Zarządzanie farmą fotowoltaiczną przy wsparciu WAGO
| Prezentacje firmowe Zasilanie, aparatura nnKażda instalacja wytwarzająca energię elektryczną, w tym farma fotowoltaiczna, wymaga stałego monitoringu parametrów i przekazywania danych – tak do właściciela farmy, jak i operatora sieci elektroenergetycznej, do której instalacja została przyłączona. Kluczowa dla tego typu instalacji jest również regulacja mocy czynnej oraz biernej. Odpowiedź na te potrzeby stanowi koncepcja WAGO Solar Park Management.
Co kryje się pod nazwą WAGO Solar Park Management? To urządzenia firmy WAGO, które dzięki temu, że są modularne oraz swobodnie programowalne, mogą być dopasowane do konkretnej farmy fotowoltaicznej. Cały system w połączeniu z oprogramowaniem i wdrożeniem – dającym się wykonać zarówno samodzielnie, jak i wspólnie z naszymi partnerami – pozwala właścicielowi farmy na zarządzanie całą instalacją i wywiązanie się z technicznych wymagań związanych z jej funkcjonowaniem w sieci elektroenergetycznej.
Dzięki rozwiązaniom WAGO możliwa jest realizacja trzech zasadniczych grup zadań: monitoringu punktu przyłączenia farmy fotowoltaicznej do sieci elektroenergetycznej, regulacji mocy czynnej i biernej oraz monitoringu wewnętrznego. Służy temu integracja wszystkich urządzeń występujących po stronie stacji przyłączeniowych oraz na samej farmie PV.
Integracja i monitoring parametrów
Sterowniki WAGO mogą zapewnić integrację wszystkich urządzeń występujących po stronie zarówno stacji przyłączeniowych (zabezpieczenia elektroenergetyczne, liczniki energii, analizatory sieci), jak i samej farmy PV, np. dataloggery, stacje pogodowe. Integracja urządzeń umożliwia z kolei monitoring parametrów pracy, pozwalając tym samym na regulację mocy czynnej i biernej farmy.
punktu widzenia stacji elektroenergetycznej najważniejszym urządzeniem jest sterownik polowy, który realizuje automatykę zabezpieczeniową dla farmy PV (czy innego źródła OZE). Sterownik WAGO zapewnia zdalny dostęp i zdalny odczyt takiego urządzenia poprzez wykorzystanie protokołów Modbus bądź IEC60870-5-103. Dodatkowo zapewniamy kontrolę stanu pracy transformatora, jak również układu podtrzymania zasilania (UPS). Jest to o tyle istotne, że bardzo często takie obiekty jak farmy fotowoltaiczne są oddalone od zabudowań czy danej miejscowości. Dlatego zapewnienie podtrzymania zasilania wraz z monitoringiem gwarantuje bezawaryjną pracę obiektu, co przekłada się bezpośrednio na maksymalizację zysków. Do realizacji układu zasilania UPS można zastosować zasilacze dla energetyki z rodziny EPSITRON Pro Power.
Wśród dodatkowych urządzeń integrowanych przez WAGO znajdują się również liczniki energii, odczytywane zgodnie z IEC 62056-21 i DLMS. W celu pozyskania aktualnych informacji o stanie sieci energetycznych sterownik WAGO komunikuje się z analizatorami sieci poprzez protokół cyfrowy Modbus.
Moduł pomiarowy WAGO
Istnieją dwie możliwości pozyskiwania danych pomiarowych. Pierwsza to zastosowanie zewnętrznego analizatora sieciowego. Drugą opcją jest moduł pomiaru mocy 3-faz. WAGO nr kat. 750-495, będący jedną z kart rozszerzeń dla sterownika.
Co zyskujemy, stosując moduł pomiarowy WAGO?
Przede wszystkim oszczędzamy miejsce, którego w szafach sterowniczych często brakuje, redukując przy okazji okablowanie. Moduł pomiarowy nie wymaga programowania, wystarczy konfiguracja. Jest to ważna zaleta, dzięki której oszczędzamy czas i środki potrzebne na programowanie i integrację zewnętrznych urządzeń. Co istotne, klasa dokładności pomiaru urządzenia znajduje się na poziomie 0,5, co w zupełności wystarcza do realizacji późniejszej regulacji mocy.
Sama funkcjonalność modułu jest bardzo szeroka. Umożliwia m.in. pomiar prądów, napięć, mocy czynnej, mocy biernej, cos φ, ale też analizę wyższych harmonicznych (do 41).
Komunikacja z systemem SCADA OSD
Koncepcja WAGO Solar Park Management zakłada łączność z Operatorem Systemu Dystrybucyjnego, z zachowaniem zasad cyberbezpieczeństwa. Sterowniki WAGO pracują praktycznie u każdego OSD w Polsce, także w rozwiązaniach dla źródeł OZE, mają wbudowany modem GPRS, a podstawową formą łączności jest GSM 3G lub LTE. WAGO wspiera też stosowane wśród polskich OSD protokoły telemetryczne, np. DNP 3.0 czy IEC 60870. Nasze urządzenia oferują równoległą komunikację poprzez zewnętrzne modemy, wykorzystując łączność TETRA czy NetMan.
Sterowniki WAGO zapewniają funkcjonalności web serwera, co znacznie upraszcza procedurę uruchomienia urządzeń w obiekcie. Poprzez web serwer, bez dodatkowych nakładów na zewnętrzne oprogramowanie, wykorzystując przeglądarkę internetową, dostaniemy się do serwera WWW. Tam można podejrzeć status sterownika WAGO i w prosty sposób nastawić parametry komunikacji z lokalnym systemem SCADA.
