Systèmes de contrôle distribués et solutions de communication pour centrales hydroélectriques

L'hydroélectricité est l'une des principales sources d'énergie renouvelables au monde. Une centrale hydroélectrique classique est une intégration complexe de structures hydrauliques, de systèmes de production et d'équipements électromécaniques. Cependant, les exigences d'efficacité opérationnelle, de sécurité et de surveillance intelligente dépassent les systèmes traditionnels. Les centrales hydroélectriques modernes nécessitent une infrastructure de communication fiable et en temps réel pour permettre un contrôle et une acquisition de données évolutifs, en particulier dans les environnements difficiles où les temps d'arrêt peuvent être coûteux.

solution IoT par type d'énergie hydroélectrique

Défis dans l'exploitation des centrales hydroélectriques

Les principaux défis sont les suivants :

Conditions environnementales difficiles

Les centrales hydroélectriques sont souvent situées dans des zones reculées, humides ou montagneuses. Ces conditions – températures et humidité élevées, et corrosion environnementale – peuvent compromettre le matériel de communication, provoquant des courts-circuits, une dégradation de l'intégrité du signal et des pannes d'équipement. Par conséquent, les systèmes de contrôle hydroélectrique nécessitent des dispositifs robustes et de qualité industrielle, garantissant un fonctionnement fiable dans des conditions environnementales extrêmes.

Besoins de réseau complexes

Les centrales hydroélectriques sont constituées de divers dispositifs, tels que des capteurs, des contrôleurs et des modules de surveillance, répartis sur de vastes zones. Les méthodes de mise en réseau traditionnelles peuvent ne pas assurer une communication fluide entre ces points d'extrémité. Il existe un besoin croissant d'un réseau fédérateur de communication hautement flexible, basé sur la fibre optique, prenant en charge l'accès multi-appareils et un échange de données fiable au sein du système de contrôle de la centrale hydroélectrique.

Forte interférence électromagnétique

Les centrales électriques abritent des équipements électriques lourds, tels que des générateurs et des transformateurs, qui génèrent d'intenses champs électromagnétiques. Ceux-ci perturbent la qualité du signal de communication, entraînant des pertes de données et des retards de contrôle. Par conséquent, le système de contrôle d'une centrale hydroélectrique doit inclure des dispositifs offrant une excellente résistance aux interférences électromagnétiques et une intégrité du signal fiable.

Conditions particulières d'alimentation électrique

De nombreuses centrales hydroélectriques situées dans des zones reculées sont confrontées à des approvisionnements électriques instables ou disposent d'une capacité de secours limitée. Cela nécessite des équipements de communication à faible consommation d'énergie, capables de fonctionner de manière continue malgré les fluctuations de la disponibilité énergétique.

Solution

Pour répondre aux défis des centrales hydroélectriques modernes, COME-STAR propose un système de communication avancé, basé sur un réseau en anneau hautement fiable et redondant. Cette solution s'intègre aux systèmes de contrôle distribué (DCS) et aux unités de contrôle locales (LCU) pour la collecte de données en temps réel, le contrôle intelligent et la sécurité du système.

schéma de la centrale hydroélectrique

L'architecture du système adopte un réseau en anneau

Le réseau de contrôle global adopte une architecture en anneau, combinant le système de protection électrique, le système d'excitation, le courant continu de la centrale, l'alimentation électrique de la centrale et le système de contrôle de la turbine hydraulique. Cette topologie en anneau, basée sur un système de contrôle-commande, améliore l'échange d'informations et la résilience du système, garantissant une transmission rapide et ordonnée des données dans tout le système de contrôle de la centrale hydroélectrique.

Réseau à anneau unique à chaque LCU

Chaque unité de contrôle locale (LCU) est équipée d'un réseau Ethernet mono-anneau utilisant le commutateur industriel CISCOM7120. Cela simplifie le câblage sur site tout en permettant la collecte et le traitement préliminaire des données en temps réel. Cela garantit une communication rapide entre les équipements de contrôle sur site et les systèmes de surveillance centraux du système de contrôle-commande de la centrale hydroélectrique.

