Solar Park Management – zdalne zarządzanie farmami fotowoltaicznymi

Dynamicznie zmieniający się rynek oraz duża konkurencja w obszarze energetyki odnawialnej obligują wytwórców energii do zwracania uwagi na sprawność urządzeń oraz ograniczanie kosztów instalacji. Dodatkowo są oni zobowiązani, od określonej wielkości instalacji, do integracji z systemem dyspozytorskim Operatora Systemu Dystrybucyjnego, pozwalającym zdalnie zarządzać wytwarzaną energią oraz regulować generację mocy czynnej i biernej.

System automatyki WAGO Solar Park Management to niezawodne rozwiązanie do zdalnego zarządzania instalacją fotowoltaiczną, które integruje w sobie trzy podstawowe grupy funkcjonalności: y monitoring wewnętrzny dla właściciela / operatora / firmy zajmującej się obsługą i utrzymaniem farmy PV y integrację z systemem SCADA lokalnego Operatora Systemu Dystrybucyjnego y regulację mocy czynnej i biernej z OZE. Monitoring wewnętrzny – wsparcie dla operatora farmy PV

Główne aspekty przemawiające za stosowaniem ciągłej oceny i monitoringu pracy instalacji to przede wszystkim eliminacja niepotrzebnych wyjazdów serwisowych oraz szybkie wykrywanie i zdalne reagowanie w przypadku zaistniałych awarii. Dodatkowo, coraz większe znaczenie ma również możliwość integracji na jednej platformie sprzętowej wszyst

Rys. 1. Monitoring wewnętrzny – integracja urządzeń oraz systemu SCADA/Cloud

kich funkcji koniecznych do nadzorowania i utrzymania elektrowni PV, tak aby móc realizować usługę w formule O&M (Operations & Maintanance). Wychodząc naprzeciw tym oczekiwaniom WAGO opracowało gotowe rozwiązanie do integracji urządzeń pomiarowych i wykonawczych elektrowni PV oraz komunikacji z systemami zdalnego nadzoru klienta i Operatora Systemu Dystrybucyjnego (OSD). Rozwiązanie opiera się na modularnym WAGO I/O System 750, spełniającym wszystkie wymogi stawiane obecnie systemom rozproszonego sterowania. Dzięki swojej modularnej strukturze pozwala na tworzenie dowolnych aplikacji, współpracujących z różnymi protokołami, w tym protokołami telecontrol. Poprzez wykorzystanie WAGO Solar Park Management możliwa jest integracja urządzeń pomiarowych, takich jak: stacje pogodowe, czujniki nasłonecznienia oraz analizatory parametrów sieci. Dodatkowo sterownik może sterować/odczytywać zabezpieczenia w stacji przyłączeniowej SN oraz przekazywać sygnalizację stanu pracy transformatora. W tym celu wykorzystywany jest protokół Modbus RTU/IP oraz odczyt stykowy. Transmisja danych z inwerterów odbywa się z wykorzystaniem komunikacji Modbus RTU, jak również specjalnego protokołu komunikacji typu SunSpec. W przypadku konieczności pozyskania danych pomiarowych liczników energii odczyt realizowany jest zgodnie z IEC 62056-21 i DLMS. Wizualizacja obiektu oparta jest na serwerze WWW w sterowniku WAGO i jest w stanie udostępniać dane, np. poprzez wbudowany modem GPRS. Dodatkowe możliwości daje obsługa protokołu MQTT przez sterowniki WAGO z rodziny PFC200, dzięki czemu użytkownik może nadzorować wszystkie farmy PV poprzez aplikację WAGO Cloud. Cloud Connectivity to również dostęp do obiektów na całym świecie niezależnie od położenia geograficznego. Solar Park Management daje możliwość monitorowania najważniejszych współczynników jakościowych pracy elektrowni PV, takich jak: PR (Performance Ratio – wsp. wydajności pracy) oraz AV (availability for each inverters – współczynnik dostępności inwerterów do pracy). Wszystkie dane rejestrowane są w postaci bazy SQL oraz plików CSV oraz przesyłane do aplikacji chmurowej bądź tradycyjnego systemu SCADA. Poprzez aplikację chmurową użytkownik ma dostęp do lokalizacji swoich obiektów oraz możliwość generowania raportów z parametrami pracy i ewentualną sygnalizacją awarii w trybie on-line. System jest tak zaprojektowany, aby można było nadawać poziomy uprawnienia dostępu do danych tylko wybranym osobom. Zakres możliwości systemu nadzorującego pracę obiektów jest określany na etapie przygotowywania aplikacji. Cała łączność odbywa się z zachowaniem zasad cyberbezpieczeństwa (OpenVPN, IPsec).

