System pomiarowy energii pr¹du sta³ego

System pomiarowy energii pr¹du sta³ego

System pomiarowy energii pr¹du sta³ego - Licznik LE 3000plus - System Falko Licznik energii pr¹du sta³ego LE 3000plus jest urz¹dzeniem pomiarowym, które pozwoli³o Kolejom Mazowieckim, jako pierwszemu polskiemu przewoÿnikowi, na zmianê sposobu rozliczania za energiê trakcyjn¹ z systemu rycza³towego na rzecz op³aty wynikaj¹cej z jej faktycznego zu ycia. Warto zaznaczyæ równie, e liczniki Elester-PKP wybierane i montowane s¹ fabrycznie na polskich pojazdach takich producentów jak Bombardier, Newag, Pesa czy Stadler. Urz¹dzenie spe³nia wszystkie niezbêdne normy i wytyczne oraz wspó³pracuje z systemem rozliczeniowym spó³ki PKP Energetyka. Zasadnoœæ inwestycji i pierwsze polskie doœwiadczenia. G³ówn¹ motywacj¹ ka dego przewoÿnika kolejowego, planuj¹cego instalacjê licznika energii pr¹du sta³ego na swych pojazdach, jest osi¹gniêcie jak najwiêkszych korzyœci finansowych. Aby faktycznie mówiæ o wymiernych wartoœciach, nale y na tak¹ inwestycjê spojrzeæ w dwóch p³aszczyznach. Pierwszy etap to mo liwoœæ indywidualnego opomiarowania taboru, poprzez zamontowanie liczników energii LE 3000plus. Urz¹dzenia pozwalaj¹ na odejœcie od zrycza³towanych stawek na rzecz rozliczeñ, wynikaj¹cych z faktycznego poboru energii przez pojedynczy pojazd. PrzewoŸnik zyskuje dziêki temu mo liwoœæ negocjacji obecnych stawek oraz otwiera to szanse zakupu i wyboru dostawcy energii w postêpowaniu przetargowym na zasadach rynkowych. P³aszczyzn¹ drug¹ jest wprowadzenie przez operatora kolejowego dzia³añ zwi¹zanych z optymalizacj¹ i racjonalnym zu yciem energii. W tym celu spó³ka Elester-PKP przygotowa³a oprogramowanie Falko, pozwalaj¹ce na zbieranie danych z liczników oraz wykonanie odpowiednich analiz i raportów, które dotycz¹ m.in. ekonomiki prowadzenia pojazdów. Szacujemy, e rozbie noœci w poborze energii pomiêdzy podobnymi pojazdami, poruszaj¹cymi siê po tej samej trasie, wahaj¹ siê w przedziale kilkuprocentowym, a w skrajnych sytuacjach ró nice te s¹ du o wiêksze. Podobne wnioski maj¹ równie przedstawiciele Kolei Mazowieckich. Po analizie danych otrzymywanych z liczników LE 3000plus warszawska spó³ka opracowa³a program poprawy efektywnoœci energetycznej ruchu pojazdów. Z przygotowanych analiz wynika, e dziêki wprowadzeniu odpowiedniej polityki, mo liwa jest redukcja kosztów energii trakcyjnej nawet o 10-15%. Uczciwe i konsekwentne podejœcie do optymalizacji kosztów energii trakcyjnej, mo e wygenerowaæ istotne oszczêdnoœci, które w stosunkowo krótkim okresie mog¹ zrekompensowaæ wydatki poniesione na tak¹ inwestycjê. W dalszej perspektywie czasu liczniki energii LE 3000plus i program Falko mog¹ pos³u yæ jako narzêdzie do monitorowania efektywnoœci energetycznej pojazdów. WskaŸnik ten ma charakter wielowymiarowy, a myœlenie o nim w skali przewoÿnika nale y rozpocz¹æ ju na etapie poszukiwañ nowego taboru. Efektywne wykorzystanie energii mo e byæ równie jednym z kryteriów planowania i oceniania w³asnych prac konserwacyjnych lub elementem zamawianych ca³oœciowych us³ug modernizacyjnych. Licznik energii LE 3000plus zosta³ nagrodzony Z³otym Medalem Miêdzynarodowych Targów Poznañskich EXPOPOWER Licznik energii LE 3000plus zosta³ wyró niony Medalem Prezesa Stowarzyszenia Elektryków Polskich Spó³ka Elester-PKP posiada rekomendacjê Stowarzyszenia Elektryków Polskich w zakresie projektowania urz¹dzeñ, tworzenia specjalistycznego oprogramowania oraz œwiadczenia us³ug i robót elektroenergetycznych 2

