Langaton tiedonsiirto vesivoimalassa

Helppokäyttöinen ja kustannustehokas ratkaisu

Niederhausenin vesivoimalan generaattorit

Niederhausenin vesivoimalan generaattorit

Niederhausenin vesivoimalan käyttöön kuuluu myös siihen liittyvän patoaltaan tasovalvonta. Mitatut arvot sekä tulva- ja pohjaveden poistopumppujen tilat siirretään langattoman Trusted Wireless -järjestelmän kautta jonkin patotornin langattomaan päämoduuliin.

Sieltä tiedot siirretään SHDSL-modeemin kautta voimalarakennuksen keskusohjaukseen.

Sovellus

Rheinland-Pfalzin osavaltioon kuuluva Niederhausen ei pelkästään sijaitse keskellä idyllistä viinialuetta. Kaupungin välittömässä läheisyydessä on lisäksi 800 000 kuutiometrin kokoinen patoallas, joka vetää puoleensa urheilua harrastavia ja luonnon helmassa mielellään liikkuvia ihmisiä.

Patoallas toimii paitsi asukkaiden arvostamana virkistyskohteena, myös tärkeänä Nahe-Hunsrück-alueen sähkönsyötön osana. Sen töyräälle on nimittäin rakennettu vesivoimala ja muuntamo, jotka kuuluvat esseniläiselle RWE-konsernille. Järjestelmistä vastaavat RWE Deutschland AG ja RWE Power AG.

Ratkaisu

Korkeusero määrittää tuotetun sähkömäärän

Vuosina 1926/1927 silloinen sähkölaitos "Rheinisch-Westfälische-Elektrizitätswerk Aktiengesellschaft" asensi 110/120 kV:n muuntamon ja 110 kV:n kaksoisjohdon Koblenzista Niederhauseniin. Kunta oli tässä merkityksellisessä asemassa, koska sinne rakennettiin samaan aikaan vesivoimala, joka voitiin yhdistää hyvin muuntamoon. Tuloksena energialaitos alkoi toimittamaan vuonna 1928 Niederhausenin vedestä saatua sähköä verkkoon. 

Niederhausenin vesivoimala on edelleen yksi suurimmista laitoksista Rhein-Nahe-Hunsrückin alueella. Tällä hetkellä se toimittaa sähköä noin 1 400 sopimusasiakkaalle. Patoaltaalla on merkittävä rooli energiantuotannossa. Patoaltaan vesi johdetaan 760 metriä pitkän ylävesikanavan läpi kahteen pystysuoraan Kaplan-turbiiniin, jotka on asennettu voimalarakennukseen. Aallon kiertoliike käyttää generaattoria, joka on liitetty turbiineihin pystysuorilla akseleilla. Lopuksi vesi johdetaan syvemmällä olevan alavesikanavan kautta takaisin Nahe-jokeen.

Tuotetun sähkön määrä riippuu ylä- ja alavesikanavan korkeuserosta. Tuotettu energiamäärä laskee, kun alavesikanavan taso nousee tulvan aikana ja korkeusero ylävesikanavaan nähden vähenee. Optimaalinen virtausmäärä kanavassa on noin 45 kuutiometriä sekunnissa. Tällöin molemmat turbiinit tuottavat suurimman mahdollisen sähkömäärän.

Valvonta-asemat lähettävät signaalit langattomaan päämoduuliin

Patoallas on varustettu vedennostolaitteistolla, joka säätelee vesimäärän virtausta ylävesikanavaan. Voimalan luotettavan toiminnan varmistamiseksi patoaltaan tasoa pitää valvoa. Tämä edellyttää vedenkorkeuden sekä tulva- ja pohjavesipumppujen valvontaa. Pumpputilojen ja vedenkorkeuden jatkuvaa valvontaa varten patoaltaan ympärille on rakennettu langaton järjestelmä. Kaapeliratkaisu olisi ollut liian työläs ja kallis. Phoenix Contactin langattoman Trusted Wireless -järjestelmän keskipiste on yksi patotorneista. Rakennuksessa on kytkentäkaappi ja langaton päämoduuli, joka on yhdistetty PROFIBUS-yhdyskäytävään.

Muita valvonta-asemia ovat vedenkorkeuden mittaus- ja pumppurakennukset. Jokaiseen neljään rakennukseen on asennettu langattomat moduulit sekä analogiset tai digitaaliset tulo- ja lähtömoduulit. Wireless-komponentit siirtävät signaalit patotornissa olevaan langattomaan päämoduuliin. Vedenkorkeuden mittausrakennuksessa patoaltaan vedenkorkeutta mitataan jatkuvasti niin, että voimalan työntekijät voivat reagoida nopeasti muutoksiin. Ennen tiedot piti lukea manuaalisesti vedenkorkeusmittarista, mikä vei aikaa. Pumppurakennuksessa kerätään tällä hetkellä pumppujen häiriöilmoitukset, jotka lähetetään langattomasti patotornin päämoduuliin.

Vedenkorkeuden mittausrakennus, vedennostolaitteisto sekä patotornit  

Näköyhteys vedenkorkeuden mittausrakennuksen ja vedennostolaitteiston sekä patotornien välillä

Tähän tarkoitukseen Phoenix Contactin PROFIBUS-SHDSL-modeemi on kustannustehokas ratkaisu. Yksi modeemi on asennettu patotorniin ja liitetty siellä PROFIBUS-yhdyskäytävään. Toinen laite sijaitsee voimalarakennuksen kytkentäkaapissa Vipa-ohjauksen vieressä. PROFIBUS-DP-masterina toimiva Vipa-ohjaus kerää kaikki käyttöpaikkojen signaalit. Se on liitetty SHDSL-modeemin kautta PROFIBUS-yhdyskäytävään (Profibus-slave). Patotornin kytkentäkaappiin asennettu PROFIBUS-yhdyskäytävä käyttää RS232-liitäntää tiedonsiirtoon RAD-Line Serial -tuoteperheen langattoman päämoduulin kanssa.

