Hệ thống điều khiển phân tán nhà máy thủy điện & Giải pháp truyền thông

Thủy điện là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng nhất thế giới. Một nhà máy thủy điện điển hình là sự tích hợp phức tạp của các cấu trúc thủy lực, hệ thống phát điện và thiết bị cơ điện. Tuy nhiên, nhu cầu về hiệu quả hoạt động, an toàn và giám sát thông minh đang vượt xa các hệ thống truyền thống. Các nhà máy thủy điện hiện đại cần cơ sở hạ tầng truyền thông đáng tin cậy, thời gian thực để hỗ trợ kiểm soát và thu thập dữ liệu có thể mở rộng, đặc biệt là trong các môi trường khắc nghiệt, nơi thời gian ngừng hoạt động có thể tốn kém.

giải pháp iot theo loại năng lượng thủy điện

Những thách thức trong hoạt động của nhà máy thủy điện

Những thách thức chính bao gồm:

Điều kiện môi trường khắc nghiệt

Các nhà máy thủy điện thường nằm ở những vùng xa xôi, ẩm ướt hoặc miền núi. Những điều kiện này—nhiệt độ cao, độ ẩm cao và sự ăn mòn của môi trường—có thể làm hỏng phần cứng truyền thông, gây ra hiện tượng đoản mạch, suy giảm tính toàn vẹn của tín hiệu và hỏng thiết bị. Do đó, các hệ thống điều khiển thủy điện đòi hỏi các thiết bị mạnh mẽ, cấp công nghiệp đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Nhu cầu mạng phức tạp

Các nhà máy thủy điện bao gồm nhiều thiết bị khác nhau như cảm biến, bộ điều khiển và mô-đun giám sát trải rộng trên diện tích lớn. Các phương pháp mạng truyền thống có thể không hỗ trợ giao tiếp liền mạch giữa các điểm cuối này. Nhu cầu về một xương sống truyền thông linh hoạt cao và dựa trên cáp quang hỗ trợ truy cập nhiều thiết bị và trao đổi dữ liệu mạnh mẽ trên toàn bộ hệ thống điều khiển nhà máy thủy điện đang ngày càng tăng.

Nhiễu điện từ mạnh

Các nhà máy điện chứa các thiết bị điện nặng như máy phát điện và máy biến áp, tạo ra các trường điện từ mạnh. Những trường điện từ này gây nhiễu chất lượng tín hiệu truyền thông, dẫn đến mất dữ liệu và chậm trễ điều khiển. Do đó, hệ thống điều khiển của nhà máy thủy điện phải bao gồm các thiết bị có khả năng chống nhiễu điện từ vượt trội và tính toàn vẹn của tín hiệu đáng tin cậy.

Điều kiện cung cấp điện đặc biệt

Nhiều nhà máy thủy điện ở vùng xa xôi phải đối mặt với nguồn cung cấp điện không ổn định hoặc có công suất dự phòng hạn chế. Điều này đòi hỏi thiết bị truyền thông tiêu thụ ít điện năng có thể hoạt động ổn định bất chấp sự biến động về khả năng cung cấp năng lượng.

Giải pháp

Để đáp ứng những thách thức của các nhà máy thủy điện hiện đại, COME-STAR cung cấp một hệ thống truyền thông tiên tiến được xây dựng trên mạng vòng dự phòng và có độ tin cậy cao. Giải pháp này tích hợp với các hệ thống điều khiển phân tán (DCS) và các đơn vị điều khiển cục bộ (LCU) để thu thập dữ liệu theo thời gian thực, điều khiển thông minh và an toàn hệ thống.

sơ đồ nhà máy thủy điện

Kiến trúc hệ thống áp dụng mạng vòng

Mạng lưới điều khiển tổng thể áp dụng kiến trúc vòng, kết hợp hệ thống bảo vệ điện, hệ thống kích từ, DC nhà máy, công suất nhà máy và hệ thống điều khiển tuabin nước. Cấu trúc vòng dựa trên DCS này tăng cường trao đổi thông tin và khả năng phục hồi của hệ thống, đảm bảo truyền dữ liệu nhanh chóng, có trật tự trong toàn bộ hệ thống điều khiển của nhà máy thủy điện.

Mạng vòng đơn tại mỗi LCU

Mỗi Đơn vị điều khiển cục bộ (LCU) được trang bị mạng Ethernet vòng đơn sử dụng bộ chuyển mạch công nghiệp CISCOM7120. Điều này giúp đơn giản hóa việc đi dây tại chỗ trong khi vẫn cho phép thu thập dữ liệu theo thời gian thực và xử lý sơ bộ. Nó đảm bảo giao tiếp kịp thời giữa thiết bị điều khiển tại chỗ và hệ thống giám sát trung tâm trong hệ thống điều khiển nhà máy thủy điện.

