Intelligens teljesítménymérők alkalmazása EON - TITÁSZ
Dr. Dán András egyetemi tanár – BME-VET Dr. Vajta László – BME-IIT EON-TITÁSZ : Tőkés János, Molnár Zoltán
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
1
A villamos energia felhasználás alakulása hazánkban
Feldolgozóipar 34% Lakossági 33%
Forrás: Gazdasági és Közlekedési Minisztérium: Az új Magyar energiapolitika tézisei A 2006-2030 évek közötti időszakra. 2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
2
Az intelligens mérők alkalmazásának indokai Közületi fogyasztók: Nagy távolságban lévő telephelyek egységes energiamenedzsmentje Fogyasztásmonitorozás tarifális előnyökkel Közvetlen fogyasztó vezérlés Lakossági fogyasztók: Integrált energiafogyasztás monitorozás Ellenőrizhető elszámolási rendszer Távvezérlés lehetősége Rugalmas tarifaképzés lehetősége - költségcsökkentés Szolgáltatók: Terheléssimító rugalmas tarifarendszer lehetősége Közvetlen fogyasztólekapcsolás lehetősége Integrált elszámoló rendszer működtetése Rendellenes fogyasztói magatartás monitorozása Minőségrontó fogyasztási helyek kiszűrése Alternatív szolgáltatások (biztonságtechnika) 2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
3
A K+F munka célkitűzése Olyan rendszer kialakítására van szükség, mely eleget tesz a következő feltételeknek: • Mérési adatok távleolvasása (minőségi paramétereké is) • Folyamatos monitorozási lehetőség • Kábelezési és rendszerköltségek minimalizálása, kétirányú kommunikáció a villamos hálózaton keresztül • Meglévő szoftver (adatbázis) rendszerekhez illeszthető • Intelligens energiamenedzsmentre képes • Illeszkedik az intelligens energiarendszer (smart grid) és a villamosenergia piac igényeihez • Elektronizálódás (intelligens eszközök, μP) • Powerline Carrier használata terjed • Elektronika árak csökkenése • IP alapú kommunikációk vezetékes és vezeték nélküli kialakításban 2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
4
Megvalósítás
A legfontosabb tervezési szempont a telepítési költségek minimalizálása, és az adatbiztonság. Kábelezés: Rövid, de nagy számú kábelszakasz:
energiaátviteli hálózaton PLC
Közepes távolságoknál:
kábelen MODBUS vagy LAN kábel nélkül WiFi
Nagy távolságoknál:
LAN, GSM, WiMax
Mérők: Elektronikus mérő WEB szerver funkcióval Opcionális kiegészítő mérők csatlakoztatása Vezérelhető kimenetek IP biztonsági szempontok: Jogosultság ellenőrzés, biztonsági kódolás 2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
5
A hálózat kialakítása
IP alapú, PLC technikával megvalósított kommunikáció folyik az egyes lakóépületek és (esetleg a transzformátornál elhelyezett) adatkoncentrátor egységek között, melynek feladata: Adatok gyűjtése és továbbítása a központ felé, Internet kapcsolaton keresztül: ADSL, GSM, CABLE, SAT, stb.
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
6
Belső felépítés I.
Három fő egység:
Az intelligens fogyasztásmérő
• Accuvim fogyasztásmérő • Lantronix X-port webszerver • Powerline Carrier csatoló
Powerline Carrier csatoló
230V IP PLC
Accuvim fogyasztásmérő
RS-485 kimenet 2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
Lantronix X-port
RS-485 bemenet 7
Belső felépítés II.
A kialakításban fontos szempont a fogyasztásmérők egymástól való távolsága. • Kis távolságok esetén (lakótelep, társasház) az Accuvim fogyasztásmérők RS-485 kimenete kerül PLC átalakításra (Narrowband), így a Lantronix X-port több mérőóra adatait fogadja. 230V IP PLC RS-485 PLC
• Nagyobb távolságokon (pl.: kertes házak) az Accuvim és az X-port közvetlenül kapcsolódik egymáshoz. Mindkét esetben a webszerver és az adatkoncentrátor közötti IP kommunikációt nagysebességű (Broadband) PLC valósítja meg. 230V IP PLC 2007.08.23.
RS-485
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
8
Accuvim fogyasztásmérő
• Mennyiségi paraméterek: fogyasztási adatok, teljesítmények, pillanatnyi értékek. • Minőségi paraméterek: felharmonikusok, frekvencia, cosϕ mérése és a számított adatok továbbítása, zavar kelto fogyasztók kiszurésének lehetosége. • Szélső értékek • Riasztások • Digitális ki- és bemenetek: fogyasztói befolyásolás, pl. visszakapcsoláskor nagy fogyasztók átmeneti lekapcsolása. • RS-485, kétvezetékes kommunikáció, Modbus protokoll • Impulzus bemenetek: Intelligens központként képes más fogyasztásmérők (víz, gáz) jelének fogadására és továbbítására.
