|
სტატიის შინაარსი ავტორის ექსკლუზიური შემოქმედებაა. სტატიის ტექსტის და მასალების გამოყენებისას აუცილებელია ავტორის მითითება!
სისტემის მუშაობის პრინციპი
SCADA-ს განვითარებამ მოგვცა ისეთი სისტემების შექმნის შესაძლებლობა, რომლებიც უზრუნველყოფენ ამოცანების შესრულების ავტომატიზაციას, საწარმოო პროცესების მართვას და მიღებული/გადაცემული ინფორმაციის სრულყოფილ დამუშავებას. SCADA წარმოადგენს საწარმოო პროცესის მართვის და ავტომატიზაციის სისტემას, რომელიც გამოიყენება უამრავ სფეროში. ამიტომაც, მზის პანელების მართვის და მონიტორინგის სისტემაზე მუშაობისას გამოყენებულ იქნა SCADA სისტემა. მისი დახმარებით უზრუნველყოფილი არის ყველა სახის მართვის და დამუშავების სერვისები.
მზის პანელების მართვის და მონტორინგის სისტემა აერთიანებს მრავალ აპარატურულ და პროგრამულ უზრუნველყოფას, რომლის ერთობლივი მუშაობა უზრუნველყოფს სისტემის მიერ ელექტროენერგიის გამომუშავებას და მის შემდგომ გამოყენებას. სისტემის მთავარ რგოლს წარმოადგენს მზის პანელი, რომლის ფუნქცია არის მზის ენერგიის გარდაქმნა ელექტრულ ენერგიაში.
სისტემის მთავარ ამოცანას წარმოადგენს მზის ენერგიის გარდაქმნა და მისი რეალიზაცია. აქედან გამომდინარე, მზის პანელებიდან მიღებული ენერგია გადაიცემა გარდამქმნელში, რომლის ამოცანაა გარდაქმნას, მზის ელემენტებიდან მიღებული მუდმივი (DC) ძაბვა ცვლად (AC) ძაბვაში.
მზის ჩასვლის შემდეგ, პანელების მიერ ენერგიის გამომუშავება არ ხორციელდება. ამის, და სისტემის მაღალი დატვირთვის გათვალისწინებით, გარდამქმნელთან არის დაკავშირებული აკუმულატორები. მათი მიზანია, მზის პანელებიდან მიღებული ენერგიის შენახვა. ღამის საათებში ან იმ შემთხვევაში, თუ სისტემის გაუმართაობის, ან სხვა ფაქტორების ზეგავლენით მოხდება სისტემის სრული გამორთვა, აკუმულატორებში შენახულ ენერგიას გამოიყენებს მაღალი ძაბვის გარდამქმნელი, რითაც უზრუნველყოფს მაღალი ძაბვის მუდმივ მოწოდებას ქსელში.
|
პროექტში გამოყენებულია სხვადასხვა მოწყობილობები, რომლებიც უზრუნველყოფენ სისტემის სრულყოფილ მუშაობას. სურვილის შემთხვევაში, ოპერატორს შეუძლია გამოიყენოს მართვის ელემენტები სისტემის მართვისთვის ან განახორციელოს ცალკეული პარამეტრების მონიტორინგი.
მზის პანელები
მზის ელემენტი არის მოწყობილობა, რომელიც აგროვებს სინათლის ენერგიას და გარდაქმნის მას ელექტრულ დენში. მისი მუშაობის პრინციპი დაფუძნებულია ნახევარგამტარულ ფოტოელემენტებზე, რომლებიც მუშაობენ გარდამქმნელის სახით. მზის პანელზე დაცემული სინათლის სხივი აღძრავს პანელში მთელ რიგ ფიზიკურ მოვლენებს, რომლის შემდეგაც ჩვენ ვიღებთ ძაბვას.
იმისათვის, რომ უზრუნველყოფილი იყოს ქვესადგურის მუშაობის სწორი რეჟიმი, პროექტში გამოყენებულია 30 მზის პანელი. ისინი გაერთიანებულია 3 ბლოკში. ასევე, თითოეულ მზის პანელს გააჩნია გამზომი ხელსაწყო, რომლის მნიშვნელობებიც გამოტანილია ოპერატორის ინტერფეისზე.
