أنظمة التحكم الموزعة وحلول الاتصالات لمحطات الطاقة الكهرومائية

تُعد الطاقة الكهرومائية من أهم مصادر الطاقة المتجددة في العالم. وتُعد محطة الطاقة الكهرومائية النموذجية تكاملاً معقداً بين الهياكل الهيدروليكية وأنظمة التوليد والمعدات الميكانيكية والكهربائية. ومع ذلك، فإن متطلبات الكفاءة التشغيلية والسلامة والمراقبة الذكية أصبحت تتجاوز الأنظمة التقليدية. وتحتاج محطات الطاقة الكهرومائية الحديثة إلى بنية تحتية موثوقة للاتصالات الفورية لدعم التحكم وجمع البيانات القابلين للتطوير، لا سيما في البيئات القاسية حيث قد يكون التوقف مكلفاً.

حلول إنترنت الأشياء حسب نوع الطاقة: الطاقة الكهرومائية

التحديات في عمليات محطة الطاقة الكهرومائية

وتشمل التحديات الرئيسية ما يلي:

الظروف البيئية القاسية

غالبًا ما تقع محطات الطاقة الكهرومائية في مناطق نائية أو رطبة أو جبلية. هذه الظروف - درجات الحرارة والرطوبة العالية والتآكل البيئي - قد تُعرّض أجهزة الاتصالات للخطر، مما يُسبب قصرًا في الدوائر الكهربائية، وتدهورًا في سلامة الإشارة، وأعطالًا في المعدات. ونتيجةً لذلك، تتطلب أنظمة التحكم الكهرومائية أجهزة متينة ومناسبة للاستخدام الصناعي تضمن تشغيلًا موثوقًا به في ظل ضغوط بيئية شديدة.

احتياجات الشبكات المعقدة

تتكون محطات الطاقة الكهرومائية من أجهزة متنوعة، مثل أجهزة الاستشعار، ووحدات التحكم، ووحدات المراقبة، موزعة على مساحات شاسعة. قد تعجز أساليب الشبكات التقليدية عن دعم الاتصال السلس بين هذه النقاط. هناك حاجة متزايدة إلى شبكة اتصالات مرنة للغاية تعتمد على الألياف الضوئية، تدعم الوصول متعدد الأجهزة وتبادل البيانات بكفاءة عبر نظام التحكم في محطة الطاقة الكهرومائية.

تداخل كهرومغناطيسي قوي

تحتوي محطات الطاقة على معدات كهربائية ثقيلة، مثل المولدات والمحولات، تُولّد مجالات كهرومغناطيسية قوية. تُؤثر هذه المجالات على جودة إشارة الاتصال، مما يؤدي إلى فقدان البيانات وتأخير التحكم. لذلك، يجب أن يتضمن نظام التحكم في محطة الطاقة الكهرومائية أجهزة ذات مقاومة عالية للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) ودقة إشارة موثوقة.

شروط إمداد الطاقة الخاصة

تواجه العديد من محطات الطاقة الكهرومائية في المناطق النائية انقطاعًا في إمدادات الطاقة أو محدودية في قدرتها الاحتياطية. وهذا يتطلب استخدام معدات اتصال منخفضة الاستهلاك للطاقة، قادرة على العمل باستمرار رغم تقلبات توفر الطاقة.

حل

لمواجهة تحديات محطات الطاقة الكهرومائية الحديثة، يوفر COME-STAR نظام اتصالات متطورًا مبنيًا على شبكة حلقية عالية الموثوقية والتكرار. يتكامل هذا الحل مع أنظمة التحكم الموزعة (DCS) ووحدات التحكم المحلية (LCUs) لجمع البيانات في الوقت الفعلي، والتحكم الذكي، وضمان سلامة النظام.

مخطط محطة الطاقة الكهرومائية

يعتمد هيكل النظام على شبكة الحلقة

تعتمد شبكة التحكم الشاملة على بنية حلقية تجمع بين نظام الحماية الكهربائية، ونظام الإثارة، وتيار التيار المستمر في المحطة، ونظام التحكم في الطاقة في المحطة، ونظام التحكم في التوربينات المائية. تُعزز هذه البنية الحلقية القائمة على نظام التحكم الموزع تبادل المعلومات ومرونة النظام، مما يضمن نقل البيانات بسرعة وانتظام عبر نظام التحكم في محطة الطاقة الكهرومائية.

شبكة حلقة واحدة في كل وحدة تحكم في مستوى سطح البحر

كل وحدة تحكم محلية (LCU) مُجهزة بشبكة إيثرنت أحادية الحلقة باستخدام مفتاح CISCOM7120 الصناعي. يُبسط هذا التوصيلات الكهربائية في الموقع، ويتيح جمع البيانات ومعالجتها أوليًا في الوقت الفعلي. كما يضمن التواصل الفوري بين معدات التحكم في الموقع وأنظمة المراقبة المركزية ضمن نظام التحكم في محطة الطاقة الكهرومائية.

