سیستم کنترل توربین بادی

به روز رسانی شده در ۱۴۰۳/۱۰/۳۰ زمان مطالعه 5 دقیقه

امروزه، با پیشرفت سیستم های مخابراتی و ایجاد بستر های لازم، استفاده از سیستم های کنترل از راه دور در نیروگاهها به امری مرسوم تبدیل شده است. در مورد نیروگاههای بادی نیز به علت فواصل زیاد توربین ها از یکدیگر و نیز از مرکز نیروگاه وجود چنین سیستمی جهت نمایش وضعیت توربینها، استخراج داده ها، بررسی عملکرد، ایجاد امکان فرمان دهی به توربین ها با توجه به دستورات اپراتور شبکه و ... بسیار ضروری است. از مزایای استفاده از سیستم کنترل از راه دور می توان به کاهش نیروی انسانی، کاهش هزینه ها، تشخیص سریع خطا ها و اقدام به موقع با اطلاع از وضعیت توربین هاو گزارش گیری بسیار سریع اشاره کرد.

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) نامی است که بر روی این سیستم های کنترل از راه دور گذاشته می شود که این سیستم اطلاعات را از قسمت های مختلف جمع آوری کرده و توسط یک بستر مخابراتی به سرور مرکزی منتقل می کند و اطلاعات در این سرور ذخیره و نمایش داده می شوند. بنابراین یک سیستم اسکادا بصورت مرسوم شامل سخت افزارهای ارتبازط و جمع آوری اطلاعات از دستگاههای متفاوت، شبکه مخابراتی، اتاق های سرور و کنترل است. یک بخش مهم دیگر این سیستم، نرم افزار است که قسمت مهم آن را شامل می شود.

در توربین های V47-660kW از یک سیستم قدیمی اسکادا با پروتکل ارتباطی RS232 چهار سیمه استفاده می شود که سرعت انتقال اطلاعات آن بسیار پایین بوده و اتصالات آن از طریق سیم می باشد که هزینه زیادی را در اجرای آن شامل می شود. بعلاوه آنکه برای انتقال اطلاعات بی سیم آن نیز نیاز به سخت افزار های جداگانه است. استخراج اطلاعات از سیستم کنترل توربین های V47-660kW از چهار طریق امکان پذیر است. راه اول استفاده از ماژول CT3211 و CT273 است که در سیستم اسکادای قدیمی وستاس است که همانطور که گفته شد دارای سرعت انتقال پایین اطلاعات و هزینه بر است و برای انتقال اطلاعات بصورت بی سیم نیاز به سخت افزار دیگر دارد. بعلاوه یافتن این ماژول ها بسیار سخت و گران است.

راه دوم ساخت سخت افزار به منظور قرارگیری در رکهای PLC است که این کار بسیار حساس بوده و امکان ایجاد اخلال در سیستم کنترل توربین بسیار بالاست و ممکن است به سیستم کنترل وحتی خود توربین آسیب بزند. بعلاوه آنکه یافتن پروتکل های ارتباطی با سخت افزار نیز بسیار سخت است.

راه سوم استفاده از پورت نوری موجود بر روی ماژول آرک نت است. با توجه به آنکه از این پورت توربین پروگرام می شود و همچنین امکان قطعی اتصال نوری بسیار بالاست و این پورت برای استفاده سرویس باکس در نظر گرفته شده، استفاده از آن توصیه نمی گردد.

راه چهارم استفاده از پورت RS422 بین پنل و آرک نت می باشد. با توجه به آنکه این ارتباط با ماژول پنل به عنوان یک سخت افزار خارجی انجام می گیرد در نتیجه میزان اثر گذاری آن بر روی سیستم کنترل همانند پنل، بسیار کم بوده و فقط نقش قرائت و دادن فرمان های کلی را خواهد داشت که در سخت افزار طراحی شده از این پورت ارتباطی استفاده شده است.

در این گزارش به معرفی سخت افزار و نرم افزار طراحی و ساخته شده موسسه ارتباط برای سیستم کنترل از راه دور توربین های V47-660kW پرداخته خواهد شد.

2- معرفی سخت افزار کنترل از راه دور (RCM)

در شکل (1) نمونه سخت افزارRCM(Remote Control Module) طراحی و ساخته شده نشان داده شده است.

No alt text provided for this image

شکل(1)- نمونه اولیه سخت افزار تهیه شده

این سخت افزار دارای یک وب سرور داخلی می باشد که می توان از طریق آن تنظیمات دستگاه را انجام داد .

