Статьи
Статьи о качестве электросети и энергоменеджменте
В наших предыдущих статьях мы уже обсуждали что такое энергоменеджмент, для чего он нужен и какие выгоды несёт. Сегодня мы хотим поговорить об особенностях реализации этой концепции на основе устройств от компании Janitza. Поехали!
Напомним в двух словах: энергоменеджмент – это комплекс организационных изменений в системе управления энергохозяйством с целью повышения энергоэффективности предприятия. При этом экономия ресурсов происходит без ухудшения качества производства и условий эксплуатации оборудования.
Внедрение энергоменеджмента обычно проходит по следующей схеме. Вначале проводится энергетический аудит: измерения и последующий анализ потребления всех энергоресурсов. Затем, на основе полученных данных определяется необходимость тех или иных расходов и разрабатывается план оптимизации с учётом гибкого потребления в зависимости от загрузки предприятия, времени суток, времени года и прочих факторов. А после согласования с заказчиком, проводится его внедрение в рабочий процесс.
В основе перевода предприятия на цифровое управление электроэнергией лежит известная формула: «Автоматизируй всё, что можно автоматизировать». И для этого у компании Janitza есть все необходимое оборудование. Фирменные устройства объединены концепцией «3-системы-в-1» и позволяют реализовать сразу три функции: контроль качества электроснабжения, измерение дифференциальных токов и непосредственно энергоменеджмент.
Оборудование разделено на пять уровней и устанавливается в определённых точках электросети предприятия в зависимости от функционала. Например, Анализатор сети UMG 103-CBM относится к классу 0.5S и позволяет измерять параметры на нижних ступенях распределения электроэнергии, таких как станки или серверы.
Анализатор сети UMG 96-RM этого же класса предлагает подключение по протоколам Modbus и Ethernet.
UMG 96-PA устанавливается в распределительном щитке.
Анализатор UMG 604-PRO монтируется на DIN-рейку и способен контролировать параметры питания целых зданий.
UMG 509-PRO устанавливается на подстанциях и относится к классу 0.2S.
А анализатор UMG 512-PRO контролирует качество энергоснабжения целых предприятий, располагаясь в точке на границе балансовой принадлежности электросетей.
Отдельно стоит упомянуть и фирменный пакет программного обеспечения GridVis. Оно позволяет объединять огромное количество измерительных устройств, обрабатывать всю входящую информацию и визуализировать результаты в удобном и наглядном виде. Кроме того, здесь доступно непрерывное документирование результатов измерений, автоматические метки событий (например, для гармоник или колебаний напряжения), распознавание предаварийных ситуаций (при возникновениях токов утечки) и многое другое. А поддержка множества протоколов, в том числе OPC (Open Platform Communications) позволяет легко интегрировать сторонние устройства независимо от производителя.
Энергоменеджмент электросети – это современный инструмент контроля качества энергоснабжения и управления расходами. Позвоните нам сегодня по номеру +7(495)118-31-59 и начните внедрение системы энергоменеджмента от Janitza уже сегодня. Установка одной автономной точки учёта под ключ с ПО и обучением специалистов всего за 100 000 рублей!
Мир неуклонно движется в сторону четвертой индустриализации. Менее десяти лет назад родившись из сплава новых потребностей человечества и предсказаний футурологов, сегодня она обретает реальные черты, за которыми скрывается стройный прагматизм и неожиданные возможности для бизнеса, ранее казавшиеся невероятными. И основными инструментами внедрения соответствующих механизмов станут измерительные системы.
Концепция четвертой промышленной революции или «Индустрии 4.0» была сформулирована президентом Всемирного экономического форума Клаусом Швабом в Давосе в 2011 г. Её суть, если излагать кратко, состоит в интеграции цифровых интеллектуальных систем управления в производственные процессы, в результате чего весь процесс создания товаров (или значительная его часть) будет проходить без участия человека. Помните, как в фильме «Я, робот»?
Эти управляющие системы в перспективе должны учитывать множество факторов, от температуры окружающей среды, до реальных потребностей рынка. Одно из направлений этой концепции полностью исключает такое явление, как перепроизводство и связанные с ним кризисы. То есть, нужную вам вещь будут изготавливать для вас по запросу на автоматизированной фабрике. При этом вы сможете выбрать из нескольких вариантов дизайна, а также дополнительно кастомизировать устройство.
Концепция «Индустрии 4.0» также подразумевает, что «умная» автоматизация не будет ограничена рамками одного или нескольких предприятий. Перспективной задачей является создание глобальной промышленной сети, объединяющей пользователей, модель их спроса с возможностью предсказания будущих потребностей, производителей и даже обычные устройства, оснащённые беспроводными модулями в рамках идеи «интернета вещей».