WAGO wspiera również cyberbezpieczeństwo poprzez tunelowanie transmisji danych, ich autentykację i szyfrowanie komunikacji z obiektu do systemu SCADA.
Na uwagę zasługuje też funkcjonalność konfiguratorów TeleControl. Pozwalają one w bardzo prosty sposób przeprowadzić mapowanie listy sygnałów ze wszystkich urządzeń, które wchodzą do sterownika. Jeśli nie trzeba wprowadzać dodatkowych funkcjonalności aplikacji, która obsługiwałaby stację energetyczną, WAGO pozwala skonfigurować listę sygnałów dla OSD bez konieczności programowania. Oczywiście przeprowadzenie takiego procesu wymaga pewnej wiedzy oraz odbycia szkolenia.
Regulacja (mocy) systemu wytwarzania
Wymagania zawarte w kodeksach sieciowych OSD (NC RfG) wprowadzają dla pewnych grup źródeł OZE wymóg regulacji tak mocy czynnej, jak i biernej.
Koncepcja WAGO Solar Park Management to również biblioteki programowe, które zapewniają rozwiązanie do regulacji mocy w dwóch formach.
Pierwszą, przeznaczoną dla mniejszych obiektów, jest regulacja skokowa na żądanie – poziomami procentowymi mocy czynnej i biernej. W tym rozwiązaniu sterownik WAGO stanowi połączenie między źródłem i OSD, a w ramach komunikacji do farmy trafia od operatora sieci komenda obniżenia mocy o określony procent czy blokady generacji, po czym informacje te przekazywane są do inwertera czy dataloggera.
Drugą formą regulacji jest regulacja płynna autonomiczna z wykorzystaniem biblioteki WAGO Power Plan Control (PPC). Biblioteka ta może być wykorzystana do płynnej regulacji mocy czynnej i biernej z konkretną charakterystyką pracy zadaną przez OSD (w komunikacji z zewnętrznym systemem SCADA). W tym przypadku sterownik po pozyskaniu danych z modułu pomiarowego, informacji z punktu przyłączenia do sieci, jest w stanie ustawiać punkty charakterystyki i przekazywać je do inwertera.
Centralny element stanowi sterownik komunikacyjny z rodziny PFC200, wyposażony w bibliotekę Power Plant Control. Spełnia ona wszelkie wymogi podane w kodeksach sieciowych RfG i przenosi język wymagań na język programistyczny, aby była możliwa implementacja tej funkcjonalności w sterowniku WAGO.
Dostęp do samego sterownika z poziomu systemu SCADA lub innych systemów nadrzędnych jest możliwy z wykorzystaniem znanych w polskiej energetyce protokołów telemetrycznych (DNP 3.0 czy z rodziny ICE 60870). Aktualne wartości pomiarowe w punkcie przyłączenia farmy PV do sieci możemy uzyskać przez zintegrowany w sterowniku WAGO moduł pomiaru mocy. Umożliwia on odbieranie i odczytywanie informacji za pomocą przekładników, cewek Rogowskiego i innych rozwiązań. Mówimy tu o pomiarach takich parametrów, jak prądy, napięcia, moce, częstotliwość sieciowa czy analiza wyższych harmonicznych. Istnieje również opcja wykorzystania już istniejącego w obiekcie zewnętrznego analizatora sieci. W tym jest możliwa komunikacja cyfrowa, np. poprzez Modbus RTU czy Modbus TCP.
Same nastawy regulacyjne (Set Pointy) czy punkty pracy charakterystyki przekazywane są z poziomu sterownika i regulatora systemu wytwarzania do inwertera lub dataloggera. Następuje to poprzez standardową komunikację cyfrową, np. Modbus TCP, ale również z wykorzystaniem protokołów do współpracy z inwerterami, takimi jak protokół SunSpec.
W zależności od tego, jak dany projekt został zorganizowany, punkty pracy charakterystyki z regulatora do dataloggera czy inwertera jesteśmy w stanie przesyłać również drogami niecyfrowymi. Można do tego celu wykorzystać wyjścia analogowe, np. 4,20 mA lub 0,10 V, albo – w przypadku prostej regulacji skokowej – wyjścia bitowe dla kombinacji mocy czynnej i cos φ.
Monitoring wewnętrzny – wsparcie dla operatora farmy PV
Sterowniki WAGO dają też możliwość monitorowania najważniejszych współczynników jakościowych pracy elektrowni PV: PR (performance ratio) – współczynnik wydajności pracy, oraz AV (availability for each inverters) – współczynnik dostępności inwerterów do pracy.
Wszystkie dane są rejestrowane w postaci bazy SQL oraz plików CSV i przesyłane do aplikacji chmurowej bądź tradycyjnego systemu SCADA. Poprzez aplikację chmurową użytkownik ma dostęp do lokalizacji swoich obiektów oraz opcję generowania raportów z parametrami pracy i ewentualną sygnalizacją awarii w trybie on-line. System jest tak zaprojektowany, aby dało się nadawać poziomy uprawnienia dostępu do danych tylko wybranym osobom. Zakres możliwości systemu nadzorującego pracę obiektów określa się na etapie przygotowywania aplikacji.
Zobacz równieżWago Solar Plant Management – opis rozwiązania: |
WAGO
www.wago.com/pl/
