水力発電所のワイヤレス通信

ユーザーフレンドリーな低コストソリューション

Niederhausen水力発電所の発電機

Niederhausen水力発電所の発電機

Niederhausen水力発電所の運転には隣接する貯水池の水位監視も含まれます。記録した値は洪水吐および地下水排水ポンプの運転状態とともにTrusted Wirelessシステムを通じて塔の1つに設置されているマスタワイヤレスモジュールに伝送されます。

データはここから発電所建屋の中央コントローラにSHDSLモデムを通じて転送されます。

アプリケーション

Rhineland-PalatinateのNiederhausen行政当局は田園地帯のWeinbergenにあることで有名なだけではありません。このエリアには800,000 m³の貯水池もあり、多くのアマチュアアスリートや休息やリラクゼーションを求める人々を引きつけています。

地元の憩いの場でもあるこの貯水池はNahe-Hunsrück地域に電源を供給する重要な場所でもあります。EssenのRWE Groupが所有する水力発電所と変電所が貯水池の堤防にあるからです。発電所はRWE Deutschland AGとRWE PowerAGが運転しています。

ソリューション

発電量は落差で決まる

1926/1927年に当時のRheinisch-Westfälische-Elektrizitätswerk Aktiengesellschaftが110/20 kVの変電所を建設しKoblenzからNiederhausenまで110 kVを2本引きました。この地区は重要な地域になりました。変電所と組み合わせることができる水力発電所が同時に建設されたからです。この結果、1928年にRheinisch-Westfälische-Elektrizitätswerk AktiengesellschaftはNiederhausenの水で蓄えた電力を主電源システムにはじめて供給できました。 

Niederhausen水力発電所は現在でもRhein-Nahe-Hunsrück地方で最大の発電所の1つです。現在では1,400の顧客に電力を供給しています。エネルギーの生成には貯水池が重要な役割を果たします。貯水池の水は760 mの導水路を通じて2機の垂直カプラン型タービンに送られます。タービンは発電所建屋に設置されています。波の回転運動で発電機が駆動し、垂直シャフトからタービンに接続されます。その後、水は低地を通る放水路から地域に戻されます。

発電量は導水路と放水路の落差によって決まります。これは洪水が発生して放水路の水位が上昇し導水路との落差が少なくなると発電量が減ることを意味します。水路の最適流量は約毎秒45 m³です。この流量であればどちらのタービンの発電量も最大になります。

モニタリングステーションがマスタワイヤレスモジュールにシグナルを伝送

貯水池には導水路に供給される水量を制御するワイヤシステムがあります。信頼性のある発電所の運転を保証するために貯水池の水位を監視する必要があります。このように水位を測定し洪水吐および地下排水ポンプを監視する必要があります。ポンプの運転状態と水位を連続的に監視できるように貯水池の周辺にワイヤレスシステムが設置されました。ケーブルソリューションでは非常に複雑で高コストになったことでしょう。タワーの1つがフエニックス・コンタクトのTrusted Wirelessシステムの中心として使用されています。建屋にはPROFIBUSゲートウェイに接続するマスタワイヤレスモジュールが入った制御ボックスが収納されています。

水位制御棟と3つの小型ポンプ場が監視ステーションとして追加使用されます。アナログおよびデジタル出力と出力デバイスを組み合わせたワイヤレスモジュールが4つの発電所に設置されています。ワイヤレス部品はタワーのマスタワイヤレスモジュールにシグナルを伝送します。水位制御棟では貯水池の現在の水位を連続的に記録し、変化があった場合はすぐに対応できるようになっています。以前は洪水マーカーのデータを手動で読み取る必要があり、極めて時間がかかりました。ポンプのエラーメッセージは小型ポンプ場で記録され、タワーのマスタモジュールにワイヤレスで転送されます。

水位制御棟/堰システムとタワー  

水位制御棟/堰システムからタワーを見通す

ここではフエニックス・コンタクトのPROFIBUS SHDSLモデムが低コストソリューションです モデムはタワーに設置されており、PROFIBUSゲートウェイに接続しています。2番目のデバイスは発電所建屋の制御盤内のVipaコントローラの隣に配置されています。VipaコントローラはPROFIBUS DPマスタとして動作し、発電所で発生するすべてのシグナルを記録します。SHDSLモデム経由でPROFIBUSゲートウェイ(PROFIBUSスレーブ)に接続しています。タワーの制御ボックスに設置されているPROFIBUSゲートウェイはRS-232インターフェースでRAD-Line Serial製品ラインアップのマスタワイヤレスモジュールと通信します。

