PM - Power Management

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1 PM - Power Management UMG 508Emax UMG 508Emax Spitzenlastoptimierung Der Energieverbrauch variiert über einen 24 Stunden Zyklus ganz erheblich. Dies führt zu massiver Belastung von Erzeugungs- und Verteilungseinrichtungen, bedingt aber auch teure Spitzen - lastabdeckung in Form von z. B. Pumpspeicher-Kraftwerken. Um diese Wirk leistungs spitzen auszugleichen, haben die Energieversorger entsprechende Leistungspreistarife eingeführt. Nach den Tarifen der Energieunternehmen wird bei der Festsetzung der Stromkosten der höchste über eine Viertelstunde gemessene Leistungs-Spitzenwert im Monat verrechnet. Aufgrund dieser Spitzenwerte werden dann die Netzbereitstellungskosten und der monatliche Leistungspreis berechnet. Wird dieser Spitzenwert gesenkt, reduzieren sich die Stromkosten. In Zeiten ständig steigender elektrischer Energiekosten ist es zwingend notwendig eine optimale Anpassung der Lastverteilungsprofile an die Spitzenlastoptimierungs-Systeme sicher zu stellen. Die Lösung hierfür ist eine Emax Applikation für Jasic Geräte wie die UMG 604, UMG 605, UMG508 oder UMG5. Die installierte Emax Applikation schaltet Verbraucher je nach Trendwert kurzfristig ab, wobei die Schaltzeiten frei konfigurierbar sind. Bei angeschlossener Verbraucherrückmeldung werden unnötige Schalthandlungen vermieden. Einsatzgebiete Reduzierung von Wirkleistungsspitzen und damit signifikante Reduzierung der Stromkosten Vermeidung kurzfristiger Überlastungen von Energieverteilungseinrichtungen (z. B. Auslösen von Leistungsschaltern) Stabilisierung der Energieversorgung und Produktionsprozesse Hotels, Großküchen, Krankenhäuser, Industrie, Kompressoren, thermische Prozesse 108

2 Kapitel 3 Leistungsspitzen intelligent reduzieren UMG 508Emax - Spitzenlastoptimierung Wirkleistungsspitzen intelligent reduzieren Die Emax Applikationen für Jasic Geräte erfassen kontinuierlich sämtliche elektrischen Parameter. Die integrierten intelligenten Regelalgorithmen berechnen den Wirkleistungs-Trend und vergleichen diesen mit der vereinbarten Zielwirkleistung. Durch die Trendberechnung kann die Emax Applikation für Jasic Geräte feinstufig in den Betriebsablauf eingreifen und unkritische Ver - braucher nach den Vorgaben des Benutzers kurzfristig abschalten. Bei angeschlossener Rückmeldungsverarbeitung werden nur Verbraucher abgeschaltet oder in die Trendwertberechnung einbezogen, welche zum Zeitpunkt der Berechnung auch Leistung beziehen. Sollte eine Rückmeldungsverarbeitung nicht möglich sein, so kann eine feste Verfügbarkeit prozentual eingestellt werden. Dadurch können zum Teil sehr kostenintensive Leistungsspitzen sicher vermieden und erhebliches Kosteneinsparpotential verwirklicht werden. Die zufälligen Leistungsspitzen werden vermieden. Hauptmerkmale der Emax APP Optionale Begrenzung von Wirkleistungsspitzen Bis zu 64 Abschaltstufen mit Rückmeldung je nach Gerätetyp und Emax APP Inklusive UMG 508 Netzanalysator mit kontinuierlicher Messung Inklusive GridVis Software UMG 508Emax6 optional mit Profibus Spitzenlastmanager UMG508MAX 15-A im Stahlblechgehäuse: Beispielanlagen: UMG 508MAX 15-A (Art.