Pierwszy polski licznik energii dedykowany do zastosowañ kolejowych Licznik energii pr¹du sta³ego LE 3000plus jest nowoczesnym urz¹dzeniem, umo liwiaj¹cym pomiar rozliczeniowy mocy i energii trakcyjnej. Instalowany mo e byæ na dowolnym elektrycznym taborze kolejowym i tramwajowym, przystosowanym do polskich uk³adów zasilania. LE 3000plus mierzy ca³¹ moc i energiê, pobieran¹ przez pojazd oraz t¹, która jest rekuperowana do sieci trakcyjnej. Czêœæ pomiarowa urz¹dzenia zasilana jest jedynie z napiêcia mierzonego, co uniemo liwia pobór energii bez jej rejestracji. W standardowym wykonaniu klasa dok³adnoœci licznika wynosi 1, co jest kryterium wystarczaj¹cym i zgodnym z odpowiednimi wymaganiami. Gromadzone przez licznik dane o wartoœci pobieranej/oddanej energii, zestawione s¹ z informacjami dotycz¹cymi u ytkownika pojazdu, czasu tego zdarzenia oraz geograficzn¹ lokalizacj¹. Dopiero tak przygotowane zasoby przes³ane zostaj¹ do systemu rozliczeniowego za pomoc¹ sieci telefonii komórkowej. Œledzenie po³o enia pojazdu realizuje siê dziêki wbudowanemu modu³owi GPS. Dane lokalizacyjne potrzebne s¹ w celu przypisania pobieranej energii do odpowiedniego Operatora Systemu Dystrybucyjnego (OSD), który mo e ulegaæ zmianie w czasie odbywania przejazdu. Dodatkowo system satelitarny pozwala na skuteczn¹ synchronizacjê czasów uk³adów pomiarowych. Wskazanie aktualnego u ytkownika pojazdu odbywa siê za pomoc¹ przesy³ania przez licznik kodu identyfikacyjnego przewoÿnika. Funkcja ta jest niezbêdna na pojazdach, które wykonuj¹ pracê dla ró nych przewoÿników. Domyœlnie urz¹dzenie ma wprowadzony kod, odpowiadaj¹cy w³aœcicielowi pojazdu trakcyjnego. W sytuacji zmiany przewoÿnika jego przedstawiciel za pomoc¹ niewielkiego elementu identyfikacji elektronicznej, przystawianego do licznika, otwiera w systemie rozliczeniowym now¹ sesjê naliczania energii. LE 3000plus KOM - czeœæ komunikacyjna Stany z liczyde³ rejestruje siê w odpowiednich przedzia³ach czasowych, których rozpiêtoœæ mo na dostosowaæ do potrzeb przewoÿnika. Domyœlnie wartoœci te zapisywane s¹ w interwa- ³ach 1, 5 lub 15 min. Poza danymi niezbêdnymi do realizacji zadañ rozliczeniowych sprzêt gromadzi wszystkie informacje o zdarzeniach dotycz¹cych w³asnej pracy. W celu zapewnienia odpowiedniego bezpieczeñstwa, urz¹dzenie korzysta z pamiêci odpornych na zak³ócenia elektromagnetyczne EMC. Licznik jest dodatkowo wyposa ony w funkcjê autodiagnostyki. Pozwala to na sprawdzenie stanu torów pomiarowych, ³¹cznoœci miêdzy rozmieszczonymi elementami oraz weryfikacjê poprawnoœci pracy modu³u komunikacyjnego. Mechanizm ten zapewnia skuteczne wykrycie szeregu ewentualnych usterek, jakie mog¹ wyst¹piæ w uk³adzie pomiarowym. Funkcja autodiagnostyki realizowana jest niezale nie przy uruchomieniu urz¹dzenia, jak i na ¹danie (lokalnie z panelu kontrolnego lub