Zintegrowany system zarządzania instalacjami OZE - SCADA ECONTROLplus

Zintegrowany system zarządzania instalacjami OZE - ECONTROLplus

System ECONTROLplus został zaprojektowany w taki sposób, aby spełnić wszystkie unikalne potrzeby wynikające 
z funkcjonowania instalacji energetyki odnawialnej. Jego głównym zadaniem jest monitorowanie, sterowanie i zarządzanie pracą instalacji OZE oraz nadzór nad stacjami i rozdzielniami przyłączeniowymi instalacji OZE. System na bieżąco odczytuje stany urządzeń, a następnie realizuje zaimplementowane w nim algorytmy sterowania, regulacji i blokad. Wybrane dane są archiwizowane i przechowywane na potrzeby analizy. Dla każdego pomiaru można zdefiniować częstotliwość archiwizacji. 

Możliwości systemu ECONTROLplus:

• Zarządzanie magazynem energii,
• Zarządzanie produkcją energii,
• Zarządzanie mikrosiecią,
• Tryby pracy - ongrid, offgrid, blackout,
• Cyberbezpieczeństwo,
• Funkcje dodatkowe.

Zarządzanie produkcją energii

System umożliwia śledzenie w czasie rzeczywistym produkcji energii z odnawialnych źródeł wytwórczych takich jak: panele fotowoltaiczne i/lub turbiny wiatrowe. 
Po zastosowaniu stacji pogodowej i przy wykorzystaniu połączenia z serwerem prognozy pogody, system umożliwia dodatkowo predykcję możliwości produkcyjnych poszczególnych źródeł wytwórczych np. na kolejne 24, 48 czy też 72 godziny 
(w zależności od rozdzielczości danych dostarczanych przez różne serwery pogodowe). Powyższe prognozy mogą być na bieżąco porównywane z wartościami chwilowymi mierzonymi przez stację pogody w celu korelacji prognoz z aktualnymi warunkami pogodowymi w miejscu zainstalowania źródeł wytwórczych (np. paneli fotowoltaicznych, czy turbin wiatrowych). System umożliwia komunikację 
z operatorami sieci energetycznej oraz pozwala na sterowanie i regulację pracy poszczególnych źródeł wytwórczych, w tym na konieczne wyłączenie przez operatora sieci energetycznej np. w przypadku awarii sieci przesyłowej.

Zarządzanie mikrosiecią

Wdrożenie systemu zarządzania mikrosiecią pozwala na zwiększenie dostępności oraz uniezależnienie się od zewnętrznych dostawców energii elektrycznej. System umożliwia śledzenie w czasie rzeczywistym produkcji energii 
z odnawialnych źródeł wytwórczych, takich jak panele fotowoltaiczne i/lub turbiny wiatrowe oraz zarządzanie rezerwowymi źródłami zasilania (np. generator gazowy, generator Diesla) i magazynami energii, a także odbiorcami będącymi głównym beneficjentem układu mikrosieci. Zastosowanie różnych scenariuszy działania systemu zarządzania mikrosiecią, takich jak np.: maksymalna produkcja energii elektrycznej, maksymalny czas zasilania odbiorców w trybie pracy wyspowej, czy też priorytetowanie odbiorców, pozwala na zwiększenie efektywności wdrożenia systemu. Dzięki zastosowaniu stacji pogodowej i wykorzystaniu połączenia z serwerem prognozy pogody możliwa jest predykcja (do 72 godzin) produkcji poszczególnych źródeł wytwórczych jak i stopnia wykorzystania magazynu energii. Analiza danych otrzymanych 
i archiwalnych dotyczących historycznego zapotrzebowania na energię pozwala ocenić i zaplanować czas pracy w trybie OFF-GRID. W przypadku nieoczekiwanej, diametralnej zmiany pogody lub też wystąpienia poważniejszej awarii, system może automatycznie przejść z powrotem do pracy ON-GRID lub powiadomić operatora o konieczności podjęcia takiej decyzji. 