-Nr ) Maximum-Überwachungsanlage mit 15 Abschaltstufen im Stahlblech - gehäuse für Wandmontage. Abmessungen: B600 x H380 x T210 mm, Farbe: RAL 7035 Komplett eingebaut und verdrahtet: 1 Funktionsmodul KMK 5 mit 5 Relaisausgängen ( Wechsler 2A pot.-frei ), 8 digitale Eingänge davon 1 Digitaleingang für Wirkleistungs-Impuls- und 1 Digitaleingang für Rücksetzung der Messperiode 1 Feldbusmodul FBM10 R-NC, Art.-Nr XX mit 10 Relaisausgängen (Öffner) mit Statusanzeige UMG508MAX 15-AE (Art.-Nr ) Maximum Überwachungsanlage mit 15 Abschaltstufen im Stahlblechgehäuse für Wandmontage. Abmessungen: B600 x H380 x T210 mm, Farbe: RAL 7035 Komplett eingebaut und verdrahtet: 1 Funktionsmodul KMK 5 mit 5 Relaisausgängen ( Wechsler 2A pot.-frei ), 8 digitale Eingänge davon 1 Digitaleingang für Wirkleistungs-Impuls- und 1 Digitaleingang für Rücksetzung der Messperiode 1 Feldbusmodul FBM 10 R-NC, Art.-Nr XX mit 10 Relaisausgängen (Öffner) mit Statusanzeige 1 Feldbusmodul FBM1OI, Art.-Nr mit 10 Digitaleingängen mit Statusanzeige 109

3 UMG 508Emax Anwendungen: Das UMG 508 ist ein Multifunktionsgerät, das als Grundausrüstung in keiner Niederspannungshauptverteilung fehlen sollte. Mit der optionalen Emax Applikation wird durch kurzzeitiges Abschalten von Verbrauchern das Wirkleistungsmaximum gesenkt. Als Grundgerät ist das UMG 508 mit Zusatzkomponenten im Stahlblechgehäuse eingebaut oder auch in einzelnen Komponenten erhältlich. Das UMG 508 ermittelt als Messgerät die Belastungsverhältnisse der elektrischen Versorgungseinrichtungen, um eine Überlastung zu vermeiden. Außerdem ist das Gerät zum Messen und Speichern von fast allen elektrischen Größen einschließlich Strom- und Leistungswerten konzipiert (siehe Kapitel 2). Die Visualisierung der Maximumwächter-Messwerte erfolgt über die Homepage des Gerätes. Eine Darstellung der Messgrößen auf dem Display ist nicht möglich. Funktionsprinzip: Auf Basis der an einem Digitaleingang eingehenden Wirkleistungsimpulse oder der vom Messgerät errechneten Gesamtwirkleistung (Wandlermessung) ermittelt das Emax-Programm des Power Analyzers die notwendigen Größen zur Einhaltung eines vorgegebenen Sollwertes. Dabei errechnet das System innerhalb der eingestellten Messperiode kontinuierlich Mittelwert, Momentanwert, Trendwert und Korrekturleistung. Erkennt der Power Analyzer eine mögliche Überschreitung des Maximums, prüft er anhand der eingestellten Verbraucher die Notwendigkeit einer Ab - schaltung. Die Abschaltung von Verbrauchern wird daraufhin unter Berück - sichtigung der vordefinierten Regeln ausgeführt. Das Ziel dieser Methode ist, mit möglichst wenig Abschaltungen und dadurch bedingten Beein trächti gungen des Betriebsablaufs das gegebene Maximum am Ende einer Messperiode einzuhalten. Jedem Verbraucher der Emax-Funktion kann ein Rückmeldeeingang (Freigabe) zugeordnet werden. Mit Hilfe dieser Eingänge kann die Verfügbarkeit des Verbrauchers für die Maximumüberwachung eingeschränkt werden. Um Verbraucher abschalten zu können, werden