Rádióalapú kommunikáció vízerőművekben

Egyszerűen kezelhető és kedvező költségű megoldás

Generátorok a niederhauseni vízerőműben

Generátorok a niederhauseni vízerőműben

A niederhauseni vízerőmű üzemeltetésének része a hozzá csatlakozó duzzasztásos tározómedence szintjének felügyelete is. A mért értékek, valamint a magas vízszintnél működő és a talajvizet kiszivattyúzó szivattyúk üzemállapotai a Trusted Wireless rádiós rendszeren keresztül jutnak el az őrtornyok egyikében elhelyezett master rádiómodulhoz.

Onnan az adatok SHDSL modemeken keresztül kerülnek az erőmű épületében elhelyezett központi vezérlőbe.

Alkalmazás

A rajna-pfalzi Niederhausen községet nemcsak a szőlőhegyek közötti idilli fekvése jellemzi. A városka közelében található ugyanis egy 800 000 köbméter térfogatú felduzzasztott mesterséges tó, amely sok szabadidejében sportoló és pihenni vágyó embert vonz magához.

A lakosság által nagyra tartott kikapcsolódási értéke mellett ez a duzzasztásos tározómedence fontos összetevője Hunsrück és környéke feszültségellátásának is. A partján ugyanis egy vízerőművet és egy transzformátorállomást építettek, amelyek az esseni RWE konszernhez tartoznak. A létesítményeket az RWE Deutschland AG és az RWE Power AG üzemelteti.

Megoldás

A magasságkülönbözet határozza meg a megtermelt áram mennyiségét

1926/27-ben az akkori Rheinisch-Westfälische-Elektrizitätswerk Aktiengesellschaft (Rajna-vesztfáliai Erőmű Részvénytársaság) egy 110/20 kV-os transzformátorállomást és egy 110 kV-os kettős vezetéket hozott létre Koblenz és Niederhausen között. A község jelentősége ekkor nőtt meg, mivel ott ugyanabban az időben egy vízerőmű épült, amelyet jól lehetett a feszültségátalakító alállomással kombinálni. Ennek eredményeként 1928-ban táplált be először az energiatermelő a niederhauseni vízből kinyert áramot a vezetékhálózatba. 

A niederhauseni vízerőmű még mai is a legnagyobb létesítmények közé számít a Rajna-vidék Hunsrück és környékén. Az erőmű jelenleg kereken 1400 ügyfelet lát el árammal. Az energiatermelésben a felduzzasztott mesterséges tó jelentős szerepet játszik. A vizét egy 760 méter hosszú felső vízcsatorna vezeti az erőmű épületében felszerelt két függőleges elrendezésű Kaplan-turbinához. Ezek tengelyeinek forgómozgása egy generátort hajt meg, amely függőlegesen álló tengelyeken keresztül van a turbinákkal összekötve. Ezután a vizet a mélyebben fekvő alsó vízcsatorna vezeti vissza a környezetbe.

Az áramkihozatal a felső és az alsó vízcsatorna közötti magasságkülönbségtől függ. Így csökken a kinyert energiamennyiség, ha magas vízállásnál nő az alsó vízcsatorna szintje, és emiatt csökken a felső vízcsatornához képest mért magasságkülönbség. A csatorna optimális átfolyási mennyisége kb. 45 köbméter másodpercenként. Ennél a mennyiségnél adja le a két turbina a lehető legnagyobb áramot.

Felügyeleti állomások továbbítják a jeleket a master rádiómodulhoz

A felduzzasztott mesterséges tó része egy duzzasztómű, amely szabályozza a felső vízcsatornában áramló víz mennyiségét. Az erőmű megbízható üzemeltetése érdekében a felduzzasztott mesterséges tó vízszintjét folyamatosan felügyelni kell. Ehhez szükség van a vízszint mérésére, valamint a magas vízszintnél működő és az alapszivattyúk felügyeletére. A szivattyúk üzemállapotainak, illetve a vízszint állandó ellenőrzéséhez a víztározó körül egy rádiós rendszert építettek ki. Az alternatívaként szóba jöhető kábeles megoldás túl munkaigényes és drága lett volna. A Phoenix Contact Trusted Wireless rádiós rendszerének központja az őrtornyok egyikében van elhelyezve. Az épületben egy kapcsolódoboz található a master rádiómodullal, amelyhez egy Profibus gateway csatlakozik.

További felügyeleti állomásként egy szintmérő ház és három szivattyúház szolgál. E négy épület mindegyikébe egy-egy analóg vagy digitális be- és kimenetekkel ellátott rádiómodul van beszerelve. A vezeték nélküli összetevők továbbítják a jeleket az őrtoronyban elhelyezett master rádiómodulhoz. A szintmérő házban elhelyezett eszköz folyamatosan méri a tó pillanatnyi vízszintjét, így az erőmű munkatársai gyorsan reagálhatnak a változásokra. Korábban az adatokat manuálisan kellett leolvasni egy szintmérő óráról, ami nagyon időigényes volt. Manapság viszont a szivattyúházak észlelik a szivattyúk zavarüzeneteit, és rádión keresztül továbbítják az őrtoronyban elhelyezett master modulhoz.