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
9
X-port és Powerline
Lantronix X-port • 186-os architektúra, 25MHz, 9.6 gramm • Beépített webszerver • HTML és Java Applet futtatása • Szabványos Socket Streaming kommunikáció • RS-485 kimenet Powerline Carrier Csatoló • Ethernet/RS485 be/kimenet • Powerline be/kimenet • 14 Mbit/s • 300 m 2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
10
Szoftver környezet
• Szabványos Socket Streaming, melyen keresztül szinte bármilyen meglévő szoftver környezethez csatlakoztatni lehet a rendszert. A tesztelés során Visual Basic és PHP környezetből valósítottuk meg a kommunikációt. • Java Applet futtatási lehetőség. • IT biztonságtechnika: A Lantronix X-port a következő funkciókkal segíti a rendszer biztonságát: • jelszó védelem • lock-olási lehetőség • Rijndael 256 bit-es kódolás
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
11
Opcionális mérőérzékelők 1. Hőmennyiség
Elster F90
2007.08.23.
Nagy-teljesítményu számítómu Érzékeny homérséklet szenzorok Precíz térfogat mérési egységek Könnyen leolvasható LCD kijelzo Forgatható számítómu a kompakt kivitelben 37 hónapra visszameno regiszter érték tárolás Hiba üzenetek 2 adat kimenet 2 impulzus kimenet (homennyiség és térfogat)
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
12
Opcionális mérőérzékelők 2. Vízmennyiség
Elster S100 Piccoflux
Szárazon futó számlálószerkezettel ( EV típus) Számos szerelési változata létezik Mind hideg-, mind melegvizes mérésre alkalmas Impulzus kimenettel szerelheto menedzsment információs rendszerek kiszolgálására Hidegvíz muködési tartomány 30 °C-ig, melegvíz muködési tartománya 90 °C-ig, Maximális üzemi nyomás 10 bar Külso mágneses befolyásolás és megfúrás elleni védelemmel DN 15mm és 20 mm névleges méretben Qn 1.5m³/h - Qn 2.5m³/h névleges átfolyási teljesítmény ISO 4064 szabványnak megfelel •
•
•
•
•
•
•
•
•
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
13
Opcionális mérőérzékelők 3. Gázmennyiségmérők
Maximális üzemi nyomás 0,1 bar Többféle „átfolyási” méretben létezik BK-G 1.6 :0.016 –3 m³/h BK-G 2.5:0.025 –4 m³/h BK-G 4:0.04 –6 m³/h BK-G 6:0.06 –10 m³/h Mechanikus ho kompenzáció Opcionális impulzus kimenet •
•
•
•
•
•
•
oElster BK-G X.X membrános gázméro
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
14
Opcionális mérőérzékelők 4. Biztonsági kamerák Kulcskérdés az átvitel sávszélessége PLC kommunikációnál pl. az átvitel sávszélessége: • 6 különböző kábelhossz: 40, 60, 80, 110, 130, 160 méter. • 2 különböző fájl méret: 1 (20-szor) és 5 (4-szer) Mbyte • 5MBps átviteli sebesség
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
NetIQ Chariot komplex hálózattesztelő program segítségével készült teszt
15
Opcionális mérőérzékelők 4. Biztonsági kamerák
•Szimultán Motion JPEG and MPEG-4 •Beépített web szerver •Beépített mikrofon •Ethernet csatlakozás •Eseményvezérlés/mozgásdetektálás •1 Mbs sávszélesség 25 frame/sec-nél
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
16
LAN/GSM/WiFi/WiMax
PLC
230V
PLC
RS485
Rendszer topológia 2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
17
Konklúzió
Kísérleti installáció a BME telephelyén (IP10.8.0.2) A rendszer nyújtotta szolgáltatások: • Folyamatos monitorozás előnyei: minőségbiztosítás • Rendszerhibák detektálása • Költségelosztás rendszer automatizálása • Nem kívánatos fogyasztói magatartások kiszűrése, lekapcsolás • Áramkimaradások gyorsabb észlelése és vezérelhető újraindítás • Bővítési lehetőségek: víz, gáz fogyasztás, hőmennyiségmérés • biztonságtechnika
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
18
• Köszönjük a figyelmet!
2007.08.23.
Dr. Dán - Dr. Vajta: Intelligens mérés
19
