Bài giảng Hệ thống quản lý tòa nhà - Chương 4: Hệ thống giám sát năng lượng

Nội dung text: Bài giảng Hệ thống quản lý tòa nhà - Chương 4: Hệ thống giám sát năng lượng

1. IV. HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG (PMS – POWER MONITORING SYSTEM) 4.1. Tổng quan hệ PMS 4.2. Nhu cầu khách hàng 4.3. Đo lường, ứng dụng 4.4. Thiết bị đo 4.5. Power Logic 4.6 Phần mềm vận hành PMS
2. 4.1 Tổng quan hệ PMS Ø Trong chương 1 chúng ta đã nói về hệ thống quản lý năng lượng EMS và là một phần không thể thiếu trong hệ BMS cho các toà nhà cao cấp hiện đại. Ø Để đảm bảo chức năng tiết kiệm năng lượng của hệ EMS trong quản lý, vận hành, kiểm soát nhu cầu với cân bằng phụ tải và chế độ vận hành các thiết bị điện à Giám sát năng lượng PMS ü Tham khảo một số thiết bị và dự án tại VN: - Công ty TNHH Năng lượng xanh: gee.com.vn - Công ty cổ phần KT Sigma: sigma.net.vn
3. 4.1 Tổng quan hệ PMS % of losses Efficient A A 0 Mục tiêu lý tưởng B 15 giám sát năng lượng C 30 ở mức A à Tiết kiệm D 45 năng lượng theo mục E 60 đích sử dụng F 75 G 90 Non-Efficient
4. 4.1 Tổng quan hệ PMS Tiết kiệm Phạm vi chức năng Ứng dụng PMS •Tối ưu hóa hợp đồng NL 1 Giảm chi phí: •Theo rõi mức tiết kiệm •Cho ta các cơ hội tiềm ẩn Hiệu quả năng lượng •Kiểm chuẩn khu vực •Giám sát sử dụng NL Tăng hiệu quả sử dung: 2 •Phân bổ chi phí Kiểm chuẩn •Lập kế hoạch phụ tải/ nguồn tài chính Quản lý Năng lượng •Lập kế hoạch nguồn lực Cải thiện độ tin cậy •Cảnh báo 3 •Giám sát sự cố Hiệu quả vận hành •Giám sát chất lượng điện năng
5. 4.1 Tổng quan hệ PMS Chức năng tiết kiệm năng lượng: Ø Điều khiển công suất tiêu thụ: Dự báo công suất tiêu thụ và điều khiển vận hành các thiết bị nằm trong giới hạn hợp đồng điện với công ty điện lực. VD trong giờ cao điểm giảm công suất máy lạnh, quạt khí thải hoặc đưa bộ tích trữ năng lượng Ø Điều khiển hệ số công suất: Điều khiển loại bỏ các thiết bị tiêu thụ lớn công suất phản kháng Q khi cos! thấp, hoặc sử dụng bộ bù tụ tự động.
6. 4.1 Tổng quan hệ PMS Chức năng tiết kiệm năng lượng: Ø Điều khiển lỗi nguồn/phục hồi nguồn, điều khiển phân bố tải máy phát Khi sự cố nguồn, máy phát dự phòng phải đưa vào hoạt động thông qua bộ chuyển nguồn tự động ATS. Với các toà nhà hiện đại hiện nay, công suất máy phát dự phòng = công suất trạm BA lưới điện nên đủ công suất cho tất cả các phụ tải trong toà nhà. Khi lưới điện được phục hồi, tắt máy phát và điều khiển vận hành các thiết bị điện trở lại hoạt động bình thường.
