Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Sistem de automatizare pentru un management energetic eficient, la ICPE-CA

22 Iunie 2026



În ultimii ani, ICPE-CA a depus eforturi constante pentru a dezvolta sisteme de automatizare cu logică microprogramabilă, ca rezultat al proiectelor de cercetare. În acest sens, proiectul NUCLEU cu titlul „Echipamente cu eficiență și fiabilitate ridicate utilizate pentru propulsie, alimentare, stocare și management energetic în domeniul mobilității electrice” are rezultate semnificative.



Aportul ICPE-CA la dezvoltarea sistemului de automatizare
În general, bateriile unei mașini electrice dețin în medie 70 kWh, suficient pentru a furniza energie de rezervă unei gospodării medii timp de două zile. În acest context, la INCDIE ICPE-CA a fost realizat un sistem de automatizare cu logică microprogramabilă, care implementează managementul energetic ce facilitează conectarea unui automobil electric atât la o sursă de încărcare, cât și la o casă inteligentă, ca și sursă de energie de rezervă, Fig. 1.
Regimurile de lucru ale sistemului de automatizare cu logică microprogramabilă care implementează acest management energetic țin cont de trei modalități prin care acumulatorii mașinii electrice se pot încarca, precum și de modul de alimentare al locuinței de la bateria mașinii. Aceste regimuri sunt definite astfel:
R1 - Regimul de încărcare al acumulatorilor mașinii electrice de la priza stației de încărcare;
R2 - Acumulatorii mașinii electrice se încarcă de la un sistem generator electric de c.a.;
R3 - Acumulatorii mașinii electrice se încarcă de la surse de energie regenerabilă: PV (panouri fotovoltaice) sau TE (turbine eoliene);
R4 - Regimul de alimentare al locuinței de la bateria mașinii.
Sistemul de automatizare cu logică microprogramabilă care implementează managementul energetic se bazează în principal pe utilizarea a două automate programabile compacte. Programul software care implementează managementului energetic a fost realizat cu utilizarea unui mediu de programare specific acestor automate programabile. Acest mediu de programare include un simulator grafic ce validează software-ul dezvoltat pentru această aplicație și garantează funcționarea corectă a sistemului de automatizare. O particularitate a sistemului de automatizare realizat o reprezintă secțiunea de protecții. În acest context, s-a optat pentru integrarea tuturor tipuri de protecții, atât la supratensiune, incluzând supratensiunile tranzitorii cauzate de lovituri indirecte de trăsnet, precum și la supracurent, incluzând supracurentul generat de un scurt circuitul monofazat, bifazat sau trifazat.



Soluții inovatoare în cazul protecțiilor la supracurent și la supratensiune
Conform structurii generale hardware a sistemului de automatizare cu logică microprogramabilă care implementează managementul energetic, Fig. 1, se monitorizează din punct de vedere al protecțiilor, atât curenții vehiculați în cazul regimurilor R1, R2, R3, cât și tensiunile în cazul regimurilor R1, R2, R3 și R4. Astfel, se ia în considerare monitorizarea simultană a două mărimi fizice, cum sunt diferența de potențial și curentul electric. În acest fel, supratensiunile de scurtă durată și supratensiunile de lungă durată sunt tratate unitar, prin utilizarea modulelor electronice de protecție la supratensiune (U), iar curentul de suprasarcină (I) este monitorizat prin utilizarea modulelor electronice de protecție (Fig. 2).
Protecția la supratensiune utilizează, pe lângă senzorii electronici de tensiune ce prezintă un răspuns tranzitoriu foarte rapid în timp, de ordinul microsecundelor, și circuite electronice de tip „comparator fereastră”. Funcționarea circuitului electronic de protecție la supratensiune, Fig. 2, necesită definirea a două praguri ajustabile ale tensiunii și anume pragul inferior VDL și pragul superior VDH. Se disting două situații în funcționarea acestui circuit electronic:
1. Dacă potențialul de la intrarea comparatorului fereastră este sub pragul VDL sau peste pragul VDH, atunci un releu va întrerupe circuitul de alimentare de +24VCC, fiind echivalent cu „0 Logic” pentru o intrare logică a automatului programabil;
2. Dacă potențialul de la intrarea comparatorului fereastră este peste pragul VDL și sub pragul VDH, atunci releul activează circuitul de alimentare de +24VCC, fiind echivalent cu „1 Logic” pentru intrarea logică a automatului programabil.
Pentru protejarea sistemului de automatizare cu logică microprogramabilă împotriva supratensiunilor tranzitorii cauzate de lovituri indirecte de trăsnet, clasa de testare II conform IEC 61643-1+A1, se utilizează descărcătoare de tipul SPTD2-NPE60, Fig. 3.
Instalarea descărcătoarelor de tipul SPTD2-NPE60 este menită să asigure limitarea tensiunii în conformitate cu coordonarea izolației, evitând descărcările cu scântei care ar putea provoca un incendiu. Modulele electronice de protecție la curentul de suprasarcină (I), Fig. 2, utilizează senzori electronici ce prezintă un răspuns tranzitoriu foarte rapid în timp, de ordinul microsecundelor, ale căror ieșiri se conectează direct la intrările analogice ale automatului programabil. Acest mod de lucru permite ajustarea prin software a protecțiilor realizate pentru curenții de suprasarcină. Pentru a facilita servisarea sistemului de automatizare cu logică microprogramabilă, s-au prevăzut disjunctoare pe fiecare ramură a circuitelor de forță, care realizează o întrerupere vizibilă a acestor circuite. Disjunctoarele de pe fiecare ramură a circuitelor de forță asigură în timpul funcționării protecția la scurt circuit monofazat, bifazat sau trifazat, prin declansatoarele electromagnetice ale acestora.
Funcția de „declanșare la tensiune minimă” este asigurată de modulele electronice de protecție la supratensiune (U), astfel încât dacă potentialul de la intrarea comparatorului fereastră este sub pragul VDH, atunci un releu activează circuitul de alimentare de +24VCC, fiind echivalent cu „1 Logic” pentru o intrare logică a automatului programabil.