Однако, это всё пока ещё только предстоит воплотить в жизнь. Но что можно сделать уже сейчас, чтобы подготовить производство или цифровой бизнес к грядущей промышленной революции? Оказывается, существуют инструменты, работающие не только на перспективу, но и способные принести ощутимую выгоду уже сейчас.
Одним из основных способов внедрения концепции четвертой промышленной революции на практике, является построение цифровой модели потребления производства. Для её реализации на практике используют массив анализаторов электроэнергии, объединённых в единый кластер. Использование модели несёт в себе несколько преимуществ. Прежде всего это управление энергопотреблением и отслеживание эффективности использования ресурсов в реальном времени в зависимости от технологических режимов. Далее, обкатка перед внедрением любых изменений, например, защиты от аварийных ситуаций. И, разумеется, возможность прогнозирования профиля потребления в случае расширения производства. Это позволяет максимально эффективно расходовать денежные и энергоресурсы. Поговорим об этом подробнее.
Любой комплекс оборудования и инженерных систем, включая трансформаторные подстанции и кабельные трассы, представляет собой прежде всего электрическую схему, характер работы и реакции которой на внешние воздействия имеет свой уникальный профиль. Если наблюдать и записывать значения входящих и выходящих параметров на протяжении длительного времени, то можно найти много закономерностей. То есть, даже не зная схемы и параметров системы, только на основе измерений можно построить цифровую модель, которая отражает реальное производство. Это и есть тот самый цифровой портрет, имея который вы получаете возможность эмпирически моделировать режимы работы производства, меняя условия электроснабжения произвольным образом. Кроме того, также можно точно предсказывать отказы или выход из строя технологического и инженерного оборудования. Причём, чем более совершенные измерительные приборы используются, тем точнее и качественнее получается этот портрет. Сегодня существуют анализаторы электросети, способные анализировать около двух тысяч параметров с каждой точки.
Но самое главное заключается даже не в самих измерениях, а в том, что эти результаты необходимо правильно интерпретировать. И весь этот массив данных может дать пользователю гораздо больше информации о производстве, чем традиционные методы сбора статистики.
Например, непрерывный мониторинг работы внешних энергосетей позволяет оценить соответствие качества энергоснабжения существующим стандартам. Фактическая информация помогает заранее спрогнозировать риски, связанные с изменением режимов работы поставщиков электроэнергии, например, при строительстве новых линий или при подключении других потребителей поблизости. Кроме того, можно точно оценить уровень сезонных кратковременных провалов напряжения и смоделировать условия при которых влияние на надёжность работы предприятия будет критическим. А дальше, исходя из полученных результатов, понять эффективность использования тех или иных средств защиты – статического или динамического источника бесперебойного питания (ИБП), стабилизатора, дизельного генератора или новой выделенной линии – и сделать обоснованный выбор. Предупреждён – значит вооружён.
Далее, заявленные в документации характеристики технологического и инженерного оборудования совпадают с реальными только при определённых условиях, называемых рабочими режимами. Любое изменение питания в сети, такие как скачки напряжения, большие пусковые токи и помехи от другого оборудования, способны изменить эти характеристики и привести к преждевременному износу и выходу из строя. Поэтому так важно постоянно отслеживать качество энергоснабжения. Кроме того, цифровая модель предприятия позволяет оценить эффективность использования оборудования в расчёте на единицу выпускаемого продукта (индекс KPI).
Случайные события в системе электроснабжения, приводящие к остановкам оборудования, сложны для анализа в силу невозможности предсказать следующее событие. Однако, постоянный мониторинг электросети с выборкой от 24 кГц позволяет фиксировать их все. И дальнейший разбор полученных данных – фильтрация по степени критичности, сопоставление их с режимами работы питающих электросетей, а также внутренними производственными процессами – позволяет выяснить их причины и принять обоснованное решение для защиты от подобных событий в будущем.
Требованиям по контролю сопротивления изоляции уже много десятков лет. От этого напрямую зависит работоспособность оборудования, и, как следствие, безаварийная работа всего предприятия. Если на предыдущем этапе развития промышленности проверка сопротивления изоляции была прописана в нормативных документах, как периодическая процедура, то сейчас современное измерительное оборудование способно отслеживать качество изоляции постоянно и в реальном времени.
В общем, уже сейчас понятно, что информация – это товар и валюта будущего. А центры обработки данных (ЦОД) – это фабрики индустрии будущего, где доля информационных технологий будет только увеличиваться. С точки зрения системы электроснабжения и инженерной инфраструктуры это такое же ответственное и непрерывное производство, как и классическая индустрия, а значит так же требовательно к обеспечению надёжного и постоянного обеспечения электроэнергией. Однако, как всегда, есть и свои особенности, которые часто могут стать критическими.