7. 4.1 Tổng quan hệ PMS Chức năng tiết kiệm năng lượng: Ø Điều khiển môi trường tiện ích, tiết kiệm năng lượng: Bổ sung quá trình điều khiển dự báo tự động từng khu vực bằng điều khiển trung tâm khi sử dụng lịch hoạt động của toàn bộ toà nhà với dữ liệu dự báo từng mùa về nhiệt độ và độ ẩm. Cân đối giữa nhu cầu tiết kiệm năng lượng và mức độ thoải mái, tối ưu toàn khu vực à phân phối các hệ máy lạnh và vận hành tối ưu
8. 4.1 Tổng quan hệ PMS Phương pháp thực hiện giám sát năng lượng: Làm chủ hệ thống Nắm vững các yêu cầu giám sát thông số hệ thống Các tiêu chí lựa chọn Các khu vực cần đo Các chức năng Lựa chọn Các ứng dụng, thiết tải Hiệu quả hoạt động bị đo Khả năng đo Các ràng buộc lường
9. 4.2 Nhu cầu khách hàng Hệ PMS à 4 nhu cầu: Nhu cầu An toàn cho Thiết bị luôn Hoạt động Bảo trì và thiết bị và sẵn sàng và tối ưu khả năng con người hoạt động nâng cấp liên tục Làm Hiểu Các chức năng của đo lường Biết
10. 4.2 Nhu cầu khách hàng 1) Nhu cầu 1: An toàn cho thiết bị và con người Ø Nội dung: - Đo cách điện và dòng chạm đất - Đo dòng điện kiểm tra nhiệt phát nóng Ø Giải pháp: Đo và lắp đặt các thiết bị bảo vệ: - Quá tải - Ngắn mạch - Dòng chạm đất
11. 4.2 Nhu cầu khách hàng 2) Nhu cầu 2: Thiết bị luôn sẵn sàng và hoạt động liên tục Ø Nội dung: - Phát hiện quá tải của thiết bị à ngừng hoạt động - Phát hiện sự cố chất lượng điện năng cung cấp như mất điện, điện áp, tần số, sóng hài Ø Giải pháp: - Kiểm tra nguồn điện và khả năng thiết bị có đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ - Kiểm tra chất lượng điện năng
12. 4.2 Nhu cầu khách hàng 3) Nhu cầu 3: Tối ưu tiết kiệm năng lượng Ø Nội dung: - Đo công suất P, Q - Đo điện năng tiêu thụ [kWh] Ø Giải pháp: - Lưu trữ dữ liệu, lập báo cáo các công suất và điện năng tiêu thụ - Sử dụng các phần mềm quản lý
13. 4.2 Nhu cầu khách hàng 4) Nhu cầu 4: Bảo dưỡng và khả năng nâng cấp Ø Nội dung: - Chụp dạng sóng các thông số - Giám sát tính ổn định các thông số Ø Giải pháp: - Dễ dàng giám sát, phân tích dạng sóng khi sự cố để tìm nguyên nhân và cách khắc phục - Sử dụng hệ thống mở và các modul để dễ dàng nâng cấp hệ thống
14. 4.3 Đo lường, ứng dụng Các ứng dụng theo nhu cầu: Nắm vững lắp đặt điện An toàn Hoạt động sẵn sàng Hoạt động tối ưu Bảo trì và nâng cấp và liên tục Bảo vệ Quản lý điện năng Chất lượng điện năng Vận hành & Bảo trì
15. 4.3 Đo lường, ứng dụng Các chỉ số cần giám sát: Bảo vệ Quản lý Chất lượng Vận hành & điện năng điện năng bảo trì Các giá trị đo U, I, F þ þ þ þ Công suất, điện năng, hệ số công suất þ þ þ THD (tổng độ méo sóng hài) þ þ Nhu cầu công suất þ þ Ảnh dạng sóng þ þ Phân tích sóng hài theo bậc þ þ Báo động - Alarms þ þ þ þ Lưu giá trị MIN / MAX þ þ Ghi nhớ nhiễu loạn þ þ Ghi nhớ sự kiện þ þ þ þ Ghi dấu thời gian þ þ þ þ
16. 4.3 Đo lường, ứng dụng Chu kỳ đo lường: Quản lý, giám sát điện năng Toàn bộ thời gian Thời gian thấp điểm Thời gian cao điểm Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu Nhu cầu Hợp đồng Đồng bộ cung cấp điện Chất lượng điện năng Đề phòng sự cố ! Kiểm nghiệm Giá trị đo Sự kiện Ghi dữ liệu Báo động Dấu thời gian Chụp dạng sóng
17. 4.3 Đo lường, ứng dụng Quản lý, giám sát chi phí điện năng: Biến áp phân phối VND P / E Phần mềm vận hành P / E P / E P / E P / E Trung tâm thương mại Hệ HVAC Hầm toà nhà Phòng hội thảo P / E P / E
18. 4.3 Đo lường, ứng dụng Giám sát chất lượng điện năng: Biến áp phân phối Phần mềm vận hành U(t) Trung tâm thương mại Hệ HVAC Hầm toà nhà Phòng hội thảo Dòng hài Nhiễu loạn điện áp
19. 4.3 Đo lường, ứng dụng Cho hàm chu kỳ: y = x(t) Các chỉ số cơ bản:Cho hàm chu kỳ: y = x(t) 0 0 1 1 - - Giá trị hiệu dụng (RMS) dòng, áp: - !"#(%) = ( + , (.)/. !"#(%) = ( + , (.)/. * * 1 1
20. 4.3 Đo lường, ứng dụng Các chỉ số cơ bản: - Tổng méo sóng hài (THD - Total Harmonic Distortion): n Chủ yếu với các tải điện tử, thiết bị đo analog không đo được dạng sóng. n Các đồng hồ analog không chính xác như thiết bị số, không đo được các vấn đề chất lượng điện năng.
