Monitorowanie wydajności systemu fotowoltaicznego

| Energetab 2018

Koncepcja nowoczesnej energetyki opiera się na pozyskiwaniu energii ze źródeł znajdujących się w bliskim sąsiedztwie odbiorców, wytwarzanej głównie z instalacji fotowoltaicznych, turbin wiatrowych i biogazowni. Jest to bardziej ekonomiczne niż generowanie energii w stacji centralnej i związana z nią infrastruktura przesyłowa.

Monitorowanie wydajności systemu fotowoltaicznego

Zaletą wspomnianych technologii jest ich duża skalowalność, dzięki czemu ich wprowadzanie jest opłacalne zarówno dla dużych podmiotów, jak i niewielkich inwestorów posiadających przydomowe instalacje. Trudnością we wprowadzeniu tej koncepcji na szeroką skalę jest przede wszystkim mała stabilność poziomu generowanej energii.

Fot. 1. Panele fotowoltaiczne

Ta sytuacja powoduje, że konieczne jest utrzymywanie rezerw mocy, magazynowanie energii, a przede wszystkim stałe monitorowanie systemów, aby móc sprawnie sterować systemem elektroenergetycznym. Nowoczesnym narzędziem, które umożliwia kontrolę i monitorowanie procesów, jest system SCADA.

Charakteryzuje się on dużymi możliwościami komunikacyjnymi, umożliwia wizualizację procesów, daje możliwość realizacji sterowania procesami łączeniowymi i pozwala rozbudowywać oraz modyfikować istniejący system.

Firma WObit oferuje oprogramowanie PcVue francuskiej firmy ARC Informatique. Rozwiązanie SCADA PcVue przeznaczone do energetyki cechuje się otwartą architekturą, dużą liczbą wbudowanych sterowników oraz skalowalnością. Dzięki temu system może łatwo być implementowany na różnych platformach.

Charakteryzuje się on bardzo przydatną, szczególnie w przypadku omawianej branży, wbudowaną funkcją GEO Map oraz systemem GIS (Geographic Information System), niezbędnym do zarządzania obiektami rozproszonymi na dużym terytorium. Co ważne, architektura systemu może być redundantna, dzięki czemu zapewnia stałą dostępność, możliwość pozyskiwania danych i backupu.

Zaawansowane oprogramowanie SCADA stanowi idealną aplikację do obsługi działania instalacji elektrycznej. Automatyczne sekwencje sterownicze są zwykle zarządzane za pomocą narzędzi systemu SCADA i obejmują: wykrywanie usterek, lokalizację, eliminację oraz przywracanie zasilania (FDIR).

Fot. 2. Okno programu PcVue

Sekwencje te wykryją i zlokalizują usterkę, zainicjują procesy łączeniowe na czas trwania zakłóceń w systemie elektroenergetycznym, a następnie przywrócą zasilanie nieuszkodzonych fragmentów sieci za pośrednictwem podstacji, a także alternatywnych źródeł, jeśli są dostępne. Zaimplementowane algorytmy SCADA pracują, aby bezpiecznie zminimalizować czas trwania i zasięg błędu, dzięki czemu znacznie poprawiają parametry wskaźników SAIDI (wskaźnik średniego czasu trwania przerwy w dostawie energii elektrycznej) oraz SAIFI (wskaźnik przeciętnej systemowej przerwy w dostawie energii elektrycznej).

Dodatkową ważną sekwencją sterowniczą jest automatyczne sprawdzenie poziomu naładowania sprzętu i ograniczeń termicznych w celu ustalenia, czy transfer energii może się bezpiecznie odbywać.

Nowoczesne urządzenia systemu SCADA komunikują się przy użyciu standardowych protokołów, takich jak IP i bezpieczny system Ethernet LAN, który zapewnia znaczącą poprawę w porównaniu do systemu szeregowego, w tym wspieranie komunikacji peer-to-peer, dostęp wielu użytkowników do przełączników i uproszczenie zdalnego dostępu poprzez automatyczną komunikację i konserwację.

