emax 2电能管理系统

《emax 2电能管理系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《emax 2电能管理系统（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、Emax 2电能管理系统 产品资料 | 04 2016 ABB | Emax2电能管理系统 1 Emax 2电能管理系统 索引 引言 2 1 Emax 2电能管理系统（Ekip Power Controller) .3 2 电费结算 4 3 操作说明 6 3.1 运行逻辑示例 .10 4 设置与连接 .12 4.1 方案 A：同一配电柜内16 4.1.1 方案 A1 有线连接，控制负载 5 16 4.1.2 方案 A2 有线连接，控制负载 5 20 4.2 方案 B：不同配电柜间 .24 4.2.1 方案 B1 通过Ekip Link连接至Emax 2断路器 24 4.2.2 方案 B2 通过

2、Ekip Link和Ekip Signalling 10K连接至 Emax 2断路器 25 4.3 方案 C：与两台变压器连接 27 5 应用举例 30 6 常见问题 32 2 Emax2电能管理系统 | ABB 引言 电能消耗在当下已经成为了首要考虑的问题，不但是为了降低成 本，也是为了解决环境可持续性发展的问题。 自动控制下游负载功率是有效降低成本的最佳解决方案。通过避 免负载的不协调操作来调解电能需求。例如，在炎热的夏日里， 所有的空调可能会同时开始工作，从而导致用电高峰和随之而来 的能源供应问题。 为了避免用电超负荷，工厂需增加额外的用电限额，增加了固定 成本。更甚至工厂设备需有一定扩

3、容，以免发生过载跳闸。传统 负载控制系统可能需要安装大量的专用控制设备。要控制的负载 数量越多，单独控制每个负载所需的电气设施就越复杂。这样， 考虑到设计的复杂性及最终完成应用所需的额外设备时，就会导 致初始投资很大。 ABB | Emax2电能管理系统 3 1、用Ekip Power Controller 进行负载管理 Ekip Power Controller，可用于新的 ABB 空气断路器 Emax 2，是 电能管理的理想解决方案，达到可靠性、简洁性和经济性之间的 最佳平衡。 这项功能可集成在Emax 2电子脱扣器中；因此，既不需要搭建复 杂的控制系统，也不需要专门编辑软件程序执行。 该

4、功能基于专利的算法，通过断路器按照用户自定义的优先级远 程控制电路中的负载从而控制总负荷。 算法基于预测的平均功率，可由用户按照确定的时间间隔进行设 定；当该值超过规定功率时，Ekip Power Controller便会运行，使 该值回到限值以内。 该系统可以由一个具有该功能的断路器实现，并作为低压设备的 主断路器进行安装。该断路器可决定（按照从电网吸收的总能量 和设定的参数）何时连接和断开某些下游负载。此外，配备 Ekip Power Controller功能的断路器不仅可控制无源负载，而且还可控 制备用发电机。 发送到下游设备的远程命令可以按两种不同的方式执行： - 通过有线控制方案，通

5、过分合闸线圈与储能电机配合使用； - 通过专用的通信系统。 按照用户定义的属性列表控制负载从经济和技术的角度来说都有 巨大的优势： - 经济实惠：能耗优化的重点是控制，尤其超过规定功率时或因 反复超出限值而由配电系统运营商（DSO）增加规定功率时所 征收的罚款有关的成本控制 - 技术优势：可在较短时间内吸收超过规定限值的功率和在较长 时间内对功耗进行管理和控制。因此，可以减少因过载而发生 故障（或者更糟的情况下，因低压主断路器跳闸而导致整个设 备瘫痪）的可能性。 本文的目的是介绍Ekip Power Controller的主要特点，提供关于系 统内不同组件的设置与连接的指导，并通过一个简单的实

6、例来展 示这项新功能的潜力及其相关优势。 4 Emax2电能管理系统 | ABB 2、电费结算 公用事业单位的电费结算通常包括两部分资费结构，其中一个部 分取决于功率需求（kVA 或 kW），而另一部分取决于计费周期 内的实际电量（kWh）。 有些公用事业单位还记录和开具用户的无功电能的帐单，因为这 也会影响电气线路上的负荷。 因此，公用事业单位在其资费结构中对最大需量、有功电能和无 功功率（如功率因数所反应的）进行收费。此外，还可能征收其 他固定及可变费用。 价格结构一般包括以下几个部分： - 最大需量费用 - 这些费用与当月/计费周期内登记的最大电力需 量（kW）和相应的使用率有关。 -

