E-meter: Żołnierz na wojnie z zaciemnieniem
Parametry techniczne liczników elektronicznych są dziś definiowane przez całkowicie przestarzałe normy. Normy te nie odzwierciedlają aktualnego stanu wiedzy i rzeczywistego stanu systemu zasilania. Europejscy biurokraci wprowadzają oszczędności w oparciu o rollouty inteligentnych liczników, ale nie do końca uwzględniają sposób podłączenia do dystrybucji odbiorcy końcowego. Pod presją sankcji za niezrealizowanie śmiałych planów brukselskiej dyrektywy 2020, wiele zakładów energetycznych zaczęło wdrażać sugerowane standaryzowane systemy interoperacyjne (PRIME, G3-PLC).
Chociaż rozwiązanie to może zastąpić potrzebę ręcznego odczytu liczników, nie rozwiąże ono rzeczywistych potrzeb przedsiębiorstw użyteczności publicznej.
Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej muszą stawić czoła następującym wyzwaniom:
- W sieci energetycznej znajdują się ogromne instalacje urządzeń generujących wysokie spektrum harmonicznych napięcia i prądu
- Wpływ produkcji stochastycznej rośnie w wyniku wysokiej penetracji wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych
- Przenikanie produkcji do obszaru dystrybucji prowadzi do wzrostu przepływów mocy
- Instalacja źródeł odnawialnych o dużej mocy przy niewystarczająco zbudowanym systemie przesyłowym
Wyżej wymienione punkty są największym zagrożeniem i przyczyną blackoutów. Oczywiście pytanie nie brzmi, czy wystąpią, ale kiedy i czy jesteśmy w stanie walczyć z tym zjawiskiem i jego skutkami.
Potrzeba zaawansowanych pomiarów
Oczywiste jest, że zarówno zużywana, jak i produkowana energia jest złożonym systemem. Niezbędny jest zatem pomiar dostarczanej i zużywanej energii. Pomiar podstawowych harmonicznych nie będzie zatem wystarczający.
Konieczne jest wyposażenie wszystkich liczników elektronicznych w odłączniki. Celem nie jest całkowite odłączenie klienta (nawet jeśli byłoby to możliwe), ale regulacja (ograniczenie) zużycia, szczególnie w okresach kryzysowych, kiedy brakuje zasilania. Dlatego też, aby zminimalizować skutki przerw w dostawie prądu, konieczne jest ustanowienie systemu wyspowego.
Zabezpieczanie komunikacji i cyberbezpieczeństwo
Jeśli licznik elektroniczny jest sterowany zdalnie i jest wyposażony w element o dużej mocy (odłącznik), kluczowe jest zabezpieczenie komunikacji przed cyberwłamaniami lub zakłóceniami. System zasilania, ze swoją kluczową funkcjonalnością dla społeczeństwa, jest jednym z najbardziej narażonych na cyberataki.
E-pomiar z odłącznikiem jest bardzo silnym narzędziem do zapobiegania przerwom w dostawie prądu, jeśli jest połączony z przekaźnikiem częstotliwości. Przekaźnik ten monitoruje zmiany częstotliwości energii w czasie rzeczywistym (w milisekundach) i może szybko reagować na zmiany.
Częstotliwość jest głównym wskaźnikiem stanu awaryjnego. Odłączenie lub podłączenie obciążenia w sytuacji kryzysowej może odpowiednio powstrzymać masową awarię lub zmniejszyć jej skutki.
Poprzez monitorowanie kierunku przepływu mocy (wraz ze wzrostem napięcia), jesteśmy w stanie regulować odbiorcę (z ewentualnym odłączeniem), aby niepotrzebnie nie obciążać stabilności systemu zasilania. W ten sposób otrzymujemy narzędzie, które może bardzo skutecznie pomóc w stabilizacji sieci elektrycznej.
Klient jako kluczowy gracz
Nie ma wątpliwości, że musimy myśleć o kliencie jako nieodłącznej części systemu zasilania. Każde gospodarstwo domowe jest potencjalnym partnerem z punktu widzenia natychmiastowej konsumpcji, a co ważniejsze, z możliwością akumulacji.
W tym momencie licznik elektroniczny powinien zacząć działać jako centrala domowa, która jest w stanie zarządzać akumulacją w domu w optymalny sposób.
Wreszcie, konieczne jest posiadanie rozdzielnic domowych, jeśli gospodarstwo domowe jest wyposażone w energię fotowoltaiczną. Funkcjonalność ta ma na celu optymalizację przepływu energii w siedzibie klienta i doskonale nadaje się do wdrożenia w liczniku elektronicznym. Wszystkie niezbędne elementy (pomiar, kontrola obciążenia, komunikacja, wyświetlacz itp.) są już zrealizowane w liczniku elektronicznym.
Wymiana danych i perspektywy na przyszłość
Wymiana danych między licznikiem elektronicznym a światem zewnętrznym ma kluczowe znaczenie. Dlatego też konieczne jest skoncentrowanie się na wydajności transmisji danych.
Chociaż obecnie standaryzowane interoperacyjne liczniki elektroniczne nie są w stanie zapewnić funkcjonalności domowej rozdzielnicy (i wcale nie przyczyniają się do stabilizacji systemu zasilania ), już dziś pojawiają się nowe rozwiązania, w których opisane cechy są nie tylko w seksownej formie prezentacji PowerPoint.
Można powiedzieć, że funkcjonalności te są realizowane w formie fizycznej, choć w postaci pojedynczych urządzeń (w przypadku przekaźnika częstotliwości również w formie legislacyjnej). Integracja z jedną platformą (z jednym licznikiem elektronicznym) również istnieje, istnieje tylko jeden czynnik ograniczający rozszerzenie: wyższa cena. Jeśli jednak przedsiębiorstwa energetyczne w pełni zdadzą sobie sprawę ze wszystkich pozytywnych skutków instalacji tych liczników, cena nie będzie przeszkodą w przyszłości.
Wnioski: Przyszłość liczników elektronicznych
E-metry muszą ewoluować poza przestarzałe standardy, aby sprostać współczesnym wyzwaniom związanym z zasilaniem. Dzięki zwiększonym możliwościom pomiarowym, bezpiecznej komunikacji i integracji przekaźników częstotliwości mogą one służyć jako potężne narzędzia do zapobiegania awariom zasilania i stabilizacji sieci.
Ponieważ przedsiębiorstwa użyteczności publicznej dostrzegają długoterminowe korzyści, inwestycje w te zaawansowane liczniki elektroniczne staną się nieuniknione, a nie wyborem.