Integracja z Operatorem Systemu Dystrybucyjnego

Sterownik PFC200 to jednostka przeznaczona do zapewnienia komunikacji pomiędzy obiektami generacji rozproszonej (np. farm fotowoltaicznych) a systemem nadzoru OSD. Urządzenie pełni rolę koncentratora danych – zbiera i gromadzi informacje z podrzędnych komponentów (np. zabezpieczenia SN, analizatory sieci, zasilacze bezprzerwowe UPS itd.), a następnie udostępnia je urządzeniom nadrzędnym, np. serwerom centrum dyspozytorskiego SCADA. Sterownik posiada rozbudowane możliwości komunikacyjne – wbudowane porty Ethernet oraz złącza szeregowe RS232/-485, jak również zintegrowany modem GPRS 3G. Wbudowany serwer WWW pozwala na konfigurację oraz udostępnia użytkownikowi informacje o statusie PFC200. Podstawowa funkcjonalność urządzenia: y komunikacja z systemami SCADA poprzez łączność GPRS 3G/LTE oraz protokół DNP 3.0, IEC 60870-5-104 y odczyt danych z zabezpieczeń SN y odczyt danych z układu zasilania UPS y odczyt parametrów sieci niskiego napięcia poprzez wykorzystanie modułu pomiaru mocy WAGO 750-495 lub odczyt zewnętrznych analizatorów sieci poprzez RS-485 y opcjonalnie odczyt danych z urządzeń typu datalogger y realizacja sygnałów wejść/wyjść (np. otwarcie drzwi) y regulacja mocy czynnej i biernej

Aplikacja Regulator mocy

Rys. 2. Integracja z systemem SCADA lokalnego Operatora Systemu Dystrybucyjnego (OSD)

Regulacja mocy czynnej i biernej w punkcie przyłączenia do sieci

Sterownik PFC200 WAGO umożliwia regulację mocy czynnej i/lub biernej wytwarzanej przez źródło OZE wg poniższych trybów: y regulacja skokowa - obniżenie wartości P i Q o określoną wartość procentową y praca z zadaną wartością y regulacja płynna (np. charakterystyka P(f), Q(U) Informacje o sieci energetycznej, takie jak napięcie, częstotliwość i moc czynna/bierna, rejestrowane są poprzez moduł pomiaru mocy 3-fazowej (750-495), który stanowi część sterownika WAGO lub z wykorzystaniem zewnętrznego analizatora sieci (Modbus RTU). Wybór trybu regulacji oraz konkretne zadane wartości przekazywane są do sterownika z poziomu systemu sterowania i nadzoru z wykorzystaniem protokołu DNP3.0 lub IEC60870- 5-104. W tym przypadku kontroler pełni rolę koncentratora danych między źródłem OZE a systemem SCADA OSD. Ponadto za pośrednictwem cyfrowego modułu wejściowego można podłączyć jednostkę sterującą w celu dostosowania wartości zadanej mocy czynnej. Wartości zadane wyjściowe z modułu sterowania elektrownią PV wyprowadzane są przez analogowy moduł wyjściowy i wprowadzone na inwertery/ moduły komunikacyjne w standardzie 4 … 20 mA oraz 0 – 10V. Możliwe jest również sterowanie poprzez moduł wyjść cyfrowych 24 V DC (np. obniżenie wartości mocy o 10%). Dodatkowo, sterownik PFC200 jest w stanie komunikować się cyfrowo z dataloggerami oraz modułami komunikacyjnymi dostarczanymi przez producentów inwerterów i tak przesyłać komunikaty o regulacji mocy czynnej i biernej (RS-485, Modbus/SunSpec).

Dostępne możliwości regulacji P i Q:

y regulacja wyjściem analogowym 4 … 20 mA y regulacja wyjściem analogowym 0 – 10 V y regulacja poprzez wyjścia cyfrowe 24 V DC y komunikacja cyfrowa z dataloggerm/inwerterem (RS-485

Modbus/SunSpec)

Adrian Dałek Menedżer ds. projektów elektroenergetycznyc h n