Kommunikation baseret på trådløs teknologi i vandkraftværk

Enkelt håndterbar og billig løsning

Generatorer i vandkraftværk Niederhausen

Generatorer i vandkraftværk Niederhausen

Driften af vandkraftværket Niedernhausen omfatter også niveauovervågning for det tilknyttede reservoir. De målte værdier samt driftstilstande for lænsepumper til oversvømmelses- og grundvand overføres via det trådløse system Trusted Wireless til et trådløst mastermodul i et af forsvarstårnene.

Derfra ledes dataene via SHDSL-modem videre til en central kontroller i kraftværksbygningen.

Anvendelse

Niederhausen, der er en kommune i Rheinland-Pfalz i Tyskland, er ikke kun kendetegnet af sin idylliske placering blandt bjerge med vinområder. I umiddelbar nærhed af området befinder der sig desuden et vandreservoir med en volumen på 800.000 kubikmeter, som er en attraktion for mange sportsudøvere og folk, der søger rekreative områder.

Ud over sin af befolkningen meget værdsatte funktion som rekreativt område fungerer vandreservoiret som en vigtig komponent i strømforsyningen til området omkring Nahe-Hunsrück. For ved dens bred er der blevet etableret et vandkraftværk og en transformerstation, som tilhører RWE-koncernen i Essen. Anlæggene drives af RWE Deutschland AG og RWE Power AG.

Løsning

Højdeforskelle bestemmer mængden af den strøm, der produceres

I 1926/27 oprettede det daværende Rheinisch-Westfälische-Elektrizitätswerk Aktiengesellschaft en 110/20 kV transformerstation og en 110 kV dobbeltledning fra Koblenz til Niederhausen. Kommunen spillede her en central rolle, fordi der i samme kommune samtidig blev bygget et vandkraftværk, som godt kunne kombineres med transformerstationen. Som resultat af dette ledte energiproducenten i 1928 for første gang den strøm, der var udvundet af vandværket i Niederhausen, ind i ledningsnettet. 

Vandkraftværket i Niederhausen hører stadig til de største anlæg i regionen Rhein-Nahe-Hunsrück. I øjeblikket leverer det strøm til ca. 1400 kunder. Vandreservoiret spiller en væsentlig rolle for energiproduktionen. Dens vand tilføres gennem to lodret tilføjede Kaplan-turbiner i en 760 m lang overvandskanal, som er installeret i kraftværkets bygning. Bølgens drejebevægelse driver en generator, som er forbundet med turbinerne via en lodret stående akse. Derefter ledes vandet tilbage i Nahe over den dybere liggende undervandskanal.

Strømudbyttet afhænger af højdeforskellen mellem over- og undervandskanal. Således daler den energimængde, der opnås, når niveauet i undervandskanalen stiger ved højvande, og højdeforskellen til overvandskanalen dermed aftager. Den optimale gennemstrømsmængde i kanalen er ca. 45 kubikmeter pr. sekund. Ved denne mængde leverer de to turbiner maksimal strømmængde.

Overvågningsstationer leder signaler videre til et trådløst mastermodul

Vandreservoiret råder over et forstærkningsanlæg, som regulerer tilførslen af vand ovenfra til kanalen. For at sikre stabil drift af kraftværket skal niveauet i reservoiret overvåges. Til dette er det nødvendigt med måling af vandniveauet samt overvågning af pumperne til oversvømmelses- og grundvand. Rundt om vandreservoiret blev der etableret et trådløst system til permanent kontrol af driftstilstanden for pumperne samt deres niveau. En mulig alternativ kabelløsning ville her have været for besværlig og dyr. Det centrale punkt for det trådløse system Trusted Wireless fra Phoenix Contact er et af forstærkningstårnene. I bygningen er der en montagekasse med det trådløse mastermodul, som er koblet til en PROFIBUS-Gateway.

Som yderligere overvågningsstationer bruges der et niveaumålehus samt tre pumpehuse. I de fire bygningsværk er der hvert sted trådløse moduler i kombination med analoge eller digitale ind- og udgangskomponenter. Wireless-komponenterne overfører signalerne til det trådløse master-modul i forstærkningstårnet. I niveaumålehuset registreres den aktuelle vandhøjde for havet løbende, således at medarbejderne på kraftværket hurtigt kan reagere på forandringer. Tidligere skulle disse data aflæses manuelt på en niveaumåler, hvilket var tidskrævende. I pumpehusene registreres fejlmeldingerne fra pumperne og ledes trådløst videre til master-modulet i forstærkningstårnet.

