Rádiová komunikace ve vodní elektrárně

Snadno použitelné a levné řešení

Generátory ve vodní elektrárně Niederhausen

Generátory ve vodní elektrárně Niederhausen

K provozu vodní elektrárny Niederhausen také patří dohled hladiny přidružené přehradní nádrže. Zjištěné hodnoty i provozní stavy odvodňovacích čerpadel vysoké a spodní vody jsou prostřednictvím rádiového systému Trusted Wireless přenášeny na bezdrátový modul Master v jedné z věží.

Odtud jsou data přes modem SHDSL předávána centrálnímu ovládání v budově elektrárny.

Použití

Obec Niederhausen v Porýní-Falci se vyznačuje nejen svou idylickou polohou uprostřed vinic. V bezprostřední blízkosti obce se navíc nachází přehradní nádrž o objemu 800 000 krychlových metrů, která přitahuje mnoho rekreačních sportovců a lidí, kteří hledají odpočinek.

Vedle možnosti relaxace, které si cení místní lidé, funguje přehradní nádrž i jako důležitý komponent pro napájení prostoru blízko pohoří Hunsrück. Neboť na jeho břehu byla zřízena vodní elektrárna a transformační stanice, které patří koncernu RWE v Essenu. Tato zařízení provozuje RWE Deutschland AG a RWE Power AG.

Řešení

Výškový rozdíl určuje množství vyrobené elektřiny

V letech 1926/27 tehdejší akciová společnost Rheinisch-Westfälische-Elektrizitätswerk (Rýnsko-Vestfálská elektrárna) instalovala jednu transformační stanici 110/20 kV a položila dvouvodičový kabel 110 kV od Koblence do Niederhausen. Obec přitom získala na významu, protože se tam ve stejnou dobu budovala vodní elektrárna, která mohla být dobře kombinována s transformační stanicí. Ve výsledku výrobce energie v roce 1928 poprvé začal do elektrické sítě dodávat proud získaný z vody v Niederhausenu. 

Vodní elektrárna v Niederhausenu stále patří k největším zařízením v regionu Rhein-Nahe-Hunsrück. V současné době dodává proud zhruba 1 400 tarifním zákazníkům. Při výrobě energie hraje důležitou roli přehradní nádrž. Jeho voda je náhonem o délce 760 metrů přiváděna ke dvěma svisle umístěným Kaplanovým turbínám, které jsou instalovány v budově elektrárny. Otočný pohyb hřídele pohání generátor, který je svislými osami spojen s turbínami. Poté je voda hluboko položeným kanálem spodní vody vedena zpět.

Proudový výtěžek závisí na výškovém rozdílu mezi kanálem horní a spodní vody. Získané množství energie klesne, jestliže hladina v kanálu spodní vody u vysoké vody stoupne, a tím sníží výškový rozdíl k náhonu. Optimální průtočné množství v kanálu činí asi 45 metrů krychlových za sekundu. U této hodnoty dodávají obě turbíny největší množství proudu.

Monitorovací stanice posílají signály bezdrátovému modulu Master

Přehradní nádrž má zdymadlové zařízení, které řídí přívod množství vody do náhonu. K zajištění spolehlivého provozu elektrárny musí být kontrolována hladina přehradní nádrže. K tomu účelu je nutno měřit hladinu vody i kontrolovat čerpadla vysoké a spodní vody. Ke stálé kontrole provozních stavů čerpadel i hladiny byl kolem přehradní nádrže vybudován rádiový systém. Alternativní možná řešení pomocí kabelů by zde byla nákladná a drahá. Centrálním bodem rádiového systému Trusted Wireless společnosti Phoenix Contact je jedna z věží. V budově se nachází rozvaděč s bezdrátovým modulem Master, který je připojen k bráně Profibus.

Jako další dohlížecí stanice slouží stanoviště pro měření hladiny a tři čerpadlovny. Ve čtyřech objektech jsou namontovány bezdrátové moduly v kombinaci s analogovými nebo digitálními vstupními a výstupními zařízeními. Bezdrátové komponenty přenášejí signály bezdrátovému modulu Master ve věži. Na stanovišti pro měření hladiny se neustále měří aktuální hladina vody nádrže, takže pracovníci elektrárny mohou rychle zareagovat na změny. V minulosti musela být data ručně odečítána na limnigrafu, což bylo časově náročné. V čerpadlovnách se v současné době zaznamenávají poruchová hlášení čerpadel a rádiově jsou přenášena modulu Master ve věži.

Stanoviště pro měření hladiny a zdymadlové zařízení s věžemi  

Vizuální spojení mezi stanovištěm pro měření hladiny a zdymadlovým zařízením s věžemi

Jako levné řešení se zde nabízí modem Profibus SHDSL společnosti Phoenix Contact. Modem je přitom vestavěn do věže, a tam spojen s bránou Profibus. Druhé zařízení se nachází vedle ovládání Vipa v rozvaděči budovy elektrárny. Ovládání Vipa fungující jako Master Profibus DP zaznamenává všechny signály vyskytující se v provozovnách. Přes modem SHDSL je připojeno k bráně Profibus (Slave Profibus). Brána Profibus namontovaná v rozvaděči věže používá rozhraní RS232 ke komunikaci s bezdrátovým modulem Master z rodiny produktů RAD Line Serial.