ოპერატორს შეუძლია ნახოს თითოეული პანელის სტატუსი. იმ შემთხვეაში, თუ მზის პანელი გამორთულია, აინთება შესაბამისი პანელის წითელი შუქდიოდი. დანარჩენ დროს ის მწვანეა.
ძაბვის გარდამქმნელი
ძაბვის გარდამქმნელის ამოცანაა მზის პანელებიდან მიღებული მუდმივი ძაბვა გარდაქმნას ცვლად 3 ფაზიან ძაბვაში. ასევე, მას ევალება ყველა მზის ელემენტის კონტროლი და მიღებული ენერგიის სწორი განაწილება. 3 ფაზიანი ძაბვის გამოყენებისას, შესაძლებელია მოხდეს მათი არასწორი დაბალანსება. გარდამქმნელის ამოცანაა, ასეთი სიტუაციის აღმოჩენისას სწრაფად მოახდინოს რეაგირება და აღმოფხვრას ის. ამასთანავე, ინვერტორის ამოცანაა, ღამის საათებში გამოიყენოს აკუმულატორები და გარდაქმნას მათ მიერ შენახული ენერგია. ხოლო დღის საათებში იზრუნოს აკუმულატორების სრულყოფილ დამუხტვაზე.
|
პროექტში გამოყენებულია Growatt MAX 100KTL3 LV ინვერტორი, რომელსაც შეუძლია 100 kW სიმძლავრის გამომუშავება. მას გააჩნია რამდენიმე შესასვლელი მზის პანელების დასაკავშირებლად. ასევე, ამ გარდამქმნელს აქვს სპეციალური ფუნქცია, რომელიც ზრდის აკუმულატორის მუშაობის პერიოდს.
ძაბვის გარდამქმნელის ამოცანას, სხვა დანარჩენთან ერთად, წარმოადგენს მთელი სისტემის სრულყოფილი მუშაობის კონტროლი, დამცავი მექანიზმების და ამოცანების ავტომატური შესრულების ქვესისტემის დახმარებით. ამის უზრუნველსაყოფად, გარდამქმნელი იყენებს MODBUS პროტოკოლს. ამ პროტოკოლის საშუალებით ხდება ყველა ფუნქციის და პარამეტრის კონტროლი და შემდგომი დამუშავება.
აკუმულატორი
სისტემის მუდმივი და სრულყოფილი მუშაობისთვის გამოიყენება აკუმულატორები. მათი საშუალებით ხორციელდება მზის პანელებიდან მიღებული ენერგიის შენახვა. ღამის საათებში, როდესაც მზის სხივი არ ეცემა პანელს, გარდამქმნელი იღებს ელექტრულ ენერგიას აკუმულატორებიდან და გარდაქმნის მას 3 ფაზიან 380 ვოლტში. სისტემა იყენებს 6 აკუმულატორს. თითოეულის ტევადობა 100 Ah-ია, რაც საკმარისია იმისათვის, რომ სისტემა 24/7 მუშაობდეს. გამოყენებული აკუმულატორების ნომინალური ძაბვა შეადგენს 51.2 ვოლტს, ხოლო პიკური დენის ძალა 125 ამპერს. თითოეულ აკუმულატორს შეუძლია 5120 Wh ენერგიის გამომუშავება.
|
იმის გათვალისწინებით, რომ სისტემა აწყობილია SCADA-ზე, აკუმულატორები მუშაობენ MODBUS პროტოკოლზე. ამრიგად, ოპერატორს შეუძლია ამომწურავი ინფორმაცია მიიღოს ყველა მახასიათებელზე, მათ შორის SoC-ზე და SoH-ზე. სისტემის მუდმივი მუშაობისთვის გამოვიყენეთ 6 აკუმულატორები. მათი მიმდევრობითი ან პარალელური შეერთებით შესაძლებელია სისტემის საერთო წარმადობის ცვლილება.
