Měření spotřeby energií ve společnosti Vítkovice, a.s.

Transkript

1 < 2 9 > Měření spotřeby energií ve společnosti Vítkovice, a.s. Výroba železa a železných výrobků je energeticky velmi náročný proces vyžadující trvalé zásobování nejen elektřinou, ale také plynem a vodou. Významným producentem v tomto oboru s dlouholetou tradicí je společnost Vítkovice, a.s. spolu s dalšími podniky nesoucími ve svém názvu základ tohoto jména (např. Vítkovice Steel). Dlouhá tradice je spojená také s dříve vybudovanými provozy a sítěmi rozvodu energií, které samozřejmě nedisponovaly dálkovým sběrem dat. Konkurenční prostředí na dnešním trhu přirozeně nutí výrobce ke snižování výrobních nákladů energie jsou zde na jednom z prvních míst. Aby to bylo možné, je nutno v první řadě zajistit spolehlivé měření a přenos dat spolu s jejich následným vyhodnocením a přesným rozúčtováním. Za tímto účelem byl nasazen systém měření spotřeby energií společnosti ELVAC IPC postavený na základě osvědčených jednotek MCS a RTU ve spojení s aplikačním SW vyšší úrovně AISYS. Prostředkem k tomu je spolehlivé měření spotřeby, kontrola a korekce odběrů v souladu s nasmlouvanými kapacitami a v konečném důsledku přesné rozúčtování nákladů na jednotlivá odběrná místa. Pro umocnění ekonomického profitu došlo ke sloučení nákupu energií několika samostatných subjektů pracujících v oblasti obsluhované stejným dodavatelem větší zákazník má lepší pozici pro jednání s dodavatelem a také možnost operativně přesouvat nasmlouvané kapacity v rámci vzniklého společenství. Situace V areálu společnosti a návazných provozech se nachází cca 30 větších i menších rozvoden elektrické energie, ze kterých jsou napájeny všechny provozní jednotky i několik externích maloodběratelů. Dodavatelem elektrické energie je Energetika Vítkovice, a.s. nezávislý subjekt se kterým je udržován běžný obchodní vztah. Předávacím místem jsou jednotlivé vývody rozvoden, na kterých jsou umístěny elektroměry, ze kterých však nemá odběratel žádnou možnost přímo získat aktuální data. V souladu s povinností dodavatele zajistit přesné měření a poskytnout údaje z měřidel oprávněnému zákazníkovi je prováděna výměna elektroměrů za nový typ, který toto umožní odběrateli jsou k dispozici impulsní výstupy z jednotlivých elektroměrů (cca 600, část z toho čtyřkvadrantních). Obdobný vztah a situace platí též v případě dodávky plynu (zemní plyn a technické plyny), kde se však jedná o menší počet měřidel (cca 10 měřících míst středotlak a 10 míst nízkotlak přes impulsy, technické plyny přes RS-485 a optiku). Zákazník si již v první fázi zvolil SW řešení vyšší úrovně, které by mělo zajistit potřebné zpracování dat systém AISYS společnosti AISE-JME. Pro tento systém tak bylo nutno vybudovat síť distribuovaných měřících stanic, které budou schopny dodávat data prostřednictvím sítě Ethernet. Pro případ výpadku serveru nebo datového spojení s ním bylo požadováno zajistit lokální zálohu dat čtvrthodinových odběrů o délce 7 dní, což již představuje nemalý balík dat. Navíc bylo nutno zajistit vzájemnou synchronizací času mezi jednotkami z přesného zdroje vysílače signálu DCF. Vhodným řešením těchto požadavků se ukázala kombinace jednotek MCS, které jsou dlouhodobě úspěšně nasazovány v řídicích a monitorovacích systémech rozvoden, a vestavného PC, které zajistí cenově efektivní Obchodní cíle Hlavním cílem zákazníka je snížení nákladů na nákup energií, které mají nemalý vliv na ekonomiku výroby.

