স্মার্ট মনিটরিং সিস্টেম ওয়াইন্ড ফার্মের জন্য: ডিজাইন এবং বাস্তবায়ন
1. পটভূমি
বাতাসের গতিশক্তিকে মেকানিক্যাল শক্তিতে রূপান্তরিত করে এবং তারপর ঐ মেকানিক্যাল শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করা—এটিই হল বাতাস থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন।
বাতাস থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদনের মূল তত্ত্ব হল বাতাসের প্রভাবে বাতাসের টারবাইন ব্লেডগুলি ঘোরানো, যা গিয়ারবক্সকে চালু করে ঘূর্ণন গতি বাড়ায়, ফলস্বরূপ জেনারেটর বিদ্যুৎ উৎপাদন করে।
চীনের বৃদ্ধি পাওয়া শক্তি চাহিদার সাথে বাতাস থেকে বিদ্যুৎ উৎপাদন অবিরাম বিস্তৃত হচ্ছে এবং বাতাসের ফার্ম নির্মাণ বৃদ্ধি পাচ্ছে। একটি শক্তি সংস্থা একাধিক বাতাসের ফার্ম পরিচালনা করতে পারে, যারা প্রায়শই ভিন্ন ভিন্ন ভৌগোলিক অঞ্চলে ছড়িয়ে থাকে। আবার, বিভিন্ন আকারের উপর নির্ভর করে, একটি বাতাসের ফার্ম কয়েক দশক থেকে শত শত বাতাসের টারবাইন নিয়ে গঠিত হতে পারে। এই অবস্থাগুলির কারণে, প্রতিটি বাতাসের ফার্ম নিজস্ব বিদ্যুৎ পর্যবেক্ষণ সিস্টেম সহ পরিচালিত হয়। তবে, বিভিন্ন বাতাসের ফার্মের কেন্দ্রীয় পরিচালনা বিষম চ্যালেঞ্জ তৈরি করে। এই সমস্যার সমাধানে, কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র (Central Control Centers) প্রতিষ্ঠা একটি দক্ষ সমাধান প্রদান করে।
ফলস্বরূপ, বাতাসের ফার্মে নেটওয়ার্ক এবং বুদ্ধিমত্তা উত্পাদন এবং ব্যবস্থাপনা দক্ষতা বাড়ায়, কিন্তু এগুলি খারাপ অভিপ্রায় বিশিষ্ট ব্যক্তিদের জন্য নতুন আক্রমণের সুযোগও তৈরি করে। গত কয়েক বছরে, বিদ্যুৎ খাতে সাইবার নিরাপত্তার ঘটনাগুলি প্রায়শই ঘটেছে, যা বিদ্যুৎ শিল্পকে বেশ কিছু নিরাপত্তা হুমকি এবং চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি করতে বাধ্য করেছে।
2. বাতাসের টারবাইন নিয়ন্ত্রণ সিস্টেম
বাতাসের টারবাইনের পরিচালনা এবং সুরক্ষার জন্য একটি সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ সিস্টেম প্রয়োজন। এই সিস্টেমটি টারবাইন স্বয়ংক্রিয়ভাবে চালু করতে, ব্লেডের মেকানিক্যাল পিচ সমন্বয় মেকানিজম নিয়ন্ত্রণ করতে এবং স্বাভাবিক এবং অস্বাভাবিক অবস্থায় টারবাইন নিরাপদভাবে বন্ধ করতে সক্ষম হতে হবে। নিয়ন্ত্রণ ফাংশনের পাশাপাশি, এই সিস্টেমটি পর্যবেক্ষণের কাজও করে—অপারেশনাল অবস্থা, বাতাসের গতিবেগ, এবং বাতাসের দিক সহ তথ্য প্রদান করে।
বাতাসের টারবাইন নিয়ন্ত্রণ সিস্টেম তিনটি প্রধান উপাদান নিয়ে গঠিত:
টাওয়ার বেস মেইন নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট
ন্যাসেল নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট
