Smart Metering.doc

39
SMART METERING 1.1. Organizarea sistemelor de măsurare a fluxurilor de energie și putere in condițiile pieței de energie electrica Măsurarea puterilor și a energiilor intr-un sistem electroenergetic, in condițiile pieței de energie electrica, implica cel puțin patru categorii de aspecte, și anume: -Un aspect tehnic, legat de permanenta modernizare a mijloacelor din lanțul de măsurare: transformatoare de măsurare de curent și de tensiune, contoare de energie electrica activa și reactiva, elemente auxiliare (sumatoare ale puterilor și energiilor consumate, ceasuri de contact sau orice alte dispozitive de determinare a duratei perioadelor de consum), elemente de stocare și procesare a informațiilor obținute din procesul de măsurare; -Un aspect informațional, legat preponderent de modernizările și evoluția fără precedent a tehnicilor de transmisie la distanta a unor mari cantități de informație, cu exactitate foarte înalta și in timp real. Soluțiile moderne reușesc sa depășească dificultățile generate de extinderea instalațiilor energetice interconectate pe suprafețe și la distante foarte mari, permițând regândirea modalităților și tehnologiilor de exploatare, control și eficientizare ale sistemului electroenergetic; - Un aspect economic, legat de numărul mare de mijloace de măsurare necesar, de costurile relativ ridicate ale sistemelor moderne de achiziție de date, de transmisie și de procesare a informațiilor, precum și ale programelor de calcul și ale aplicațiilor software; - Un aspect juridic, legat de importanta și rolul sistemelor de măsurare in întocmirea și derularea contractelor economice dintre agenții producători, transportatori, distribuitori, furnizori și consumatori de energie. O atenție deosebita trebuie acordata dimensiunii juridice și reglementarilor in activitatea de atestare metrologica a mijloacelor de măsurare și de elaborare a soluțiilor hardware și software implicate in determinarea

Transcript of Smart Metering.doc

SMARTMETERING1.1. Organizarea sistemelor de msurare a fluxurilor de energiei putere incondi iile pie ei de energie electrica Msurarea puterilori a energiilor intr-un sistem electroenergetic,in condi iile pie eide energie electrica, implica cel pu in patru categorii de aspecte,i anume :- Un aspect tehnic, legat de permanenta modernizare a mijloacelor din lan ul de msurare: transformatoaredemsuraredecurent i detensiune, contoaredeenergieelectricaactivai reactiva, elemente auxiliare (sumatoare ale puterilori energiilor consumate, ceasuri de contact sau orice alte dispozitive de determinare a duratei perioadelor de consum), elemente de stocarei procesare a informa iilor ob inute din procesul de msurare; - Un aspect informa ional , legat preponderent de modernizrilei evolu ia fr precedent a tenicilor de transmisie la distanta a unor mari cantit i de informa ie, cu exactitate foarte !nalta i intimpreal" #olu iilemodernereu escsadep eascdificult ilegeneratedeextinderea instala iilor energetice interconectate pe suprafe ei la distante foarte mari, permi $nd reg$ndirea modalit ilor i tenologiilor de exploatare, control i eficientizare ale sistemului electroenergetic;- Un aspect economic, legat de numrul mare de mijloace de msurare necesar, de costurilerelativridicatealesistemelor modernedeacizi iededate, detransmisiei deprocesarea informa iilor, precumi ale programelor de calculi ale aplica iilor soft%are; - Un aspectjuridic, legat de importantai rolul sistemelor de msurare in !ntocmireai derularea contractelor economice dintre agen ii productori, transportatori, distribuitori, furnizori i consumatori de energie" &aten ie deosebita trebuie acordata dimensiunii juridice i reglementarilor in activitatea de atestare metrologica a mijloacelor de msurarei de elaborare a solu iilor ard%arei soft%areimplicateindeterminareacantit ilordeenergiei deputere, tranzac ionate conform contratelor economice dintre parteneri"1.2. Msurarea energiei electrice. Sisteme de telemsurarei telegestiune a energieielectriceMonitorizarea consumurilor de energie electrica pentru fiecare proces tenologic i compararea valorilor astfel ob inute cu anumite valori prestabilite, cunoscute sau corespunztoare unor condi ii optimizate, sunt importante pentru adoptarea