Formation d'une topologie multi-anneaux

Plusieurs anneaux individuels de niveau LCU sont connectés à l'anneau du centre de surveillance pour former une topologie de réseau multi-anneaux. Cette structure offre une grande fiabilité de communication : en cas de défaillance d'un anneau, la transmission des données est automatiquement redirigée vers des chemins de secours, évitant ainsi les points de défaillance uniques et garantissant la continuité opérationnelle.

Immunité EMI de niveau industriel 4

Tous les appareils du système sont conformes aux normes industrielles d'immunité électromagnétique de niveau 4. Grâce à des technologies avancées de blindage et de filtrage des signaux, le système résiste aux interférences des générateurs et des transformateurs, assurant une transmission stable et précise du signal dans l'environnement de la centrale hydroélectrique.

Fonction d'acquisition de données en temps réel

Le réseau de communication offre des capacités d'acquisition de données en temps réel, permettant la collecte rapide de paramètres opérationnels clés tels que la température, la pression et le débit. Cela permet une surveillance et une analyse précises et actualisées des performances des turbines et des générateurs.

Transmission de signaux à large bande passante

Le système prend en charge la transmission haut débit pour gérer d'importants volumes de données d'exploitation et de surveillance. Ainsi, même les flux de données complexes sont transmis sans délai, favorisant ainsi la prise de décision et le contrôle en temps réel du système de contrôle-commande de la centrale hydroélectrique.

Extensibilité du système

La solution COME-STAR est conçue pour une évolutivité future. Elle permet un accès facile aux nouveaux appareils et modules fonctionnels à mesure que les opérations de la centrale évoluent, sans nécessiter de refonte majeure de l'infrastructure. Cela favorise la flexibilité à long terme et réduit les coûts de mise à niveau des systèmes de contrôle hydraulique.

Technologie de sauvegarde redondante

Des dispositifs et des liaisons de communication redondants sont intégrés à l'architecture pour garantir un fonctionnement ininterrompu. En cas de défaillance d'un composant ou d'une liaison clé, le système de secours s'active automatiquement, assurant ainsi une communication continue et minimisant les temps d'arrêt du système de la centrale hydroélectrique.

Avantages pour l'utilisateur

Efficacité opérationnelle améliorée

La surveillance et le contrôle en temps réel permettent une maintenance prédictive et une identification plus rapide des pannes. Cela permet d'optimiser les performances, de réduire les déchets et d'augmenter la production d'électricité de la centrale hydroélectrique.

Sécurité et fiabilité améliorées

Grâce à des alarmes en temps réel et à une communication fiable, les anomalies potentielles de l'équipement sont détectées tôt, réduisant ainsi le risque de pannes majeures du système et améliorant la sécurité opérationnelle globale.

Coûts d'exploitation et de maintenance réduits

Le matériel basse consommation de qualité industrielle réduit la fréquence des pannes et la consommation d'énergie. La conception modulaire et la facilité d'entretien du système contribuent à réduire les coûts d'entretien à long terme des systèmes de contrôle hydraulique.

Meilleure gestion et prise de décision

Les données collectées à l'échelle de l'usine sont centralisées dans une interface de surveillance conviviale, offrant aux responsables d'usine des informations opérationnelles précises. Cela améliore les capacités de gestion à distance et permet une prise de décision plus éclairée en temps réel.

Résumé

Le système de communication COME-STAR pour centrales hydroélectriques répond aux exigences clés de performance, de fiabilité et de résilience environnementale. Grâce à une topologie de réseau en anneau avancée, un blindage électromagnétique renforcé, une faible consommation d'énergie et une intégration transparente des appareils, notre solution est conçue pour améliorer la fonctionnalité et l'intelligence des systèmes de contrôle des centrales hydroélectriques modernes.

Que vous mettiez à niveau un système de contrôle hydraulique existant ou que vous construisiez une nouvelle centrale électrique à partir de zéro, la solution COME-STAR offre une base prête pour l'avenir pour soutenir vos opérations de manière efficace, sûre et durable.

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