수력 발전소 분산 제어 시스템 및 통신 솔루션

수력 발전은 세계에서 가장 중요한 재생 에너지원 중 하나입니다. 일반적인 수력 발전소는 수력 구조물, 발전 시스템, 그리고 기계-전기 장비가 복잡하게 통합된 형태입니다. 그러나 운영 효율성, 안전성, 그리고 지능형 모니터링에 대한 요구는 기존 시스템을 능가하고 있습니다. 현대식 수력 발전소는 확장 가능한 제어 및 데이터 수집을 지원하는 안정적인 실시간 통신 인프라가 필요하며, 특히 가동 중단으로 인한 막대한 비용이 발생할 수 있는 혹독한 환경에서 더욱 그렇습니다.

에너지 유형별 IoT 솔루션 수력 발전

수력 발전소 운영의 과제

주요 과제는 다음과 같습니다.

혹독한 환경 조건

수력 발전소는 외딴 지역, 습한 지역 또는 산악 지역에 위치하는 경우가 많습니다. 고온, 다습, 환경 부식과 같은 이러한 조건은 통신 하드웨어를 손상시켜 단락, 신호 무결성 저하, 장비 고장을 유발할 수 있습니다. 따라서 수력 제어 시스템에는 극심한 환경 스트레스 상황에서도 안정적으로 작동할 수 있는 견고한 산업용 장비가 필요합니다.

복잡한 네트워킹 요구 사항

수력 발전소는 센서, 컨트롤러, 모니터링 모듈 등 다양한 장치로 구성되어 있으며, 넓은 지역에 분산되어 있습니다. 기존의 네트워킹 방식은 이러한 엔드포인트 간의 원활한 통신을 지원하지 못할 수 있습니다. 수력 발전소 제어 시스템 전반에 걸쳐 다중 장치 접속과 안정적인 데이터 교환을 지원하는 매우 유연한 광섬유 기반 통신 백본에 대한 요구가 증가하고 있습니다.

강력한 전자기 간섭

발전소에는 발전기, 변압기 등 강력한 전자기장을 생성하는 중전기 장비가 설치되어 있습니다. 이러한 전자기장은 통신 신호 품질을 저해하여 데이터 손실 및 제어 지연을 초래합니다. 따라서 수력 발전소의 제어 시스템에는 뛰어난 EMI 내성과 안정적인 신호 무결성을 갖춘 장치가 반드시 포함되어야 합니다.

특수 전원 공급 조건

외딴 지역의 많은 수력 발전소는 전력 공급이 불안정하거나 백업 용량이 제한적입니다. 따라서 에너지 공급량 변동에도 안정적으로 작동할 수 있는 저전력 통신 장비가 필요합니다.

해결책

현대 수력 발전소의 과제를 해결하기 위해 COME-STAR는 신뢰성이 높고 이중화된 링 네트워크를 기반으로 하는 첨단 통신 시스템을 제공합니다. 이 솔루션은 분산 제어 시스템(DCS) 및 로컬 제어 장치(LCU)와 통합되어 실시간 데이터 수집, 지능형 제어 및 시스템 안전을 보장합니다.

수력 발전소 다이어그램

시스템 아키텍처는 링 네트워크를 채택합니다.

전체 제어 네트워크는 전기 보호 시스템, 여자 시스템, 발전소 DC, 발전소 전력, 그리고 수차 제어 시스템을 통합하는 링 구조를 채택합니다. 이 DCS 기반 링 토폴로지는 정보 교환 및 시스템 복원력을 향상시켜 수력 발전소 제어 시스템 전체에서 빠르고 체계적인 데이터 전송을 보장합니다.

각 LCU의 단일 링 네트워크

각 로컬 제어 장치(LCU)에는 CISCOM7120 산업용 스위치를 사용하는 단일 링 이더넷 네트워크가 장착되어 있습니다. 이를 통해 현장 배선이 간소화되고 실시간 데이터 수집 및 사전 처리가 가능합니다. 또한, 현장 제어 장비와 수력 발전소 제어 시스템 내 중앙 모니터링 시스템 간의 신속한 통신이 보장됩니다.

