Жасыл Шағын Электр қуатының Ақылды Мониторинг Системасы: Құрылымдау және Енгізу

1. Бейне

Шамал энергиясын электр энергиясына айналдыру - бұл шамал жүзеге асатын механикалық энергияны содан кейін электр энергиясына айналдыратын процесті білдіреді.
Шамал энергиясының принципі - шамал арқылы жүзеге асатын тіршілерді айналдыру, олардың арқылы жеделдету коробкада айналу жылдамдығын арттыру, содан кейін генераторды иесету арқылы электр энергиясын өндіру.

Қазіргі Китайда өсіп келе жатқан энергия талаптарымен, шамал энергиясының өсуі және шамал станцияларының құрылуы қалыптасуда. Бір энергетикалық компания бірнеше шамал станциясын іске қосуы мүмкін, олар көбінесе әртүрлі географиялық аймақтарда жайылған. Сондай-ақ, шамал станцияларының өлшеміне байланысты, бір шамал станциясында ондаған мен жүзден астам шамал жүзеге асаты болуы мүмкін. Бұл шарттар үшін, әр шамал станциясы өзінің энергия мониторинг жүйесіне енгізілген. Бірақ, бірнеше шамал станцияларын біріктіру үшін центрлік басқару (Central Control Centers) құрылуы үшін маңызды шешім беріледі.

Сонымен қатар, шамал станцияларында желілендіру және интеллектуалдық элементтер пайда болуы, өндіру және басқару үшін нәтижелілікті жақсартады, бірақ зыянды адамдар үшін жаңа қолданылатын векторлері де пайда болады. Соңғы жылдары, энергетикалық секторда кибер қауіпсіздік инциденттері кездесу сирек емес, электр энергетика өнеркәсібінің қауіпсіздігі мен қиналымдары өсіп келе жатыр.

2. Шамал жүзеге асатының басқару жүйесі

Шамал жүзеге асатының иесету және қорғау үшін толық автоматты басқару жүйесі қажет. Бұл жүйе өзінің қабілетін жүзеге асатыны автоматты түрде иесету, тіршілердің механикалық бұрышты айналдыру механизмін басқару, және нормалды және аномалды шарттарда жүзеге асатыны қауіпсіздікті түрде тоқтату үшін қажет. Басқару функцияларына қоса, жүйе мониторинг жұмыстарын да атқаратын - иесету статусы, шамал жылдамдығы, шамал бағыты сыныптағы ақпаратты береді.

Шамал жүзеге асатының басқару жүйесі үш негізгі бөліктерден тұрады:

• Тереңдік негізіндегі негізгі басқару шкафы

• Накельдегі басқару шкафы

• Хаб басқару шкафы

Шамал энергиясының басқару модулі (WPCU) әр жүзеге асаты үшін негізгі басқарушы ретінде қызмет етеді және жүзеге асатының тереңдігінде және накельінде таралған.

2.1 Тереңдік негізіндегі басқару станциясы

Тереңдік негізіндегі басқару станциясы - басқа аталыста негізгі басқару шкафы - шамал жүзеге асатының басқаруының негізі болып табылады, негізінен контроллер мен I/O модулдерден тұрады. Контроллер 32-битті процессорды пайдаланады, жүйе өте қатаң реалды уақытты операциялық системада жүреді. Ол тез құралды басқару логикасын атқаратын және накельдегі басқару шкафы, бұрышты айналдыру жүйесі мен конвертер жүйесімен арқылы реалды уақытты байланыс арқылы, жүзеге асатының оптималды шартта иесетуге және қорғауға қол жеткізеді.

Тереңдік негізіндегі шкафтың ішінде:

• PLC басты станциясы

• RTU (Алыс терминалдық бірлік)

• Индустриалды Ethernet коммутаторы

• UPS электр энергиясы

• Экран (локалды мониторинг және иесету үшін)

• Басылғыштар, көрсеткіштер, миниатюрлік автоматты аспаптар, реле

• Ісіту элементтері, вентиляторлар

• Терминал блоктары

2.2 Накельдегі басқару станциясы

Накельдегі басқару станциясы жүзеге асатынан сенсор сигналдарын жинау үшін, температура, басылым, айналу жылдамдығы, және аймақ параметрлерін алу үшін қолданылады. Ол негізгі басқару станциясымен арқылы реалды уақытты байланыс арқылы байланысады. Негізгі контроллер накельдегі басқару шкафын қолданып, жүзеге асатының айналуын және кабельді ашу үшін басқару үшін қолданылады. Сондай-ақ, ол накельдегі көмекші моторлары, маңызды маса құбырлары және жылыту вентиляторларын басқарады, сонымен қатар жүзеге асатының оптималды қызмет етуін қамтамасыз етеді.

Накельдегі басқару шкафында:

• Накельдегі PLC станциясы

• Электр энергиясы модулі

• FASTBUS рабы модулі

• CANBUS басты модулі

• Ethernet модулі (локалды ПК қызмет көрсету үшін)

• Цифрлы және аналогты I/O (DIO, AIO) модулдері

• Автоматты аспаптар, реле, переключательлер

2.3 Бұрышты айналдыру жүйесі

Үлкен шамал жүзеге асатылар (1 MW-ден жоғары) көбінесе гидравликалық немесе электр бұрышты айналдыру жүйелерін қолданады. Бұрышты айналдыру жүйесі алдыңғы контроллерді қолданып, үш тіршінің бұрышты айналдыру актівдерін басқарады. Негізгі контроллердің орындаушы бөлігі ретінде, CANopen арқылы бұрышты айналдыру бұрыштарын оптималды қызмет ету үшін айналдыру үшін қолданылады.