Tryby pracy - ongrid, offgrid, blackout

Instalacja OZE zarządzana w systemie ECONTROLplus może pracować w 3 trybach pracy (normalnej on-grid, wyspowej off-grid, awaryjnej blackout). Na etapie planowania określane są warunki pracy systemu dla wybranych trybów.
W trybie pracy ongrid system skupia się na realizacji algorytmów pozwalających na utrzymaniu zadanych parametrów sieci, ładowaniu magazynu energii, wykonywaniu symulacji produkcji w oparciu o prognozy pogody ze stacji pogodowej. System może monitorować jakość energii produkowanej z OZE poprzez podłączenie do niego mierników jakości energii. Dzięki zintegrowaniu systemu ECONTROLplus z rozwiązaniem SmartLoad opartym na urządzeniach PMU (ang. phasor measurement unit) możliwe jest szybsze wykrycie momentu wydzielenia się wyspy i skuteczniejsze zarządzanie trybami pracy.
W trybie pracy offgrid system może realizować zadanie bilansowania mocy wydzielonej wyspy tak, aby jak najdłużej zapewnić odbiorom zasilanie w jak największym stopniu pochodzące z produkcji z OZE, bez konieczności korzystania 
z rezerwowego źródła zasilania (np. generator gazowy, generator Diesla). 
System może na bieżąco wyliczać maksymalny możliwy czas w pracy wyspowej na podstawie aktualnego poziomu generacji i jego predykcji w przyszłości – z uwzględnieniem danych ze stacji pogodowej i serwera prognozy pogody. 
W okresie tym instalacja może być odłączona od zasilania z sieci głównej.
W trybie blackout system oczekuje na warunki dogodne do powrotu instalacji do normalnej pracy. Szacowane jest zapotrzebowanie na moc na podstawie danych historycznych (przed blackoutem), uruchamiane jest zasilanie rezerwowe, podłączane są kolejne odbiory (o ile bilans mocy na to pozwala), oczekiwany jest moment usunięcia awarii i gotowości do synchronizacji z siecią.

Funkcje dodatkowe

generacja zdefiniowanych na etapie projektu raportów. Możliwa implementacja narzędzia pozwalającego na edycję już istniejących raportów jak i dodawanie nowych. Raporty mogą być przedstawione w różnej formie graficznej (wykresy, tabele, zestawienia mieszane),
obsługa instalacji pomocniczych (po wcześniejszym uzgodnieniu algorytmów sterowania), takich jak automatyczne instalacje do czyszczenia paneli fotowoltaicznych, instalacje odstraszające zwierzęta itp.,
wysyłanie wybranych informacji na urządzenia mobilne. Wygląd i funkcje dostępne w aplikacji są skonfigurowane w zależności od specyfiki obsługiwanej instalacji. 

Cyberbezpieczeństwo 

System może być wyposażony w wiele warstw zabezpieczeń zgodnie z zasadami defence in depth. Zabezpieczenie przed dostępem z zewnątrz może zostać zrealizowane poprzez firewall. Połączenie do sieci systemu z zewnątrz może się odbywać jedynie poprzez sieć internet za pośrednictwem VPN, po protokole IPSec 
i SSL. Wszystkie krytyczne komponenty systemu mogą być redundantne (serwery, urządzenia sieciowe, zasilacze, dyski twarde, kanały komunikacyjne, etc.). Możliwa jest diagnostyka wszystkich urządzeń sieciowych za pomocą protokołu SNMP (status urządzenia, status poszczególnych portów, statystyki ruchu sieciowego, raportowanie do pliku syslog). Komputery mogą być wyposażone w oprogramowanie antywirusowe, jak 
i posiadać zautomatyzowane narzędzia do wykonywania kopii zapasowych czy też całych obrazów dysków.

Ostatnie wydarzenia pokazały, jak bardzo wrażliwe na ataki są budynki i zakłady przemysłowe. Dowiedz się więcej, jak wykorzystać oprogramowanie zenon do zwiększenia cyberbezpieczeństwa, jak zoptymalizować automatyzację fotowoltaiki słonecznej i zintegrować swoje zasoby w jednym prostym rozwiązaniu. Link do do pakietu copa-data solar pv poniżej:

COPA-DATA Solar PV

Doskonalenie rozwiązań sprzętowych i programowych w zakresie nadzoru, sterowania i automatyzacji jest podstawową metodą optymalizacji procesów, a przez to podnoszenia efektywności przedsiębiorstw elektroenergetycznych i przemysłowych. System ECONTROLplus powstał właśnie w celu spełniania tych współczesnych wyzwań.

W systemie zaimplementowane zostały najnowsze rozwiązania dotyczące transmisji danych, archiwizacji i przetwarzania, a także sterowania oraz bezpieczeństwa. Platformą programową sytemu ECONTROLplus jest pakiet zenon firmy COPA-DATA z Austrii. Rozwiązanie nowoczesne, wielokomponentowe z zaawansowanymi algorytmami w zakresie cyberbezpieczeństwa. Podstawą sprzętową systemu ECONTROLplus jest nowy modularny sterownik Energotestu ET-DCS zapewniający jednolitą warstwę interfejsu użytkownika i środowiska inżynierskiego oraz umożliwiający integrację istniejących systemów i urządzeń Energotestu.