zdalnie). Komunikacja i obs³uga Komunikacja licznika z systemem rozliczeniowym odbywa siê za pomoc¹ transmisji danych GPRS sieci¹ telefonii komórkowej. Urz¹dzenie wyposa ono w modem, w którym umieszcza siê kartê SIM, dostarczan¹ przez operatora systemu dystrybucyjnego po podpisaniu umowy przy³¹czeniowej. Wymiana danych odbywa siê poprzez serwer plików FTP. Warto podkreœliæ, i licznik energii LE 3000plus wykorzystuje pliki formatu XML, który jest otwartym standardem przemys³owym dla transportu danych w internecie. Jego zalet¹ jest mo liwoœæ podgl¹du zawartoœci plików bez potrzeby stosowania specjalistycznego oprogramowania. Ponadto komunikacja z licznikiem mo e odbywaæ siê bezpoœrednio na ¹danie u ytkownika. Pozwala to na konfiguracje parametrów pracy urz¹dzenia, uruchomienie funkcji autodiagnostyki oraz importu aktualnych stanów. Z naszego doœwiadczenia wiemy, e dla potrzeb rozliczeniowych, wystarczaj¹cy jest miesiêczny transfer danych nieprzekraczaj¹cy 50MB. Lokaln¹ komunikacjê z licznikiem zapewnia z³¹cze USB. Dane z urz¹dzenia mog¹ byæ równie odczytywane przez aparaturê pok³adow¹ poci¹gu przy pomocy protoko³u Modbus RTU, wykorzystuj¹cego interfejs RS-485. Nale y zwróciæ jednak uwagê, i mo liwoœæ pobrania danych z licznika, którego odczyty stanowi¹ podstawê rozliczeniow¹, wymaga osobnych ustaleñ miedzy przewoÿnikiem a Operatorem Systemu Dystrybucyjnego. 3

Budowa licznika i monta na pojeÿdzie Licznik energii pr¹du sta³ego LE 3000plus sk³ada siê z czterech g³ównych elementów, montowanych w ró nych miejscach pojazdu: czêœci komunikacyjnej (niskonapiêciowej) KOM, czêœci pomiarowej (wysokonapiêciowej) HVM, bocznika pomiarowego oraz zewnêtrznej anteny GSM/GPS. Do pomiaru pr¹du wykorzystuje siê spadek napiêcia na boczniku pomiarowym. Umieszczany jest on w obwodzie g³ównym pojazdu i po³¹czony z wysokonapiêciow¹ czêœci¹ pomiarow¹ HVM. Dla zapewnienia ca³kowitego bezpieczeñstwa, wspomniany bocznik montuje siê na specjalnej p³ycie dielektrycznej, oddzielaj¹cej go od metalowych elementów pojazdu. Ponadto czêœæ pomiarowa licznika energii LE 3000plus jest chroniona dodatkowym bezpiecznikiem. Natomiast przed ewentualnym wyniesieniem napiêcia trakcyjnego z czêœci HVM na modu³ komunikacyjny KOM, oba elementy po³¹czono ze sob¹ kablami œwiat³owodowymi. Zdalne przesy³anie danych oraz lokalizacja satelitarna zapewnia odpowiednia antena GSM/GPS, która wyniesiona zosta³a bezpoœrednio na dach pojazdu. W sytuacji, gdy pojazd wyposa ony zosta³ ju w odpowiedni¹ antenê komunikacyjn¹, warto zastanowiæ siê nad mo liwoœci¹ u yczenia jej sygna³u na potrzeby licznikowe. LE 3000plus HVM - czêœæ pomiarowa Pomimo niewielkiej ingerencji licznika w obwód g³ówny pojazdu, przed przyst¹pieniem do instalacji, niezbêdne jest wykonanie odpowiedniej dokumentacji projektowej. Niestety, nie ma mo liwoœci przygotowania jednego typowego projektu dla danego modelu pojazdu z uwagi, i wiêkszoœæ z nich na przestrzeni lat oraz przebytych zabiegów modernizacyjnych, posiada ró ne rozmieszczenie elementów. W celu unikniêcia b³êdów na tym etapie, zwykle przeprowadzana jest wczeœniejsza inwentaryzacja pojazdu (wizja lokalna), co pozwala wskazaæ wygodne miejsce