ავტომატური რეზერვირების სისტემა
ავტომატური რეზერვირების სისტემა წარმოადგენს უსაფრთხოების სისტემას, რომლის ამოცანაა, მომხმარებელს მუდმივად მიაწოდოს ძაბვა, იმ შემთხვევაშიც კი, თუ დარღვეულია ელექტროენერგიის მიწოდების ძირითადი სისტემა. მზის პანელების მართვის და მონიტორინგის სისტემის ერთ-ერთ მთავარ რგოლს წარმოადგენს ავტომატური რეზერვირების სისტემა. მას ევალება ქვესადგურისთვის ძაბვის მიწოდება, ორი დამოუკიდებელი წყაროდან. ძირითადად, როდესაც მზის პანელების სისტემა მწყობრშია და გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას, ის გამოიყენება ქვესადგურის პირადი მოხმარებისთვის. იმ შემთხვევაში, თუ მოხდება დაზიანება, ავტომატური რეზერვირების სისტემა აირჩევს განსხვავებულ დენის წყაროს. მზის პანელების დაზიანების აღმოფხვრის შემდეგ, ქვესადგურს მიეწოდება ძაბვა ძირითადი სისტემიდან.
|
სისტემა იყენებს ორ დენის წყაროს: მზის პანელებს და ქვესადგურს. ამ ორ წყაროს შორის არჩევა ხდება ავტომატურად. ძირითად წყაროდ არჩეულია მზის პანელები. ნებისმიერი ავარიული სიტუაციისას, მოწყობილობა თავისით აირჩევს დენის წყაროს და გამოიტანს ყველა საჭირო ინფორმაციას მომხმარებლის ინტერფეისზე. ოპერატორს შეუძლია ხელით აირჩიოს სასურველი წყარო არ გამორთოს ორივე, იმ შემთხვევაში, თუ ხორციელდება სარემონტო სამუშაოები. ეს ძალზედ მნიშვნელოვანია, პერსონალის უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად. ამასთანავე, მოკლე ჩართვის ან დენის გაჟონვის დაფიქსირების შემთხვევაში, მოწყობილობა ავტომატურად ჩახსნის მაღალ ძაბვას და გადავა დაცულ რეჟიმში. ამ რეჟიმიდან გამოსვლა შესაძლებელია მხოლოდ მოწყობილობაზე სპეციალური ღილაკის დაჭერით.
მწვანე ზონის მრიცხველი
მზის პანელების მართვის და მონტორინგის სისტემაში გამოიყენება ე.წ. მწვანე ზონის მრიცხველი, რომლის ფუნქციას წარმოადგენს იმის დათვლა, თუ რამდენი ელექტროენერგია გაიყიდა ქსელში და რამდენის ყიდვა მოხდა ქსელიდან. მრიცხველი მუშაობს ორი მიმართულებით.
|
მრიცხველის საშუალებით შეგვიძლია მივიღოთ ამომწურავი ინფორმაცია ყველა პარამეტრის შესახებ და მოვახდინოთ დახარჯული ელექტროენერგიის საფასურის მუდმივი მონიტორინგი.
მართვის და მონიტორინგის მოწყობილობები
მზის პანელების მართვის და მონიტორინგის სისტემის სრულყოფილი მუშაობისთვის გამოიყენება სხვადასხვა დანიშნულების მოწყობილობები. სისტემის დაპროექტებისას გათვალისწინებულ იქნა ყველა შესაძლო ფაქტორი, რომელსაც შეუძლია მასზე გავლენის მოხდენა. პროექტში გამოყენებულია Lumel-ის ფირმის მოწყობილობები, მათი მაღალი სანდოობის გამო. იმის გათვალისწინებით, თუ რა პირობებში მოუწევს თითოეულ მოწყობილობას მუშაობა, წარმოდგენილი ფირმა საუკეთესოა ბაზარზე. ფირმის შერჩევის შემდეგ აუცილებელია იმ მოწყობილობების არჩევა, რომლებიც მოახდენენ სისტემაში არსებული მრავალი კვანძის მართვას და მონაცემების შეგროვებას.
