Fotovoltická elektráreň zvnútra - vizualizačný a monitorovací systém
Fotovoltická elektráreň zvnútra - vizualizačný a monitorovací systém
Projekt fotovoltickej elektrárne vyžaduje okrem návrhu prostriedkov pre výrobu elektrickej energie aj vhodné riešenie komunikačných prostriedkov. Tieto zabezpečujú veľmi dôležitý zber údajov o prevádzke elektrárne a umožňujú tiež diagnostiku fotovoltických panelov a meničov. Riešenie navrhnuté firmou Vonsch s.r.o. predstavuje ekonomicky výhodnú realizáciu centrálnej aj decentrálnej konfigurácie elektrárne pre rôzne výkony. V projektoch elektrární využíva vlastné trojfázové meniče FOTO CONTROL, riadiace systémy VIPA 200V a priemyselné routre eWON.
Úlohou vizualizačného a monitorovacieho systému elektrárne je poskytnúť užívateľovi komplexné informácie o stave elektrárne. Na dosiahnutie tohto cieľa slúži viacero zariadení.
menič FOTO CONTROL
Je „srdcom“ elektrárne. Pre svoju činnosť využíva riadený 4-kvadrantný invertor, ktorý svojím riadením zabezpečuje nízky podiel vyšších harmonických prúdov a nastaviteľný cos φ. Veľká výhoda trojfázového meniča je 100% symetria výstupného výkonu v každej fáze.
Meniče typového radu FOTO CONTROL sú samostatné autonómne zariadenia, ktoré nepotrebujú pre svoju činnosť vo fotovoltickej elektrárni žiadny nadradený systém. Túto skutočnosť zabezpečujú nasledovné vlastnosti:
- algoritmus pre vyhľadanie optimálneho napätia na stringoch ( prepojenom rade fotovoltických panelov ), pri ktorom panely dodávajú maximálny výkon
- algoritmus pre automatické vypnutie pri nedostatku slnečného svitu ( nulová spotreba v noci ) a automatické zapnutie pri obnovení svetelného zdroja
- pripojenie až 32 stringov s meraním prúdu každého stringu a vyhodnocovaním poruchových stavov
- štandardný komunikačný protokol Modbus RTU na sériovej zbernici RS 485. Pomocou tohto protokolu sú sprístupnené všetky veličiny, parametre meniča, stavové a poruchové informácie
riadiaci systém VIPA 200V
Modulárne PLC VIPA radu 200V využíva procesor CPU214SER s integrovaným rozhraním RS485, ktoré slúži ako MASTER na komunikačnej zbernici Modbus RTU.
Zbernica realizuje komunikačné spojenie automatu so skupinou meničov v závislosti od topológie elektrárne. I/O moduly riadiaceho systému zároveň spracovávajú signály zo snímačov teploty panelov, hodnotu osvitu a iné.
Dôležitou úlohou PLC je zhromažďovanie údajov z viacerých meničov a vyhodnocovanie sumárnych výkonov. Takto spracované údaje archivuje modul eWON, ktorý je s PLC spojený zbernicou MPI.
priemyselný router eWON
Router zabezpečuje v elektrárni niekoľko dôležitých funkcií:
- prevádzkuje WEB vizualizáciu elektrárne, ktorá je prístupná cez internetový prehliadač
- krátkodobo archivuje prevádzkové údaje
- zasiela archívne súbory na FTP server pre dlhodobú archiváciu
- realizuje správu alarmov zariadenia, zasiela e-maily alebo SMS
- priamo cez vývojové prostredie STEP7 f. Siemens umožňuje vzdialenú správu a diagnostiku riadiaceho systému a tým aj meničov elektrárne
Dôležitým predpokladom funkcie routera eWON je zabezpečenie pripojenia do internetu v mieste inštalácie niektorého meniča FOTO CONTROL, pričom na výber sú tri základné spôsoby pripojenia:
- ethernet (napr. existujúca domáca alebo vnútropodniková LAN)
- DSL (štandardný vysokorýchlostný internet cez pevnú linku DSL)
- GPRS/EDGE/HSUPA (internetové pripojenie od mobilného operátora t.j. SIM karta s dátovými službami)
NAS – FTP server
NAS (Network Atached Storage) je diskový úložný priestor dostupný protokolom FTP v lokálnej sieti elektrárne. Router eWON exportuje údaje v textovej a grafickej podobe na tento sieťový disk, čím je umožnené uchovávať údaje elektrárne prakticky s neobmedzenou kapacitou. Prostredníctvom routera je zabezpečený prístup k archívu na FTP serveri aj z internetu. Archivované údaje sú týmto k dispozícii pre prípadné ďalšie spracovanie (databázové alebo SCADA systémy) podľa požiadaviek prevádzkovateľa zariadenia.
