Pomiar energii elektrycznej w systemie KNX.
Funkcje i konfiguracja na przykładzie 3-fazowego licznika Ekinex EK-ME1-75D-TP.
Monitorowanie zużycia energii w nowoczesnych instalacjach
Licznik energii elektrycznej Ekinex EK-ME1-75D-TP
Wielu producentów urządzeń KNX posiada w swojej ofercie liczniki energii elektrycznej wyposażone w port KNX, a często również w wyświetlacz LCD do bieżącego podglądu mierzonych wartości. Jednym z przykładowych liczników jest model EK-ME1-75D-TP włoskiej firmy Ekinex.
Ten model licznika przeznaczony jest do bezpośredniego podłączenia do mierzonego obwodu
3-fazowego (z maksymalnym prądem 75A na fazę), ale dostępny też jest model z pomiarem prądu za pomocą przekładników prądowych 1A i 5A z ustawianym współczynnikiem transformacji (EK-ME1-5TA-TP). Ten drugi model może więc znaleźć zastosowanie w instalacjach z odbiornikami o bardzo dużej mocy (np. w zakładach produkcyjnych). Licznik przeznaczony jest do montażu na szynie DIN, zajmuje przestrzeń 5 modułów, umożliwia dwukierunkowy pomiar energii czynnej i biernej (osobno energia pobrana i oddana) oraz pomiar podstawowych parametrów elektrycznych na poszczególnych fazach: prąd, napięcie, moc czynna, bierna i pozorna, współczynnik mocy.
Parametry
- napięcie znamionowe: 3×230 / 400V (+/-20%), częstotliwość 50Hz (60Hz na zamówienie),
- bezpośredni pomiar prądu do 75A,
- terminale przyłączeniowe zasilające 0,5 – 16mm2,
- wbudowany port magistralny KNX TP, konfiguracja za pomocą oprogramowania ETS,
- wbudowany wyświetlacz LCD do prezentacji bieżących pomiarów,
- zegar czasu rzeczywistego z podtrzymaniem oraz zapis istotnych danych w pamięci nieulotnej,
- wbudowany port optyczny D0 (zgodny ze standardem EN 62056-21) oraz diody LED do impulsowego wskazywania zużycia energii czynnej i biernej (10 imp/Wh),
- 4 wyjścia impulsowe S0 z izolacją optyczną (zgodne ze standardem EN 62053-21) do transmisji wybranych parametrów do zewnętrznych systemów (konfigurowane z poziomu wyświetlacza LCD), alternatywnie wyjścia można wykorzystać do załączania odbiorników (sterowane z KNX) lub monitorowania wartości progowych,
- obsługa 4 taryf energetycznych, z przełączaniem aktywnej taryfy za pomocą sygnału 230VAC (przez wejścia sterujące),
- klasa dokładności: B (1%).
Elementy budowy licznika
PANEL FRONTOWY LICZNIKA ENERGII EK-ME1-xxx-TP :
- wyświetlacz LCD o wymiarach 60x30mm
- złącze magistrali KNX
- przycisk serwisowy (do wprowadzania ustawień w menu licznika)
- przycisk i dioda LED programowania adresu fizycznego KNX
- dioda LED energii czynnej (10imp/Wh)
- szeregowy interfejs optyczny D0
- przycisk wyboru kolejnych informacji dla danej wielkości mierzonej (wybór fazy, wartości sumarycznej, min/max, …)
- przycisk menu – wybór kolejnych wskazań licznika (energia, moc, prąd, napięcie, …)
- dioda LED energii biernej (10imp/varh)
ZACISKI WEJŚCIOWE LICZNIKA ENERGII EK-ME1-xxx-TP:
E1 – normalna praca
E2 – rozpoczęcie okresu pomiarów (niezależne od konfiguracji ETS)
E3, E4 – wejścia wyboru taryfy (w systemie 2- lub 4-taryfowym)
Wejścia aktywuje się przez podanie napięcia sterującego 230VAC
ZACISKI WYJŚCIOWE LICZNIKA ENERGII EK-ME1-xxx-TP:
SYMBOLE I WARTOŚCI WSKAZYWANE NA WYŚWIETLACZU LICZNIKA ENERGII EK-ME1-xxx-TP:
- bieżąca taryfa
- tryb serwisowy
- wskazanie aktywnych faz
- kierunek przepływu energii (import / eksport / moc bierna indukcyjna, pojemnościowa)
- bieżąca wartość mierzona
- jednostka bieżącej wartości mierzonej
- bieżąca sumaryczna moc czynna
Konfiguracja licznika EK-ME1-75D-TP dla systemu KNX
Aby w pełni wykorzystać możliwości licznika energii EK-ME1-75D-TP w systemie KNX, należy skorzystać z oprogramowania ETS oraz aplikacji urządzenia, którą należy pobrać ze strony internetowej producenta (https://www.ekinex.com/en/557/three-phase-mid-electricity-meter-75a.html). Dalej postępujemy jak ze standardowym urządzeniem KNX, tzn. po zaimportowaniu aplikacji do projektu ETS, nadajemy adres fizyczny, konfigurujemy parametry i tworzymy powiązania obiektów komunikacyjnych w adresach grupowych.
W zależności od pożądanego sposobu opomiarowania instalacji lub mierzonego obwodu,
tzn. czy licznik będzie mierzył tylko energię pobraną czy pobraną i oddaną (np. w obiekcie z instalacją fotowoltaiczną), konfigurujemy odpowiednie parametry – dla energii i mocy pobranej aktywujemy parametry „meter readings active energy A+” i „active power P+”, a w przypadku pomiarów energii i mocy oddawanej aktywujemy dodatkowo również „meter readings active energy A-” i „active power P.-”.