7、电费 - 这些费用与当月/计费周期内消耗的电能（kWh）和相 应的使用率有关。现在，有些公用事业单位依据表观能量 （kVAh）、有功电量（kWh）和无功电量(kvarh)的矢量和来收 费。 - 大多数公用事业单位征收的功率因数罚金或红利率与从电网吸 收的无功功率有关。 - 燃油成本调整费，由某些公用事业单位在考虑到不断提高的超 过基本参考值的燃油费用时征收。 - 征收单位的用电费用。 - 仪表租金 - 全日时（TOD）费率，如高峰和非高峰时段的费用，在某些公 用事业单位的资费结构规定中是比较普遍的。 - 超过规定需量的罚金 - 如果计量在某些公用设施的低压侧进行，要收取附加费。 能源管理部门可

8、以分析水电费账单数据并监控其趋势，尝试找出 除降低电能预算以外的减少电费的方法（资费框架中的规定会使 其成为可能）。 公用事业单位采用电磁或电子三向流量计进行计费。 电磁流量计的最小输出为： - 当月登记的最大需量（kVA 或 kW），按预设的时间间隔（如 15分钟或30分钟）测量，且它在每个计费周期结束时被重设 - 计费周期内的有功电能，单位为 kWh - 计费周期内的无功电能，单位为 kVArh - 计费周期内的表观电能，单位为 kVAh 重要的是要注意，所记录的最大需量并非吸收的瞬时需量，而是 通过预定时间间隔内所吸收能量和时间间隔本身之间的比率获得 的功率平均值。 例如，在一个工业设备

9、中，如果在所记录的周期 T （本例中为30 分钟）内所吸收的总功率变化情况如下： 2500 kVA，持续 4 分钟 3600 kVA，持续 12 分钟 4100 kVA，持续 6 分钟 3800 kVA，持续 8 分钟 所记录的最大需量可以这样计算： (2500.4)+(3600.12)+(4100.6)+(3800.8) =3607 kVA 30 ABB | Emax2电能管理系统 5 图 1 当月最大需量是该月所记录的需量值中最大的。 智能电表寄存器仅当该值超过先前的最大需量值时才记录。因 此，虽然月平均需量可能较低，用户也必须支付当月记录的最高 值的最大需量费用，即使记录的持续时间仅为一

10、个周期（如30分 钟）。 从电气系统宏观角度来看，越来越多样化的最终用户阶层以及使 用时间引起的电力的需量增加导致了满足需求的能力欠缺。 作为一种解决方案，建造新电厂来帮助满足电能需求必定非常昂 贵且耗时。在用户侧进行更好的负载管理有助于最大限度降低公 共基础设施上的最高需量，以及提高电厂容量的利用率。 公用事业单位或配电企业可以利用电价结构来影响最终用户的消 费，可利用以下措施：使用时间收费、超过允许的最大需量罚 款、更正需量、夜间收费和优惠。 负载管理对于最终用户和公用事业单位来说都是一种强大的增效 手段。 重要的是要记住（从用户的角度来看），由需量电费构成的电费账 单很可观，集成的负载管

11、理可有效控制计费周期内的最大需量。 T min Power kVA Demand Power Curve 图 1 中的图表显示了30 分钟的周期内四个不同时间间隔中消耗的 平均功率（见上述公式）。 直虚线表示平均功耗，而连续曲线表示实际功耗。 6 Emax2电能管理系统 | ABB 3、操作说明 Ekip 功率控制器是一种实时的高级控制系统，其主要目的是将每 个定义时间间隔内的平均功耗限制为一个预定义的最大值（规定功 率）。该结果是通过专利的算法来决定必要时断开某些负载（按用 户设定的非优先负载）来取得的。然后，当算法认为用电合同确定 的平均电力需求不再被超过时再重新连接这些负载。Ekip 功