Несмотря на то, что современные ЦОД проектируются и строятся с учётом всех современных требований по резервированию электропитания, аварии на них не просто возможны, а регулярно случаются. При этом, чтобы не портить статистику, о них обычно не распространяются. Только о самых крупных сбоях становится известно, и то, только когда подключается пресса, и пресс-служба ЦОД вынуждена комментировать ситуацию. Причин такому положению дел, как обычно, несколько.
Во-первых, зачастую в таких компаниях за энергоснабжение отвечают люди, которые ближе к информационным технологиям, чем к энергетике. Нет, они отличные специалисты в своей области, однако для обеспечения бесперебойной работы нужен опыт и знания о неочевидных особенностях функционирования электросетей, а также глубокое понимание протекающих в них процессов. Например, масштабирование в IT работает отлично, а в энергетике нужно учитывать множество физических факторов.
Во-вторых, бесплатные программы, которые используются для мониторинга, ограничены шириной последовательного канала с частотой 1-3 измерения в секунду. Для диагностики причины нештатной работы ИБП или ложного срабатывания автомата требуется осциллограмма с частотой измерений от 10 до 25 кГц. Только так можно отследить процессы от 50 мкс (время, достаточное для выхода из строя блока питания) и события от 20 мс (минимальное время срабатывания автоматического выключателя). Поэтому без современного инструментария даже приблизительно нельзя указать причину аварии.
В-третьих, учитывая, что простои для ЦОД весьма критичны, обычно стараются как можно быстрее устранить аварии и ввести сервера в работу. Разбираться с истинными причинами отказов, как правило, нет времени. А значит риск повторного отказа сохраняется. Руководство и ответственные за энергоснабжение при этом сохраняют спокойствие, ведь на случай отключения питания есть резервирование. Однако на практике возможна следующая ситуация. После окончания пусконаладочных работ и введения ЦОД в полноценную работу все идёт, как по маслу: нагрузки распределены равномерно по всем трём фазам и всё многократно проверено. Но в процессе работы почти сразу возникает необходимость переподключения тех или иных серверов. Процесс отслеживания перемещения нагрузки, как правило, налажен крайне слабо. В итоге спустя некоторое время происходит перекос распределения мощностей по фазам: какие-то линии оказываются перегружены более чем на 50-60%. В случае отказа одной из таких фаз резервирующие устройства моментально переключают серверы на другую линию питания и мощность, суммируясь с уже существующей нагрузкой, легко переваливает за 100%, вызывая срабатывание защитной автоматики. Как следствие – длительный простой. Кстати, это не выдумки, а реальный случай из практики.
В-четвертых, ЦОД с точки зрения электроснабжения, это, в первую очередь, набор импульсных блоков питания, которые генерируют множество гармоник. Последствия их возникновения вполне реальны и состоят в возникновении асимметрии в трёхфазных питающих системах, ложных срабатываниях автоматов и переключателей в распределительных сетях, появлении шума в сетях связи, а также нагреве обмоток трансформаторов и двигателей, приводящем к ускоренному старению электроустановок и выходу их из строя. И чтобы выбрать защиту от гармоник для оборудования, нужно понимать характер и величину проблем.
С этими и многими другими задачами вполне способен справиться энергоменеджмент. И это не просто модный термин, а комплекс организационных изменений в системе управления энергохозяйством с целью повышения энергоэффективности предприятия.
Энергоменеджмент несёт не только очевидные преимущества для производств и ЦОД. Он кардинально меняет весь процесс управления энергоснабжения компании на концептуальном уровне. Например, возможно внедрение геймификации – игровых элементов с возможностью поощрения. Таким образом, возрастает вовлеченность персонала в рабочий процесс, поскольку появляется не только персональная ответственность за происшествия, но и обратная связь – возможность влиять на процессы управления. Технологи производства, отслеживая правильно интерпретированные данные, способны сразу же распознать опасную ситуацию или возможности для экономии ресурсов, ведь и в том, и в другом случае они мотивированы на получение личных выгод. Так что, геймификация отлично подходит и взрослым.
Энергоменеджмент – гораздо больше, чем просто автоматический учёт электроэнергии. Это глобальная и всеобъемлющая система, открывающая огромные возможности. Уже сегодня можно с уверенностью утверждать, что это реально работающий способ оптимизации энергопотребления, а значит и экономии средств без ухудшения качества производства, рабочих процессов и условий эксплуатации оборудования.
Мониторинг показателей качества электросети – это современный инструмент контроля энергоснабжения. Позвоните нам сегодня по номеру +7(495)118-31-59 и смонтируйте хотя бы одну автономную точку учёта под ключ с ПО и обучением специалистов всего за 100 000 рублей, чтобы быть в курсе ситуации в вашей энергосистеме.
- 1
- 2
Просто расскажите нам о ней!