멀티링 토폴로지의 형성

여러 개의 LCU 레벨 단일 링이 모니터링 센터의 링과 연결되어 다중 링 네트워크 토폴로지를 형성합니다. 이러한 구조는 높은 통신 안정성을 제공합니다. 개별 링에 장애가 발생할 경우, 데이터 전송은 백업 경로를 통해 자동으로 재라우팅되어 단일 장애 지점을 방지하고 운영 연속성을 보장합니다.

산업 수준 4 EMI 내성

시스템의 모든 장치는 산업 레벨 4 전자파 내성 표준을 준수합니다. 첨단 차폐 및 신호 필터링 기술을 통해 발전기와 변압기의 간섭을 차단하여 수력 발전소 환경 전반에 걸쳐 안정적이고 정확한 신호 전송을 제공합니다.

실시간 데이터 수집 기능

통신 네트워크는 실시간 데이터 수집 기능을 갖추고 있어 온도, 압력, 유량 등 주요 운영 매개변수를 신속하게 수집할 수 있습니다. 이를 통해 터빈 및 발전기 성능에 대한 정밀하고 최신의 모니터링 및 분석이 가능합니다.

고대역폭 신호 전송

이 시스템은 대용량의 운영 및 모니터링 데이터를 처리할 수 있도록 고대역폭 전송을 지원합니다. 이를 통해 복잡한 데이터 스트림도 지연 없이 전송되어 수력 발전소 제어 시스템 전반의 실시간 의사 결정 및 제어를 지원합니다.

시스템의 확장성

COME-STAR 솔루션은 향후 확장성을 염두에 두고 설계되었습니다. 발전소 운영의 변화에 따라 대대적인 인프라 정비 없이도 새로운 장치와 기능 모듈에 쉽게 접근할 수 있습니다. 이를 통해 장기적인 유연성을 확보하고 수력 제어 시스템의 업그레이드 비용을 절감할 수 있습니다.

중복 백업 기술

아키텍처에는 중복 장치와 통신 링크가 포함되어 중단 없는 운영을 보장합니다. 주요 구성 요소나 링크에 장애가 발생하면 백업 시스템이 자동으로 작동하여 지속적인 통신을 유지하고 수력 발전소의 시스템 가동 중단 시간을 최소화합니다.

사용자 혜택

향상된 운영 효율성

실시간 모니터링 및 제어를 통해 예측적 유지보수와 신속한 고장 식별이 가능합니다. 이를 통해 수력 발전소 전체의 성능 최적화, 폐기물 감소, 그리고 발전량 증가로 이어집니다.

향상된 안전성과 신뢰성

실시간 알람과 안정적인 통신을 통해 잠재적인 장비 이상을 조기에 감지하여 주요 시스템 장애 위험을 줄이고 전반적인 운영 안전을 강화합니다.

낮은 운영 및 유지 관리 비용

산업용 저전력 하드웨어는 고장 빈도와 에너지 소비를 줄여줍니다. 시스템의 모듈식 설계와 손쉬운 유지 보수는 수력 제어 시스템의 장기적인 유지 보수 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.

더 나은 관리 및 의사 결정

공장 전체에서 수집된 데이터는 사용자 친화적인 모니터링 인터페이스에 중앙 집중화되어 공장 관리자에게 정확한 운영 통찰력을 제공합니다. 이를 통해 원격 관리 기능이 향상되고 실시간으로 더욱 정보에 기반한 의사 결정이 가능해집니다.

요약

COME-STAR의 수력 발전소용 통신 시스템은 성능, 신뢰성, 그리고 환경 복원력이라는 핵심 요구 사항을 충족합니다. 첨단 링 네트워크 토폴로지, 강력한 전자기 차폐, 낮은 전력 소비, 그리고 완벽한 장치 통합을 통해, 당사의 솔루션은 최신 수력 발전소 제어 시스템의 기능과 지능성을 향상시키도록 설계되었습니다.

기존 수력 발전 제어 시스템을 업그레이드하든, 새로운 발전소를 처음부터 건설하든, COME-STAR 솔루션은 효율적이고 안전하며 지속 가능한 운영을 지원하는 미래 지향적인 기반을 제공합니다.

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