Энергоменеджмент, как предвидение

Когда всё в целом отлажено – проектирование, производство, маркетинг, сбыт – какими вопросами задаётся современный руководитель? Как быть впереди конкурентов? Тут ответ прост – при прочих равных снизить издержки производства продукции. Материалы и технологии оптимизированы, оборудование современное, на чём можно сэкономить ещё? Ответ на этот вопрос поможет получить энергоменеджмент.

Энергоменеджмент – это не просто модный термин, а целый комплекс организационных изменений в системе управления энергохозяйством с целью повышения энергоэффективности предприятия. И это реально работающий способ оптимизации энергопотребления, а значит и экономии средств без ухудшения качества производства и условий эксплуатации оборудования. Причём это лишь малая часть возможностей.

Внедрение энергоменеджмента всегда начинается с энергетического аудита. В зависимости от задач определяется длительность измерений, после чего проводится анализ потребления всех энергоресурсов. На основе полученных данных составляется приоритет тех или иных расходов и разрабатывается план оптимизации с учётом гибкого потребления в зависимости от загрузки предприятия, времени суток и множества факторов. А после согласования с заказчиком, проводится его внедрение в рабочий процесс.

Помимо очевидной экономии энергоресурсов существует ещё и экономия на отсутствии отказов оборудования и простоев производства. Дело в том, что для нормальной работы производства требуется качественное энергоснабжение. Качественное – это какое? Которое соответствует ГОСТ 32144-2013. Если говорить простыми словами, то необходимо отсутствие провалов напряжения, гармоник сети, фликера и переходных процессов, всё что может или приводит к остановке электрооборудования. Качество энергоснабжения определяется поставщиком электроэнергии, но потребитель тоже может влиять на параметры напряжения и тока. Не будем рассматривать ситуацию, когда всё хорошо. Но когда возникают проблемы, необходимо быстро понять откуда они пришли. И для этого необходим постоянный мониторинг системы электроснабжения, чем более детальный и точный тем отчетливее получаемая картина.

Эта функция энергоменеджмента способна отслеживать качество как поступающей электроэнергии (и, заодно, сверять параметры со стандартами), так и анализировать показатели внутри предприятия. Кроме того, система способна измерять режимы энергопотребления и определять тренды для активной, реактивной и полной мощности, пусковые токи, гармонические искажения тока и напряжения и множество других параметров.

Поскольку мониторинг показателей идёт постоянно, то накапливается большой объем данных, который можно обрабатывать с использованием статистических алгоритмов. И такой подход позволяет прогнозировать критические события с высокой точностью. Например, ухудшение электроизоляции проводников со временем вызывает появление токов утечки. Их амплитуда постепенно может стать поводом для срабатывания автоматической защиты. Причём найти причину остановки оборудования будет не просто. Однако статистический анализ позволяет заблаговременно увидеть, когда токи утечки станут опасными и приведут к отказу.

Энергоменеджмент – одно из средств, которое работает не только сегодня, но и имеет серьёзный задел на будущее. Поэтому всё, о чём мы говорили выше очень важно, но это была лишь прелюдия к реальной цели энергоменеджмента – созданию цифрового портрета потребления предприятия, который станет основой для внедрения концепции четвертой промышленной революции.

Если измерять, записывать и сопоставлять значения входящих и выходящих параметров на протяжении длительного времени при помощи массива анализаторов, то можно найти много закономерностей. Это и будет та самая цифровая модель, которая отражает реальное производство. Причём, чем более совершенные измерительные приборы используются, тем точнее и качественнее получается этот портрет.

Лаборатория качества электросети «ЗЕВСЭЛЕКТРО» использует анализаторы, способные фиксировать до 2000 параметров.

Какие преимущества несёт её использование на существующем предприятии? Во-первых, очевидные: управление энергопотреблением и отслеживание эффективности использования ресурсов в реальном времени. Во-вторых, всё что связано с прогнозированием. Например, вы получаете возможность эмпирически моделировать режимы работы производства, меняя условия электроснабжения произвольным образом. Это позволяет выявить наиболее критические факторы и выбрать защиту именно от них. Можно точно предсказывать отказы или выход из строя оборудования. И, разумеется, понять изменение профиля потребления в случае расширения производства или выхода из строя отдельной электроустановки или элемента системы электроснабжения, будь то кабель, трансформаторная подстанция или отдельный частотный привод или мощный преобразователь.