Zastosowanie

ECONTROLplus jest systemem zaprojektowanym z myślą o spełnianiu wysokich wymagań stawianych przed systemami w elektroenergetyce i sterowaniu procesami przemysłowymi. System znakomicie sprawdza się w zakresie monitorowania, sterowania i analizy zakłóceń obiektów elektroenergetycznych i przemysłowych takich jak:

• układy wyprowadzenia mocy generatora,
• rozdzielnie wysokich, średnich i niskich napięć,
• stacje elektroenergetyczne WN i SN,
• procesy ciągłe i dyskretne,
• obiekty oddalone (bezobsługowa eksploatacja urządzeń),
• telemechanika i teleinformatyka,
• rozległe sieci energetyczne.

Budowa systemu

System ECONTROLplus ma budowę modułową o otwartej architekturze, co umożliwia łatwą konfigurację i rozbudowę systemu o kolejne elementy oraz dostosowanie go do nawet najbardziej złożonych warunków i potrzeb Klienta, zarówno na istniejących jak i nowo budowanych obiektach. System umożliwia komunikację zarówno z urządzeniami starszymi, jak i z nowoczesnymi inteligentnymi urządzeniami (różnych producentów) wyposażonymi w łącza komunikacyjne (szeregowe, Ethernet, itd.) z różnymi protokołami komunikacyjnymi (Modbus, IEC61850, IEC60870-5-103/104, DNP3, OPC i wiele innych, w tym niestandardowe za pośrednictwem własnych driver'ów komunikacyjnych) lub bezpośrednio poprzez wejścia/wyjścia cyfrowe/analogowe. 

Zastosowana architektura systemu zależy od rodzaju obiektu, wymaganego poziomu niezawodności i rodzaju aparatury zainstalowanej na obiekcie, jej fizycznego rozmieszczenia a także powiązań z innymi systemami.

Możemy wyróżnić cztery podstawowe warstwy systemu:

•  ET-Operator/Supervisor - Warstwa wizualizacji

Nowoczesny, ergonomiczny i przyjazny dla użytkownika interfejs jest kluczowy dla eksploatacji systemu. Firma Energotest, we współpracy z COPA-DATA, wykorzystując produkty zrodziny  zenon, w tym zenon Energy Edition opracowała nowoczesny i ergonomiczny interfejs użytkownika. Wybraliśmy system zenon gdyż zapewnia kompleksową ochronę przed niechcianą utratą danych i przed nieautoryzowanym dostępem realizując reguły cyberbezpieczeństwa.

ET-Operator/Supervisor zapewnia użytkownikowi pełen dostęp do informacji procesowej przy zachowaniu reguł bezpieczeństwa i kontroli uprawnień.

Za jego pośrednictwem użytkownik może swobodnie poruszać się po całym automatyzowanym procesie korzystając z wielu funkcji wspomagających (WorldView, Automatic Line Coloring, blokady topologiczne i procesowe) oraz narzędzi:

- ET-Analog (analiza zakłóceń)

- ET-Alarms i ET-History (analiza alarmów i zdarzeń)

- ET-Trend (analiza bazy danych trendów)

- ET-Manager (obsługa rejestratorów zakłóceń)

• ET-Server - Warstwa akwizycji, przetwarzania i archiwizacji danych

Serwer lub serwery systemu ECONTROLplus, w części oparte o oprogramowanie zenon, odpowiedzialne są za akwizycję danych procesowych, ich archiwizację i udostępnianie danych do ET-Operator, serwera WWW lub innych systemów powiązanych. Dane pochodzące z obiektu zapisywane są w bazach danych ze stopkami czasowymi nadanymi przez urządzenia źródłowe(moduły wejściowe, urządzenia obiektowe, itd.), co wraz z realizowaną przez system ECONTROLplus synchronizacją czasu, umożliwia rzetelną i dokładną analizę zaistniałych zdarzeń niezależnie od źródła pochodzenia. Dostępna redundancja serwerów jak i dysków, na których zapisywane są dane, zapewnia bezpieczeństwo zgromadzonych danych. Ponadto system zapewnia możliwość integracji z przemysłowymi bazami danych (SQL, Oracle, …).