マスタワイヤレスモジュールは4台の遠隔中継局/スレーブワイヤレスデバイスと接続しますが、システムはワイヤレスモジュールを10台まで拡張できます。Trusted Wirelessは見通し距離で10 km離れた2台のデバイスを接続できます。それぞれの中継局/スレーブワイヤレスモジュールは並べたI/O拡張部品を通じてシグナルを記録すると同時に他のワイヤレスデバイスにデータを伝送できます。中継機能で長距離をカバーし障害物を迂回できます。

SHDSLモデムで信頼性のある有線通信を保証

Niederhausen水力発電所の制御テクノロジは機能を向上させる予定であり、すでにワイヤレスシステムはBernhard Beicherに準拠してBernkastel-KuesのRWE Power AGの追加シグナルを記録するよう構成されています。これにはモーター電流をポンプに伝送することが含まれています。前述のようにシグナルはタワーで記録されPROFIBUSゲートウェイを通じてPROFIBUSプロトコルに直接変換されます。ただしコントローラは800 m離れた発電所建屋に設置されています。セントラルコントローラとPROFIBUSゲートウェイを接続するために担当者は既存のケーブル接続を使用しており、コストを削減しています。単なる銅線ケーブルですが、PROFIBUSシグナルを伝送するためにそのままでは使用していません。伝送速度によってはセグメントが100 mに制限されるからです。

伝送速度は自動的に設定される

RAD-Line Serial-IOワイヤレスソリューションはライセンスフリーの2.4 GHz周波数帯で動作します。ワイヤレスモジュールは無料ソフトウェアで設定します。ウィザードに従って必要な手順を実行します。ゲートウェイもスレーブデバイスとしてGSDデバイス記述ファイルを通じてコントローラのPROFIBUS DPネットワークに簡単に組み込むことができます。このようにフィールドの定義済みワイヤレスソリューションを並べてアナログまたはデジタル入力モジュールおよび出力モジュールに拡張し、ワイヤレスシステムに簡単に組み込むことができます。PROFIBUSの伝送速度は最大12 Mbpsに自動的に設定され、コンフィグレーションの必要がありません。ゲートウェイのPROFIBUSアドレスはDIPスイッチで指定します。

Niederhausenの変電所長およびダム管理責任者のBernd Gumm

Niederhausenの変電所長およびダム管理責任者のBernd Gumm

「RAD-Lineワイヤレスモジュール、PROFIBUSゲートウェイ、SHDSLモデムの設定と開始はとても簡単でした」と開始担当のBernhard Beicherは説明します。「ワイヤレス通信は今後とも浄水場の他のエリアでも実用性のあるソリューションであり続けるでしょう」とNiederhausenのDirectorであるBernd Gummが言葉を続けます。

信頼性のあるI/Oおよびシリアルデータのワイヤレスシステム

フエニックス・コンタクトの堅牢で信頼性のあるTrusted Wirelessテクノロジは3 km離れた場所に少量のデータを定期的に伝送するような産業用システムで使用するのに理想的です。デジタル切替えシグナルとアナログセンサシグナルはRAD-Line I/Oモジュールで記録して転送されます。単方向および双方向システムの製品ラインアップがあります。ポイントツーポイントおよびポイントツーマルチポイント接続以外にも中継局で障害物を迂回し長距離をカバーできます。

まとめ

RAD-Line Serial製品ラインアップではRS-232、RS-422、RS-485インターフェースを通じてシリアルデータを伝送でき、アナログおよびデジタルシグナルをメッシュネットワークで伝送できます。マスタ1台とスレーブ254台で構成するワイヤレスネットワークではそれぞれのスレーブモジュールが中継局として動作することもできます。システム部品は使い方が簡単で94/9/EC (ATEX)指令およびIECEx指令に準拠して認定されており、ドイツ国内および海外の防爆エリア(ゾーン2)で使用できます。

フエニックス・コンタクト株式会社

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