21. 4.3 Đo lường, ứng dụng Các chỉ số cơ bản: - Công suất 3 pha: n Mạch 3 pha, 3 dây à sử dụng phương pháp 2 Wat kế n 2 biến điện áp (VT), 3 biến dòng (CT)
22. 4.3 Đo lường, ứng dụng Các chỉ số cơ bản: - Công suất 3 pha: n Mạch 3 pha, 4 dây à sử dụng phương pháp 3 Wat kế n Điện áp 3 pha trực tiếp nếu đo hạ áp, đo trung áp sử dung 3 biến điện áp (VT), 3 biến dòng (CT)
23. 4.4 Thiết bị đo Ba tiêu chuẩn lựa chọn: Chọn thiết bị đo để đáp ứng tốt nhất Ø Chức năng đo lường: nhu cầu giám sát, phù hợp về 3 tiêu chí: Giá - Chức năng – Chất lượng - Năng lượng tiêu thụ - Chất lượng điện năng - Vận hành, bảo trì Ø Cấp độ đo: Vị trí đo + cấp chính xác Ø Khả năng đo: - Lưu trữ dữ liệu, lập báo cáo các công suất và điện năng tiêu thụ
24. 4.4 Thiết bị đo Lựa chọn theo chức năng đo Quản lý Vậnh hành Bảo vệ điện năng & Bảo trì Thiết bị Chất lượng điện S2 S4 S8 Rơ le số bảo vệ quá tải, chạm đất 0 0 0 Micrologic tích hợp trong Micrologic H Micrologic P Các CB Panel Meter: Đo hầu hết các Thông số điện: U, I, f, Power Meter Circuit Monitor ION Meter
25. 4.4 Thiết bị đo Tiêu chí chất lượng hoạt động (tần suất lấy mẫu) Tần xuất lấy mẫu: số điểm đo 1 cycle trong 1 chu kỳ X measurement points 10ms 20m s 50 Hz signal Deformed signal X (X²) å1 Thiết bị có tần suất lấy mẫu càng RMS= lớn: Chất lượng cao – Giá thành cao X
26. 4.4 Thiết bị đo Chọn thiết bị theo tần suất lấy mẫu (Schneider) Tần xuất lấy mẫu 100 000 (5MHz) CM4000T (transient voltage only) 512 ION meters CM4000 128 PM series 800 CM3000 PM 500 64 Micrologic A - P - H PM9 32 PM series 700 Thiết bị
27. 4.4 Thiết bị đo Khi có nhiễu loạn, mất cân bằng pha: Nhiễu loạn Không cân bằng I1 (U1) I1 (U1) 100° 150° I3 (U3) 110° I2 (U2) I2 (U2) Biến dạng sóng sin I3 (U3)
28. 4.4 Thiết bị đo Nguyên nhân gây nhiễu: Dịch vụ / Văn phòng Công nghiệp Động cơ PLC Chiếu sáng (đèn huỳnh quang) Biến tần Lò hồ quang điện Chỉnh lưu Mạng máy tính Máy hàn điện Gây nhiễu hài Gây nhiễu diện áp
29. 4.4 Thiết bị đo Chọn thiết bị theo khả năng đo (Schneider): Mất cân bằng pha Đo trên tẩt cả các pha CM4000T (transient voltage only) CM4000 PM series 800 CM3000 PM 500 Micrologic A - P - H PM9 PM series 700 Harmonic orders Speed of phenomena Nhiễu trên lưới điện
30. 4.5 Power Logic Đo lường + phần mềm SMS (Schneider): Chức năng: đo lường + xử lý thông tin, truyền thông SMS Phần mềm ứng dụng chuyên nghiệp Web Đo các giá trị HTML điện tức thời Máy chủ web Phần mềm SMS của hãng Schneider được thiết kế để giúp cho việc cài đặt và vận hành tất cả các thiết bị đo lường của hãng được dễ dàng bằng các trình điều khiển tích hợp phù hợp với từng thiết bị.
31. 4.5 Power Logic Hệ thống PowerLogic: Chức năng: Hệ thống vận hành với SMS CM 4000 Sepam 20 - 40 - 80 PM700 PM PM PM700P 810 850 PM9C PM PM710 PM 500 Micrologic A-P-H 820 CM 3000 Phần mềm SMS là phần mềm mở có thể quản lý các thiết bị đo lường của các hãng khác có sử dụng cùng giao thức Modbus.
