Inwestując, projektując i integrując farmy fotowoltaiczne trzeba patrzeć 30 lat w przód.
Dotyczy to zarówno kwestii projektu, jego wdrożenia, jak i użytkowania w przyszłości. Inaczej ryzykujesz:
Urządzenia muszą być gotowe do zapewnienia wymiany danych pomiędzy poszczególnymi elementami niezależnie od wykorzystywanych protokołów.
Zastosowane rozwiązania muszą działać nieprzerwanie przez kolejnych kilkadziesiąt lat i mieć zapewnione wsparcie producenta.
Całość musi spełniać obecne i nadchodzące normy dotyczące bezpieczeństwa systemów wymiany danych (np. NIS2) i posiadać odpowiednie certyfikaty (np. IEC 62443).
SCADA
Protokół
(DNP3, Modbus TCP)
Telemechanika
Protokół
(Modbus RTU, IEC 103, DNP3, Modbus TCP, IEC 61850)
Analizatory energii, falowniki, zabezpieczenia, stacje pogodowe, itp.
Telemechanika to zespół urządzeń do zbierania niezbędnych informacji o stanie sieci. Umożliwiają one zdalne sterowanie z centrum dyspozytorskiego określonego szczebla. W przypadku instalacji od 1 MW w górę, system telemechaniki znajduje się wewnątrz stacji transformatorowej i wymaga stałego monitorowania parametrów. Kluczowe w projektowaniu telemechaniki jest zadbanie o warstwę komunikacyjną, którą opisujemy poniżej.
Kluczowe rozwiązania w sieciach komunikacyjnych. Umożliwiają wymianę danych między różnymi urządzeniami, tworząc spójny system. Niezbędne zwłaszcza w większych instalacjach z wieloma stacjami transformatorowymi, pozwalają na połączenie stacji głównej (Master) ze stacjami podrzędnymi (Slave). Zarządzalne switche oferują m.in. funkcje cyberbezpieczeństwa czy redundancji połączeń, co ułatwia zarządzanie siecią, poprawia jej diagnostykę i zwiększa niezawodność.
Rozwiązania pozwalające na podłączenie urządzeń z interfejsem RS-232/422/485 do sieci Ethernet. Często używane do łączenia analizatorów lub liczników energii. Umożliwiają mapowanie portów COM w systemie operacyjnym oraz tunelowanie protokołu DLMS, co jest kluczowe przy monitorowaniu liczników energii elektrycznej.
Umożliwiają łączenie i zdalne zarządzanie systemami telemechaniki rozproszonymi na dużych obszarach, jak farmy fotowoltaiczne. Służą jako główny kanał transmisji danych w miejscach bez infrastruktury światłowodowej lub jako kanał rezerwowy. Pozwalają na zdalne monitorowanie pracy systemu, modyfikację ustawień oraz wykonywanie wstępnych działań serwisowych i diagnostycznych z dowolnego miejsca na świecie.
Urządzenia do akwizycji danych umożliwiające pozyskiwanie sygnałów cyfrowych i analogowych oraz proste sterowanie. Są wykorzystywane do monitorowania różnych parametrów, takich jak temperatura, ciśnienie, stan rozłączników i wyłączników, a także status drzwi stacji (otwarte/zamknięte).
Zaawansowane urządzenia sieciowe, zabezpieczające system telemechaniki przed cyberatakami i minimalizują ryzyko nieautoryzowanego dostępu. Są stosowane jako punkty styku między różnymi podmiotami, jak farma PV a Operator Systemu Dystrybucyjnego lub inwestor. Firewalle monitorują i analizują ramki danych, wykorzystując mechanizm DPI dla protokołów takich jak DNP3 czy Modbus TCP, co znacząco podnosi poziom bezpieczeństwa systemu.
Służą do łączenia systemów korzystających z różnych protokołów komunikacyjnych. Pozwalają na skomunikowanie np. systemu SCADA działającego na Modbus TCP z licznikiem używającym Modbus RTU. Wspierają także inne protokoły takie jak DNP3, DLMS, IEC 61850, IEC 103/104/105 oraz MQTT, co jest kluczowe w różnorodnych zastosowaniach w wymianie danych między urządzeniami z różnymi interfejsami jak RS-232/422/485, Ethernet miedziany czy światłowodowy.
Urządzenia służące do łączenia wielu urządzeń w jedną sieć. Ich głównym zadaniem jest agregacja ruchu danych z podłączonych urządzeń i przekazywanie go dalej. Są swobodnie programowalne i wykorzystywane przez inwestorów do lokalnej obróbki danych oraz tworzenia wizualizacji procesowych (tzw. IT-box). Posiadają mechanizmy ułatwiające integrację z usługami chmurowymi (Azure/AWS).
W instalacji o mocy 1 MW konkretnej farmy fotowoltaicznej użyto następujących urządzeń Moxa.
Do sterownika polowego prowadzą dwie ścieżki komunikacyjne: przez komunikację szeregową i Ethernet. Sterownik ten jest kluczowy dla całej instalacji i wymaga niezawodnego dostępu. OSD używa jednej ścieżki, a druga jest do dyspozycji właściciela farmy (inwestora).