ein oder mehrere Erweiterungs - module mit digitalen Ausgängen benötigt (FBM 10 R-NC). Soll der Status von Verbrauchern über einen Rückmeldeeingang berücksichtigt werden, muss ein entsprechendes Input-Modul (FBM10I) an die serielle Schnittstelle angeschlossen werden. Abb.: Anzeige Emax Status Spitzenlastmanagement bis zu 64 Abschaltstufen je nach Gerätetyp und Emax Applikation Abb.: Konfiguration der Grundwerte Die gesamte Konfiguration und Auswertung erfolgt über die Homepage des Gerätes. Somit sind die Geräteparameter komfortabel auf der Homepage einstellbar. Auszug der Parametriermöglichkeiten: Sollwert, Istwert für Mittelwertberechnung, Messperiodendauer, Sperrzeit, Pausenzeit, Verfügbarkeit Je Verbraucher ist einstellbar: Verbrauchername, Priorität, Anschlussleitung, Mindest-Einschaltdauer, Mindest-Abschaltdauer, maximale Abschaltdauer und Verfüg barkeit in Prozent Abb.: Konfiguration der Verbraucher 0

4 Kapitel 3 Leistungsspitzen intelligent reduzieren Statusanzeige der Emax Messgrößen und der Zustand der aktuellen Abschalthandlungen, Status der Freigabe (Rückmeldung ob Verbraucher an/aus ist) über die Gerätehomepage. Im Speicher des Gerätes werden die folgenden Messgrößen abgespeichert: Wirkleistungsmittelwert synchron zur Messperiodenrücksetzung Trendwert Aufzeichnung Messperiodenrücksetzung bei Zustandsänderung Die Auswertung erfolgt mit der GridVis. Anzeige des Kommunikationsstatus zwischen Messgerät und den Funktions modulen. 1

5 UMG 508Emax Ausführungsvarianten des UMG 508Emax Schnittstellen Versorgungsspannung: V AC, V DC ±10% vom Nennbereich Abschaltstufen Rückmeldungen Ausgang Rückmeldungen Eingang 4 Spannungs- und 4 Stromeingänge Zusatz-Speicher 256 MB Flash RS 485 Ethernet 10/100 baset Profibus DP V0 3 frei programmierbare Anwendungsprogramme UMG 508MAX 5-AE UMG 508MAX 15-A UMG 508MAX 15-AE UMG 508MAX 25-A UMG 508MAX 25-AE UMG 508MAX 35-A UMG 508MAX 35-AE UMG 508MAX 45-A UMG 508MAX 45-AE UMG 508MAX 65-A UMG 508MAX 65-AE = Option = enthalten Type Artikel-Nr. Weitere Funktionen und technische Daten siehe auch unter UMG 508 im Kapitel Energiemesstechnik. Bei den obigen Ausführungsvarianten ist als Grundgerät das UMG 508E eingebaut. Typische Anschlussvarianten Impulsgeber VNB 15 min L PE N Input: 5-230V AC Output 24 VDC / 1A Rückmeldung Verbraucher AN /AUS MT2A MT2A Ethernet-Anschluss L1 L2 L3 N PE S1 S2 S1 S2 S1 S2 S1 S2 Verbraucher Zu den FBM-Modulen A1A2 1 A1 A2 2 A1 A2 3 A1 A2 4 A1 A2 5 Hinweis: Beim Wandlereinbau auf die Stromflussrichtung achten. 2

6 Kapitel 3 Technische Daten Allgemeine Technische Daten Versorgungsspannung L-N, AC 230V, 50/60Hz Überspannungskategorie 600V CAT III Betriebsspannung 400V, 50/60Hz Gewicht 18/19/20kg Abmessungen B= 600mm x H=380mm x T=210mm Montage Wandmontage Arbeitstemperaturbereich C Schutzart IP 43 Farbe RAL 7035 Software GridVis Abschaltstufen bis zu 64 Messbereich Spannung L-N, AC (ohne Spannungswandler) Spannung L-L, AC (ohne Spannungswandler) Strom (Wandler: x/1 und x/5 A) Frequenz der Grundschwingung Netze Messung in 1phas./ mehrphasigen Netzen Messwerte V rms V rms 0, A 