till exempel en PM-3133-RCT med Rogowskispolar för grova kablar.
2. Lista de frånkopplingsbara lasterna i prioritetsordning, med effekt för varje last, hur länge den får vara bortkopplad och hur ofta den får kopplas.
3. Sätt stegvisa gränsvärden: en varningsnivå och sedan ett gränsvärde per steg. Koppla bort lasten med lägst prioritet först.
4. Lägg till fördröjningar och hysteres. Koppla bort först när ett gränsvärde har överskridits under en viss tid, och återinkoppla först när effekten har sjunkit tydligt under det, annars pendlar lasterna kring gränsen.
5. Begränsa bortkopplingstiden och återinkoppla i omvänd ordning. Koppla in varje last igen efter dess maximala bortkopplingstid, och återinkoppla den senast bortkopplade lasten först.
6. Använd scheman så att frånkopplingen bara är aktiv när den behövs, och ordna en manuell överstyrning.
7. Definiera det felsäkra läget. Bestäm om varje last ska gå eller vara avstängd om koncentratorn eller bussen fallerar, och ställ in utgångsmodulens säkra värden därefter.

Räkneexempel

En byggnad har ett mål för maximalt effektuttag på 250 kW. Alla siffror här är exempelvärden; använd dina egna avtals- och lastdata. En mätare av typen PM-3133-RCT500P på huvudintaget läses av en PMC-5231 via RS-485. En relämodul M-7061 på samma RS-485-slinga styr kontaktorer eller frigivningsingångar för tre frånkopplingsbara laster.

Reglerna i förenklad form (webbkonfigurationen ser annorlunda ut):

• IF total kW > 225 i 60 s THEN skicka e-post "varning effektuttag"
• IF total kW > 235 i 60 s THEN relä 1 FRÅN
• IF total kW > 245 i 60 s THEN relä 2 FRÅN
• IF total kW > 250 i 30 s THEN relä 3 FRÅN
• IF total kW < 190 i 5 min THEN återinkoppla senast frånslagna relä
• IF relä n FRÅN längre än dess max. bortkopplingstid THEN relä n TILL

Fördröjningarna och begränsningarna av bortkopplingstiden kan realiseras med timerfunktionen. Fördröjningen hindrar motorstarter och andra korta spikar, som knappt påverkar ett 15-minutersmedelvärde, från att utlösa en frånkoppling. Testa reglerna utanför arbetstid med sänkta gränsvärden, och kontrollera i loggade data att varje steg kopplar bort och återinkopplar som avsett.

Vilka ICP DAS-produkter som passar

• Koncentratorer: PMC-5231, PMC-5231M, PMC-2241M, PMC-2841M, PMC-5151-EN, PMD-2201-EN och PMD-4201-EN har alla IF-THEN-ELSE-logikmotorn för styrning av effektuttag. PMD-modellerna har dessutom en lokal pekpanel.
• Mätare: serien PM-3133, PM-3133-RCT för grova ledare och PM-4324 där många avgångar delar en central.
• Utgångar: relämoduler i serien M-7000, till exempel M-7061, eller expansion med XV-board.
• Enskild mätare: där bara ett intag behöver övervakas visar PM-5133 en trend för effektuttaget under 1 timme på sin 3,5" pekskärm, ger varning för abonnerad effekt och har två reläutgångar som utlöses av definierade larm. För fler utgångar eller stegvisa regler, använd en koncentrator.

Skicka din effektgräns, en lastprofil och en lista över laster som kan avbrytas till vår tekniska säljavdelning, så hjälper vi dig att planera mätare, koncentrator och utgångar.