Technický sprievodca cloudovým EMS

AgeVolt EMS rozdeľuje dostupný výkon medzi nabíjajúce autá. Pri návrhu potrebuje poznať hranice rozvodov, spôsob merania a pravidlá prevádzky. Tento sprievodca je pre projektantov, správcov budov a integrátorov: vysvetľuje funkčný princíp cloudového riadenia od domovej prípojky po viacúrovňový areál.

Ak hľadáte najprv praktické využitie doma alebo vo firme, začnite úvodom do AgeVolt EMS. Postupy ovládania lokálneho SmartSystemu patria jeho samostatným návodom.

Celkový odber a rozpočet nabíjania

Riadiaci bod je miesto so spoločným limitom: napríklad hlavná prípojka, rozvádzač alebo kábel k nabíjačkám. Môže obsahovať konektory aj podriadené body. Každé auto rešpektuje obmedzenia na celej svojej ceste rozvodom.

Príklad: Budova má celkový limit 100 kW a spotrebiče mimo nabíjania práve odoberajú 80 kW. Na autá zostáva približne 20 kW. Ak systém budovy posiela rovno rozpočet 20 kW pre autá, EMS z neho tých istých 80 kW druhýkrát neodpočítava. Celkový odber prípojky naopak zahŕňa budovu aj autá.

Na zmiešanej vetve musí byť známy aj odber ostatných zariadení. Získa ho elektromer alebo systém budovy; prípadne systém budovy dodáva už vypočítaný rozpočet nabíjania. Na vetve iba s riadenými nabíjačkami stačí nastaviť jej strop. EMS tu počíta s povolenými limitmi nabíjania, nie iba s náhodne nižším okamžitým odberom áut. Samostatný elektromer nie je podmienkou, elektrické istenie zostáva.

Hierarchia a súčet meraní

Typické rozdelenie objektu môže vyzerať takto:

• Hlavná prípojka: limit A aj kW, meranie BMS.
  • Rozvádzač: limit A, elektromer.
    • Vetva A: limit A, iba nabíjačky.
    • Vetva B: limit A, iba nabíjačky.

Voľný výkon hlavnej prípojky neuvoľní obmedzenie slabšieho kábla. Ak je v areáli voľných 60 kW, ale parkovisko má vlastný strop 20 kW, využije najviac týchto 20 kW. Pri spoločnej voľnej kapacite 15 kW sa parkoviská delia už len o tento menší priestor.

Jeden bod môže používať jeden alebo viac elektromerov. Sčítať sa smú merania, ktoré spolu tvoria požadovaný celok a nezahŕňajú tú istú spotrebu dvakrát. Dve oddelene merané vetvy s odberom 30 a 20 kW majú spolu 50 kW. Hlavný elektromer, ktorý už obe zahŕňa, sa k nim znova nepripočíta. Nezávislé prívody si zachovávajú vlastné prúdové limity aj pri spoločnom posudzovaní výkonu.

Ampére, kilowatty a fázy

Počet fáz auta a poradie fáz konektora sú odlišné údaje. Jednofázové auto nemusí odoberať z L1 hlavného elektromera. Projekt určí mapovanie fáz od elektromera ku konektoru; EMS ho zohľadňuje, fázy fyzicky neprepína. Voľný výkon na L2 automaticky nezvýši prúd, ktorý smie jednofázové auto odoberať z preťaženej L1.

Pri približne 230 V a účinníku 1 predstavuje 18 A jednofázovo asi 4,14 kW. Rovnaký výkon predstavuje 6 A trojfázovo, ale zaťaženie jednotlivých fáz je iné. Prepočet A/kW môže využívať platné, časovo vyhladené napätie z merania. Hodnota 230 V v príkladoch je orientačná.

Výkonový limit znamená priebežnú reguláciu. Nejde o samostatnú optimalizáciu 15-minútového odberového maxima.

Elektromery a meracie zostavy

Snímač sa vyberá podľa prúdu, otvoru pre vodič alebo šínu a kompatibility celej zostavy. Jeho merací rozsah neurčuje dovolený prúd chráneného vedenia.

SmartMeter používa meraciu jednotku TECO C-EM-0300M pripojenú lokálnou zbernicou CIB k SmartSystemu. SmartSystem prenesie údaje do cloudu. CIB nie je Ethernet. Jeden SmartSystem môže podľa konfigurácie obsluhovať viac meraných miest.

Rogowského zostava JRF MOI 333M-115 má vstavaný integrátor, výstup 333 mV AC a pomocné napájanie 5 V DC. Klasické pasívne snímače pomocné napájanie nepotrebujú. Samotný údaj „1 000 A“ preto nestačí na určenie zapojenia.

Ďalší elektromer s MQTT možno pripojiť cez dohodnutý dátový formát alebo konverzný adaptér. Samotná podpora MQTT nezaručuje kompatibilitu: overujú sa veličiny, jednotky, fázy, čas a smer toku energie. Presné zapojenie a parametre dodaného modelu nájdete v technických podkladoch meradiel a príslušenstva a v dokumentácii SmartMetra.