Sự hình thành của Topology đa vòng

Nhiều vòng đơn cấp LCU được kết nối với vòng của trung tâm giám sát để tạo thành cấu trúc mạng nhiều vòng. Cấu trúc này cung cấp độ tin cậy truyền thông cao—nếu bất kỳ vòng riêng lẻ nào bị lỗi, việc truyền dữ liệu sẽ tự động được định tuyến lại thông qua các đường dẫn dự phòng, ngăn ngừa các điểm lỗi đơn lẻ và đảm bảo tính liên tục của hoạt động.

Miễn nhiễm EMI cấp độ công nghiệp 4

Tất cả các thiết bị trong hệ thống đều tuân thủ tiêu chuẩn miễn nhiễm điện từ công nghiệp Cấp độ 4. Thông qua công nghệ che chắn và lọc tín hiệu tiên tiến, hệ thống chống lại sự can thiệp từ máy phát điện và máy biến áp, cung cấp khả năng truyền tín hiệu ổn định và chính xác trên toàn bộ môi trường nhà máy thủy điện.

Chức năng thu thập dữ liệu thời gian thực

Mạng lưới truyền thông có khả năng thu thập dữ liệu thời gian thực, hỗ trợ thu thập nhanh các thông số vận hành chính như nhiệt độ, áp suất và lưu lượng. Điều này cho phép giám sát và phân tích chính xác, cập nhật từng phút về hiệu suất của tuabin và máy phát điện.

Truyền tín hiệu băng thông cao

Hệ thống hỗ trợ truyền băng thông cao để xử lý khối lượng lớn dữ liệu vận hành và giám sát. Điều này đảm bảo rằng ngay cả các luồng dữ liệu phức tạp cũng được truyền mà không bị chậm trễ, hỗ trợ ra quyết định và kiểm soát theo thời gian thực trên toàn bộ hệ thống điều khiển nhà máy thủy điện.

Khả năng mở rộng của hệ thống

Giải pháp của COME-STAR được thiết kế với tính năng mở rộng trong tương lai. Giải pháp này cho phép dễ dàng truy cập vào các thiết bị và mô-đun chức năng mới khi hoạt động của nhà máy phát triển—mà không cần phải đại tu cơ sở hạ tầng lớn. Điều này hỗ trợ tính linh hoạt lâu dài và giảm chi phí nâng cấp cho các hệ thống điều khiển thủy điện.

Công nghệ sao lưu dự phòng

Các thiết bị dự phòng và liên kết truyền thông được đưa vào kiến trúc để đảm bảo hoạt động không bị gián đoạn. Nếu một thành phần hoặc liên kết chính bị hỏng, hệ thống dự phòng sẽ tự động kích hoạt, duy trì liên lạc liên tục và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của hệ thống trong nhà máy điện thủy điện.

Lợi ích của người dùng

Nâng cao hiệu quả hoạt động

Giám sát và kiểm soát theo thời gian thực cho phép bảo trì dự đoán và xác định lỗi nhanh hơn. Điều này dẫn đến hiệu suất được tối ưu hóa, giảm lãng phí và tăng sản lượng điện trên toàn bộ nhà máy thủy điện.

Tăng cường độ an toàn và độ tin cậy

Với cảnh báo thời gian thực và giao tiếp đáng tin cậy, các bất thường tiềm ẩn của thiết bị sẽ được phát hiện sớm, giúp giảm nguy cơ xảy ra lỗi hệ thống nghiêm trọng và tăng cường an toàn vận hành tổng thể.

Chi phí vận hành và bảo trì thấp hơn

Phần cứng công nghiệp, công suất thấp giúp giảm tần suất hỏng hóc và mức tiêu thụ năng lượng. Thiết kế mô-đun và dễ bảo trì của hệ thống giúp cắt giảm chi phí bảo dưỡng dài hạn cho các hệ thống điều khiển thủy lực.

Quản lý và ra quyết định tốt hơn

Dữ liệu thu thập được từ khắp nhà máy được tập trung trong giao diện giám sát thân thiện với người dùng, cung cấp cho người quản lý nhà máy những thông tin chi tiết chính xác về hoạt động. Điều này cải thiện khả năng quản lý từ xa và cho phép đưa ra quyết định sáng suốt hơn theo thời gian thực.

Bản tóm tắt

Hệ thống truyền thông của COME-STAR dành cho nhà máy thủy điện đáp ứng các nhu cầu chính về hiệu suất, độ tin cậy và khả năng phục hồi môi trường. Với cấu trúc mạng vòng tiên tiến, khả năng che chắn điện từ mạnh, mức tiêu thụ điện năng thấp và tích hợp thiết bị liền mạch, giải pháp của chúng tôi được thiết kế để nâng cao chức năng và trí thông minh của các hệ thống điều khiển nhà máy thủy điện hiện đại.

Cho dù bạn đang nâng cấp hệ thống điều khiển thủy điện hiện có hay xây dựng một nhà máy điện mới từ đầu, giải pháp của COME-STAR đều cung cấp nền tảng sẵn sàng cho tương lai để hỗ trợ hoạt động của bạn một cách hiệu quả, an toàn và bền vững.

Biểu mẫu liên hệ

Cảm ơn bạn đã quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi. Vui lòng điền vào mẫu dưới đây, chúng tôi sẽ trả lời trong vòng 24 giờ.