32. 4.5 Power Logic Kiến trúc chức năng hệ thống theo 3 cấp: Hệ thống giám sát toàn diện Cấp độ chức năng 3 Giám sát EGX400 trung tâm Các tiện ích khác Quá trình 2 SMS Vận hành với SMS EGX400 Trình duyệt Web Thiết bị bên thứ 3 1 Giám sát cấp trường EGX400 Các tiện ích Web khác Kiểu kiến trúc Cấp độ 3, giám sát toàn diện, hệ thống có thể được kết nối với hệ thống BMS
33. 4.5 Power Logic Kết quả : Làm chủ hệ thống Economie Services Đo đếm Cải thiện hệ số công suất Lọc sóng hài Phần mềm Tự động hóa và vận hành điều khiển mạng Thiết bị bảo vệ phân phối
34. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Cấu trúc hệ PMS: Phần mềm Schneider, Siemens, LG, Rockwell Phần mềm vận hành Mô-đun truyền thông Thu thập tín hiệu Biến dòng CT Tính toán Độ phân giải Bảng dữ liệu Dòng điện giá trị đo Chu kỳ quét =/> 1s Điện áp Hiển thị Đo trực tiếp hoặc qua VT Xử lý tín hiệu
35. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Chức năng phần mềm: Ø Thiết lập danh sách các thiết bị trong tòa nhà nhằm tìm kiếm các thiết bị và kiểm tra cơ sở dữ liệu được nhanh chóng Ø Bố trí các thiết bị trên bản đồ để theo dõi các cảnh báo, các sự cố một cách tích cực: chất lượng điện năng, thời gian và vị trí sự cố Ø Thiết lập kế hoạch công việc của tuần cho các thiết bị để quản lý khả năng tiêu thụ điện theo đặc trưng của tòa nhà Ø Hỗ trợ phân tích nguyên nhân sự cố, giảm thời gian khắc phục Ø Thống kê, hiển thị, phân tích, đánh giá số liệu và thông tin đọc được từ các thiết bị nhằm xác minh khả năng khai thác và cần thiết lắp đặt các thiết bị đó trong tòa nhà
36. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Chức năng phần mềm: Ø Phân tích số liệu sử dụng năng lượng trong ngày, trong tháng từ đó đánh giá được việc sử dụng năng lượng trong ngôi nhà có hợp lý và vượt quá giới hạn cho phép không nhằm sắp xếp nguồn năng lượng cho hợp lý Ø Phân tích tính kinh tế tiêu thụ nhiệt và điện năng trong một chu kỳ thời gian nhất định nhằm so sánh chi phí trong các tòa nhà khác nhau. Ø Quản lý việc truyền dữ liệu của tất cả các thiết bị Ø Hệ thống các bản ghi: các hoạt động người sử dụng thực hiện trong hệ thống được đăng ký và cung cấp cho chủ căn, bộ phận quản lý giám sát các tòa nhà
37. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Giới thiệu phần mềm ION - Schneider: Phần mềm đơn giản, miễn phí. Có hướng dẫn sử dụng
38. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Cài đặt offline một meter trên ION Setup:
39. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Chạy (Run) một meter trên ION:
40. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Lựa chọn cổng giao tiếp giám sát-quản lý:
41. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Chạy nhiều offline meters:
42. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Mỗi meter sử dụng 1 cửa số Setup: cmd riêng: dùng để chạy các offline meters trước khi thêm vào ION Setup
43. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Lựa chọn cổng giao tiếp riêng cho mỗi meter:
44. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Thiết lập kết nối thiết bị: Chế độ kết nối 1 thiết bị Chế độ nối mạng nhiều thiết bị
45. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Địa chỉ (cổng) kết nối thiết bị:
46. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Thiết bị Modbus:
47. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Dữ liệu thiết bị:
48. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Cài đặt cơ bản:
49. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Nhu cầu (Demand):
50. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Báo cáo:
51. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Giám sát: Hiển thị, điều khiển, vẽ đồ thị
52. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Ghi dạng sóng (Waveform log)
53. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Đồ thị:
54. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Lấy dữ liệu hiện tại (Triggerling a waveform):
55. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Giám sát thời gian thực (real-time):
56. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Giám sát sóng hài: THD
57. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Cài đặt nâng cao:
58. 4.6 Phần mềm vận hành PMS So sánh cài đặt cơ bản và nâng cao:
59. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Sử dụng cài đặt nâng cao tính tiền điện:
60. 4.6 Phần mềm vận hành PMS Sử dụng cài đặt nâng cao cho nhu cầu công suất:
61. Bài tập ứng dụng: Sơ đồ cung cấp điện cho một doanh nghiệp được biểu diễn trên một phần mềm PMS. - Giới thiệu tổng quan hệ thống cung cấp điện. - Nêu chức năng của các phần tử đóng cắt, bảo vệ trong hệ thống. - Đề xuất các phần tử sử dụng trong thiết bị đo lường và vận hành hợp lý, tiết kiệm