Prepojenie so systémom budovy

BMS je nadradený systém riadenia budovy. Môže poskytovať celkový odber, určovať rozpočet nabíjania alebo oboje. Pri integrácii sa dohodne identita bodov, jednotky, časové značky, oprávnenia a význam stavových odpovedí.

Tabuľka uvádza funkčné možnosti prepojenia pri dohodnutej konfigurácii. Konkrétne zariadenie, dátová schéma a registrová mapa sa overia pre danú zostavu; samotné rozhranie neznamená automatickú kompatibilitu.

REST požiadavky vstupujú do integračnej vrstvy platformy; priame spojenie na riadiaci proces EMS nie je potrebné. Pri Modbuse plní SmartSystem úlohu lokálneho prevodníka do platformy: Modbus TCP používa TCP/IP, zvyčajne cez Ethernet; Modbus RTU typicky sériovú linku RS485. Úlohy klienta a servera, registre a mapovanie veličín určí integračný podklad konkrétnej zostavy.

Digitálne vstupy nesú dohodnuté výkonové úrovne, nie priebežné meranie. Projekt určí aj význam kombinácie vstupov a prerušeného signálu. Samotný I/O modul nie je elektromer.

Prijatie požiadavky, použitie limitu v EMS a fyzická reakcia auta sú tri odlišné stavy. Stav registra alebo API odpoveď nenahrádzajú meranie skutočného poklesu odberu.

Pevný strop, BMS a ručná záloha

Technický strop vychádza z elektroinštalácie. Prevádzkový rozpočet môže určovať BMS alebo uložená ručná hodnota. Vždy platí prísnejšie obmedzenie a zostávajú aj stropy ostatných bodov, stanice a vozidla.

1. Pred prvou platnou požiadavkou BMS platí uložená ručná záložná hodnota.
2. Platný rozpočet BMS má prednosť 10 minút od posledného potvrdenia rozpočtu alebo heartbeat, ktorý potvrdzuje jeho platnosť.
3. Potvrdenie môže niesť rovnaký rozpočet: obnoví platnosť bez zbytočného opakovania povelu nabíjačkám. Samotná telemetria odberu platnosť neobnovuje. Neplatné alebo znovu prehrané staré údaje ju tiež nepredlžujú.
4. Po desiatich minútach bez obnovenia sa použije ručná záloha. Jej zmena počas živého BMS upravuje zálohu, neprepisuje aktívny rozpočet BMS.
5. Čerstvý platný rozpočet BMS automaticky prevezme prednosť znova.

Aj nulový rozpočet vyprší. Ak BMS neobnoví 0 A alebo 0 kW a ručná záloha je kladná, nabíjanie sa po uplynutí platnosti môže obnoviť. Na trvalé pozastavenie treba obnovovať nulu alebo zvoliť nulovú ručnú zálohu. Nula pozastavuje nabíjanie; nevypína EMS a neodpája stanicu od siete.

Príklad: ručná záloha je 10 kW. BMS o 08:00 zadá 20 kW a o 08:05 potvrdí platnosť. Bez ďalšieho obnovenia sa od 08:15 použije 10 kW. Nový platný rozpočet 15 kW o 08:17 automaticky obnoví prednosť BMS. Vo všetkých krokoch platia technické stropy.

Priority, minimá a striedanie áut

Predvolená priorita je bežná; ďalšie úrovne sú nízka a vysoká. Bežná môže dostať viac výkonu pri ponechaní funkčného minima nízkej, ak sa zmestí. Vysoká môže nižšie nabíjania aj pozastaviť. Chránené základné nabíjanie v ECO s minimom zostáva, keď sa všetky tieto minimá zmestia do kapacity.

Priorita môže patriť konektoru aj rozpoznanému vozidlu. Ak konektor prijíma prioritu vozidla, použije sa vyššia z oboch; inak platí priorita konektora. Rozpoznanie musí podporovať konkrétna zostava. Verejný konektor tak nemusí prijímať individuálnu prioritu cudzieho auta.

AC limit je nula alebo celé ampére od 6 A. Keď dostupný prúd nestačí na minimá všetkých áut, časť čaká. Napríklad šesť jednofázových áut na rovnakej fáze pri rozpočte 35 A nemôže dostať šesťkrát 6 A. Možné rozdelenie je päťkrát 7 A a jedno pozastavené.

V rovnakej priorite sa pri striedaní zohľadnia najprv menšie dodané kWh od začiatku nabíjania, potom dlhšie čakanie, skorší začiatok a stabilné poradie. Mimo rotačného okamihu sa podporuje kontinuita už nabíjajúcich áut. O celej a pol hodine miestneho času sa poradie prehodnotí. Nie je to časovač 30 minút od pripojenia ani povinná výmena každého auta.

Auto, ktoré pri povolenom nabíjaní po 120 sekundách a dvoch použiteľných nulových meraniach neodoberá, môže uvoľniť miesto čakajúcim. Pauza nariadená samotným EMS sa za nezáujem auta nepovažuje. Viac príkladov nájdete v článku prioritizácia nabíjania.