Отдельно стоит упомянуть случайные события в системе электроснабжения, приводящие к внезапным остановкам оборудования. Они 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.

Цифровая модель предприятия позволяет оценить даже эффективность использования оборудования в расчёте на единицу выпускаемого продукта (индекс KPI). Поэтому концепция энергоменеджмента гораздо шире, чем просто автоматический учёт электроэнергии. Это глобальная и всеобъемлющая система, открывающая возможности, которые часто и представить было нельзя.

Может показаться, что вся эта структура, описанная выше, довольно громоздка и весьма сложна как для внедрения, так и для дальнейшей работы. Но это совсем не так, ведь установку системы можно начать всего с одного анализатора электроэнергии, смонтированного на границе разграничения балансовой принадлежности, там, где обычно установлен счётчик коммерческого учёта.

В основе перевода предприятия на цифровое управление электроэнергией лежит известная формула: «автоматизируй всё, что можно автоматизировать». И для этого у немецкого производителя Janitza, который является давним и надёжным партнёром лаборатории качества электроэнергии ЗЕВСЭЛЕКТРО, есть всё 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. Модель 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. UMG509-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.

Таким образом, ЗЕВСЭЛЕКТРО поможет спроектировать, установить и запустить кластер измерительных устройств. Но что делать дальше? Ведь массив данных надо ещё правильно интерпретировать. И тут на помощь приходит фирменное программное обеспечение (ПО) GridVis от Janitza.

Это современная, масштабируемая, и очень удобная среда, являющаяся полноценной SCADA-системой. GridVis позволяет строить поистине огромные системы мониторинга, поскольку количество точек сбора данных в них не ограничено. Установки ПО не требуется, но нужен доступ в Интернет, поскольку вся работа происходит через веб-интерфейс. GridVis позволяет строить виртуальную топологию, соответствующую карте энергоснабжения, и располагать точки учёта в ключевых узлах. Эта структура затем предоставляет быстрый доступ к информации о состоянии всей электрической сети.

Массив результатов измерений подвергается статистической обработке, позволяющей сделать выводы о качестве энергоснабжения, причинах простоев и даже состоянии оборудования. При помощи виджетов можно визуализировать полученные сведения. На графиках отображаются минимальные, средние и максимальные значения. А виртуальные измерительные устройства позволяют вычислить такие параметры, как общее потребление, значение PUE или КПД источников бесперебойного питания.

Работа со статистикой позволяет детектировать опасные ситуации и своевременно оповещать о них. Пиковые значения параметров сохраняются в базе данных с временной меткой и затем анализируются. Система аварийного уведомления в реальном времени контролирует множество показателей и при достижении критических значений оповещает обслуживающий персонал. Но можно и самостоятельно задать предельные значения для параметров или определённый триггер событий.

Хранение результатов измерений происходит в центральной базе данных. Показания счётчика передаются на сервер в зашифрованном виде (AES-шифрование). А между сервером и клиентским компьютером связь осуществляется по протоколу HTTPS. Резервное копирование данных происходит ежедневно, а сам ЦОД находится в Германии.

GridVis объединяет все данные от различных предприятий в рамках одного концерна, а также позволяет масштабировать систему. Для обмена информацией с другими веб-приложениями используется интерфейс REST. А устройства сторонних производителей можно подключить по шине Modbus.

Кроме того, GridVis предоставляет широкие возможности для составления различного рода отчётов. Перечень рапортов обширен: от соответствия ГОСТам до времени простоя оборудования. Также можно экспортировать данные в табличном и текстовом формате в другие системы, и обмениваться между базами данных через протоколы OPC UA и REST API. Вся информация, благодаря веб-интерфейсу, доступна на мобильных устройствах в любой точке планеты, где есть доступ к сети.

GridVis весьма экономична в эксплуатации, ведь затраты на владение сервером и обслуживание программного обеспечения просто отсутствуют! При этом она настолько проста в эксплуатации, что специалисты лаборатории качества электроэнергии «ЗЕВСЭЛЕКТРО» готовы обучить даже опытных энергетиков «советской закалки» в течение одного дня.

Подводя итог, уже сегодня можно с уверенностью утверждать, что энергоменеджмент – это реально работающий способ оптимизации энергопотребления без ухудшения условий производства и эксплуатации оборудования. Позвоните нам сегодня 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.