Радиосвязь в гидроэлектростанции

Простое в использовании и недорогое решение

Генераторы в гидроэлектростанции Нидерхаузен

Генераторы в гидроэлектростанции Нидерхаузен

К эксплуатации гидроэлектростанции Нидерхаузен относится также контроль уровня воды в водохранилище. Зарегистрированные данные, а также данные о рабочем состоянии дренажных насосов для высоких и грунтовых вод, передаются через систему радиосвязи Trusted Wireless на ведущий радиомодуль, находящийся в одной из башен.

Оттуда данные передаются на центральный контроллер, расположенный в здании электростанции, через модем SHDSL.

Применение

Община Нидерхаузен в Рейнланд-Пфальц отличается не только идиллическим местоположением среди виноградников. В непосредственной близости от населенного пункта находится водохранилище объемом 800 000 кубических метров, привлекающее многих любителей спорта и отдыхающих.

Однако оно является не только местом отдыха, но и важным объектом для производства электроэнергии, используемой регионом Наэ-Хинсрюк. На его берегу была построена гидроэлектростанция и трансформаторная станция, принадлежащие концерну RWE в г. Эссен. Установки эксплуатируются RWE Deutschland AG и RWE Power AG.

Решение

Разница в высоте определяет количество производимой электроэнергии

В 1926/27 годах тогдашнее акционерное общество Rheinisch-Westfälische-Elektrizitätswerk перенесло трансформаторную станцию на 110 / 20 кВ и двухпроводную линию на 110 кВ из Кобленца в Нидерхаузен. При этом общине придавалось центральное значение, поскольку в это же время в ней была построена гидроэлектростанция, которую можно было эффективно совместить с трансформаторной станцией. В результате генераторы в 1928 году впервые начали поставлять произведенное из нидерхаузенской воды электричество в сеть. 

Гидроэлектростанция в Нидерхаузене все еще относится к самым большим установкам в регионе Рейн-Наэ-Хинсрюк. В настоящее время она поставляет электроэнергию почти 1400 потребителям. При производстве электроэнергии водохранилище играет существенную роль. Его вода поставляется через канал верхнего бьефа длиной 760 метров на две расположенные вертикально поворотно-лопастные турбины, установленные в здании электростанции. Вращение вала приводит в движение генератор, связанный с турбинами вертикально расположенными осями. Затем вода направляется в реку Наэ по расположенному ниже каналу нижнего бьефа.

Количество получаемой электроэнергии зависит от перепада уровня между каналами верхнего и нижнего бьефа. Поэтому добываемое количество энергии уменьшается при повышении уровня воды в канале нижнего бьефа во время паводков и одновременном уменьшении разницы в высоте. Оптимальный объем потока воды в канале составляет приблизительно 45 кубометров в секунду. При таких условиях обе турбины поставляют наибольшее возможное количество электроэнергии.

Станции контроля передают сигналы ведущему радиомодулю

Водохранилище оборудовано плотиной, регулирующей приток воды в канал верхнего бьефа. Для обеспечения надежной эксплуатации электростанции необходимо контролировать уровень воды в водохранилище. Для этого необходимо измерять уровень воды и контролировать насосы высоких и грунтовых вод. Для постоянного контроля рабочих состояний насосов и уровня вокруг всего водохранилища была создана система радиосвязи. Альтернативное решение с применением кабеля было бы в данном случае слишком сложным и дорогим. Центральным пунктом системы радиосвязи Trusted Wireless от Phoenix Contact является одна из башен плотины. В здании находится распределительная коробка с ведущим радиомодулем, подсоединенным к шлюзу Profibus.

Функции контрольных станций также выполняют строение для измерения уровня и три насосных помещения. Во всех четырех строениях установлены модули радиосвязи в сочетании с аналоговыми или цифровыми устройствами ввода-вывода. Компоненты беспроводной связи передают сигналы ведущему модулю радиосвязи, расположенному в башне плотины. В строении для измерения уровня постоянно регистрируется актуальная высота воды озера, так что работники электростанции могут быстро реагировать на изменения. В прошлом они должны были вручную считывать данные с уровнемера, что занимало очень много времени. В насосных помещениях в настоящее время снимаются данные о помехах насосов, которые по сети радиосвязи передаются на ведущий модуль, находящийся в башне плотины.

Строение для измерения уровня и плотина с башнями  

Зрительная связь между строением для измерения уровня и плотиной с башнями

В качестве недорогого решения здесь используется модем Profibus-SHDSL производства Phoenix Contact. При этом модем установлен в башне плотины и соединен там со шлюзом Profibus. Второе устройство находится рядом с контроллером Vipa в электротехническом шкафу в здании электростанции. Используемый в качестве ведущего устройства Profibus-DP контроллер Vipa регистрирует все получаемые с производственных участков сигналы. Они подсоединены через модем SHDSL к шлюзу Profibus (ведомое устройство Profibus). Установленный в распределительной коробке в башне плотины шлюз Profibus использует для связи с ведущим радиомодулем из семейства изделий RAD-Line Serial интерфейс RS232.

