Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Pro každého provozovatele je důležité mít k dispozici aktuální informace o stavu výrobního zařízení. K dohledu nad velkým počtem instalovaných zařízení na geograficky rozlehlém území je typicky využíván integrovaný telemetrický systém, jehož úkolem je sbírat informace a prezentovat je operátorovi. Takový systém realizovala společnost Schneider Electric v loňském roce pro firmu ČEZ Obnovitelné zdroje. Systém monitoruje výrobu elektrické energie z obnovitelných zdrojů a jsou do něj připojeny větrné, fotovoltaické a malé vodní elektrárny. Tyto zdroje jsou rozloženy téměř po celé České republice.
Technické řešení
Dříve byl každý zdroj připojen samostatným řídicím systémem. Dispečink tudíž obsahoval několik systémů SCADA, které zobrazovaly dílčí zdroje s možností vzdáleného přístupu. Data byla sbírána nejednotně. Následné zpracování údajů bylo složité a nesplňovalo očekávání uživatele.
Proto se investor rozhodl vytvořit jednotný telemetrický systém, do něhož měly být připojeny všechny zdroje, a následná hlášení měla být zpracovávána automaticky. Pro tento účel byl využit telemetrický systém Schneider Electric se stanicemi RTU (Remote Transmission Units) typu SCADAPack ES a centrální systém ClearSCADA. Pro jednotlivé zdroje byl navržen optimální způsob připojení. K přenosu dat jsou využity zabezpečené protokoly DNP3 a IEC 60870-5-104 a software Softing OPC Easy Connect. V současnosti jsou v tomto systému zpracovávána data z 30 obnovitelných zdrojů. Celkový systém je navržen na zpracování dat až z 25 000 bodů. Topologie je koncipována tak, aby bylo možné v budoucnu připojit další zdroje nebo zpracovávat další hodnoty z již připojených zdrojů.
Zabezpečení dat
Na každém zdroji byla provedena místní úprava, jejímž cílem bylo zajistit, aby údaje o zdroji potřebné pro dispečink byly bezpečně přenášeny do centrálního serveru. Ve většině lokalit je instalována stanice RTU typu SCADAPack, která načítá potřebná data z místního řídicího systému. SCADAPack zajišťuje komunikaci s centrálním serverem pomocí telemetrického protokolu DNP3. V případě výpadku komunikace se serverem jsou zprávy ukládány do lokální RTU a po opětném navázání komunikace jsou odeslány do serveru. Vzhledem k velkému počtu přenášených dat z fotovoltaických elektráren v Ralsku, Mimoni a Pánově byl využit speciální software Softing OPC Easy Connect, který zajišťuje vytvoření komunikačního „tunelu“ pro přenos dat mezi jednotlivými elektrárnami a serverem. Pro některé lokality byl použit komunikační protokol IEC 60870-5-104. V tomto případě řídicí systém zdroje přímo komunikuje s centrálním serverem. Původní monitorovací systémy elektráren zůstaly zachovány.
Vzhledem k tomu, že elektrárny využívající obnovitelné zdroje jsou rozloženy po celé České republice, bylo je nutné propojit se serverem. Jednotlivé zdroje byly proto vybaveny směrovači (router), které zajišťují zabezpečené spojení založené na VPN (Virtual Private Network), neboli „tunel“ VPN mezi zdrojem a serverem, prostřednictvím veřejné internetové sítě. Mezi zdroji a centrálním serverem tak vznikla zabezpečená komunikace.
Jednotná platforma s ClearSCADA
Na serveru byl nainstalován jednotný systém SCADA ClearSCADA s uživatelskou aplikací. Pro lepší přístup uživatele obsahuje aplikace jak funkce pro plné operátorské stanice (včetně „plovoucích“ licencí), tak funkce pro tenké operátorské stanice, které umožňují vzdálený přístup. Operátor nebo obsluha již nepotřebují žádné hardwarové klíče pro připojení. Stačí jen zadat uživatelské jméno a heslo a aplikaci spustit. Možnosti ovládání a řízení, včetně parametrizace, jsou dány uživatelskými právy.
V přehledové obrazovce se zobrazuje seznam elektráren s aktuálními údaji. Při volbě jedné elektrárny se zobrazí obrazovka s podrobnými informacemi. Každá elektrárna obsahuje jednopólové schéma připojení k rozvodné síti, údaje o stavu zařízení, výrobě a poruchách. Všechny údaje jsou současně zapisovány do deníku událostí, seznamu alarmů a výsledky měření jsou ukládány do grafů trendů. V seznamu událostí je možné vysledovat postup manipulací, zásahů a změn. Grafy zobrazující trendy jednotlivých měření poskytují lepší přehled o výrobě, o dosaženém napětí či jiné měřené veličině. Všechny naměřené hodnoty lze exportovat do dalších aplikací k následnému zpracování. Z dispečinku je možné vzdáleně parametrizovat stanice RTU, aniž by obsluha musela být v jednotlivých elektrárnách fyzicky přítomna. Je-li třeba aktualizovat firmware, lze jeho novou verzi nahrát do stanic SCADApack přímo z dispečinku.
Nově vytvořený systém ClearSCADA vykonává celkový dohled nad provozem všech elektráren a při výpadku či poruše informuje obsluhu prostřednictvím zprávy SMS nebo e-mailu. Díky systému ClearSCADA bylo možné sloučit jednotlivé řídicí systémy do jednotného centrálního dispečinku. Veškeré údaje jsou zpracovávány najednou pomocí integrovaných reportovacích nástrojů. Systém rovněž zlepšuje predikci výroby, která může být dále zpřesněna i z dříve naměřených hodnot. Z uložených historických dat je možné zpracovat zprávy a trendy, které pomohou analyzovat parametry elektráren pro jejich dlouhodobý optimální provoz.
Ing. Marek Ambrož, Schneider Electric CZ, s. r. o.
Obr. 1. Stanice RTU typu SCADAPack zajišťuje komunikaci a přenos dat
Obr. 2. ClearSCADA poskytuje jednotný přístup k informacím ze všech elektráren