Szintmérő ház és duzzasztómű az őrtornyokkal  

Átláthatóság a szintmérő ház és az őrtornyokkal felszerelt duzzasztómű között

Kedvező költségű megoldásként kínálkozik erre a feladatra a Phoenix Contact Profibus SHDSL modemje. Egy modem az őrtoronyba van beszerelve, ami ott egy Profibus gateway-hez csatlakozik. A második készülék az erőmű épületének kapcsolószekrényében elhelyezett Vipa vezérlő mellett található. A Profibus DP masterként működő Vipa vezérlő megkapja az üzemegységekben keletkező összes jelet. A vezérlő az SHDSL modemen keresztül csatlakozik egy Profibus gateway-hez (Profibus slave). Az őrtorony kapcsolódobozába szerelt Profibus gateway az RS-232 interfészét használja a RAD-Line Serial termékcsaládba tartozó master rádiómodullal lefolytatott kommunikációhoz.

A master rádiómodul felépíti az összeköttetést a négy távoli repeater/slave rádiókészülékkel; a rendszer maximum tíz vezeték nélküli modulra bővíthető. A Trusted Wireless technológiával tipikusan két kilométeres távolságot lehet két készülék között áthidalni, ha azok között nem zavarja semmi a rálátást. Minden repeater/slave rádiókészülék képes a sorolható I/O bővítőegységeken keresztül jeleket fogadni, és egyidejűleg adatokat átvinni a rádiós hálózat további résztvevőihez. A repeater funkció lehetővé teszi nagyobb távolságok áthidalását, valamint az akadályok megkerülését.

SHDSL modemek gondoskodnak a megbízható vezetékes kommunikációról

Mivel a niederhauseni vízerőműben az irányítástechnika átalakítását tervezik, a rádiós rendszert már a kiegészítő jelek fogadására tervezték, mondja Bernhard Beicher, az RWE Power AG Bernkastel-Kues városában működő részlegének munkatársa. Ezek közé tartozik a szivattyúmotorok áramának átvitele is. Amint már említettük, a jeleket az őrtorony fogadja, és ott történik meg a közvetlen átalakításuk a Profibus protokollra, a Profibus gateway-en keresztül. A vezérlő ugyanakkor az erőmű kereken 800 méter távolságban elhelyezkedő épületében van telepítve. A központi vezérlő és a Profibus gateway összekötésére a felelősök a költségtakarékosság jegyében egy meglevő kábeles kapcsolatot használnak fel. Mivel itt egy egyszerű rézvezetékről van szó, a Profibus-jelet nem lehet minden további nélkül a kábelen átvezetni. Az átviteli sebesség függvényében a szegmenshossz max. 100 méterre van korlátozva.

Az átviteli sebesség beállítása automatikus

A RAD-Line Serial-IO rádiós megoldás a 2,4 GHz-es licencdíj-mentes frekvenciasávban működik. A vezeték nélküli modulokat egy ingyenesen kapható szoftverrel lehet konfigurálni. Egy varázsló vezeti végig a felhasználót a szükséges műveleti lépéseken. A gateway-t szintén kis ráfordítással, a GSD készülékleíró fájlon keresztül lehet slave résztvevőként a vezérlő Profibus DP hálózatába integrálni. Ennek során egyszerű módon, a terepen lehet a sorolható analóg vagy digitális be- és kiviteli modulokkal kiegészített, előre definiált rádiós állomásokat a rádiós rendszerbe bekötni. A Profibus max. 12 Mbit/s nagyságú átviteli sebességét automatikusan – tehát konfigurálás nélkül – állítja be a rendszer. A gateway Profibus címét DIP kapcsolón keresztül lehet kiválasztani.

Bernd Gumm, a niederhauseni transzformátorállomás és völgyzáró berendezések területi vezetője

Bernd Gumm, a niederhauseni transzformátorállomás és völgyzáró berendezések területi vezetője

„A RAD-Line rádiómodulok, a Profibus gateway és az SHDSL modem konfigurálása és üzembe helyezése egyszerűnek bizonyult”, magyarázza Bernhard Beicher, az üzembe helyezés felelőse. „A rádiós kommunikáció a jövőben valódi alternatívát jelent számunkra a kábeles megoldással szemben a vízerőmű más részeinél is", egészíti ki Bernd Gumm, a niederhauseni területi vezető.

Megbízható rádiós rendszer az I/O és a soros adatok számára

A Phoenix Contact robusztus és megbízható Trusted Wireless rádiós technológiája olyan ipari létesítményeknél ajánlható, ahol kis adatmennyiségeket kell ciklikusan nagy távolságokra, akár három kilométerre átvinni. A digitális kapcsolójeleket és az érzékelők analóg jeleit RAD-Line I/O modulok fogadják és továbbítják. A termékcsalád egy- és kétirányú rendszerként kapható. A pont-pont és a pont-multipont kapcsolatok mellett repeaterek teszik lehetővé akadályok megkerülését vagy nagyobb távolságok áthidalását.

Összegzés

A RAD-Line Serial termékcsalád alkalmas soros adatok átvitelére RS-232, RS-422 vagy RS-485 interfészeken keresztül, valamint analóg és digitális adatok átvitelére hurkolt hálózatban. Az egy masterből és max. 254 slave-ből álló rádiós hálózatban minden slave modul repeaterként is működhet. Az egyszerűen kezelhető rendszerösszetevőkre megszereztük a 94/9/EG (ATEX) és IECEx irányelvek szerinti tanúsítást, ezért mind belföldön, mind külföldön alkalmazhatók robbanásveszélyes területeken (2. zóna) is.

PHOENIX CONTACT Kft.

H-2040 Budaörs,
Gyár u. 2.
(+36)-23/501-160

Ez a honlap cookie-kat (sütiket) használ, a böngészés folytatásával Ön elfogadja a cookie-kra (sütikre) vonatkozó szabályainkat. További információkért olvassa el az adatvédelmi szabályainkat.

Bezárás