Ведущий модуль радиосвязи осуществляет связь с четырьмя удаленными радиоустройствами повторитель/ведомое устройство, при этом система может быть расширена до десяти беспроводных модулей. При помощи технологии Trusted-Wireless при свободной видимости можно преодолевать дистанции между двумя устройствами до двух километров. Каждый радиомодуль повторитель/ведомое устройство может принимать сигналы через подсоединяемые в ряд компоненты ввода-вывода и одновременно передавать данные другим участникам радиосети. Функция повторителя позволяет преодолевать препятствия, а также большие расстояния.

Модемы SHDSL обеспечивают надежную кабельную связь

Поскольку в гидроэлектростанции Нидерхаузен планируется замена технологий управления, система радиосвязи подготовлена к регистрации дополнительных сигналов, со слов Бернхарда Бейхера (Bernhard Beicher) из компании RWE Power AG, расположенной в Бернкастель-Куэс. К ним относится передача данных от двигателей насосов. Как упомянуто выше, сигналы собираются в башне плотины и при помощи шлюза Profibus сразу преобразуются в протокол Profibus. Но контроллер установлен в расположенном в 800 метрах здании электростанции. Для соединения центрального контроллера и шлюза Profibus ответственные лица в целях экономии средств решили использовать имеющееся кабельное соединение. Поскольку речь идет о простом медном проводе, передача сигнала Profibus по нему связана с рядом затруднений. Они связаны с тем, что в зависимости от скорости передачи длина сегмента ограничивается 100 метрами.

Скорость передачи настраивается автоматически

Решение на базе технологии радиосвязи RAD-Line Serial-IO работает в не требующем лицензии диапазоне 2,4 ГГц. Беспроводные модули конфигурируются при помощи бесплатного ПО. Программный ассистент помогает в прохождении всех необходимых рабочих этапов. Шлюз также просто интегрируется в сеть Profibus-DP контроллера в качестве ведомого устройства при помощи файла описания устройства GSD, без значительных затрат. При этом определенные станции радиосвязи в полевых условиях могут быть расширены подсоединяемыми в ряд аналоговыми или цифровыми модулями ввода-вывода и просто подключены к системе радиосвязи. Скорость передачи данных Profibus до 12 Мбит/с настраивается автоматически, то есть без конфигурирования. Выбор адреса Profibus для шлюза производится при помощи DIP-переключателей.

Бернд Гумм, руководитель подразделения трансформаторной установки и смотритель плотины Нидерхаузен

Бернд Гумм, руководитель подразделения трансформаторной установки и смотритель плотины Нидерхаузен

«Конфигурирование и ввод в эксплуатацию модулей радиосвязи RAD-Line, шлюза Profibus, а также модема SHDSL оказались очень простыми», — объясняет Бернхард Бейхер, который отвечал за ввод в эксплуатацию. «Радиосвязь и в будущем для нас является реальной альтернативой кабельным соединениям в других частях электростанции», — дополняет Бернд Гумм (Bernd Gumm), руководитель подразделения в Нидерхаузене.

Надежная система радиосвязи для последовательных данных и устройств ввода-вывода

Прочная и надежная технология радиосвязи Trusted Wireless от Phoenix Contact используется в промышленных установках для цикличной передачи небольшого количества данных на большие расстояния до трех километров. Цифровые коммутационные сигналы и аналоговые сигналы датчиков при этом принимаются и передаются модулями ввода-вывода RAD-Line. Данное семейство изделий поставляется в виде всенаправленных или двунаправленных систем. Наряду с соединением точка-точка и точка-много точек повторители обеспечивают преодоление препятствий или длительных промежутков.

Заключение

Семейство изделий RAD-Line Serial обеспечивает передачу последовательных данных через интерфейсы RS232, RS422 или RS485, а также аналоговых и цифровых сигналов в ячеистой сети. В радиосети, состоящей из одного ведущего и до 254 ведомых устройств, каждый ведомый модуль может работать в качестве повторителя. Простые в использовании системные компоненты сертифицированы в соответствии с директивами 94/9/EG (ATEX) и IECEx, поэтому они могут использоваться в Европе и по всему миру во взрывоопасных зонах (зона 2).

ТОО «ФЕНИКС КОНТАКТ КАЗАХСТАН»

050022, г. Алматы
Офис 42, ул. Масанчи, 98А
+ 7 727 390 10 61
+ 7 702 000 10 61