Konfigurácia elektrárne
Fotovoltická elektráreň pozostáva z jedného alebo z viacerých meničov FOTO CONTROL v paralelnej kombinácii. Podľa počtu meničov sa určuje topológia komponentov pre zabezpečenie vizualizačného a monitorovacieho systému.
Firma VONSCH preferuje decentralizovanú koncepciu riešenia meničov, v ktorej sú fotovoltické panely pripojené k viacerým meničom, tieto sú paralelne zapojené a pracujú do spoločnej elektrickej siete buď priamo, alebo prostredníctvom centrálneho transformátora. Výhoda decentralizovanej koncepcie je rozdelenie elektrárne na menšie celky, čo zvyšuje výnosnosť pri čiastočných zatieneniach panelov a v prípade poruchy umožňuje ponechať časť panelov v prevádzke. Navyše údaje privádzané do nadradeného riadiaceho systému pri decentralizovanej koncepcii sú detailnejšie a majú neporovnateľne vyššiu výpovednú hodnotu.
Monitorovací systém centralizovanej a decentralizovanej elektrárne je osadený rovnakými komunikačnými prvkami, čo výrazne zjednodušuje návrh rôznych topológií elektrárne a tiež znižuje náklady na vývoj SW a uvedenie do prevádzky.
Konfigurácia jednoduchej centralizovanej elektrárne s výkonom 60kW.
Konfigurácia decentralizovanej elektrárne s výkonom 1MW má niekoľko komunikačných uzlov. Do každého z nich je možné pripojiť až 10 meničov.
Vizualizácia cez internet
Prostredníctvom vizualizačnej WEB aplikácie modulu eWON môže užívateľ sledovať aktuálny stav elektrárne, prezerať priebehy jednotlivých veličín alebo nahliadnuť do archívu. Vizualizačná aplikácia je vytvorená v jednoduchom vývojovom prostredí viewON určenom pre moduly eWON. Tento prostriedok umožňuje realizovať aktívne grafické prvky, správu alarmov, archívy premenných podobne ako SCADA systémy aj keď v obmedzenom rozsahu. Aplikácia je prístupná po navolení verejnej adresy modulu cez bežný internetový prehliadač.
Vzdialená správa elektrárne
Na diaľkový prístup k zariadeniam elektrárne sa využíva výhradne internetové spojenie, ktoré je sprostredkované službou Talk2M firmy eWON ( viď ATP číslo 2/2010 ). Router eWON je pripojený k serveru Talk2M ako klient cez VPN tunel. V momente keď sa k serveru pripojí oprávnený užívateľ t.j. servisný pracovník, server Talk2M ho pripojí do lokálnej siete elektrárne a umožní mu komunikovať s ľubovoľným zariadením v sieti ( napr. IP kamerou ). Prostredníctvom portu MPI/Profibus, ktorý je zabudovaný v routeri eWON, je možné priame pripojenie k riadiacemu systému VIPA a tým aj ku všetkým pripojeným meničom. V praxi to znamená možnosť on-line úpravy SW v riadiacom systéme a tiež možnosť zmeny nastavenia ľubovoľného parametra ľubovoľného meniča elektrárne cez internet. Takýmto spôsobom môžu špecialisti f. VONSCH okrem bežného servisu aj asistovať pri oživovaní a nastavení elektrárne na optimálne prevádzkové parametre.
ControlSystem s.r.o.
zastúpenie VIPA a eWON na Slovensku
Štúrova 4, 977 01 Brezno
Tel.: 048/6115900
Fax.: 048/6111891
e-mail: info@controlsystem.sk
www: http://www.controlsystem.sk