হাব নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট
বাতাসের টারবাইন নিয়ন্ত্রণ ইউনিট (WPCU) প্রতিটি টারবাইনের মূল নিয়ন্ত্রক হিসেবে কাজ করে এবং টারবাইনের টাওয়ার এবং ন্যাসেলের মধ্যে বিতরণ করা হয়।
2.1 টাওয়ার বেস নিয়ন্ত্রণ স্টেশন
টাওয়ার বেস নিয়ন্ত্রণ স্টেশন—যা মূল নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট হিসাবেও পরিচিত—বাতাসের টারবাইন নিয়ন্ত্রণের কেন্দ্র, প্রধানত একটি নিয়ন্ত্রক এবং I/O মডিউল নিয়ে গঠিত। নিয়ন্ত্রকটি 32-বিট প্রসেসর ব্যবহার করে এবং একটি শক্তিশালী বাস্তব-সময় অপারেটিং সিস্টেমে চলে। এটি জটিল মূল নিয়ন্ত্রণ যুক্তি সম্পাদন করে এবং ফিল্ডবাস মাধ্যমে ন্যাসেল নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট, পিচ সিস্টেম এবং কনভার্টার সিস্টেমের সাথে বাস্তব-সময়ে যোগাযোগ করে, যা টারবাইনকে সর্বোত্তম অবস্থায় পরিচালনা করে।
টাওয়ার বেস ক্যাবিনেটে রয়েছে:
PLC মাস্টার স্টেশন
RTU (রিমোট টার্মিনাল ইউনিট)
ইন্ডাস্ট্রিয়াল এথারনেট সুইচ
UPS পাওয়ার সাপ্লাই
টাচস্ক্রিন (স্থানীয় পর্যবেক্ষণ এবং পরিচালনার জন্য)
পুশ বাটন, ইন্ডিকেটর লাইট, মিনিয়াচার সার্কিট ব্রেকার, রিলে
হিটিং এলিমেন্ট, ফ্যান
টার্মিনাল ব্লক
2.2 ন্যাসেল নিয়ন্ত্রণ স্টেশন
ন্যাসেল নিয়ন্ত্রণ স্টেশন টারবাইন থেকে সেন্সর সিগন্যাল সংগ্রহ করে, যা তাপমাত্রা, চাপ, ঘূর্ণন গতি এবং পরিবেশগত প্যারামিটার সহ হয়। এটি ফিল্ডবাস মাধ্যমে মূল নিয়ন্ত্রণ স্টেশনের সাথে যোগাযোগ করে। মূল নিয়ন্ত্রক ন্যাসেল নিয়ন্ত্রণ র্যাক ব্যবহার করে যাওয়া এবং কেবল অনটুইস্টিং ফাংশন নিয়ন্ত্রণ করে। এছাড়াও, এটি ন্যাসেলের ভিতরে সহায়ক মোটর, অয়েল পাম্প এবং কুলিং ফ্যান নিয়ন্ত্রণ করে যাতে টারবাইনের সর্বোত্তম পরিচালনা বজায় থাকে।
ন্যাসেল নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট নিম্নলিখিত দ্বারা গঠিত:
ন্যাসেল PLC স্টেশন
পাওয়ার সাপ্লাই মডিউল
FASTBUS স্লেভ মডিউল
CANBUS মাস্টার মডিউল
ইথারনেট মডিউল (স্থানীয় PC মেইনটেনেন্স এক্সেসের জন্য)
ডিজিটাল এবং অ্যানালগ I/O (DIO, AIO) মডিউল
সার্কিট ব্রেকার, রিলে, সুইচ
2.3 পিচ নিয়ন্ত্রণ সিস্টেম
বড় স্কেলের বাতাসের টারবাইন (1 MW এর উপর) সাধারণত হাইড্রাউলিক বা ইলেকট্রিক পিচ সিস্টেম ব্যবহার করে। পিচ সিস্টেম তিনটি টারবাইন ব্লেডের পিচ অ্যাকচুয়েটর নিয়ন্ত্রণ করার জন্য একটি ফ্রন্ট-এন্ড নিয়ন্ত্রক ব্যবহার করে। মূল নিয়ন্ত্রকের একটি এক্সিকিউশন ইউনিট হিসাবে, এটি CANopen মাধ্যমে যোগাযোগ করে ব্লেড পিচ কোণ সর্বোত্তম পরিচালনার জন্য সমন্বয় করে।