de masuri necesare cre terii eficientei utilizrii energiei electrice" 'antitateai calitatea informa iilor ob inute ofer bazadedatenecesaraadoptrii dedecizii corecteprivind!mbunt ireasau!nlocuireaunor tenologii ineficiente"'ondi iile specifice industriei moderne, in care consumatorul pune un accent deosebit pe calitatea energiei electrice, iar furnizorul urmre te ca perturba iile electromagnetice, care apar la func ionarea consumatorului, sa fie sub cele admise, necesita informa ii corecte privind mrimile electrice, determinate in prezenta unor importante perturba ii electromagnetice" (ncondi iileactualedeplataaenergiei electriceconsumate, mrimileprincipale, care trebuiesafiemsurate, sunt putereaactivai putereareactiva, camrimi trifazate" (nplus, analiza calit ii energiei electrice necesitai monitorizarea distorsiunilor armonice ale curbelor de tensiunei de curent electric, a nesimetriilor, a fluctua ilor de tensiune (care produc efect de flic)er), a golurilori !ntreruperilor de tensiune" Utilizareafrecventaaecipamentelor numerice, defapt calculatoarespecializatepentru!nregistrareamrimilor msurate, facecadateleacizi ionatesafieputernicdependentede algoritmeledecalcul incorporateinecipamentul demonitorizare" 'unoa tereaacestoraeste necesara in evaluarea veridicit ii informa iilor ob inute, pentru condi iile specifice ale fiecrui consumator"1.3 Evolu ia mijloacelor de msurare a energiei electrice *unc ia tradi ionala de msurare a energiei electrice activei reactive a fost realizata pana inanul +,-., inexclusivitate, de contorul electromecanic" 'alit ile acestui tipdecontor: robuste e, fiabilitateridicata, larginterval demsurare, exactitateindeterminareaprodusului tensiune/curent i-auasigurat men inerea, caunicasolu ie indomeniul msurrii energiei electrice"0a tradi ionalul contor de induc ie au fost adugate module electronice, in scopul upgradarii acestuia, prinimplementarea unor func ii suplimentare: determinarea consumului corespunztor unui anumit nivel tarifar, msurareai !nregistrarea necesarului de putere (po%er demand)" 1u fost dezvoltate noi elemente auxiliare:- 2erminale pentru optimizarea cererilor de energie;- 3nregistratoare pentru curbele de sarcina;- (nterfe e pentru citirea la distanta a contoarelor" 4volu ia electroniciii a microinformaticiia condus la realizarea de contoare statice de diferite tipuri, a cror func ionare se bazeaz pe noi principii" Multiplicarea analogica a valorilor instantanee ale mrimilor de intrare, tensiunea i curentul, se poate efectua utiliz$nd senzorul denumit 5*# / 5irect *ield #ensor, realizat pe bazaefectului 6100 sau un circuit integrat de multiplicator cu transconductan a variabila" 4xtindereatenicii digitaleindomeniul msurrii energiei afost facilitatadeapari ia procesoarelor de semnal 5#7 (5igital #ignal 7rocessor)" 7rocesoarele 5#7 sunt circuitespecializate programabile, cu facilita i de prelucrare a seriilor de date, (con in un soft minimal de prelucrare a seriilor de date, permi $nd aplicarea transformrii *&U8(48 rapida)" 7rocesoarele de semnal prezint avantaje importante:- Modularitatea;- 7osibilitatea de autocalibrare;- 'apacitatea de construi un sistem descis, capabil de dezvoltare"&etapa superioara in msurarea energiei oreprezint controlul fiecrei intrri, prine antionarea, cu o frecventa astfel aleasa, !nc$t sa ofere toate informa iile referitoare la semnalele tensiunei curent" (nultimii ani auaprut contoareleinteligente, multiprogramabile/sistemecomplexe,integrate, capabilesaasiguretoatedezideratelefurnizorului ialeutilizatorului: msurareai optimizarea consumului, dar i determinarea unor indicatori de calitate ai produsului ,,electricitate9" 1.!unc iilecontorului intr"unsistemcomplexdetelemsurare# telegestiunei telecomand2endin a actuala de exploatare ra ionala a capacita ilor de generare i a re elelor de transporti distribu ie ale energiei impune: - & urmrirei un control riguros ale produceriii consumului de energie; - & politica tarifara flexibilai simulativa" 5ezvoltarea unor sisteme moderne de telemsurare, telegestiunei telecomanda asigura, pe bazadatelor furnizate dinpuncteledemsurare, efectuarea,intr-unpunctcentraldecalcul, abalan elor energetice, a studiilor statistice, de prognoza, de tarifare" 'unoa terea situa iei