Komunikacja radiowa w elektrowni wodnej

Proste w obsłudze niedrogie rozwiązanie

Generatory w elektrowni wodnej Niederhausen

Generatory w elektrowni wodnej Niederhausen

Do zadań elektrowni wodnej w Niederhausen należy również monitorowanie poziomu wody w zalewie służącym dla potrzeb elektrowni. Zmierzone wartości oraz informacje na temat stanu pomp odwadniających do wód podziemnych i pomp przeciwpowodziowych są przesyłane za pomocą systemu radiowego Trusted Wireless do nadrzędnego modułu radiowego zlokalizowanego w jednej z wieży jazowych.

Stamtąd dane są przesyłane dalej za pośrednictwem modemu SHDSL do centralnego systemu sterowania w budynku elektrowni.

Aplikacja

Gmina Niederhausen w Nadrenii-Palatynacie jest położona wśród wzgórz porośniętych winoroślą. W bezpośrednim sąsiedztwie miejscowości znajduje się również zalew o pojemności 800 000 metrów sześciennych, przyciągający licznych amatorów sportów i osoby szukające odpoczynku.

Poza cenioną przez okolicznych mieszkańców wartością rekreacyjną zalew stanowi również ważny element gospodarki energetycznej tutejszego regionu Nahe-Hunsrück. Na brzegu zalewu wybudowano bowiem elektrownię wodną i stację transformatorową należącą do koncernu RWE w Essen. Ich operatorem są spółki RWE Deutschland AG i RWE Power AG.

Rozwiązanie

Różnica wysokości określa ilość wytwarzanego prądu

W latach 1926/27 elektrownia Rheinisch-Westfälische-Elektrizitätswerk Aktiengesellschaft przeniosła stację transformatorową 110/20 kV oraz linię dwutorową 110 kV z Koblencji do Niederhausen. Gmina zyskała przez to na znaczeniu gospodarczym, ponieważ w tym samym czasie wybudowano tam elektrownię wodną, którą można było połączyć ze stacją transformatorową. W efekcie już w 1928 roku elektrownia rozpoczęła dostawy energii elektrycznej pozyskiwanej z wody. 

Elektrownia wodna w Niederhausen nadal należy do największych obiektów energetycznych w tym regionie. Obecnie zaopatruje w prąd ponad 1400 odbiorców taryfowych. Ważną rolę w wytwarzaniu energii odgrywa zalew. Woda z zalewu jest doprowadzana 760-metrowym kanałem górnym do dwóch pionowych turbin Kaplana zainstalowanych w budynku elektrowni. Obrót wału napędza generator, który jest połączony z turbinami za pomocą pionowych osi. Następnie woda jest odprowadzana leżącym niżej kanałem dolnym z powrotem do rzeki Nahe.

Uzysk energetyczny zależy od różnicy wysokości między kanałem górnym a kanałem dolnym. Wzrost poziomu wody w kanale dolnym powoduje zmniejszenie różnicy wysokości w stosunku do kanału górnego, a tym samym spadek ilości produkowanej energii. Optymalne natężenie przepływu wody w kanale wynosi około 45 metrów sześciennych na sekundę. Przy takim przepływie obie turbiny pracują z maksymalną mocą.

Stacje monitorujące przesyłają sygnały do nadrzędnego modułu radiowego

Na zalewie znajduje się jaz, który reguluje ilość wody wpływającej do kanału górnego. Aby zapewnić niezawodną pracę elektrowni, trzeba na bieżąco monitorować poziom wody w zalewie. Do tego konieczny jest pomiar poziomu wody oraz monitorowanie stanu pomp powodziowych i pomp wód gruntowych. Do ciągłego kontrolowania stanu pomp oraz poziomu wody utworzono wokół zalewu system radiowy. Sieć kablowa byłaby tutaj rozwiązaniem zbyt skomplikowanym i zbyt drogim. Centralny punkt systemu radiowego Trusted Wireless firmy Phoenix Contact mieści się w jednej z wież jazowych. W budynku znajduje się skrzynka rozdzielcza z nadrzędnym modułem radiowym podłączonym do bramki Profibus.

Kolejnymi stacjami systemu monitorującego jest stacja pomiarowa i trzy przepompownie. W tych czterech budynkach zamontowano moduły radiowe wraz z analogowymi lub cyfrowymi urządzeniami wejściowo-wyjściowymi. Komponenty sieci bezprzewodowej przesyłają sygnały do nadrzędnego modułu radiowego w wieży jazowej. W stacji pomiarowej mierzony jest aktualny poziom wody w zalewie, dzięki czemu pracownicy elektrowni mogą natychmiast reagować na zmiany poziomu. W przeszłości dane odczytywano ręcznie na wodowskazie, co było bardzo czasochłonne. W przepompowniach rejestruje się obecnie komunikaty pomp i przesyła je dalej siecią radiową do nadrzędnego modułu w wieży jazowej.

Stacja pomiarowa i jaz z wieżami  

Niezakłócona widoczność między stacją pomiarową a jazem z wieżami

Niedrogim rozwiązaniem okazał się tutaj modem Profibus SHDSL firmy Phoenix Contact. Modem ten jest zainstalowany w wieży jazowej i połączony z bramką Profibus. Drugie urządzenie znajduje się obok sterownika Vipa w szafie sterowniczej w budynku elektrowni. Sterownik Vipa będący nadrzędnym urządzeniem Profibus DP odbiera wszystkie sygnały przesyłane z poszczególnych punktów roboczych. Sterownik jest przyłączony poprzez modem SHDSL do bramki Profibus (urządzenie podrzędne Profibus). Bramka Profibus zainstalowana w skrzynce rozdzielczej w wieży jazowej wykorzystuje złącze RS232 do komunikacji z nadrzędnym modułem radiowym z rodziny RAD-Line Serial.

