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海上风电场中的自动化

作者:www.cechina.cn 发布时间:2012-02-24

摘要: 伴随着著名的Alpha Ventus项目——德国首个海上风电场的建设,一些能源公司宣布进入了一个新纪元。所有现场系统包括直升机停机坪的照明设备以及相关的监控与通信系统,都必须在外海的恶劣条件下无故障运行。对于控制系统来说这是必须达到的,然而,高可靠性不仅意味着拥有自动防故障的硬件系统,而且操作系统也必须满足长时间连续作业。

  德国首个海上风电场坐落在北海(距Borkum岛以北45公里处),目前由DOTI公司负责建设,DOTI是由德国E.ON、EWE和瑞典Vattenfall三家能源公司组成的合资企业。在未来一年中,12台5MW的风机将并网发电,为50000户家庭提供电力供应。根据项目进度,在2008年9月底需要完成带变电所的平台系统,该平台主要包括船舶坞站、直升机停机坪、工作间以及其他基础设施,是Alpha Ventus海上风电场的后勤中心。此平台需要保证船只和直升机在恶劣的天气条件下安全停靠而不发生任何问题。海上平台高60米,在水下深度为30米,配置了极为可靠的照明系统以及灾害情况下的保护和监控系统,贝加莱的系统很好的承担起了以上的重任;基于贝加莱技术的专用控制系统负责采集、处理航标信号和监控设备信号,并将其传送到位于陆地上的风电场主控室。
  “显然,飞机起落跑道的航标灯必须保证无故障工作”,Klenk集团创始人兼Klenk-Airport-Equipment GmbH公司总经理Peter Klenk说道,“简单地开启和关闭相应的航标灯肯定是不够的,然而这一点并非显而易见。”

  复杂的控制设备
  根据不同的机场类别,各地的规章和标准也是不尽相同的,目前的项目中就必须考虑到系统的测试系统,例如包括相关绝缘测试以及灯光故障测试等功能。
  “控制器不仅需要控制上百个航标灯,处理众多的信号,而且在出现报警或者紧急状态下例如停电时,能够确保主控室在一秒内收到错误报告”,Peter Klenk解释道。因此,控制器运行必须快速有效。
  那么为什么不考虑标准PC来处理这样的任务呢,Peter Klenk经理做了如下说明:“即使选用更高标准的工业PC也无法保证系统的可靠性,运行一段时间后,PC硬件会出现问题或是操作系统运行更加缓慢甚至瘫痪。”这样的状况,即使在保证该PC不联接互联网以及不安装其他软件的场合下,依然无法避免。

直升机停机坪的访问安全系统和视频监控系统:所有系统任务通过贝加莱的X20 I/O传送到控制器

  采用商用PC操作系统的风险因素
  机场技术专家对于使用冗余结构或复杂的带RAID功能的PC服务器系统即使加上其它安全措施依然有所犹豫:“除了PC死机问题尚待解决外,昂贵的初始成本和复杂的现场维护也是问题。对于拥有足够人员的大型机场来说这也许是可行的,但是对于支线机场或海上平台来说,在每一个配置上花费数千欧元,并且还需要配备专门的维护人员,这两点都是无法接受的。完全的可靠性与合理的成本在这里构成了必要的评判标准。”
  其结果就是,Klenk公司的专家们开始为机场控制系统(ACS:Airport Control System)寻找可选的硬件平台,最终采用了基于贝加莱Power Panel和X20 I/O系统的整体解决方案。Peter Klenk解释说:“该解决方案对我们来说非常适用——很高的可靠性,一体化的外围设备与显示单元(HMI)也能够体现该方案极好的灵活性,即使现场配电柜距离控制中心很远,也很容易进行诊断或者调试。不仅贝加莱的产品具有极高的品质与极佳的性价比,而且他们确实认真考虑了我们的项目需求,积极地为我们提供所需的支持,即便我们目前来说并不属于他们的核心客户群。”
  开拓精神与灵活性
  Alpha Ventus(海上风场)项目是一个具有开创意义的项目;因此,要求项目中的每一个人都具有灵活机动的特质与奉献精神。Peter Klenk强调:“北海石油钻井平台已经装备了直升机停机坪,但是那项技术与Alpha Ventus的项目要求还不太一样。”
  在该项目中,用来帮助船只或者直升机安全抵达的停机坪的照明和海上灯塔的控制是连续工作且不允许出错的,每个平台的控制器还需要受控于位于控制中心的Klenk公司的海上交通管理系统,这两者并不是相互独立的系统。“我们在国内和国际航空标准领域积累了丰富的经验,这有助于我们开发自己的机场控制系统(ACS),”Klenk公司事业部经理说道。
  这个海上平台系统与石油钻井平台相比还有一点最大的不同是:无人值守;直到并网发电开始,该平台都是无人值守的,而且在以后的运行中,平台上只部署少量的维护人员。封闭式的结构可以解决非法侵入问题,但由于国际法要求类似海上平台必须提供相应的营救通道,所以平台结构必须是开放式的。解决方案是:人员一旦出现在平台上,带运动传感器的访问安全系统和视频监控系统就会发出报警,报警通过贝加莱的X20 I/O系统接收,并立即传送到中控室的Klenk管理系统进行分析,然后告知控制站点潜在的安全问题和危险情况。仅仅这样还是不够的,如果平台上供电出现问题,例如启用了平台上的紧急发电机,甚至启用内置UPS电源,或者是与控制中心通讯出现了故障,那么平台上的现场控制器就会把相应的错误信息及时传送到陆地上的控制中心。

目前,位于北海的德国首个海上风电场正在建设中

  基于贝加莱技术的全面解决方案
  “由于平台无人值守,因此我们还在系统中集成了一个气象站,它可以在飞机降落前把现场的气候情况以无线电方式自动发送给飞行员,”Peter Klenk补充说。除了直升机停机坪、海上航标、MET系统(气象站)和视频监控系统外,Klenk公司在每个平台还配置了用于和船只与飞机进行无线电通讯的通讯系统,以及专用的加油管道。
  2009年初,当德国首个海上风电场仍在继续建设的时候,这个海上平台已经开始发挥着重要的作用。
  “在这个项目中,我们作为合格的供应商,已经证明了自己在导航和航空领域中完全可以灵活地提供完整的解决方案,”Peter Klenk自豪地说道,“同时也为将来与贝加莱进行更高层次的合作奠定了基础。”

社区公告

贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布全球分支机构的创新驱动型自动化企业,2017年7月,贝加莱成为ABB集团的一个业务单元。作为全球工业自动化领域的领导者,贝加莱融合了前沿技术与先进的工程能力,为各个产业客户提供机器与工厂自动化、运动控制、HMI以及集成安全技术的完整解决方案。贝加莱保持持续的创新精神,为客户提供更为简化以及超出预期的工业自动化领域前沿技术与方案。

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