Bezdrátový modul Master vytvoří spojení se čtyřmi vzdálenými zesilovači/bezdrátovými zařízeními Slave, přičemž může být systém rozšířen na maximálně deset bezdrátových modulů. S technologií Trusted-Wireless lze při volném výhledu typicky překonat vzdálenost dvou kilometrů mezi dvěma zařízeními. Každý zesilovač/bezdrátový modul Slave může zachycovat signály pomocí připojitelných rozšiřujících komponentů I/O a současně přenášet data na další účastníky bezdrátového přenosu. Funkce zesilovače umožňuje překonání větších vzdáleností i obcházení překážek.

Modemy SHDSL zajišťují spolehlivou drátovou komunikaci

Protože se ve vodní elektrárně Niederhausen plánovala přestavba řídicí techniky, byl rádiový systém již připraven pro zaznamenávání dodatečných signálů, říká Bernhard Beicher ze společnosti RWE Power AG z Bernkastel-Kuesu. K tomu patří přenos proudu motorů čerpadel. Jak již bylo řečeno, jsou signály zaznamenávány ve věži a prostřednictvím brány Profibus převáděny přímo do protokolu Profibus. Řízení je však instalováno v budově elektrárny vzdálené asi 800 metrů. Ke spojení centrálního ovládání a brány Profibus sahají odpovědné osoby pro úsporu nákladů ke stávajícímu kabelovému spojení. Protože se jedná o jednoduché měděné vedení, nemůže být signál Profibus bez dalšího vyměňován prostřednictvím kabelu. Neboť podle přenosové rychlosti je délka segmentu omezena na 100 metrů.

Přenosová rychlost se nastaví automaticky

Bezdrátové řešení RAD Line Serial IO pracuje ve volném frekvenčním pásmu 2,4 GHz. Bezdrátové moduly jsou konfigurovány bezplatným softwarem. Asistent provádí uživatele potřebnými pracovními kroky. Bránu lze do sítě Profibus DP ovládání integrovat s nízkými výdaji prostřednictvím jeho souboru popisných dat zařízení GSD jako účastník Slave. Přitom mohou být do rádiového systému v poli zapojeny předdefinované bezdrátové stanice, které byly doplněny o připojitelné analogové nebo digitální vstupní a výstupní moduly. Přenosová rychlost Profibus do 12 MBit/s se nastaví automaticky, tedy bez konfigurace. Adresa Profibus brány se zvolí DIP přepínačem.

Bernd Gumm, vedoucí sekce transformační stanice a hrázný v Niederhausenu

Bernd Gumm, vedoucí sekce transformační stanice a hrázný v Niederhausenu

„Konfigurace a uvedení bezdrátových modulů RAD Line do provozu, brány Profibus i modemu SHDSL jsou velmi jednoduché“, vysvětluje Bernhard Beicher, který byl odpovědný za uvedení do provozu. „Bezdrátová komunikace je pro nás i v budoucnosti skutečnou alternativou ke kabelovému řešení v jiných částech zařízení vodního díla“, doplňuje Bernd Gumm, vedoucí sekce v Niederhausenu.

Spolehlivý rádiový systém pro data I/O a sériová data

Robustní a spolehlivá bezdrátová technologie Trusted Wireless společnosti Phoenix Contact se nabízí v průmyslových zařízeních, aby mohla být malá množství dat cyklicky přenášena přes velké vzdálenosti až tři kilometry. Digitální spínací signály a analogové senzorové signály jsou přitom zaznamenávány a přenášeny moduly I/O RAD Line. Skupina produktů je k dostání jako jedno a obousměrný systém. Vedle spojení od bodu k bodu a od bodu k multibodu zajišťuje zesilovač přemostění překážek nebo delší tras.

Shrnutí

Rodina produktů RAD Line Serial dovoluje přenos sériových dat prostřednictvím rozhraní RS232, RS422 nebo RS485 i analogových a digitálních signálů ve vícecestné síti. V bezdrátové síti, která sestává z jednoho Master a až 254 Slave, může každý modul Slave pracovat také jako zesilovač. Jednoduše ovladatelné systémové komponenty jsou certifikovány podle směrnic 94/9/ES (ATEX) i IECEx, takže mohou být na národní a mezinárodní úrovni použity v oblastech ohrožených výbuchem (zóna 2).

PHOENIX CONTACT, s.r.o.

Dornych 47
CZ-617 00 Brno
+420 542 213 401

Tato webová stránka používá soubory cookies , pokračováním v prohlížení stránek souhlasíte s naší cookie politikou. Více informací naleznete v našich zásadách o ochraně osobních údajů.

zavřít