Nadrzędny moduł radiowy nawiązuje połączenie z czterema oddalonymi podrzędnymi urządzeniami radiowymi służącymi jako regenerator sygnałów, przy czym system można rozbudować do maksymalnie dziesięciu modułów bezprzewodowych. Technologia Trusted Wireless umożliwia łączenie dwóch urządzeń oddalonych od siebie nawet o dwa kilometry na wolnym terenie. Każdy podrzędny moduł radiowy regeneratora może odbierać sygnały poprzez montowane szeregowo moduły rozszerzające I/O, a jednocześnie przesyłać dane do dalszych urządzeń radiowych. Funkcja regeneratora umożliwia przesyłanie sygnałów na większe dystanse oraz omijanie przeszkód.

Modemy SHDSL zapewniają niezawodną komunikację przewodową

Ze względu na to, że w elektrowni wodnej Niederhausen planowana jest modernizacja systemu sterowania, system radiowy został przygotowany do odbioru dodatkowych sygnałów, mówi Bernhard Beicher z firmy RWE Power AG z Bernkastel-Kues. Należy do tego przesyłanie sygnałów prądu silnika pomp. Jak już wspomniano, sygnały są odbierane w wieży jazowej i poprzez bramkę Profibus przetwarzane bezpośrednio na protokół Profibus. Sterownik znajduje się jednak w oddalonym o 800 metrów budynku elektrowni. Aby obniżyć koszty inwestycji, do połączenia centralnego sterownika i bramki Profibus wykorzystano istniejącą linię kablową. Ponieważ jest to zwyczajny przewód miedziany, nie ma możliwości bezpośredniej wymiany sygnałów Profibus. Długość segmentu jest bowiem ograniczona w zależności od prędkości transmisji do 100 metrów.

Prędkość transmisji jest ustawiana automatycznie

Rozwiązanie radiowe RAD-Line Serial IO wykorzystuje niewymagające licencji pasmo częstotliwości 2,4 GHz. Moduły Wireless konfiguruje się za pomocą darmowego oprogramowania. Asystent prowadzi użytkownika przez wszystkie niezbędne kroki. Bramkę można również w stosunkowo prosty sposób zintegrować jako urządzenie podrzędne w sieci Profibus DP poprzez plik opisu urządzenia GSD. W system radiowy można włączyć zdefiniowane stacje radiowe na terenie obiektu, które zostały uzupełnione o moduły wejść i wyjść analogowych lub cyfrowych. Prędkość transmisji Profibus jest ustawiana automatycznie bez potrzeby konfiguracji i wynosi do 12 Mb/s. Adres Profibus bramki wybiera się przełącznikiem DIP.

Bernd Gumm, kierownik obszaru stacji transformatorowej i nadzorca zapory w Niederhausen

Bernd Gumm, kierownik obszaru stacji transformatorowej i nadzorca zapory w Niederhausen

„Skonfigurowanie i uruchomienie modułów radiowych RAD-Line, bramki Profibus i modemu SHDSL było bardzo proste”, wyjaśnia Bernhard Beicher, odpowiedzialny za uruchomienie. „Komunikacja radiowa będzie dla nas również w przyszłości prawdziwą alternatywą dla rozwiązań kablowych w innych obszarach elektrowni”, uzupełnia Bernd Gumm, kierownik obszaru w Niederhausen.

Niezawodny system radiowy do danych I/O i danych szeregowych

Solidna i niezawodna technologia radiowa Trusted Wireless firmy Phoenix Contact to idealne rozwiązanie do obiektów przemysłowych, umożliwiające cykliczne przesyłanie niewielkich ilości danych na odległość do trzech kilometrów. Cyfrowe sygnały łączeniowe i analogowe sygnały czujników są odbierane i przesyłane dalej przez moduły I/O RAD-Line. Linia produktów jest dostępna jako system jedno- i dwukierunkowy. Poza połączeniem P2P oraz P2MP regeneratory sygnałów umożliwiają wyeliminowanie przeszkód oraz transmisję na dłuższe dystanse.

Podsumowanie

Rodzina produktów RAD-Line Serial umożliwia przesyłanie danych szeregowych poprzez interfejs RS232, RS422 lub RS485 oraz sygnałów analogowych i cyfrowych w sieci siatkowej. W sieci radiowej, składającej się z jednego urządzenia nadrzędnego i do 254 urządzeń podrzędnych, każdy moduł podrzędny może pracować jako regenerator sygnałów. Łatwe w obsłudze komponenty systemu posiadają certyfikat zgodności z dyrektywą 94/9/WE (ATEX) oraz IECEx, dzięki czemu mogą być stosowane na rynku krajowym i międzynarodowym w strefach zagrożonych wybuchem (strefa 2).

PHOENIX CONTACT Sp. z o.o

ul. Bierutowska 57-59
Budynek nr 3/A
51-317 Wrocław
071/ 39 80 410

W naszej witrynie stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności.

Zamknij