მზის პანელების მართვის და მონიტორინგის სისტემის მუშაობა დაფუძნებულია ისეთ მოწყობილობებზე, რომლებიც მუშაობენ Modbus პროტოკოლზე. ქვემოთ მოყვანილია ყველა ის მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება პროექტში:
- SM4 წარმოადგენს მოწყობილობას, რომლის საშუალებითაც შეგვიძლია ვმართოთ სხვადასხვა მოწყობილობები. მას გააჩნია 8 გამოსასვლელი, რაც ამარტივებს საჭირო მოწყობილობების დაკავშირებას. წარმოდგენილ პროექტში SM4-ით ხდება მრავალი მოწყობილობის მართვა. გამოიყენება როგორც ჩვეულებრივი მართვის მექანიზმი, ასევე სარეზერვოც, როდესაც რამდენიმე არხის საშუალებთ ხორციელდება მოწყობილობის მართვა. ეს ნაბიჯი ზრდის სისტემის საერთო უსაფრთხოებას და იძლევა იმის გარანტიას, რომ სამიზნე მოწყობილობა ყოველთვის მიიღებს მართვის სიგნალს. SM4-ის გამოყენებით იმართება ისეთი მოწყობილობები, როგორიცაა:
- გარდამქმნელი
- აკუმულატორები
- პროგრამირებადი ავტომატური ამომრთველები
- ავტომატური რეზერვირების სისტემის მაგისტრალური კაბელების გამთიშველები
- 3 ფაზიანი გამთიშველები
- SM5 მოწყობილობის გამოყენებით ხორციელდება სისტემაში არსებული მრავალი მოწყობილობის და ქვესისტემის მონიტორინგი. SM5 წარმოადგენს მოწყობილობას, რომელსაც გააჩნია 8 ლოგიკური შესასვლელი. მათი დახმარებით შესაძლებელია სხვა პერიფერიული მოწყობილობების მონიტორინგი. მზის პანელების მართვის და მონიტორინგის სისტემაში SM5 მოდული გამოიყენება როგორც ძირითადი ლოგიკური მონიტორინგის მოწყობილობა, რომლის ამოცანას წარმოადგენს მზის პანელების სტატუსის მონიტორინგი, აკუმულატორების სტატუსის მონიტორინგი, მაღალი ძაბვის გარდამქმნელის მონიტორინგი და სხვა. ამასთანავე, SM5-ს ევალება ყველა ავტომატური ამომრთველის მიმდინარე მდგომარეობის მონიტორინგი. ამის გადაწყვეტა განხორციელებულია როგორც ერთი არხის საშუალებით, ასევე მრავალარხიანი რეჟიმითაც, რითაც იზრდება სისტემის უსაფრთხოება.
- P30H არის SCADA მოწყობილობა, რომელის შექმნილია მზის პანელების მონაცემების მონიტორინგისთვის. მას შეუძლია შეაგროვოს ინფორმაცია ძაბვის, დენის ძალის და სხვა პარამეტრების შესახებ. პროექტში, P30H მოწყობილობა გამოიყენება მზის პანელების მონიტორინგისთვის. ის აგროვებს თითოეული მზის ელემენტის ძაბვის და დენის ძალის მონაცემებს. სისტემაში საავარიო სიტუაციის დროს, მას შეუძლია ჩართოს განგაშის სიგნალი.
- P30P მოწყობილობა გამოიყენება 1 ფაზიანი ქსელების პარამეტრების მონიტორინგისთვის. ის გამოიყენება ქსელში არსებული ძაბვის, დენის ძალის, გამოყენებული ელექტროენერგიის და ბევრი სხვა პარამეტრის გასაზომად. თითოეული პარამეტრის მნიშვნელობა ხისტად არის რეგლამენტირებული და ნებისმიერი მნიშვნელობის გადაცილება აღძრავს შესაბამის დამცავ მექანიზმს, რომელიც ჩაშენებულია როგორც გარდამქმნელის, ასევე ავტომატური რეზერვირების სისტემაში.
- P30U მოწყობილობის საშუალებით ხდება მზის პანელების ძაბვის, მიმდინარე და მაქსიმალური დენის ძალის და ტემპერატურის მონიტორინგი. ტემპერატურული მინიმუმის და მაქსიმუმის ცოდნა ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგანაც ყველა მზის პანელს გააჩნია თავისი პარამეტრი. ასევე, აუცილებელია მზის პანელის მაქსიმალური ძაბვის და დენის ძალის გაგება, რადგანაც, ინვერტორს გაჩნია ქვედა და ზედა ზღვარი, რომლის დროსაც მისი „მქკ“ არის ყველაზე მაღალი. იმ შემთხვევაში, თუ ძაბვა ან დენი იმაზე დიდია, ვიდრე ეს არის განსაზღვრული, სისტემა ავტომატურად ჩახსნის იმ მზის პანელს. ასეთივე მდგომარეობა დადგება ქვედა ზღვართან მისვლის შემთხვევაშიც. საერთო ჯამში, სისტემისგან მაღალი წარმადობის მისაღებად, აუცილებელია დაცული იყოს ყველა შესაძლო ზღვარი, რათა არ მოხდეს ენერგიის გამომუშავების შეფერხება.