পিচ সিস্টেমে ব্যাকআপ পাওয়ার সাপ্লাই এবং একটি নিরাপত্তা চেইন রয়েছে যা সমাপ্তি অবস্থায় জরুরি শাটডাউন নিশ্চিত করে।
হাব নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট নিম্নলিখিত দ্বারা গঠিত:
হাব PLC স্টেশন
সার্ভো ড্রাইভ ইউনিট
জরুরি পিচ ব্যাটারি এবং মনিটরিং ইউনিট
জরুরি পিচ মডিউল
অভারস্পিড প্রোটেকশন রিলে
মিনিয়াচার সার্কিট ব্রেকার, রিলে, টার্মিনাল ব্লক
পুশ বাটন, ইন্ডিকেটর লাইট, এবং মেইনটেনেন্স সুইচ
2.4 ব্যাকআপ জরুরি নিরাপত্তা চেইন সিস্টেম
ব্যাকআপ জরুরি নিরাপত্তা চেইন একটি হার্ডওয়্যার-ভিত্তিক প্রোটেকশন মেকানিজম যা কম্পিউটার নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমের স্বাধীন। যদি নিয়ন্ত্রণ সিস্টেম ব্যর্থ হয়, তবুও নিরাপত্তা চেইন কাজ করতে থাকবে। এটি সমস্ত গুরুতর ফল্ট অবস্থা—যা বাতাসের টারবাইনকে বিনাশকারী ক্ষতি দিতে পারে—কে একটি একক সিরিজ সার্কিটে সংযুক্ত করে। যখন ট্রিগার হয়, নিরাপত্তা চেইন জরুরি শাটডাউন শুরু করে, টারবাইনকে গ্রিড থেকে বিচ্ছিন্ন করে, ফলে সমগ্র সিস্টেমের সর্বোচ্চ প্রোটেকশন নিশ্চিত হয়।
3. সিস্টেমের স্ট্রাকচার এবং ফাংশনাল ওভারভিউ
বাতাসের ফার্ম বিদ্যুৎ পর্যবেক্ষণ সিস্টেম নিম্নলিখিত গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলি নিয়ে গঠিত:
স্থানীয় বাতাসের টারবাইন নিয়ন্ত্রণ ইউনিট (WPCUs)
উচ্চ-গতির বাহুল্য রিং ফাইবার-অপটিক এথারনেট নেটওয়ার্ক
দূরবর্তী উপরের স্তরের অপারেটর স্টেশন
স্থানীয় বাতাসের টারবাইন নিয়ন্ত্রণ ইউনিট প্রতিটি টারবাইনের মূল নিয়ন্ত্রক, যার দায়িত্ব প্যারামিটার পর্যবেক্ষণ, স্বয়ংক্রিয় বিদ্যুৎ উৎপাদন নিয়ন্ত্রণ এবং উপকরণ সুরক্ষা। প্রতিটি টারবাইনে একটি স্থানীয় HMI (Human-Machine Interface) রয়েছে যা স্থানীয় পরিচালনা, কমিশনিং, এবং মেইনটেনেন্সের জন্য ব্যবহার করা হয়।
উচ্চ-গতির বাহুল্য রিং ফাইবার-অপটিক এথারনেট সিস্টেমের ডেটা হাইওয়ে হিসাবে কাজ করে, বাস্তব-সময়ের টারবাইন ডেটা উপরের স্তরের পর্যবেক্ষণ সিস্টেমে প্রেরণ করে।
উপরের স্তরের অপারেটর স্টেশন বাতাসের ফার্মের পরিচালনা পর্যবেক্ষণ কেন্দ্র। এটি সম্পূর্ণ টারবাইন অবস্থা পর্যবেক্ষণ, প্যারামিটার অ্যালার্ম, এবং বাস্তব-সময়/ইতিহাস ডেটা লগিং এবং প্রদর্শন প্রদান করে। অপারেটররা কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ রুম থেকে সমস্ত টারবাইন পরিচালনা এবং পর্যবেক্ষণ করতে পারেন।
3.1 ফিল্ড নিয়ন্ত্রণ লেয়ার
ফিল্ড নিয়ন্ত্রণ লেয়ার নিম্নলিখিত গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলি নিয়ে গঠিত:
টাওয়ার বেস মেইন নিয়ন্ত্রণ ক্যাবিনেট