PoBierz Schemat
stacja pogodowa
SCADA osd
4G/LTE
bramka LTE
RS-485
DNP 3.0
sterownik/ koncentrator
RS-485
IEC103
RS-485
MODBUS
RS-485
MODBUS
Smart Logger
sterownik polowy
falownik
SCADA Inwestora
4G/LTE
ETH
MODBUS TCP/IP
ETH
MODBUS TCP/IP
analizator
moduły fotowoltaiczne
ETH
RS-485
DLMS
licznik
Szafa FT
stacja pogodowa
licznik
system telemechaniki
sterownik polowy
analizator
kanał transmisji (4G/LTE) PV do OSD
bramka LTE
sterownik/ koncentrator
RS-485
IEC103
RS-485
MODBUS
Smart Logger
ETH
MODBUS TCP/IP
switch Ethernet
falownik
kanał transmisji (4G/LTE) PV do inwestora
bramka LTE
ETH
MODBUS TCP/IP
wyspa I/O
moduły fotowoltaiczne
NPort 5232I
RS-485
DLMS
W dużych instalacjach (np. farma fotowoltaiczna 20 MW) stosuje się podział na stacje transformatorowe Master i Slave. Stacja Master pełni rolę centralną i z jednej strony jest odpowiedzialna za zarządzanie połączeniami z Operatorem Systemu Dystrybucyjnego (OSD) oraz inwestorem, a z drugiej za komunikację ze stacjami Slave.
Urządzenia w instalacjach dużych mocy są podobne do tych z instalacji 1MW, różnicą jest skala inwestycji. Drugą różnicą jest instalacja switcha Ethernet w stacji Master, który wymaga zastosowania większej ilości połączeń światłowodowych (komunikacja ze stacjami Slave czy do GPZ/GPO). Przy wielkopowierzchniowych farmach PV stosuje się dwie topologie - pierścienia oraz gwiazdy.
Wszystkie stację są połączone switchami Ethernet. Tworzy to fizyczny pierścień, ale logicznie jedna ścieżka jest nieaktywna. Takie rozwiązanie zwiększa niezawodność systemu, pozwalając na automatyczne przełączenie na ścieżkę zapasową w przypadku awarii.
GPZ/GPO
Światłowód
switch Ethernet
Stacja Master
switch Ethernet
Stacja Slave 1
switch Ethernet
Stacja Slave 2
RING Światłowodowy
rekonfiguracja sieci<20ms
switch Ethernet
Stacja Slave 3
W topologii gwiazdy każda stacja Slave jest bezpośrednio połączona ze stacją Master. Jest to metoda bardziej zawodna niż topologia pierścienia. Awaria łącza, np. między Master a Slave 3 będzie skutkowała brakiem komunikacji. Tym samym dane nt. tego co dzieje się z instalacją obsługiwaną przez ten Slave nie będą widziane przez system nadzoru SCADA.
GPZ/GPO
Światłowód
Stacja Master
Stacja Slave 1
Stacja Slave 2
Stacja Slave 3
Wszystkie stację są połączone switchami Ethernet. Tworzy to fizyczny pierścień, ale logicznie jedna ścieżka jest nieaktywna. Takie rozwiązanie zwiększa niezawodność systemu, pozwalając na automatyczne przełączenie na ścieżkę zapasową w przypadku awarii.
PoBierz SchematW topologii gwiazdy każda stacja Slave jest bezpośrednio połączona ze stacją Master. Jest to metoda bardziej zawodna niż topologia pierścienia. Awaria łącza, np. między Master a Slave 3 będzie skutkowała brakiem komunikacji. Tym samym dane nt. tego co dzieje się z instalacją obsługiwaną przez ten Slave nie będą widziane przez system nadzoru SCADA.
PoBierz Schemat
Poniżej znajdziesz zestawienie najpopularniejszych urządzeń komunikacyjnych stosowanych w telemechanice farm PV, a także krótki opis ich zastosowania oraz karty katalogowe.
Pobierz pdfMoxa to lider na rynku urządzeń do komunikacji przemysłowej. Jednym z celów firmy jest zapewnienie bezawaryjnego działania i kompatybilności urządzeń w perspektywie kilkudziesięciu przyszłych lat.
Rozwiązania Moxa doskonale spełniają oczekiwania projektantów, integratorów i inwestorów odpowiedzialnych za funkcjonowanie farmy fotowoltaicznej.
Cyberataki w sektorze energetycznym nie są niczym nowym (Stuxnet, BlackEnergy, KillDisk). Dynamiczny rozwój tego sektora sprawia, że farmy coraz częściej mogą być potencjalnym celem hackerów. Dlatego polityki bezpieczeństwa powinny być odpowiednio skonfigurowane na różnych płaszczyznach i obejmować także urządzenia odpowiedzialne za zapewnienie bezpiecznej łączności w warstwie telemechaniki.
Przygotowaliśmy krótki przewodnik, z którego dowiesz się, jakie działania warto podjąć by podnieść bezpieczeństwo systemów wymiany danych, także na farmach PV.
Dowiedz się więcejJesteśmy jedynym dystrybutorem rozwiązań producenta w Polsce. Działamy w modelu VAD, pomagając we wdrożeniach na farmach PV. Braliśmy udział w projektach, które na obecną chwilę można już łącznie liczyć w GW.
Posiadamy dostępne od ręki produkty, własny serwis, wiemy, jak wdrożyć sprzedawane rozwiązania i dzielimy się tą wiedzą.
Jestem głównym specjalistą Elmark Automatyka ds. Energetyki. Jeśli masz wątpliwości lub jakiekolwiek pytania także odnośnie innych źródeł OZE - odpowiem na nie.
Zachęcam też do skorzystania z zapisów webinarów nt. fotowoltaiki, które zorganizowałem. Na żywo obejrzało je ponad 500 osób.
Manager ds. Energetyki w Elmark Automatyka S.A.