- P43, NR30PNET, N43, ND30 წარმოადგენს 3 ფაზიანი დენის გამზომ მოწყობილობებს, რომლის ფუნქციას წარმოადგენს მაღალი ძაბვის პარამეტრების მონიტორინგი და მონაცემთა დამუშავება. მზის პანელების მართვის და მონიტორინგის სიტემა იყენებს ბევრ მოწყობილობას, რომლებიც მუშაობენ 3 ფაზიანი ან 1 ფაზიანი დენის წყაროსგან. ამის გათვალისწინებით, საჭიროა უამრავი პარამეტრის მონიტორინგი. მაგალითად: სამივე ფაზის ძაბვა, დენის ძალა, სიმძლავრე, პულსაციის დონე, სიხშირე და სხვა. გარდამქმნელის საშუალებით მიღებული 3 ფაზიანი ძაბვა უნდა შემოწმდეს სუფთა სინუსზე. ამის შემდეგ, სპეციალური მოწყობილობების დახმარებით უნდა მოხდეს 3 ფაზიანი ძაბვის სწორი განაწილება. ამის მონიტორინგი ხორციელდება SCADA მოწყობილობებით. მიღებული და დამუშავებული მონაცემების საფუძველზე იქმნება გრაფიკები. ამასთანავე, სისტემის სწორი მუშაობისთვის გამოყენებულია მონაცემთა შენახვის და დამუშავების ბლოკები, რომლებიც იღებენ ინფორმაციას P43, NR30PNET, N43 და ND30 მოწყობილობებიდან.
დასკვნა
მზის პანელების მართვის და მონიტორინგის სისტემა წარმოადგენს SCADA სისტემას, რომელიც აერთიანებს აპარატურულ და პროგრამულ უზრუნველყოფას. პროექტის მიზანია, მზის პანელების საშუალებით მიღებული ელექტროენერგიის გამომუშავება და გაყიდვა ბაზარზე. ამისთვის დამუშავებულია სხვადასხვა სახის მოწყობილობები, რომლებიც ერთობლივად ქმნიან მძლავრ სისტემას. მისი სრულყოფილი მართვა და მონიტორინგი სრულდება MODBUS პროტოკოლზე მომუშავე მოწყობილობების გამოყენებით.
პროგრესული სისტემების დანერგვით, პროექტი კონკურენციას უწევს მცირე ზომის პროექტებს, რომლის მთავარ ამოცანას წარმოადგენს მხოლოდ ელექტროენერგიის გამომუშავება. წარმოდგენილი სისტემა მოწყობილია ისე, რომ შესაძლებელია არა მხოლოდ ელექტროენერგიის გამომუშავება შემდგომი რეალიზაციისთვის, არამედ ავტომატიზაციის და უსაფრთხოების მექანიზმების დახმარებით საიმედო გარემოს შექმნა ქვესადგურისთვის და იქ მომუშავე პერსონალისთვის.
დეცენტრალიზებული მართვის მოდელის გამოყენება საშუალებას აძლევს სისტემას დაამუშაოს ინფორმაციის დიდი მოცულობა და სწრაფად მოახდინოს მასზე რეაგირება. მართვის და მონიტორინგის სისტემების გამოყენებით ხორციელდება მრავალი ამოცანის დამუშავება და მომხმარებლის ინფორმირება ამ პარამეტრების მკვეთრი ცვლილების დაფიქსირებისას. SCADA-ს გამოყენება ამარტივებს სისტემის ინტეგრაციას სხვა სახის მართვის და მონიტორინგის სისტემებში და შესაძლებელს ხდის მის მართვას როგორც ერთი კონკრეტული მომხმარებლის მიერ, ასევე მომხმარებელთა ჯგუფის მიერ.
ყოველივე ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, აშკარაა, რომ წარმოდგენილი სისტემის გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა ქვესადგურსა თუ საწარმოო დანიშნულების ობიექტზე. ეს სისტემა უზრუნველყოფს ყველა ქვესისტემის და ცალკეული კვანძის სწორ და დაცულ მუშაობას, რაც უზრუნველყოფს დაცვის მექანიზმის სრულყოფილ გამოყენებას.