Бұрышты айналдыру жүйесінде беккердік электр энергиясы және қауіпсіздік цепьі бар, критикалық шарттарда қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін.

Хаб басқару шкафында:

• Хаб PLC станциясы

• Серво драйверлері

• Жergency бұрышты айналдыру батареясы және мониторинг модулі

• Жergency бұрышты айналдыру модулі

• Оверспид қорғау реле

• Миниатюрлік автоматты аспаптар, реле, терминал блоктары

• Басылғыштар, көрсеткіштер, қызмет көрсету переключательлері

2.4 Беккердік қауіпсіздік цепьі жүйесі

Беккердік қауіпсіздік цепьі - компьютерлік басқару жүйесінен тәуелсіз қауіпсіздік қорғау механизмі. Басқару жүйесі ақырсыз болса да, қауіпсіздік цепьі әлі де қызмет етеді. Ол критикалық қателерді - шамал жүзеге асатына зиянды келтіруге мүмкіндік беретін қателерді - бір сериялық цепьге байланыстырады. Активтеді, қауіпсіздік цепьі қауіпсіздік режимін іске қосады, жүзеге асатын энергетикалық желіден бөліп тастайды, содан кейін бүкіл жүйенің қауіпсіздігін максималдауға қол жеткізеді.

3. Жүйе архитектурасы және функционалдық жалпы көрініс

Шамал станциясының энергия мониторинг жүйесі төмендегі маңызды компоненттерден тұрады:

• Локалды шамал жүзеге асаты басқару модулдері (WPCUs)

• Жылдам ескертулердің және жеделдетулердің фибра оптикалық Ethernet желісі

• Алыс жоғары деңгейдегі операторлар станциялары

Локалды шамал жүзеге асаты басқару модулі әр жүзеге асаты үшін негізгі басқарушы ретінде қызмет етеді, параметрлерді мониторинг жүргізеді, автоматты энергия өндіру басқаруын және құрылғыларды қорғауын жүргізеді. Әр жүзеге асатыда локалды HMI интерфейсі (Адам-машина интерфейсі) қол жеткізіледі, ол қол жеткізу, иесету және қызмет көрсету үшін қолданылады.

Жылдам ескертулердің және жеделдетулердің фибра оптикалық Ethernet желісі - жүйенің деректер жолы ретінде қызмет етеді, реалды уақытта жүзеге асатының деректерін жоғары деңгейдегі мониторинг жүйесіне өткізеді.

Алыс жоғары деңгейдегі операторлар станциясы - шамал станциясының қызмет ету мониторинг орталығы. Ол жүзеге асатының толық статусын мониторинг жүргізеді, параметрлерді ескертеді, реалды/тарихи деректерді жазып, көрсетеді. Операторлар барлық жүзеге асатыларды центрлік басқару кабинетінен мониторинг және басқару үшін қолдануы мүмкін.

3.1 Жергілікті басқару деңгейі

Жергілікті басқару деңгейі төмендегі маңызды компоненттерден тұрады:

• Тереңдік негізіндегі негізгі басқару шкафы

• Накельдегі басқару шкафы

• Бұрышты айналдыру жүйесі

• Конвертер жүйесі

• Локалды HMI (Адам-машина интерфейсі) станциясы

• Индустриалды Ethernet коммутаторы

• Жергілікті байланыс желісі

• UPS электр энергиясы

• Қауіпсіздік режимінде тоқтату беккердік жүйесі

Жергілікті деңгейде шамал жүзеге асаты басқару модулі (WPCU) әр жүзеге асаты үшін негізгі басқарушы ретінде қызмет етеді. Ол реалды уақытта параметрлерді мониторинг жүргізеді, автоматты энергия өндіру басқаруын және құрылғыларды қорғауын жүргізеді. Әр жүзеге асатыда локалды HMI интерфейсі қол жеткізіледі, ол қол жеткізу, иесету, тексеру және қызмет көрсету үшін қолданылады.

3.2 Центрлік мониторинг деңгейі

Центрлік мониторинг деңгейі - шамал станциясының қызмет ету нүктесі, ол жүзеге асатының толық статусын мониторинг жүргізеді, параметрлерді ескертеді, реалды/тарихи деректерді жазып, көрсетеді. Операторлар барлық жүзеге асатыларды центрлік басқару кабинетінен мониторинг және басқару үшін қолдануы мүмкін.

Бұл деңгейде маңызды подсистемалардың басқару және қарау үшін қол жеткізіледі, сондай-ақ:

• Гидравликалық система

• Метеорологиялық система

• Электр бұрышты айналдыру жүйесі

• Жеделдету коробкасы

• Айналу жүйесі және айналу басқаруы

Интегралды SCADA функционалдық арқылы, центрлік мониторинг деңгейі бүкіл шамал станциясының қызмет ету үшін нәтижелі, қауіпсіздік және қуатты қызмет ету қамтамасыз етеді.