تكوين طوبولوجيا متعددة الحلقات

تتصل عدة حلقات مفردة على مستوى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (LCU) بحلقة مركز المراقبة لتشكيل طوبولوجيا شبكة متعددة الحلقات. يوفر هذا الهيكل موثوقية عالية في الاتصالات - ففي حال تعطل أي حلقة، يُعاد توجيه نقل البيانات تلقائيًا عبر مسارات احتياطية، مما يمنع نقاط التعطل الفردية ويضمن استمرارية التشغيل.

مناعة EMI الصناعية من المستوى 4

جميع أجهزة النظام متوافقة مع معايير المناعة الكهرومغناطيسية الصناعية من المستوى الرابع. بفضل تقنيات التدريع وفلترة الإشارات المتطورة، يقاوم النظام تداخل المولدات والمحولات، مما يوفر نقلًا مستقرًا ودقيقًا للإشارات عبر بيئة محطة الطاقة الكهرومائية.

وظيفة اكتساب البيانات في الوقت الفعلي

تتميز شبكة الاتصالات بقدرات جمع البيانات في الوقت الفعلي، مما يدعم التجميع السريع للمعايير التشغيلية الرئيسية، مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق. وهذا يتيح مراقبة وتحليل أداء التوربينات والمولدات بدقة ودقة متناهية.

نقل الإشارة عالية النطاق الترددي

يدعم النظام نقل البيانات عالي النطاق الترددي لمعالجة كميات هائلة من بيانات التشغيل والمراقبة. وهذا يضمن نقل البيانات، حتى المعقدة منها، دون تأخير، مما يدعم اتخاذ القرارات والتحكم الفوري في نظام التحكم بمحطة الطاقة الكهرومائية.

قابلية توسيع النظام

صُمم حل COME-STAR مع مراعاة قابلية التوسع المستقبلية. فهو يتيح سهولة الوصول إلى الأجهزة الجديدة والوحدات الوظيفية مع تطور عمليات المصنع، دون الحاجة إلى إصلاحات جذرية للبنية التحتية. وهذا يدعم المرونة على المدى الطويل، ويُقلل من تكاليف ترقية أنظمة التحكم الهيدروليكي.

تقنية النسخ الاحتياطي الاحتياطي

يتضمن النظام أجهزة احتياطية وروابط اتصال لضمان استمرارية التشغيل. في حال تعطل أي مكون أو رابط رئيسي، يتم تفعيل نظام النسخ الاحتياطي تلقائيًا، مما يحافظ على استمرارية الاتصال ويقلل من توقف النظام في محطة الطاقة الكهرومائية.

فوائد المستخدم

تحسين الكفاءة التشغيلية

تُمكّن المراقبة والتحكم الفوريان من إجراء صيانة تنبؤية وتحديد الأعطال بشكل أسرع. وهذا يؤدي إلى تحسين الأداء وتقليل الهدر وزيادة إنتاج الكهرباء في محطة الطاقة الكهرومائية.

تعزيز السلامة والموثوقية

بفضل الإنذارات في الوقت الفعلي والاتصالات الموثوقة، يتم اكتشاف أي خلل محتمل في المعدات في وقت مبكر، مما يقلل من خطر حدوث أعطال كبيرة في النظام ويعزز السلامة التشغيلية الشاملة.

انخفاض تكاليف التشغيل والصيانة

تُقلل الأجهزة الصناعية منخفضة الطاقة من تكرار الأعطال واستهلاك الطاقة. كما يُسهم تصميم النظام المعياري وسهولة صيانته في خفض تكاليف الصيانة طويلة الأمد لأنظمة التحكم الهيدروليكي.

تحسين الإدارة واتخاذ القرار

تُجمع البيانات من جميع أنحاء المصنع وتُجمع مركزيًا عبر واجهة مراقبة سهلة الاستخدام، مما يمنح مديري المصنع رؤى تشغيلية دقيقة. يُحسّن هذا من قدرات الإدارة عن بُعد ويُمكّن من اتخاذ قرارات أكثر استنارة في الوقت الفعلي.

ملخص

يُلبي نظام اتصالات COME-STAR لمحطات الطاقة الكهرومائية المتطلبات الأساسية للأداء والموثوقية والمرونة البيئية. بفضل طوبولوجيا الشبكة الحلقية المتقدمة، والحماية الكهرومغناطيسية القوية، وانخفاض استهلاك الطاقة، والتكامل السلس للأجهزة، صُمم حلنا لتعزيز وظائف وذكاء أنظمة التحكم الحديثة في محطات الطاقة الكهرومائية.

سواء كنت تقوم بترقية نظام التحكم الهيدروليكي الحالي أو بناء محطة طاقة جديدة من الأساس، فإن حل COME-STAR يوفر أساسًا جاهزًا للمستقبل لدعم عملياتك بكفاءة وأمان وبشكل مستدام.

نموذج الاتصال

شكرًا لاهتمامك بمنتجاتنا. يُرجى تعبئة النموذج أدناه، وسنرد عليك خلال ٢٤ ساعة.