Rozproszone systemy sterowania i rozwiązania komunikacyjne dla elektrowni wodnych

Energia wodna jest jednym z najważniejszych odnawialnych źródeł energii na świecie. Typowa elektrownia wodna to złożona integracja konstrukcji hydraulicznych, systemów generacji i urządzeń mechaniczno-elektrycznych. Jednak wymagania dotyczące wydajności operacyjnej, bezpieczeństwa i inteligentnego monitorowania przekraczają wymagania tradycyjnych systemów. Nowoczesne elektrownie wodne potrzebują niezawodnej infrastruktury komunikacyjnej w czasie rzeczywistym, aby obsługiwać skalowalną kontrolę i akwizycję danych, szczególnie w trudnych warunkach, w których przestoje mogą być kosztowne.

rozwiązanie IoT według typu energii hydroenergia

Wyzwania w eksploatacji elektrowni wodnych

Do najważniejszych wyzwań należą:

Trudne warunki środowiskowe

Elektrownie wodne są często zlokalizowane w odległych, wilgotnych lub górzystych obszarach. Warunki te — wysoka temperatura, wysoka wilgotność i korozja środowiskowa — mogą naruszyć sprzęt komunikacyjny, powodując zwarcia, degradację integralności sygnału i awarie sprzętu. W rezultacie systemy sterowania hydroelektrycznego wymagają solidnych urządzeń klasy przemysłowej, które zapewniają niezawodną pracę w warunkach dużego obciążenia środowiskowego.

Złożone potrzeby sieciowe

Elektrownie wodne składają się z różnych urządzeń, takich jak czujniki, kontrolery i moduły monitorujące rozproszone na dużych obszarach. Tradycyjne metody sieciowe mogą nie obsługiwać płynnej komunikacji między tymi punktami końcowymi. Istnieje rosnące zapotrzebowanie na wysoce elastyczny szkielet komunikacyjny oparty na światłowodach, który obsługuje dostęp do wielu urządzeń i solidną wymianę danych w całym systemie sterowania elektrownią wodną.

Silne zakłócenia elektromagnetyczne

Elektrownie zawierają ciężki sprzęt elektryczny, taki jak generatory i transformatory, które generują silne pola elektromagnetyczne. Zakłócają one jakość sygnału komunikacyjnego, powodując utratę danych i opóźnienia sterowania. Dlatego system sterowania elektrowni wodnej musi obejmować urządzenia o wyższej odporności na zakłócenia elektromagnetyczne i niezawodnej integralności sygnału.

Specjalne warunki zasilania

Wiele elektrowni wodnych w odległych obszarach zmaga się z niestabilnym zasilaniem lub ma ograniczoną moc zapasową. Wymaga to sprzętu komunikacyjnego o niskim zużyciu energii, który może działać nieprzerwanie pomimo wahań dostępności energii.

Rozwiązanie

Aby sprostać wyzwaniom nowoczesnych elektrowni wodnych, COME-STAR dostarcza zaawansowany system komunikacji zbudowany na wysoce niezawodnej i redundantnej sieci pierścieniowej. To rozwiązanie integruje się z rozproszonymi systemami sterowania (DCS) i lokalnymi jednostkami sterowania (LCU) w celu zbierania danych w czasie rzeczywistym, inteligentnego sterowania i bezpieczeństwa systemu.

schemat elektrowni wodnej

Architektura systemu przyjmuje sieć pierścieniową

Całkowita sieć sterowania przyjmuje architekturę pierścieniową, łączącą system ochrony elektrycznej, system wzbudzenia, elektrownię DC, moc elektrowni i system sterowania turbiną wodną. Ta oparta na DCS topologia pierścieniowa zwiększa wymianę informacji i odporność systemu, zapewniając szybką, uporządkowaną transmisję danych w całym systemie sterowania elektrowni wodnej.

Sieć jednopierścieniowa w każdej jednostce LCU

Każda lokalna jednostka sterująca (LCU) jest wyposażona w sieć Ethernet z pojedynczym pierścieniem, wykorzystującą przemysłowy przełącznik CISCOM7120. Upraszcza to okablowanie na miejscu, umożliwiając jednocześnie zbieranie danych w czasie rzeczywistym i wstępne przetwarzanie. Zapewnia terminową komunikację między sprzętem sterującym na miejscu a centralnymi systemami monitorowania w ramach systemu sterowania elektrownią wodną.

Tworzenie topologii wielopierścieniowej

Wiele pojedynczych pierścieni na poziomie LCU jest połączonych z pierścieniem centrum monitorowania, tworząc wielopierścieniową topologię sieciową. Taka struktura zapewnia wysoką niezawodność komunikacji — jeśli jakikolwiek pojedynczy pierścień ulegnie awarii, transmisja danych jest automatycznie przekierowywana przez ścieżki zapasowe, zapobiegając pojedynczym punktom awarii i zapewniając ciągłość operacyjną.