energetice in timp real ofer posibilitatea ca, in cazul unor eventuale dep iri ale consumurilor contractate sau in situa ii critice, sa poat fi avertiza i, de la distanta, consumatorii sau, pe baza unor acorduri prealabile, sa fie deconecta i (mai ales acei consumatori ce dispun de capacitatea de acumulare a energiei: termoficarea, boilerele, sta iile de pompare)" #istemul de tarifare, flexibili diferen iat pentru stimularea consumului in orele de gol de sarcinai utilizarea puterii maxime pe perioade cat mai mari, reprezint un important element in mic orarea costurilor de producere, transporti distribu ie ale energiei electrice" #ursa primara de informa ii intr-un sistemcomplex de telemsurare, telegestiune i telecomanda este contorul de energie electrica"5e exactitatea cu care contorul efectueaz msurrilei transmite la distanta informa iile in scopul prelucrrii lor ulterioare, depinde exactitatea de!ntocmire abalan elor energetice, a facturiloretc"*unc iile principale ale contorului intr-un sistem de telemsurare, telegestiune si telecomanda sunt:- msurarea energieii , eventual, calculul puterii medii pe anumite perioade de integrare (de obicei +: min), cu indicarea puterii maxime;- memorarea, diferen iata pe perioade de facturare, a valorilor msurate, in vederea tarifarii;- transmiterealadistanta, ctresistemeledetelegestiune, avalorilor msurate, fiesubforma de impulsuri pentru energii , fie sub forma de informa ii digitale pentru curbe de sarcina, evenimente etc"2. $onceptul de Smart Metering 'onform legisla;iei 4uropene, dac este fezabil, cel pu;in .>. cu unele care s corespund conceptului de contor inteligent"7entru a permite comunicarea bidirec;ional cu furnizorul de energie electric, sistemultrebuie s cuprind controler local, cu func;ii multiple" 1cest controler prime?te informa;ii de lacontorul amplasat la intrarea !n cas ?i scimb informa;ii cu receptoarele electrice din cas" 5easemenea, acest controler comunic cu exteriorul (operatorul local sau proprietarul casei) prinintermediul routerului" 5e?i exist ?i alte variante, !n acest caz folosirea internetului pare s fiecea mai fezabil solu;ie"#istemele electroenergetice sunt adesea supuse unor condi;ii dificile de func;ionare"7articiparea consumatorilor mici, prin deconectarea controlat de sarcin, poate contribui la bunafunc;ionare a sistemului !n condi;iile unui deficit de produc;ie"1ceastparticipareserealizeazvoluntar, pebazaunor op;iuni predefinite" 3nplus,controlerul local !i furnizeazproprietarului informa;ii detaliatedespreconsumul deenergieelectric, despre calitatea energiei electrice, dar poate s ?i programeze func;ionareareceptoarelor din cas"#epoaterealiza, deci, unscimbdeinforma;ii !ntreconsumatorul activ?i operatorullocal" 'onsumatorul !i trimite operatorului local informa;ii despre:" consumul !n timp real;" prognoza consumului;" disponibilitatea de a deconecta consumatorul" &peratorul local poate trimite ctre cas informa;ii despre:" pre;ul energiei electrice;" programarea !ntreruperilor pentru lucrri !n re;ea;" remunerarea pentru consumul deconectat"4xist !ns pericolul ca persoane neautorizate s acceseze controlerul din cas datoritconexiunii prin internet" 5e aceea, !nainte de a dezvolta pe scar larg astfel de aplica;ii, trebuies ne asigurm c infrastructura de comunica;ii are un grad corespunztor de securitate"7entru a face fa; tuturor cerin;elor at$t func;ionale c$t ?i privind comunicarea cu oricefurnizor de servicii de energie electric, sistemul de msurare inteligent trebuie s !ndeplineascanumite condi;ii:" interfa; de comunicare standard;" model de date standard;" securitate;" comunicare bidirec;ional"2.1 $ontor inteligent pentru aplica ii comerciale si industriale % S& '((( 'ontoarele inteligente !ndeplinesc, in general urmtoarele func ii: " Msurarea si analiza calit ii, pentru orice tip de sarcina, fie aceasta neliniara si dezecilibrata;" Msurareaenergiei activesi reactive, cutarifediferen iatepeintervaledetimp, cu posibilit i de modificare a intervalelor de tarifare; " Msurarea in patru cadrane, a energiei active si reactive, absorbite si debitate;" Msurri suplimentare pentru calculul consumului si al indicatorilor de calitate:determinarea tensiunilor de linie si a tensiunilor de faza, a factorului de