No alt text provided for this image

در این صفحه تنظیماتی مانند فعالسازی GSM ، نوع سیم کارت ، آدرس سرور GSM ، تنشیمات اینترنت سیم کارت ، آی دی توربین و تاخییر بین اطلاعات ارسالی توسط دستگاه انجام می گیرد .

No alt text provided for this image

در این صفحه نتظیمات مربوط به شبکه LAN صورت می گیرد .

No alt text provided for this image

در این صفحه تنظیمات مربوط به کاربر صورت می گیرد .

این سخت افزار بین پنل و ماژول آرک نت و برروی پروتکل RS422 قرار می گیرد. در صورتی که حالت Remote غیر فعال شده باشد، این سخت افزار کاری انجام نمی دهد و همانند کابل RS422 عمل می کند و تمامی سیگنالهای ارسالی و دریافتی عینا بین پنل و آرک نت مبادله می شوند. در صورت فعال نمودن حالت Remote، سخت افزار ارتباط با پنل را قطع و اطلاعات را با ارسال کد به آرک نت دریافت می کند. اطلاعات خام بدست آمده توسط خود سخت افزار دسته بندی شده و در رجیستر های مربوطه قرار داده می شوند و سپس این رجیستر ها هم با پروتکل Modbus TCP/IP از طریق LAN و هم بصورت کد ASCII از طریق بستر GSM قابل ارسال هستند. نکته مهم در این سخت افزار قابلیت دسته بندی داده ها در خود سخت افزار است که از انجام پروسس های زیاد در سرور مرکزی می کاهد و پروسس دسته بندی اطلاعات بصورت توزیع شده صورت می پذیرد. (شکل (2))

No alt text provided for this image

شکل (2) محل قرار گیری سخت افزار RCM

در مود ریموت نیز این قابلیت وجود دارد که پنل در اختیار اپراتور شبکه قرار بگیرد و بدون مراجعه به پای خود توربین بتواند از راه دور توربین ها را کنترل نماید.

تغذیه سخت افزار RCM از برق 230 ولت روشنایی استفاده می کند و تغذیه تعبیه شده در آن در برابر افت ولتاژ ها مقاوم بوده و بازه ولتاژ ورودی آن می تواند بین 85 تا 240 باشد.

در این ماژول برای تغذیه آنتن وایرلس نیز یک خروجی 24 ولت در نظر گرفته شده است که نیاز به منبع تغذیه برای آنتن را مرتفع می سازد.

علاوه بر اینها جهت اندازه گیری دما و رطوبت نیز دو درگاه در دستگاه دیده شده و یک در گاه نیز برای فرمان Remote یا Local علاوه بر سلکتور روی RCM دیده شده است.

در حالت Remote سخت افزار RCM متغیر های مهم صفحات یک الی نه پنل را قرائت می کند که بر مبنای اینکه این متغیر ها چقدر دارای اهمیتند زمان نمونه برداری آنها متفاوت است. در جدول زیر این متغیرها نشان داده شده است که البته می تواند بنا بر نظر کارفرما و مشاور تغییر کند.

جدول(1) متغیر های ارسالی

No alt text provided for this image

3- معرفی نرم افزار

این نرم افزار که در واقع واسط بین کاربر و توربین ها می باشد و یکی از مهمترین بخش های سیستم اسکادا می باشد. نرم افزار طراحی شده کاملا بصورت بومی بوده و بر اساس قالب های ارائه شده در نرم افزار وستاس تهیه شده و بدلیل طراحی بومی این امکان را دارد تا انواع ویژگی ها و گرافیک های مختلف در آن نمایش داده شود. از ویژگی های این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. نمایش کل نیروگاه بصورت اطلاعات و نقشه

2. نمایش مزرعه بصورت اطلاعات و نقشه

3. نمایش اطلاعات ایستگاه بادسنجی مزرعه

4. نمایش اطلاعات پست مزرعه

5. نمایش جزئیات و متغیر های توربین ها

6. گزارش گیری و گزارش سازی

7. نمایش متغیر ها بصورت نمودار

8. امکان Run کردن هر توربین یا کل توربین ها

9. امکان در اختیار گیری پنل توربین و عدم مراجعه پای توربین

10.گرفتن پشتیبان از داده ها بصورت قابل تنظیم

11.نمایش وضعیت آلارم کل توربین ها و ایجاد اخطارهای لازم برای اپراتور

12.اعمال تنظیمات دلخواه و سطح دسترسی