Niveaumålehus og forstærkningsanlæg med forstærkningstårnene  

Synlig forbindelse mellem niveaumålehus og forstærkningsanlæg med forstærkningstårnene

Her kan PROFIBUS-SHDSL-modemet fra Phoenix Contact tilbydes som en økonomiløsning. Til det formål er der sat et modem ind i forstærkningstårnet, som der er koblet med PROFIBUS-Gateway-systemet. Den anden komponent befinder ved siden af Vipa-kontrolleren i styreskabet i kraftværksbygningen. Vipa-kontrolleren, der fungerer som PROFIBUS DP-master registrerer alle de signaler, der opstår fra driftsstederne. Den er tilsluttet en PROFIBUS-Gateway (PROFIBUS-slave) via SHDSL-modemet. Den PROFIBUS-Gateway, der er monteret i montagekassen på forstærkningstårnet benytter sin RS232-grænseflade til kommunikation med det trådløse master-modul fra produktfamilien RAD-Line Serial.

Det trådløse master-modul etablerer forbindelsen til de fire fjernliggende trådløse repeater/slave-komponenter, hvorved systemet kan udvides med maks. ti Wireless-moduler. Med Trusted Wireless-teknologien kan der ved frit udsyn dækkes afstande på typisk to km mellem to komponenter. Hvert enkelt trådløse repeater/slave-modul kan via de monterbare I/O-udvidelseskomponenter optage signaler og samtidig overføre data til flere trådløse deltagere. Repeater-funktionen muliggør overvindelse af større afstande og kommer også forbi forhindringer.

SHDSL-modemer sørger for pålidelig kabelforbundet kommunikation

Da der i vandkraftværket Niederhausen er planlagt en ombygning af kontrolteknikken, er det trådløse system allerede forberedt til at skulle registrere ekstra signaler, siger Bernhard Beicher fra RWE Power AG fra Bernkastel-Kues. Til dette hører også overførsel af motorstrømme fra pumperne. Som nævnt optages signalerne i forstærkningstårnet og konverteres direkte til PROFIBUS-protokollen via en PROFIBUS-Gateway. Kontrolleren er imidlertid installeret i den kraftværksbygning, som ligger ca. 800 m væk. For at forbinde den centrale kontroller og PROFIBUS-Gateway vælger de ansvarshavende en eksisterende kabelforbindelse for at spare omkostninger. Da det drejer sig om en meget enkel kobberledning, kan PROFIBUS-signalet ikke uden videre udveksles over kablet. For alt efter overførselshastighed er segmentlængden begrænset til op til 100 m.

Overførselshastigheden indstilles automatisk

Den trådløse løsning RAD-Line Serial-IO arbejder i det licensfrie 2,4 GHz-frekvensbånd. Wireless-modulerne konfigureres med en software, der fås gratis. En guide fører brugeren gennem de nødvendige arbejdstrin. Denne Gateway kan også uden synderligt besvær integreres i kontrollerens PROFIBUS DP-netværk vha. sin GSD-komponentbeskrivelsesfil. Og her kan foruddefinerede trådløse stationer i felten, som er blevet suppleret med monterbare analoge eller digitale ind- og udgangsmoduler, på enkel vis integreres i det trådløse system. PROFIBUS-overførselshastigheden på op til 12 Mbit/s indstilles automatisk, dvs. uden konfiguration. Valg af PROFIBUS-adresse på Gateway foregår via DIP-switch.

Bernd Gumm, områdechef for vagterne på transformerstationen og dæmningen i Niederhausen

Bernd Gumm, områdechef for vagterne på transformerstationen og dæmningen i Niederhausen

„Konfiguration og idriftsættelse af de trådløse RAD Line-moduler, af PROFIBUS-Gateways samt af SHDSL-modemet gik nemt“, forklarer Bernhard Beicher, der var ansvarlig på idriftsættelsen. „Trådløs kommunikation er for os også fremover et ægte alternativ til kablede løsninger i andre anlægsdele i vandværket“, tilføjer Bernd Gumm, områdechef i Niederhausen.

Pålideligt trådløst system for I/O-data og serielle data

Den robuste og pålidelige trådløse teknologi Trusted Wireless fra Phoenix Contact tilbydes til industrielle anlæg, hvor lave mængder data skal overføres cyklisk over store afstande på typisk op til tre km. Digitale koblingssignaler og analoge sensorsignaler optages og videreledes her af RAD Line-I/O-modulerne. Produktlinjen fås som uni- og bidirektionelt system. Ud over punkt-til-punkt og punkt-til-multipunkt forbindelserne sørger repeateren også for at passere forhindringer eller længere strækninger.

Konklusion

RAD-Line Serial-produktfamilien tillader overførsel af serielle data over RS232-, RS422- eller RS485-grænsefladen samt af analoge og digitale signaler i et fintmasket netværk. I det trådløse net, der består af en master og op til 254 slaves, kan ethvert slavemodul også arbejde som repeater. De nemt håndterbare systemkomponenter er certificeret iht. retningslinjerne 94/9/EG (ATEX) samt IECEx, således at de kan anvendes nationalt og internationalt i eksplosionsfarlige områder (zone 2).

PHOENIX CONTACT A/S

Hammerholmen 48
Postboks 1181
2650 Hvidovre
36 77 44 11

Denne hjemmeside anvender cookies. Ved at fortsætte accepterer du vores cookie regler. Læs vores erklæring om beskyttelse af persondata.

Luk