instalacji poszczególnych komponentów. Poprawnie przygotowan¹ dokumentacjê projektow¹ zatwierdza OSD. Spó³ka Elester-PKP oferuje pe³ne wsparcie i pomoc równie na tym etapie. Bocznik pomiarowy Wzorcowanie i odbiór liczników Ka dy licznik energii pr¹du sta³ego, którego odczyty maj¹ stanowiæ podstawê rozliczeniow¹, wymaga wzorcowania. Sprawdzenia metrologicznego uk³adu pomiarowego dokonaæ mog¹ jedynie jednostki notyfikowane lub posiadaj¹ce akredytacjê wydan¹ przez Polskie Centrum Akredytacji. Weryfikacja taka poœwiadczona jest odpowiednim œwiadectwem oraz plomb¹ zabezpieczaj¹c¹, umieszczon¹ na czêœci pomiarowej i komunikacyjnej. Ostatni etap to odbiór urz¹dzenia zamontowanego w pojeÿdzie trakcyjnym przez pracowników OSD. Weryfikacja i parametryzacja taka zajmuje œrednio 1,5 godziny a ca³oœæ pracy poœwiadcza za³o enie plomb zabezpieczaj¹cych. Nale y zwróciæ uwagê na obowi¹zuj¹ce wymagania spó³ki PKP Energetyka, które nakazuj¹ powtarzaæ badania metrologiczne nie rzadziej ni co 36 miesiêcy. Operacja kolejnego wzorcowania wymaga demonta u uk³adu pomiarowego, wykonania badania oraz powtórnej instalacji. Warto uwzglêdniæ stosowne prace dodatkowe, jeszcze na etapie przetargowym. Licznik posiada specjaln¹ pamiêæ gwarantuj¹c¹ nieprzeciêtn¹ odpornoœæ na zak³ócenia i uszkodzenia. Oprogramowanie licznika Wszelkie zarejestrowane dane pomiarowe oraz zdarzenia mo na zdalnie lub lokalnie pobraæ z liczników przy pomocy specjalnego oprogramowania o nazwie LE 3000 Odczyty. Aplikacja ta stanowi integraln¹ czêœci¹ urz¹dzenia i przekazywana jest bezp³atnie. Dziêki niej mo na wykonaæ proste analizy i raporty. Informacje prezentowane s¹ w formie tabelarycznej oraz graficznej. Program pozwala na odpowiednie zestawienie, filtrowanie i eksportowanie danych do plików odczytywanych prze arkusze kalkulacyjne. Alternatyw¹ dla standardowego programu odczytowego jest stworzony przez spó³kê Elester-PKP system obszarowej analizy poboru energii trakcyjnej Falko, który posiada znacznie wiêcej funkcji i mo liwoœci analitycznych. 4

Dodatkowe mo liwoœci zastosowania liczników Obowi¹zuj¹ce wytyczne zezwalaj¹ na prowadzenie rozliczeñ energii elektrycznej pr¹du sta³ego na podstawie odczytów z urz¹dzeñ, które nie s¹ montowane jedynie na pojazdach trakcyjnych. Dla niektórych operatorów kolejowych wygodnym rozwi¹zaniem jest dokonanie pomiaru na bocznicy kolejowej czy parowozowni. W takiej sytuacji urz¹dzenie LE 3000plus montuje siê bezpoœrednio na s³upie trakcyjnym, podstacji trakcyjnej czy kabinie sekcyjnej. Wersja nas³upowa licznika energii wymaga jedynie zastosowania dodatkowej obudowy, chroni¹cej urz¹dzenie przed warunkami atmosferycznymi. Procedura formalna dotycz¹ca odbiorów technicznych i wzorcowania jest analogiczna do dzia³añ z urz¹dzeniami montowanymi na pojazdach trakcyjnych. Bardzo ciekawym nowym rozwi¹zaniem licznika energii LE 3000plus jest mo liwoœæ pod³¹czenia do modu³u komunikacyjnego dodatkowej czêœci pomiarowej HVM. Otwiera to szersze perspektywy wykorzystania urz¹dzenia oraz szansê przeprowadzenia z³o onych analiz otrzymanych danych pomiarowych. Nowatorskim pomys³em takiej konfiguracji jest umieszczenie jednej czêœci pomiarowej w torze