putere, a puterii active sireactive,instantaneesi medii, pentrudiferiteintervale detimp,semnalarealipseitensiuniicumemorarea timpului de !ntrerupere a oricrei faze;" 1fi area alfanumerica a datelor msurate; " 'omunica ia bidirec ionala de date cu un terminal ctre consumator, pentru control local si analizaacaracteristicilortensiunii furnizorului deelectricitate, precumsi pentrueventualadeconectare a sarcinii;" (ntegrarea unor canale de comunica ie de date pentru managementul la distanta al consumatorului, acizi ia rezultatelor transmisia unor mesaje la consumator sauinterven ia directa pentru deconectarea de la distanta a sarcinilor;" Managementul unei activit i de diagnoza, de protejare a datelor, de semnalare a fraudelor"'ontoarele inteligente acoper o gama variata de aplica ii - de la contorizarea consumatorilor comerciali mari, pana la contorizri in sta ii electrice" 'ontoarele #0-... includ toate func iile necesare toate func iile necesare pentru contorizri inpunctele de decontare dintre furnizor si consumator /msurarea energiilor,calcululputerilor, msurrimultitarifetc"(n sta iile electrice,se poate msuraenergiaactiva, reactiva, aparenta, import si export in @ cadrane" 5atele despre energiile veiculate pe faze ofero posibilitate unica de urmrire a condi iilor de transmitere si distribu ie a energiei electrice" 7rin aplicarea unor tenologii moderne din domeniul metrologiei si comunica iei, contoarele #0 -... asigura ob inerea unor date de facturare deosebit de exacte" (n tabelul >"A, se prezint date tenice ale contorului inteligent tip #0 -..." Tabelul 2.3 Date tehnice ale contorului inteligent tip SL 7000 [1]'ontorul !nregistreaz consumul total pentru :> de tipuri de energii" 5intre acestea p$nla +. energii pot fi !nregistrate diferen iat in maxim < tarife" 1vantaje pentru furnizor:1. Costuri reduse de instalare si stocare.5omeniul larg de msurare (capacitate de supra!ncrcare de pana la +...= la contoarelecuconectare prin2', si de pana la >@..=la contoarele cuconectare directa), sursa dealimentare cu autoscalare si posibilitatea de configurare a conexiunii la re ea permit utilizarea aceluia i tip de contor la consumatorii industriali si comerciali, intr-o gama variata de instala ii" 2. Costuri reduse de colectare a datelor 5ateledefacturaresunt re inuteintr-omemorieinterna; citirealadistantasefacecu costuri reduse datorita capacita ilor performante de comunica ie, in conformitate cu standardele (4'"3. Pierderi non tehnice reduse #upravegerea interven iilor operatorului permite depistarea inversrii sarcinii, a dispari iei tensiunii, care neobservate ar putea cauza probleme tenice" 4. Monitorizarea re elei #tarea curenta a re elei se monitorizeaz prin !nregistrarea anomaliilor in jurnale, prevenind si elimin$nd defectele de re ea" 5. Imunitate la perturba ii electromanetice 'ontoarele sunt concepute si testate sa fac fa la condi ii severe de mediu, cum ar fi: perturba iile electromagnetice si varia iile parametrilor re elei electrice" 1vantaje pentru consumator:1. Monitorizarea consumului*amilia de contoare #0 -... furnizeaz informa ii care pot fi citite in timp real, printr-un port decomunica iededicat; caurmare, consumatorul poateurmri si calculaconsumul de energie electrica"2. Monitorizarea alimentarii'ontorul permitemonitorizareacalit ii tensiunii dealimentare; datelepot fi utilizate pentru verificri in cazul in care calitatea tensiunii de alimentare este componenta a contractuluide furnizare a energiei electrice ctre consumator"Figura 2.4 Contorul inteligent AC SL 7000[2]2.2 $ontor inteligent pentru aplica ii comerciale si industriale )1*(( )&+,) *amilia de contoare 1+#, .,: #, pentru energie activa, conform #8 4B C>.:A->>;" clasa +, >, pentru energie activa, conform #8 4B C>.:A->+;" clasa >, A, pentru energie reactiva, conform #8 4B C>.:A->A;$aracteristici climatice:" domeniul de temperatur3 opera ional, -@."""MC.4';" temperatura de transport si depozitare, -@."""MA>si 8#-@#, .,: #, pentru energie activa, conform #8 4B C>.:A->>;" clasa +, >, pentru energie activa, conform #8 4B C>.:A->+;" clasa >, A, pentru energie reactiva, conform #8 4B C>.:A->A;$aracteristici climatice:" domeniul de temperatur3 opera ional, -@."""MC.4';" temperatura de transport si depozitare, -@."""M