Design and development of a software tool for the management of ABB's Ekip controllers

This work is motivated mainly by the the worldwide growing energy demand which is an issue that governments, industry and research institutions have to face constantly, making mandatory for them to adopt strategies that provide a more efficient use of electric energy instead of just increasing the generation capacity. In that sense, ABB, a world leading company in power systems solutions, has found an economic and effective answer for the management of electric loads, by using the Ekip controller, which makes use of a patented algorithm to decide whether a load in an electric system must be powered or not at a defined time instant, according to given power limits. Moreover, ABB has the capability of calculating recommended power limits for an electric installation, based on the generation schemes and the prices of electricity at a given moment. However, these controllers require a lot of manual intervention and they have a limited number of power limits (four per day – that can remain unchanged for many days) that can be assigned to an electric installation. Therefore this project is focused in the management of these controllers using the software tool here developed. In fact, the goal of the project is to develop an interface between the information available at ABB about power limits and the Ekip controllers, specially the way in which they act over the electric installation; providing a power limit profile that would have now a higher level of granularity in time and an adaptive behavior, since the power limits would be now updated every fifteen minutes and based in the constantly updated input information. This software tool, called Ekip Management Software (EMS) is the final product of this project, and it is a program developed in Python which reads the power limits information from XML files, processes the data and configures the controllers over an IP network; and also reads information about the status of the controllers in order to generate log files. This allows a user to manage a number of controllers at the same time by only keeping the software running having as a result a more accurate power limit profile that the one that could be achieved by manually configuring the controllers.

Questo lavoro è motivato principalmente dalla continua crescita del bisogno di energia a livello mondiale: un problema che le istituzioni dei governi, dell'industria e della ricerca devono affrontare costantemente rendendo obbligatoria l’adozione di strategie che prevedono un uso più efficiente dell'energia elettrica invece del semplice aumento della capacità di generazione. In questo senso ABB, leader mondiale nelle soluzioni per Sistemi di Potenza, ha trovato una risposta economica ed efficace per la gestione dei carichi elettrici utilizzando il controller Ekip. Esso utilizza un algoritmo brevettato per decidere se un carico di un certo sistema elettrico debba essere connesso o no alla rete in un istante di tempo definito seguendo determinati limiti di potenza. Inoltre ABB ha la capacità di calcolare i limiti di potenza consigliati per un impianto elettrico sulla base degli schemi di generazione e dei prezzi dell’energia elettrica in un momento dato. Tuttavia questi controller richiedono di un certo grado di intervento manuale e hanno un numero ristretto di limiti di potenza assegnabili ad un impianto elettrico (quattro al giorno con possibilità di rimanere immutati per molti giorni). Il progetto è quindi focalizzato sulla gestione di questi controller utilizzando lo strumento software sviluppato. Lo scopo finale è infatti lo sviluppo di un'interfaccia tra le informazioni disponibili ad ABB sui limiti di potenza e i controller Ekip, specialmente il modo in cui agiscono sull'impianto elettrico fornendo un nuovo profilo limite di potenza con maggiore livello di granularità nel tempo e comportamento adattativo. I limiti di potenza saranno ora aggiornati ogni quindici minuti in funzione dell’informazione in entrata costantemente aggiornata. Questo strumento software, denominato Ekip Management Software (EMS), é il prodotto finale del progetto. E’ un programma sviluppato in Python che legge l’informazione sui limiti di potenza da un file XML, ordina i dati e configura i controllori su una rete IP; legge inoltre l’informazione sullo stato dei controller per generare dei log files. Questo consente all'utente di gestire un certo numero di controller allo stesso tempo solamente mantenendo il software in esecuzione: il risultato è un profilo di limite di potenza più accurato di quello che potrebbe essere realizzato configurando manualmente i controller.