AC a DC na spoločnom prívode

AC riadenie zohľadňuje použité fázy a prúd. DC sa riadi vo výkone a rešpektuje maximá každého výstupu aj spoločný strop celej stanice. Dva výstupy stanice so spoločným stropom 80 kW môžu napríklad dostať 50 + 30 kW; nemajú automaticky po 80 kW každý.

DC výkon do vozidla nie je presným AC príkonom zo siete. Vstup zahŕňa aj straty a pomocnú spotrebu. Pri zmiešanom prívode sa preto vychádza z jeho merania; prípadný prepočet výstupného výkonu na vstupné ampére je odhad. Nulový nabíjací limit tiež nemusí odstrániť vlastnú spotrebu technológie. Pri spustení sa overí konkrétna stanica a vozidlo, vrátane spoločného stropu viacvýstupovej DC stanice.

Fotovoltika, čas a cena elektriny

COMFORT neudeľuje vysokú prioritu. Využíva prebytok pred ostatnými ekonomicky riadenými nabíjaniami a môže čerpať aj zo siete. Chránené ECO minimá, ktoré sa zmestia, tým neprichádzajú o svoje základné nabíjanie. COMFORT končí vypnutím alebo koncom konkrétneho nabíjania.

Príklad: pri prebytku 2 kW a minime auta približne 4,1 kW môže ECO s minimom doplniť rozdiel zo siete. Režim Len prebytky počká. Zvýšenie nad minimum v ECO potrebuje prebytok na celý ECO odber, nie iba na pridaný rozdiel.

Týždenný plán určuje režimy podľa dní a času. Intenzívnejšie nabíjanie možno podmieniť nízkou tarifou alebo prahom aktuálnej nákupnej ceny. Súčasne požadované cenové podmienky musia platiť všetky. Ak potrebný údaj chýba, ostáva zvolený náhradný ekonomický režim; MAX sa tým nepovolí. Nákupná cena v EUR/kWh bez DPH vychádza zo zdroja ceny, násobiteľa a prirážky; nemusí byť celou fakturovanou cenou elektriny.

Solárny prebytok sa posudzuje výkonovou bilanciou cez fázy. Neznamená to nulový import v každom okamihu ani plánovanie budúcich najlacnejších hodín podľa odjazdu či cieľového stavu batérie. Podrobnejšie: fotovoltika a ECO a minimalizácia nákladov.

Odozva a správanie pri výpadku

EMS vyhodnocuje krátku históriu, kolísanie odberu a očakávaný účinok odoslaných zmien. Surové meranie neprepisuje odhadom. Zníženie a zvýšenie výkonu majú rozdielnu odozvu; časovanie regulácie nie je garanciou celkovej latencie elektromera, cloudu, stanice a auta.

Ak auto odoberá 16 A pri povolenom strope 20 A, zníženie stropu na 18 A samo neuberie 2 A zo spotreby. Zmena na 14 A predstavuje predpoklad poklesu približne o 2 A na používaných fázach. Výsledok sa posudzuje s novými meraniami aj so zmenami ostatnej záťaže.

Platný rozpočet BMS nenahrádza živé meranie, ak ho daný bod potrebuje. EMS dopĺňa elektrické istenie; nenahrádza projekt, správne zapojenie ani revíziu.

Čo pripraviť a overiť pri spustení

1. Nakresliť hierarchiu bodov a prívodov. Určiť, čo každý elektromer zahŕňa a ktoré merania sa smú sčítať.
2. Určiť technické A/kW stropy, typy AC/DC, spoločné stropy staníc, fázy a ich mapovanie.
3. Vybrať meradlá a snímače. Pri BMS jednoznačne rozlíšiť celkové meranie a rozpočet iba pre autá.
4. Pre každý zdroj dohodnúť veličiny, jednotky, smer toku, čas údajov, interval aktualizácie a hranicu zastarania. Pre reguláciu v A sú potrebné prúdy po fázach; samotné celkové kW ich nenahrádzajú.
5. Nastaviť ručné záložné rozpočty, obnovovanie 10-minútovej platnosti BMS, priority, režimy a časové/cenové podmienky.
6. Skúškou overiť fázy, smer toku, zníženie limitu, nulu, návrat výkonu, súbeh vetiev a reakciu vozidla. Rozlíšiť požadovanú hodnotu, prijatý limit a skutočný odber.
7. Overiť stratu aj návrat merania, BMS a komunikácie so stanicou, vrátane toho, čo sa stane po vypršaní nulového rozpočtu.

Presné adresy, registre, dátové polia a prístupové údaje patria samostatnému integračnému podkladu. Pri elektrickom zapojení sa používa dokumentácia presného dodaného modelu.

Sprievodcovia na stiahnutie

• Produktový sprievodca AgeVolt EMS — PDF v slovenčine: praktické využitie doma, vo firme, pre fleet a parkovisko.
• Technický sprievodca AgeVolt EMS — PDF v slovenčine: meranie, limity, integrácie a podklady pre návrh.
• Meranie energie — dokumenty k zariadeniam: technické listy a návody ku konkrétnym zostavám.