g³ównym pr¹dowym, a drugiej w miejscu przep³ywu energii, przeznaczonej na potrzeby w³asne pojazdu. Takie rozwi¹zanie pozwala na oddzielne opomiarowanie zu ycia energii napêdu od pozosta³ych systemów pok³adowych (np. ogrzewania, klimatyzacji, oœwietlenia). Konstrukcja licznika energii pozwala na swobodne stosowanie urz¹dzenia równie w wagonach tramwajowych i trolejbusowych oraz obiektach elektroenergetycznych, zasilaj¹cych trakcjê tramwajow¹. Program Falko Konstrukcja licznika przygotowana zosta³a do zapewnienia dodatkowych kana³ów transmisji. W tym celu wymagane jest jedynie pod³¹czenie do urz¹dzenia pomocniczego modu³u komunikacyjnego NOX. Falko system obszarowej analizy poboru energii trakcyjnej Dane pomiarowe rejestrowane przez liczniki energii s¹ cennym materia³em badawczym. Na podstawie tych informacji przewoÿnik mo e odpowiednio zarz¹dzaæ i prowadziæ politykê dotycz¹c¹ energii trakcyjnej oraz wdra aæ dzia³ania optymalizacyjne, nakierowane w szczególnoœci na obni kê jej zu ycia. Zebrane dane wymagaj¹ jednak odpowiedniej analizy, porównañ, uszeregowania i obróbki. Skutecznym narzêdziem w tym zakresie bêdzie dopasowany do mo liwoœci liczników system Falko. Program Falko wyposa ono w kalkulator taryf, pozwalaj¹cy na wykonanie symulacji zakupu energii dla ró nych stawek taryfowych. Program zestawia ze sob¹ dane o poziomie wartoœci pobieranej energii, jej charakterystyce z czasem tego poboru, geograficzn¹ lokalizacj¹ oraz aktualnym u ytkownikiem pojazdu. Umo liwia to wykonanie pe³nych analiz i raportów, które w szczególnoœci dotycz¹ ekonomiki prowadzenia pojazdów oraz jakoœci otrzymywanej energii. Poœrednio informacje te mog¹ równie opisywaæ stan szlaków, sprawnoœæ pojazdów trakcyjnych czy ich efektywnoœæ energetyczn¹. Co wa ne, system zosta³ zaprojektowany do ³atwej rozbudowy swoich mo liwoœci analitycznych poprzez dodawanie kolejnych u ytecznych dla operatora warstw, filtrów czy parametrów (np. informacji o masie pojazdu). Zgromadzone dane pozwalaj¹ nie tylko na bie ¹ce kontrolowanie op³at, wynikaj¹cych ze zu ywanej energii, ale równie umo liwiaj¹ prognozowanie zobowi¹zañ na kolejne okresy. Dodatkowo system Falko zosta³ wyposa ony w kalkulator taryf, który u³atwia przeprowadzenie symulacji zakupu energii dla ró nych stawek taryfowych. System nie wymaga instalowania i dostêpny jest na wielu stanowiskach jednoczeœnie za pomoc¹ standardowej przegl¹darki internetowej. Warto podkreœliæ, i struktura bazy danych przygotowana zosta³a do szybkiego generowania odpowiednich zestawieñ, nawet w sytuacji przetwarzania bardzo du ej iloœci informacji pomiarowych. Przyjazny wygl¹d aplikacji oraz skalowalna mapa z zaznaczonymi poruszaj¹cymi siê pojazdami, zapewnia prost¹ i intuicyjn¹ obs³ugê. Materia³y wyjœciowe dostêpne s¹ w postaci standardowych zestawieñ i wykresów, które mo na eksportowaæ do ogólnie dostêpnych formatów plików lub mog¹ byæ prezentowane w formie graficznej na skalowalnej mapie. System pozwala równie na odczyt i analizowanie danych pomiarowych z liczników ró nych producentów, które s¹ zgodne z wymaganiami normy i wytycznymi spó³ki PKP Energetyka. 5

ELESTER-PKP Sp. z o.o. ódÿ, 2015, LE3000plus_Vk6D_pdf3