Możemy również aktywować odczyty energii biernej indukcyjnej i pojemnościowej („meter readings reactive energy R+” i „meter readings reactive energy R-”) oraz mocy biernej indukcyjnej i pojemnościowej („reactive power Q+” i „ reactive power Q-”). Wszystkie odczyty energii dostępne są na osobnych obiektach komunikacyjnych w jednostkach podstawowych
(Wh, varh) oraz przeskalowanych (kWh, kvarh).
Warto również aktywować odczyty wartości napięć (mogą to być pomiary dla poszczególnych faz lub napięcia międzyfazowe), prądów i współczynników mocy (power factor, cosf). Dodatkowo możemy skorzystać z obiektów wskazujących zużycie energii w interwałach 15-minutowych oraz 60-minutowych, a także ze względnego licznika energii z możliwością resetowania oraz licznika wstecznego z ustawianą wartością początkową i obiektem wyjściowym informującym o wyzerowaniu tego licznika. Licznik może również wysłać na obiekcie komunikacyjnym wartość zużycia energii czynnej w wyznaczonym dniu miesiąca.
Podsumowanie dostępnych dla KNX odczytów i pomiarów
- Licznik energii elektrycznej Ekinex oferuje następujące odczyty i pomiary:
- sumaryczna energia czynna pobrana A+ [Wh, kWh]
- sumaryczna energia czynna pobrana A+ dla poszczególnych taryf T1, T2, T3, T4
- energia czynna pobrana A+ dla poszczególnych faz L1, L2, L3 [Wh, kWh]
- sumaryczna energia czynna oddana A- [Wh, kWh]
- sumaryczna energia czynna oddana A- dla poszczególnych taryf T1, T2, T3, T4
- sumaryczna energia bierna indukcyjna R+ [varh, kvarh]
- sumaryczna energia bierna indukcyjna R+ dla poszczególnych taryf T1, T2, T3,
- sumaryczna energia bierna pojemnościowa R- [varh, kvarh]
- sumaryczna energia bierna pojemnościowa R- dla poszczególnych taryf T1, T2, T3, T4
- energia czynna A+ w interwale 15-minutowym [Wh] i 60-minutowym [Wh]
- względny licznik energii czynnej A+ [kWh] z możliwością resetowania
- wsteczny (odliczający w dół) licznik energii czynnej A+ [kWh] z możliwością ustawienia
- wartości początkowej oraz obiektem wyjściowym informującym o wyzerowaniu licznika
- wskazanie licznika energii czynnej A+ [kWh] w określonym dniu miesiąca
- odczyt bieżącej taryfy
- sumaryczna moc czynna pobierana P.+ [W]
- moc czynna pobierana P+ dla poszczególnych faz L1, L2, L3 [W]
- próg dolny i górny mocy czynnej pobieranej P+ sumarycznej i dla poszczególnych faz (z konfigurowanymi wartościami progowymi [W])
- sumaryczna moc bierna indukcyjna Q+ [var]
- moc bierna indukcyjna Q+ dla poszczególnych faz L1, L2, L3 [var]
- sumaryczna moc bierna pojemnościowa Q- [var]
- moc bierna pojemnościowa Q- dla poszczególnych faz L1, L2, L3 [var]
- napięcia [V] dla poszczególnych faz (L1-N, L2-N, L3-N) lub napięcia [V] międzyfazowe (L1-L2, L2-L3, L3-L1)
- prądy [A] dla poszczególnych faz
- współczynniki mocy dla poszczególnych faz
- sterowanie 4 wyjściami (S0) licznika – przy odpowiednim skonfigurowaniu wyjść w menu licznika (na wyświetlaczu)
- częstotliwość sieci
- ilość restartów zasilnia licznika (przydatne w analizie częstotliwości zaników zasilania w instalacji elektrycznej)
- moc pozorna [VA]
Podsumowanie
Licznik energii Ekinex z serii EK-ME1-xxx-TP jest niewątpliwie ciekawym urządzeniem umożliwiającym rozbudowę instalacji KNX o monitorowanie zużycia energii elektrycznej, zarówno w budynkach jednorodzinnych, jak i komercyjnych, np. biurowych, produkcyjnych, magazynowych. Od strony praktycznej zasadnym byłoby zastosowanie kilku takich liczników w instalacji – jeden licznik na głównym przyłączu instalacji (jako licznik dwukierunkowy, jeśli budynek posiada instalację PV) oraz dodatkowe liczniki na większych odbiornikach energii (np. pompa ciepła, wentylacja, klimatyzacja, basen, poszczególne podrozdzielnice budynku, itp.).
Po odpowiednim zwizualizowaniu mierzonych wartości w formie bieżących odczytów i wykresów, dane z licznika z pewnością ułatwią analizę zużycia energii elektrycznej przez budynek i umożliwią optymalizację kosztów jego funkcjonowania. Z kolei jeśli integrator inteligentnej instalacji KNX opracuje odpowiednie algorytmy sterujące urządzeniami działających w systemie, możliwe będzie automatyczne i inteligentne reagowanie budynku na zmieniające się warunki – zapotrzebowanie na ogrzewanie, chłodzenie, wentylację, bieżącą konsumpcję i generację energii.