Korzyści z zarządzania systemem generacji rozproszonej obejmują: wyższą wydajność, poprawione bezpieczeństwo dostaw, unikanie nadmiernej mocy zainstalowanej, lepsze zarządzanie obciążeniem szczytowym, zmniejszenie strat sieci, odroczenie kosztów funkcjonowania infrastruktury sieci rozdzielczej, poprawę jakości energii, zwiększoną niezawodność i monitoring środowiska.

Fot. 3. Okno programu PcVue

Aplikacje oparte na SCADA umożliwiają elastyczny zakres kombinacji i możliwość dostosowania konfiguracji, zapewniając równowagę pomiędzy kosztem, a niezawodnością. Możliwości oprogramowania SCADA PcVue pozwalają na monitorowanie i kontrolowanie wszystkich operacji różnorodnych komponentów i podsystemów, w tym trackerów, falowników, podstacji i mierników sieci. System SCADA może zarejestrować każdy problem i uruchomić sygnalizację alarmową, tak aby operatorzy mogli naprawić lub wymienić komponenty bądź dostroić proces działania instalacji.

Wszystkie zebrane dane są powiększane przez system SCADA o sygnaturę czasową do przetwarzania w czasie rzeczywistym: alarmowanie i wyświetlanie, analizę trendów i przechowywanie dla działań sprawozdawczych.

Możliwości SCADA są następnie wykorzystywane do monitorowania stanów łączników elektroenergetycznych, liczników energii, stacji / czujników do monitorowania pogody, paneli kontrolnych LT (o niskim napięciu) i HT (wysokiego napięcia), przełączników DC, transformatorów i ogólnie wszelkich urządzeń mogących oddziaływać bezpośrednio lub pośrednio na produkcję energii.

Dodatkowo, aby aplikacje do zarządzania systemami fotowoltaicznymi były możliwie jak najbardziej skuteczne, ważne jest wzięcie pod uwagę innych aspektów funkcji oprogramowania SCADA, w celu wsparcia funkcjonowania instalacji. Przykładowo SCADA PcVue zapewnia dynamiczną konfigurację, architekturę jedno- i wielostanowiskową serwer-klient oraz architekturę z konfiguracją za pomocą przeglądarki internetowej.

System jest redundantny, obsługuje analizy trendów historycznych i czasu rzeczywistego oraz zaawansowane zarządzanie alarmami. Przyjazny dla użytkownika interfejs graficzny z obiektami 2D i 3D, harmonogramem i silnikiem sterowanym zdarzeniami sprawia, że procesy zarządzania są znacznie płynniejsze.

Fot. 4. Oprogramowanie PcVue

Warto podkreślić zgodność z różnymi urządzeniami, w tym wsparcie dla takich protokołów jak IEC 61850 i DNP3, które umożliwiają komunikację z rozmaitymi podstacjami elektrycznymi. Wreszcie możliwości dostępu do sieci zapewniają mobilność i dostęp do urządzeń zdalnych dzięki aplikacji TouchVue przeznaczonej do obsługi z poziomu smartfonu lub tabletu oraz aplikacji WebVue przeznaczonej do przeglądarek internetowych.

Poza aplikacjami w branży energetycznej oprogramowanie SCADA PcVue jest wykorzystywane m.in. w automatyce budynkowej (dostępne są wbudowane sterowniki oraz protokoły BACnet, OPC, LonWorks oraz Modbus), infrastrukturze (zarządzanie mostami, tunelami, sieciami autostrad), branży transportowej, systemach oczyszczania i dystrybucji wody oraz przemyśle (protokoły komunikacyjne dla różnorodnych sterowników PLC). Chcących uzyskać szczegółowe informacje na temat systemu SCADA i jego zastosowań zapraszamy do kontaktu ze specjalistami firmy WObit - dystrybutora oprogramowania PcVue w Polsce.

P.P.H. WObit E. K. J. Ober s.c.