• Warstwa komunikacyjna

W tej warstwie możemy wyróżnić dwa sposoby komunikacji. Pierwszy to główna magistrala systemu oparta o przemysłowy, redundantny, 1Gb Ethernet. Zapewnia ona szybką i niezawodną komunikację pomiędzy wszystkimi komponentami systemu, które mają możliwość komunikacji w tym standardzie (stacje ET-Operator, serwery ET-Server, sterowniki ET-DCS, sterowniki i systemy innych firm, konwertery EKM i innych firm). Drugi to komunikacja za pośrednictwem magistral szeregowych pomiędzy sterownikami ET-DCS lub konwerterami EKMa urządzeniami obiektowymi. Dobór urządzeń, protokołów komunikacyjnych i mediów transmisyjnych w ramach architektury systemu odbywa się indywidualnie w zależności od potrzeb Klienta. Do obsługi poszczególnych urządzeń zostały opracowane przez nas dedykowane drivery systemu ECONTROLplus. System wykorzystuje m.in. protokoły TCP/IP/UDP, DNP3, mBUS, Modbus, IEC61850, IEC60870-5-103/104, OPC DA/A&E/UA, C37-118 realizowane w standardach transmisji Ethernet, RS232, RS485, CAN, itd.

•  Warstwa obiektowa

Akwizycja danych i sterowanie, w zależności od rodzaju urządzeń i wymogów Klienta, odbywa się za pomocą:

- sterowników ET-DCS produkcji Energotestu,

- urządzeń pomiarowych i sterujących umożliwiających zdalny odczyt i zapis danych (przetworniki, rejestratory, analizatory, liczniki, sterowniki polowe, sterowniki PLC)

Zalety systemu

• Uniwersalność - zastosowane w ECONTROLplus rozwiązania pozwalają na jego zastosowanie w różnych procesach przemysłowych i energetycznych
• Wielostanowiskowość - możliwość równoległej pracy na wielu lokalnych i zdalnych stanowiskach jednocześnie
• Niezawodność - możliwość wzajemnego rezerwowania elementów składowych systemu
• Integracja - jeden system zarządzania, nadzoru i sterowania integrujący informację z wielu źródeł (systemów podrzędnych, urządzeń sterujących, pomiarowych, itd.)
• Modularność - swobodna możliwość rozbudowy funkcjonalności wraz z potrzebami Klienta
• Skalowalność - od małych jednostanowiskowych do rozległych wielostanowiskowych systemów
• Mobilność – system wspiera i umożliwia pracę na urządzeniach mobilnych (smartfony, pady)
• Bezpieczeństwo - Uwierzytelnienie (tylko zalogowani użytkownicy mają dostęp do aplikacji); Silne szyfrowanie komunikacji w sieci systemu; Wsparcie dla IPv6; Redundancja zapewniająca bezstratną archiwizację danych; Cerfytfikaty wsparcia dla systemów Windows (8.1, 7 etc.)

Strategiczne partnerstwo

Energotest od 2013 roku jest członkiem programu partnerskiego firmy COPA-DATA, Community Partner Program, co zapewnia nam korzystanie ze światowego doświadczenia, jakie posiadają inżynierowie naszego Partnera. Mamy również realny wpływ na rozwój kolejnych wersji produktu. Pozwala to na dostarczanie naszym klientom innowacyjnych rozwiązań na najwyższym światowym poziomie. COPA-DATA (Austria) to technologiczny lider w produkcji oprogramowania HMI/SCADA, działająca na rynku od prawie 30-tu lat temu, a od ponad 20 bardzo aktywnie w przemyśle energetycznym. Firma poszukująca najnowszych rozwiązań, realizująca w swoich produktach założenia Industry 4.0 dzięki oferowaniu produktów pozwalających gromadzić i zarządzać dużą ilością danych.

Ponad 100 000 instalacji na całym świecie sprawiło, że firma jest rozpoznawalną i rekomendowaną marką, obecną w 50 krajach (również w Polsce). Misją firmy jest tworzenie ergonomicznego oprogramowania optymalizującego procesy produkcji w różnych branżach, w tym w branży elektroenergetycznej. Produktem, który sprawił, że COPA-DATA jest znana inżynierom z branży elektroenergetycznej jest zenon Energy Edition, wielokrotnie nagradzany m.in. na targach ENERGETAB w Bielsku-Białej.

Więcej informacji można uzyskać na: www.copadata.pl