2 < 3 0 > zálohu většího objemu dat spolu s komunikací po síti Ethernet. Počítač je vestavěn spolu s odpovídajícím počtem IO karet MCS do společné 19" vany. Vana MCS je osazena do rozváděčové skříně spolu se zdrojem zálohovaného napájení a svorkami pro připojení elektroměrů (dle konkrétního místa 20 až 100 vstupů na sestavu). Vestavné PC pracuje pod OS LINUX a programové vybavení bylo vytvořeno tak, aby bylo možno přímo předávat data serveru AISYS bez nutnosti změn na straně nadřazeného SW. Kromě údajů o množství spotřebované energie v zadaných časových úsecích (přepočtená suma impulsů) je vyhodnocován a předáván do nadřazeného systému též okamžitý odběr (z periody impulsů). Aplikace dokonce nabízí webové rozhraní pro snadné nastavení a diagnostiku každé jednotky jak místně přes servisní port, tak také vzdáleně přes počítačovou síť. Dvě z jednotek jsou doplněny o přijímač signálu DCF a jsou zdrojem času pro všechny ostatní stanice prostřednictvím sítě a protokolu NTP. Na správný provoz veškerého HW i SW dohlíží monitorovací systém GW 2005, který o případných anomáliích informuje servisní pracovníky pomocí SMS zpráv. Pro místa s menším počtem měřených vstupů (pod 10) není nasazení jednotek MCS ekonomické, pro tyto případy je naopak velmi výhodné použití jednotek NET RTU 4, které přinášejí v kompaktní podobě 16 digitálních vstupů s připojením na Ethernet, záložní paměť a napájení. Tyto jednotky komunikují odlišným komunikačním protokolem, který je však ze strany serveru AISYS podporován. S ohledem na své možnosti byly využity hlavně pro měření spotřeby plynu. Současné modely typu RTU7M již díky modulárnímu řešení nabízejí daleko širší možnosti a větší počty vstupů, což v budoucnu povede k cenově výhodnějšímu rozšiřování stávajícího systému při zachování zpětné kompatibility. Přínosy V krátkém čase, který byl určen na realizaci první části systému, se podařilo splnit všechny zadané požadavky. Po doladění všech konstant a propojení v systému byla kontrolou potvrzena vysoká přesnost a spolehlivost měření. V průběhu realizace byla také odhalena některá sporná odběrná místa, která v minulosti zatěžovala svými náklady nesprávná střediska či subjekty. Ekonomický přínos řešení byl díky jeho správnému používání takový, že již během prvního roku provozu došlo na úsporách k pokrytí nákladů na jeho vybudování. Produkty a technologie 26 ks sestava skříně sběru dat vybavená jednotkou MCS s embedded PC (OS LINUX), komunikací po Ethernetu a zálohovaným napájením cca 10 ks sestava skříně sběru dat vybavená jednotkou NET RTU s komunikací po Ethernetu a zálohovaným napájením 1 ks monitorovací systém GW 2005 (verze pro LINUX) 1 ks PC server AISYS, OS MS Windows ks klientské stanice (PC) AISYS, OS MS Windows 2000.XP

3 < 3 1 > Rekonstrukce měření Dopravního podniku města Brna, a.s. V roce 2007 probíhala rekonstrukce měníren el. proudu Dopravního podniku města Brna, a.s. Společnost ELVAC IPC s.r.o. byla vybrána jako subdodavatel firmy VA TECH HYDRO Automation Praha, která zajistila realizaci rekonstrukce elektrických zařízení. Součástí subdodávky byly využity služby a produkty firmy ELVAC IPC s.r.o. Stěžejním produktem dodávky byly komunikační jednotky RTU produktové řady NET RTU 4. Jednotky RTU jsou vlastním produktem firmy ELVAC IPC, s.r.o. Komunikační jednotky NET RTU 4 jsou využívány v systému pro přenos měřených dat a měření z elektroměrů. Zpracování měřených dat zajišťuje systém AISYS firmy AISE, s.r.o. Jednotky NET RTU 4 jsou v rekonstruovaném systému doplněny o komunikátory MOXA IA-240-LX, které zajišťují přenos dat z NET RTU 4 na server AISYS. Přenos dat mezi MOXA komunikátory a serverem je využíván třemi způsoby UMTS, GPRS nebo metalickou sítí a to v závislosti na místních podmínkách. Společně s dodávkou komunikačních jednotek byly provedeny také konfigurace komunikátorů včetně instalace zařízení na měnírnách a uvedení sítě do provozu. 35 ks NET RTU4 35 ks MOXA IA-240LX