40 70Hz TN, TT, (IT) 1ph, 2ph, 3 ph, 4 ph und bis zu 4 mal 1 ph Spannung L1, L2, L3, L4, L1-L2, L2-L3, L1-L3 Genauigkeit ±0,1 % Strom L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4 Genauigkeit ±0,2 % K-Faktor L1, L2, L3, L4 Drehstromkomponenten Null-, Mit- und Gegensystem Wirk-, Schein-, Blindleistung L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4 Genauigkeit ±0,4 % Leistungsfaktor Lambda L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4 Phasenwinkel (in Grad) L1, L2, L3, L4 Wirkarbeit (kwh) Blindarbeit (Karh) L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4: - Bezogene Wirkarbeit (Tarif 1, Tarif 2) - Gelieferte Wirkarbeit (Tarif 1, Tarif 2) L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4: - Induktive Blindarbeit (Tarif 1, Tarif 2) - Kapazitive Blindarbeit Scheinarbeit (kvah) L1, L2, L3, L4, Sum L1-L3, Sum L1-L4 Spannungswellenform L1, L2, L3, L4 Klasse 0,2 ( /5 A), Klasse 1 ( /1 A) Klasse 2 Frequenz der Grundschwingung Genauigkeit ±0,1 % Durchschnittswerte Mininum- und Maximumwerte Kommunikation Schnittstellen RS 485* 9.6, 19.2, 38.4, 76.8, 5.2, kbps Profibus DP* Stecker, DSUB-9 bis 12Mbps Ethernet 10/100 Base- TX RJ- 45 Buchse Protokolle Modbus RTU, Profibus DP V0, Modbus TCP, Modbus over TCP, Modbus-Gateway, HTTP, SMTP, SNTP, TFTP, FTP, SNMP, DHCP, TCP/IP, BACnet 3 Spannungsqualität Oberschwingungen, Harmonische Strom, Spannung, Blind-/Wirkleistung (±) L1, L2, L3, L4 Verzerrungsfaktor THD- U in % L1, L2, L3, L4 Verzerrungsfaktor THD- I in % L1, L2, L3, L4 Unsymmetrie Spannung Null-, Mit- und Gegensystem Transienten 50 µs Anlaufvorgänge 10 ms Störschreiberfunktion Kurzzeitunterbrechungen Genauigkeit ±(0,5% rdg + 0,05 rng) *1 x DSUB-9 Stecker

7 Emax APPs Emax Varianten als APP Die Emax Applikationen für JASIC Geräte integriert die Maximum wächter-funktionalität und erfassen kontinuierlich sämtliche elektrischen Parameter. Die intelligenten Regel algo rith men berechnen den Wirkleistungs-Trend und vergleichen diese mit der vereinbarten Ziel wirkleistung. Durch die Trend berechnung kann die Emax Appli kation feinstufig in den Be triebs ablauf eingreifen und unkritische Verbraucher nach den Vorgaben des Benutzers kurzfristig ab schalten. Emax APP für UMG 605/UMG 604 Art.Nr.: Diese APP beinhaltet die folgenden Konfigurationsvarianten EMAX-H-02A Maximal 2 Kanäle (Ausgänge des UMG 605/604) ohne Rückmeldung EMAX-H-10A Maximal 10 Kanäle mit 1 x FBM10 R-NC ohne Rückmeldung EMAX-H-10AE Maximal 10 Kanäle mit 1 x FBM10 R-NC u. 1 x FBM10I für Rückmeldung EMAX-H-20A Maximal 20 Kanäle mit 2 x FBM10 R-NC ohne Rückmeldung EMAX-H-20AE Maximal 20 Kanäle mit 2 x FBM10 R-NC u. 2 x FBM10I für Rückmeldung EMAX-H-30A Maximal 30 Kanäle mit 3 x FBM10 R-NC ohne Rückmeldung EMAX-H-30AE Maximal 30 Kanäle mit 3 x FBM10 R-NC u. 3 x FBM10I für Rückmeldung EMAX-H-40A Maximal 40 Kanäle mit 4 x FBM10 R-NC ohne Rückmeldung EMAX-H-40AE Maximal 40 Kanäle mit 4 x FBM10 R-NC u. 4 x FBM10I für Rückmeldung EMAX-H-50A Maximal 50 Kanäle mit 5 x FBM10 R-NC ohne Rückmeldung EMAX-H-50AE Maximal 50 Kanäle mit 5 x FBM10 R-NC u. 5 x FBM10I