Langaton päämoduuli muodostaa yhteyden neljään langattomaan toistin-/slave-etälaitteeseen. Järjestelmää voidaan laajentaa enintään kymmenellä Wireless-moduulilla. Trusted Wireless -tekniikka mahdollistaa kahden laitteen välillä yleensä kahden kilometrin siirtoetäisyydet, kun näkyvyys on esteetön. Jokainen toistin-/slave-moduuli voi vastaanottaa signaaleja riviin liitettävien I/O-laajennuskomponenttien kautta, ja siirtää samanaikaisesti tietoja muihin langattomiin laitteisiin. Toistintoiminto mahdollistaa pidemmät siirtoetäisyydet ja esteiden ohituksen.

SHDSL-modeemit huolehtivat luotettavasta tiedonsiirrosta kaapelin välityksellä

Koska Niederhausenin vesivoimalan ohjausjärjestelmä on tarkoitus uusia, langaton järjestelmä valmisteltiin jo nyt uusien signaalien keruuseen sopivaksi, kertoo Bernhard Beicher Bernkastel-Kuesin RWE Power AG:stä. Näihin kuuluu pumppumoottorivirtojen siirto. Kuten jo mainittiin, signaalit vastaanotetaan patotornissa ja muunnetaan PROFIBUS-yhdyskäytävän kautta suoraan PROFIBUS-protokollaan. Ohjaus on kuitenkin asennettu noin 800 metrin päässä olevaan voimalarakennukseen. Keskusohjauksen ja PROFIBUS-yhdyskäytävän yhdistämiseksi projektivastaavat valitsivat kustannusten säästämiseksi jo asennetun kaapeliyhteyden. Koska kyseessä on yksinkertainen kuparikaapeli, PROFIBUS-signaalin siirto ei onnistu suoraan kaapelin kautta. Siirtonopeudesta riippuen segmentin pituus on nimittäin rajattu 100 metriin.

Siirtonopeus säädetään automaattisesti

Langaton RAD-Line Serial-IO -ratkaisu toimii lisenssivapaalla 2,4 GHz -taajuuskaistalla. Wireless-moduulit konfiguroidaan maksuttoman ohjelmiston avulla. Ohjattu toiminto vie käyttäjän tarvittavien työvaiheiden läpi. Myös yhdyskäytävä voidaan GSD-laitekuvaustiedoston avulla integroida vaivattomasti slave-laitteena ohjauksen PROFIBUS-DP-verkkoon. Kentän esimääritellyt langattomat asemat, joita on täydennetty riviin liitettävillä, analogisilla tai digitaalisilla tulo- ja lähtömoduuleilla, voidaan liittää helposti langattomaan järjestelmään. PROFIBUS-siirtonopeus (maks. 12 MBit/s) säädetään automaattisesti, ilman konfigurointia. Yhdyskäytävän PROFIBUS-osoite valitaan DIP-kytkimen avulla.

Bernd Gumm, Niederhausenin muuntamopäällikkö ja allaspadon hoitaja

Bernd Gumm, Niederhausenin muuntamopäällikkö ja allaspadon hoitaja

"PROFIBUS-yhdyskäytävän sekä SHDSL-modeemin konfigurointi ja käyttöönotto sujui helposti", kertoo käyttöönotosta vastannut Bernhard Beicher. "Langaton tiedonsiirto on meille myös tulevaisuudessa varteenotettava vaihtoehto kaapeliratkaisulle muissa vesivoimalan järjestelmäosissa", lisää Bernd Gumm, Niederhausenin toimialajohtaja.

Luotettava langaton järjestelmä I/O-signaaleja ja sarjamuotoisia tietoja varten

Phoenix Contactin langaton Trusted Wireless -tekniikka on kestävä ja luotettava. Se soveltuu teollisuusjärjestelmien vähäisten tietomäärien jaksottaiseen siirtoon ja pitkille, tyypillisesti enintään kolmen kilometrin siirtoetäisyyksille. RAD-Line-I/O-moduulit vastaanottavat ja siirtävät digitaaliset kytkentäsignaalit ja analogiset anturisignaalit. Tuotteita on saatavana yksi- ja kaksisuuntaisena järjestelmänä. Point-to-point- ja point-to-multipoint-yhteyksien lisäksi toistimet mahdollistavat esteiden ylityksen tai pidemmät siirtoetäisyydet.

Johtopäätös

RAD-Line Serial -tuoteperhe mahdollistaa sarjamuotoisten tietojen siirron RS232-, RS422- tai RS485-liitännän kautta sekä analogisten ja digitaalisten signaalien siirron limitetyssä verkossa. Yhdestä masterista ja enintään 254 slavesta koostuvassa langattomassa verkossa jokainen slave-moduuli voi toimia myös toistimena. Helppokäyttöiset järjestelmäkomponentit on sertifioitu direktiivien 94/9/EY (ATEX) sekä IECEx mukaan niin, että niitä voidaan käyttää kansallisesti ja kansainvälisesti räjähdysvaarallisilla alueilla (vyöhyke 2).

PHOENIX CONTACT OY

Niittytie 11
FI-01300 Vantaa
Contact Center:
+358 (0)9 3509 0290

Tekninen asiakaspalvelu:
+358 (0)9 3509 0260

Puheluiden hinnat 1.6.2016 alkaen 8,35 snt/puhelu + 16,69 snt/minuutti.

Tämä sivusto käyttää evästeitä. Jatkamalla sivuston selaamista, hyväksyt evästeiden käytön. Lue lisää ehdoistamme.

Sulje