Odporność na zakłócenia elektromagnetyczne na poziomie przemysłowym 4

Wszystkie urządzenia w systemie są zgodne z przemysłowymi normami odporności elektromagnetycznej poziomu 4. Dzięki zaawansowanym technologiom ekranowania i filtrowania sygnału system jest odporny na zakłócenia z generatorów i transformatorów, zapewniając stabilną i dokładną transmisję sygnału w środowisku elektrowni wodnej.

Funkcja pozyskiwania danych w czasie rzeczywistym

Sieć komunikacyjna oferuje możliwości pozyskiwania danych w czasie rzeczywistym, wspierając szybkie zbieranie kluczowych parametrów operacyjnych, takich jak temperatura, ciśnienie i przepływ. Umożliwia to precyzyjne, aktualne monitorowanie i analizę wydajności turbiny i generatora.

Transmisja sygnału o dużej przepustowości

System obsługuje transmisję o dużej przepustowości, aby obsługiwać duże ilości danych operacyjnych i monitorujących. Zapewnia to, że nawet złożone strumienie danych są przesyłane bez opóźnień, wspierając podejmowanie decyzji w czasie rzeczywistym i kontrolę w całym systemie sterowania elektrownią wodną.

Możliwość rozbudowy systemu

Rozwiązanie COME-STAR zostało zaprojektowane z myślą o przyszłej skalowalności. Umożliwia łatwy dostęp do nowych urządzeń i modułów funkcjonalnych w miarę rozwoju operacji zakładu — bez konieczności gruntownego remontu infrastruktury. Wspiera to długoterminową elastyczność i zmniejsza koszty modernizacji systemów sterowania hydroelektrycznego.

Technologia tworzenia kopii zapasowych nadmiarowych

W architekturze uwzględniono nadmiarowe urządzenia i łącza komunikacyjne, aby zapewnić nieprzerwaną pracę. Jeśli kluczowy komponent lub łącze ulegnie awarii, system zapasowy aktywuje się automatycznie, utrzymując ciągłą komunikację i minimalizując przestoje systemu w elektrowni wodnej.

Korzyści dla użytkownika

Poprawiona wydajność operacyjna

Monitorowanie i kontrola w czasie rzeczywistym umożliwiają predykcyjną konserwację i szybszą identyfikację usterek. Prowadzi to do zoptymalizowanej wydajności, zmniejszenia odpadów i zwiększenia produkcji energii elektrycznej w całej elektrowni wodnej.

Zwiększone bezpieczeństwo i niezawodność

Dzięki alarmom w czasie rzeczywistym i niezawodnej komunikacji potencjalne anomalie w pracy sprzętu są wykrywane wcześnie, co zmniejsza ryzyko poważnych awarii systemu i zwiększa ogólne bezpieczeństwo operacyjne.

Niższe koszty eksploatacji i konserwacji

Sprzęt klasy przemysłowej o niskim poborze mocy zmniejsza częstotliwość awarii i zużycie energii. Modułowa konstrukcja systemu i łatwość konserwacji pomagają obniżyć długoterminowe koszty serwisowania systemów hydrokontroli.

Lepsze zarządzanie i podejmowanie decyzji

Dane zebrane z całego zakładu są scentralizowane w przyjaznym dla użytkownika interfejsie monitorującym, co zapewnia kierownikom zakładów dokładne informacje operacyjne. Poprawia to możliwości zdalnego zarządzania i umożliwia podejmowanie bardziej świadomych decyzji w czasie rzeczywistym.

Streszczenie

System komunikacyjny COME-STAR dla elektrowni wodnych spełnia kluczowe wymagania dotyczące wydajności, niezawodności i odporności na środowisko. Dzięki zaawansowanej topologii sieci pierścieniowej, silnemu ekranowaniu elektromagnetycznemu, niskiemu zużyciu energii i bezproblemowej integracji urządzeń nasze rozwiązanie zostało zaprojektowane w celu zwiększenia funkcjonalności i inteligencji nowoczesnych systemów sterowania elektrowniami wodnymi.

Niezależnie od tego, czy modernizujesz istniejący system sterowania hydroelektrycznego, czy budujesz nową elektrownię od podstaw, rozwiązanie COME-STAR zapewnia przyszłościową podstawę do wydajnego, bezpiecznego i zrównoważonego wspierania Twojej działalności.

Formularz kontaktowy

Dziękujemy za zainteresowanie naszymi produktami. Wypełnij poniższy formularz, odpowiemy w ciągu 24 godzin.