Удаленное управление ВЭС (Европа)

Экологически чистая энергия

Быстрое развитие ветроэнергетической отрасли в Европе и мире обусловлено ее очевидными преимуществами, по сравнению с традиционными способами получения энергии. Энергия ветра – это возобновляемый и экологически чистый источник энергии, не зависящий от сырьевых ресурсов и не наносящий вред окружающей среде. Один из ведущих производителей ветряных установок, активно продвигающий развитие ветроэнергетики в Европе, использовал для мониторинга и управления своими установками Ethernet-оборудование MOXA. Компания устанавливает свои ветроагрегаты не только в Европе, но и по всему миру. Одна ветроэлектростанция (ВЭС) может включать как несколько агрегатов, так и несколько сотен, которые могут быть распределены по большой площади. Чтобы иметь возможность осуществлять удаленный мониторинг и централизованное управление оборудованием ветряных станций, компания заинтересована в использовании надежного коммуникационного оборудования, которое должно также выдерживать неблагоприятные условия эксплуатации. Кроме того, помимо производства и поставки ветроагрегатов, компания также поддерживает долгосрочные отношения со своими клиентами, обеспечивая глобальное сопровождение проектов – до 20 лет. По этой причине компания также беспокоится о том, чтобы применяемое на ее станциях оборудование было чрезвычайно надежным. Всем этим требованиям успешно удовлетворяют продукты компании MOXA.

Описание системы

Оборудование MOXA было установлено на ВЭС, включавшей 80 ветроэлектрических установок, распределенных по большой территории. Принцип работы ветроэлектрической установки следующий. На мачте ветроагрегата установлена турбина с лопастями, которые вращаются с частотой 10-15 оборотов в минуту. Наклон лопастей может быть настроен под разные условия ветрового потока. Ветроколесо прикреплено к поворотному механизму, вращение которого, в свою очередь, вызывает вращение вала ветрогенератора, доводя его до 1500 об/ мин. На мачте каждой ветроэлектрической установки имеется блок управления, состоящий из промышленного компьютера и PLC-устройства, которое собирает данные с датчиков скорости и направления ветра, скорости вращения вала и множество других параметров. Получая данные о направлении ветра, блок управления может развернуть турбину в соответствующее направление для максимизации выработки электроэнергии.

Все ветроустановки рассматриваемой ВЭС были объединены в резервированную локальную сеть с оптоволоконными линиями связи. Использование оптоволокна позволило передавать данные на большие расстояния, увеличить пропускную способность канала, обеспечить защиту передаваемых данных от всякого рода электромагнитных явлений. Локальная резервированная сеть была, в свою очередь, соединена с центром управления, где SCADA-система позволяет анализировать получаемые данные, настраивать различные параметры работы ветряных установок, задавать условия включения аварийной сигнализации и т.д.

Для построения всей системы, в каждой из 80 установок было использовано несколько устройств MOXA:

1. Промышленные Ethernet-коммутаторы без возможности управления MOXA EDS-305-M-SC, которые осуществляют преобразование данных, получаемых от блока управления, расположенного на мачте, из «витой пары» в оптику, доставляя данные к основанию мачты
2. Промышленные медиаконвертеры MOXA IMC-101-M-SC, обеспечивающие конвертацию данных обратно в «витую пару»
3. Промышленные управляемые 8-портовые Ethernet-коммутаторы MOXA EDS-508-MM-SC, установленные у основания мачты, которые формируют резервированное оптоволоконное кольцо с коммутаторами соседних ветряных установок.

Резервирование по кольцевой топологии Turbo Ring позволило не только обеспечить надежность связи с установками, но и сократить затраты на прокладку кабелей к каждой установке.

Схема сети объекта

Преимущества, определившие выбор оборудования

1. Использование оптоволоконных кабелей позволяет передавать данные на большие расстояния; резервирование связи по кольцевой топологии гарантирует надежность соединения и сокращает затраты на дополнительную прокладку кабелей.
2. EDS-SNMP OPC Server позволяет легко интегрировать устройства MOXA в существующую SCADA-систему.
3. Комбинация в рассматриваемом проекте различного оборудования, включая управляемые коммутаторы, более простые коммутаторы без возможности управления, а также медиаконвертеры, позволила построить Ethernet-сеть, которая наилучшим образом соответствовала потребностям проекта.
4. Промышленное исполнение устройств позволило использовать их в неблагоприятных условиях эксплуатации, не рискуя при этом надежностью работы самих установок.

Оборудование MOXA

EDS-508-MM-SC (эквивалентен EDS-508A-MM-SC)

• Резервирование сети по кольцевой топологии или по технологии RSTP/STP Оповещения об авариях по e-mail или через релейный выход
• Поддержка функций Port Trunking, VLAN, QoS, IGMP Snooping, обеспечивающих максимальную производительность Ethernet-сети
• Поддержка расширенного температурного диапазона -40~+75°C
• Простота управления через web-интерфейс, Telnet или последовательную консоль

IMC-101-M-SC

• Поддержка функции ретрансляции состояния каналов связи (Link Fault Pass-Through)
• Дублированные входы питания 24 В (пост.)
• Реле аварийной сигнализации для оповещения об обрыве питания или связи с портом
• Поддержка расширенного температурного диапазона -40~+75°C