12、率控制 器不断工作，通过不断尝试为尽可能多的供电部分来优化所连接负 载的数量。Ekip 功率控制器按照用户定义的优先级来选择要断开 的负载。确定待控制的负载以及控制到何种程度（控制频率以及控 制时长）是每个负载管理程序中要执行的一个基本动作。在可控制 的各类负载中，有： - 热负载及冷却负载 这类负载通常可以在某个温度范围内工 作，并且可以偏离最佳值。这样就可以在必要时减少或增加能 耗，但对性能的影响不大。这类负载的另一个特点是其存储能 力，工作循环改变具有更大的灵活性，无需修改设计。热电用 户的实例有熔炉和烤箱（感应式、电阻式、弧式等）、热水 器、火炉、冰箱、冰柜和空调 - 照明设备 它可以

13、减小一组灯的光通量，同时保持设计阶段定 义的最低照明（例如用于室外环境或车库的灯组） - 延迟启动负载 在某些设施中，连接到特定流体的泵上的电机 的启动可能会在短时间内被延迟（如用于生产周期的仓库空压 机或游泳池循环泵） - 电动车辆充电系统 电动车辆充电可以通过调节电瓶在短时间 内吸收的功率来管理 - 发电机 在有特别能源需求时，可以加入柴油/发电机或连接到 可再生能源的发电机；这类发电机可以从Ekip 功率控制器作为 接负电的负载的角度来考虑。 Ekip 功率控制器的算法包括四步（图2）。 图 2 1. 测量：它测量流过执行功能的 Emax 2 断路器的总功率。然 后，对该值进行积分，得到

14、总电能。当每个基准时间间隔都已 过去时，电能值设为零。通过这种方式，算法的评估模量始终 在处理当前间隔时间内的能量的值。 2. 同步：基于脱扣器内的时钟，算法定义测量平均电力需求的时 间间隔（典型值为 15 分钟）。在每个参考周期内，按照规定 的间隔（如每分钟）启动评估模块。作为一种选择，它可以通 过 DSO 的智能电表发出的外部信号来同步。 3. 评估：基于测得的电能和自参考周期开始以来过去的时间，该 算法会评估需量是否过高（即：平均功率极限在那段时间可能 被超出），它是在正常范围内还是非常低。基于这些情况，可 产生以下三种结果之一： - 如果所吸收的电能在限值范围以内，则决定保持现有的负

15、载配置（所连接负载的数量） - 如果所吸收的电能太高，则决定减少现有的负载配置 - 如果所吸收的电能极低，则决定增加现有的负载配置 1 如果一个装置可用于向资费时间带发送信号，Ekip 功率控制器可以利用它来同步 其时钟。 MEASURE SYNCHRONIZATION EVALUATION LOAD MANAGEMENT A L G O R I T H M ABB | Emax2电能管理系统 7 图 3 图 4 4.负载管理：依据从评估模块得到的结果，由系统按照下列规则 决定要断开或重新连接哪个负载： - 优先级 如果需要断开一个负载，且当本次操作可以选择 不止一个负载时，遵循用户在可控制负

16、载列表中给出的指 示和顺序：列表中的第一个负载对于应用来说是最不重要 的，或者说可以被临时断开。紧接着的第二个负载重要性 要强一点，依此类推。同样，当一个负载必须被重新连接 时，该算法按照相反顺序来执行列表（从列表中的最后一 个负载开始），也就是说，从最高优先级的负载开始重新 连接。该算法符合用户设定的优先顺序，且符合下述各规 定时间。它还会考虑一台断路器何时因跳闸而打开，或者 是否已被用户故意打开（如维护或停机）。 - 规定时间 每个负载都有必须保持连接（或断开）的最 短时间，以避免损坏。因此，在选择要连接或断开的负载 时，算法不会考虑任何刚被切换过的负载。在这种情况 下，它会跳至列表上的下一个负载。 - 重排序 当一个负载因为规定时间结束而又变为可用时， 它会按照其在列表中的位置进行连接或断开。 可以为两个或多个负载设置相同的优先级。这意味着，它们对于 同样重要的设备，无法定义必须先断开哪个负载。在这种情况 下，Ekip 功率控制器会选择断开其中最长时间未被操作的负载， 并按此顺序进行切换。 评估模块