4 <32> Řídicí systém RTU7MS pro Energetiku Vítkovice a.s. (EVi) Dodání řídicího systému RTU7MS na rozvodny vvn/vn v majetku Energetika Vítkovice a.s. (EVi). Vlastní nasazení systému provedla firma Sinit a.s. ve spolupráci s ČEZ Distribucí a.s., oddělení řídicí systémy oblast Morava, které zde nasadilo SCADA systém Mikrodispečink. Výchozí stav Rozvodny vvn/vn Energetiky Vítkovice a.s. jsou vybaveny technologií řízení z doby šedesátých let minulého sto letí. Rozvodny lze řídit pouze mís tně a chybí informace o stavech technologie na centrálním místě. Poruchy a výpadky energie lze řešit obtížně a s velkou časovou prodlevou. S rostoucími nároky na plynulost a spolehlivost dodávek elektrické energie pro zákazníky EVi a jejich výrobní závody vznikl požadavek na komplexní automatizovaný řídicí systém napojený na stávající vybavení rozvoden. 578 NadĜazený systém 'YRMLWê NUXK 578 'YRMLWê NUXK Řídicí systém má umožnit dálkové monitorování a řízení původních vn vypínačů na vývodech 110 kv, 22 kv a 6 kv s minimálním počtem úprav. Dále je požadováno měření proudů, napětí a výkonu. Stavy a měření mají být přenášeny na elektrovelíny jednotlivých rozvoden vybavených počítačem s vizualizací. má být vysoce spolehlivé, levné a respektující funkční vybavení rozvoden && Na úrovni přímého měření a řízení jsou nasazeny modulární jednotky RTU7MS od výrobce ELVAC IPC s.r.o. Jednotky jsou malých rozměrů, aby je bylo možné bezproblémově namontovat do stávajících rozvaděčů pro jednotlivé vývody. U vývodů 110 kv je použito osmi slotové provedení s větším počtem binárních vstupů a pro vývody 22 kv a 6 kv je použito pěti slotové provedení, které je 578 3ě(58â(1Ë.2081,.$ý1Ë /,1.< && GHWHNXMH SĜHUXãHQt && XUþt PtVWR REČ LQIRUPDFH SĜHQHVH NRPXQLNDFH VH YãHPL MHGQRWNDPL D SĜHQRV GDW ]ĤVWiYi ]DFKRYiQ osazeno kombinovanou kartou deseti binárních vstupů a pěti releových výstupů, kartami měření proudů a napětí. Jednotky nabízejí funkce nadproudové a zkratové ochrany, signalizaci zemního spojení a s tím spojené automatizační funkce. Nespornou výhodou těchto jednotek je funkce poruchových záznamů a přenos těchto dat po dvojité optické komunikaci do nadřazeného systému. Nadřazený systém je tvořen modulárním komunikačním počítačem v provedení pro montáž do 19" rozvaděče. Počítač je osazen kartami pro dvojitou optickou komunikaci s podřízenými jednotkami zapojenými do dvojitého optického kruhu, kartou pro příjem přesného času ze signálu GPS, GPRS/EDGE routerem a switchem MOXA pro komunikaci směrem na elektrovelín a centrální dispečink. Na počítači je instalován SW Mikrodispečink pod operačním systémem Windows XP, který pracuje jako datový koncentrátor. 248 ks RTU7MS (celkem bude cca 400 ks) 14 ks RTU7M 19" komunikační počítač 9 ks IEC Classic PC velín 9 ks 19" monitory EIZO 14 ks Switch MOXA 12 ks Rozvaděč RY1 w w w.el vac.eu

5 < 3 3 > Řídicí jednotky RTU7.4 pro Západoslovenskou energetiku (ZSE) Vývoj a pilotní dodávka kompaktních řídicích jednotek RTU7.4 pro monitorování, měření a indikaci poruch v distribuční síti elektrické energie v Bratislavě. Nasazení jednotek do DTS provedla firma IFT. ale i v dalších oblastech s vysokými požadavky na spolehlivost a robustnost systémů. Jednotka RTU7.4 v sobě kromě základních provozních a komunikačních funkcí, digitálních vstupů a výstupů slučuje zejména 4 třífázová měření proudů (alternativně napětí) s funkcí indikace zkratů a zemních spojení založené na osvědčené technologii samostatně dodávaných jednotek M3Z. Tato integrace nabízí také možnost přenosu rychlozáznamů průběhů signálů na analogových vstupech spouštěných od poruchových událostí, což spolu s variabilitou, počtem komunikačního rozhraní a možností použít standardizovaný protokol IEC nabízí vysoce efektivní a cenově výhodné řešení mnoha aplikací. Výchozí stav Distribuční transformační stanice vn/nn (DTS) jsou bez dálkového monitorování, měření a indikace poruchových stavů. Několik desítek DTS je osazeno indikátory zkratových proudů s místní signalizací, ale bez dálkové komunikace na dispečink a na specializované pracoviště, kde je možné z naměřených záznamů poruchy zjistit typ a možnou příčinu. Při vzniku poruchy je nutné objíždět takto vybavené stanice a zjišťovat stavy přímo v místě. Takovéto časově náročné vyhledávání poruchy vede k dlouhým prodlevám od vzniku poruchy do jejího odstranění a může způsobit vyšší škody a finanční ztráty. Vznikl tedy požadavek na jednotku s funkcí indikátoru poruchových stavů a dálkovou komunikaci na dispečink protokolem IEC Po vzájemných konzultacích s pracovníky Západoslovenské energetiky byla v ELVAC IPC s.r.o. vyvinuta kompaktní řídicí jednotka RTU7.4, která vychází z osvědčené řady jednotek RTU7 společnosti ELCOM IPC, s.r.o. (nyní ELVAC IPC s.r.o.) a je již řadu let úspěšně nasazována v aplikacích pro řízení a monitorování energetických sítí zejména DTS, 30 ks RTU ks Napájecí zdroje Siemens LOGO