für Rückmeldung EMAX-H-60A Maximal 60 Kanäle mit 6 x FBM10 R-NC ohne Rückmeldung EMAX-H-60AE Maximal 60 Kanäle mit 6 x FBM10 R-NC u. 6 x FBM10I für Rückmeldung Emax APP für UMG 508/UMG 5 Art.Nr.: Diese APP beinhaltet die folgenden Konfigurationsvarianten EMAX-D-05A EMAX-D-05AE Maximal 5 Kanäle über die Ausgänge des UMG 508/5 ohne Rückmeldung Maximal 5 Kanäle über die Ausgänge des UMG 508/5 mit 5 x Rückmeldung über die Eingänge des UMG 508/50 EMAX-D-15A EMAX-D-15AE EMAX-D-25A EMAX-D-25AE EMAX-D-35A EMAX-D-35AE EMAX-D-45A EMAX-D-45AE EMAX-D-55A EMAX-D-55AE EMAX-D-64A EMAX-D-64AE Maximal 10 Kanäle mit 1 x FBM10 R-NC Zusätzlich werden je 5 Ausgänge des UMG508/5 verwendet Maximal 10 Kanäle mit 1 x FBM10 R-NC + 1 x FBM10I für Rückmeldung Zusätzlich werden je 5 Ein-/Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 20 Kanäle mit 2 x FBM10R-NC Zusätzlich werden je 5 Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 20 Kanäle mit 2 x FBM10 R-NC + 2 x FBM10I für Rückmeldung Zusätzlich werden je 5 Ein-/Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 30 Kanäle mit 3 x FBM10R-NC Zusätzlich werden je 5 Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 30 Kanäle mit 3 x FBM10 R-NC + 3 x FBM10I für Rückmeldung Zusätzlich werden je 5 Ein-/Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 40 Kanäle mit 4 x FBM10R-NC Zusätzlich werden je 5 Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 40 Kanäle mit 4 x FBM10 R-NC + 4 x FBM10I für Rückmeldung Zusätzlich werden je 5 Ein-/Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 50 Kanäle mit 5 x FBM10R-NC Zusätzlich werden je 5 Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 50 Kanäle mit 5 x FBM10 R-NC + 5 x FBM10I für Rückmeldung Zusätzlich werden je 5 Ein-/Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 60 Kanäle mit 6 x FBM10R-NC Zusätzlich werden je 4 Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximal 60 Kanäle mit 6 x FBM10 R-NC + 6 x FBM10I für Rückmeldung Zusätzlich werden je 4 Ein-/Ausgänge des UMG 508/5 verwendet Maximale Ausbaustufe mit dem UMG 508 / UMG 5: 64 Kanäle mit 64 Rückmeldungen 4

8 Kapitel 3 Emax APPs Emax APP SPS Kommunikation Modbus/Profibus Emax APP für UMG 604 und UMG 605 SPS Kommunikation Modbus/Profibus Art.Nr.: Emax APP für UMG 508 und UMG 5 SPS Kommunikation Modbus/Profibus Art.Nr.: APP Addon Profibus für UMG 604, UMG 605, UMG 508 und UMG 5 Art.Nr.: Die APPs für die SPS Kommunikation beinhalten keine Ansteuerung von Funktionsmodulen. Die Abschaltungen müssen bei diesen APPs über die GLT/SPS erfolgen. Die Abschalthandlungen werden auf globale Register Adressen für Modbus TCP/IP oder Modbus RTU gelegt. Für die Profibus Kommunikation installieren Sie zusätzlich zum App Emax das Profibus Addon APP. Das Addon installiert ein zusätzliches Profil. Über Profibus ist zudem eine Sollwertumschaltung als auch eine Rückmeldungs - verarbeitung möglich. Eine Messperiodenrücksetzung über Modbus oder Profibus ist nicht möglich. Die Messperiodenrücksetzung erfolgt ausschließlich über einen Digitaleingang. Abb.: Beispiel einer SPS Profibus Anwendung 5