Alimentarea locuinței de la bateria mașinii electrice
Vehiculele complet electrice, denumite și vehicule electrice cu baterie au în componență un motor electric în loc de un motor cu ardere internă. Vehiculul folosește un acumulator pentru a alimenta motorul electric, care trebuie conectat la o priză de perete sau la un echipament de încărcare, numit și echipament de alimentare pentru vehicule electrice. Vehiculele electrice (EV) sunt în esență baterii pe roți. Se poate stoca energie în acele baterii și dacă vehiculele electrice sunt echipate cu tehnologia vehicul-to-grid sau vehicul-to-home, acestea pot fi folosite pentru a conecta automobilul electric atât la o sursă de încărcare, cât și la o casă inteligentă ca și sursă de energie de rezervă. Tehnologia permite ca energia stocată în acumulatorii vehiculului electric să fie returnată în rețea sau în clădiri, pentru a furniza energie, astfel încât să se poată menține funcționarea unor servicii esențiale (cum este iluminatul în situații de urgență) sau a unor aparate principale (cum sunt frigiderele și centrala termică).

Beneficiari potențiali
Sistemul de automatizare cu logică microprogramabilă a fost conceput pentru a implementa un management energetic centrat pe încărcarea acumulatorilor mașinii electrice de la priza stației de încărcare sau de la un sistem generator electric de c.a., sau de la surse de energie regenerabilă (panouri fotovoltaice sau turbine eoliene), cu opțiunea de alimentare a unei case inteligente de la acumulatorii mașinii electrice ca și sursă de energie de rezervă. Cu toate acestea, se pot identifica mai multe posibilități de utilizare a acestui sistem. Astfel, cu ajustările de putere corespunzătoare, sistemul se poate integra în aplicații de tipul „automat inversor de sursă” pentru asigurarea managementului energetic în cazul spitalelor, unităților militare sau clădirilor edilitare. De asemenea, acest sistem de automatizare poate asigura managementul energetic în cazul sistemelor de distribuție „microgrid” insularizate, cu aplicații în domeniul militar. Aceasta pe de o parte pentru că este conceput să utilizeze surse de energie regenerabilă, cum sunt panourile fotovoltaice și/sau turbinele eoliene, iar pe de altă parte poate utiliza și un sistem generator electric de c.a. atașat unui grup electrogen.

Avantaje ale sistemului de automatizare și perspective de dezvoltare
Așa cum am subliniat anterior, sistemul de automatizare cu logică microprogramabilă poate asigura managementul energetic și pentru aplicații de tipul „automat inversor de sursă” sau în cazul sistemelor de distribuție „microgrid” insularizate. Fiind un „sistem deschis”, se pot stabili parametrii de funcționare în funcție de aplicație, prin software-ul dezvoltat pentru automatele programabile și prin ajustările de putere corespunzătoare. Modernizarea rețelelor energetice care utilizează surse de energie regenerabilă se confruntă în prezent cu o problematică ce vizează calitatea energiei. Deoarece utilizarea invertoarelor de frecvență introduce în rețeaua de distribuție armonice importante, apare necesitatea folosirii unor filtre care să elimine aceste armonice. Dezvoltarea sistemului de automatizare realizat de ICPE-CA are în vedere acest aspect, prin adăugarea unor filtre care să asigure o calitate a energiei corespunzătoare, raportată la consumatorii prezumați. Pentru realizarea acestui proiect complex, ce vizează îmbunătăţirea parametrilor de distribuţie, în sensul creșterii calităţii energiei, ICPE-CA propune colaborări cu parteneri din domeniul energiei, al apărării, precum și din domeniul edilitar.



Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite