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研華軟硬整合方案,為敦煌太陽能光熱發電站提供穩定可靠的網路傳輸

Date: 3/7/2017 12:00:00 AM

專案簡介

隨著綠色能源技術的迅速發展與各國政府的政策扶持,可再生能源中的太陽能發電之應用以驚人的速度在世界各地快速成長。其中,聚光型太陽能熱發電(Concentric Solar Power;CSP)是具有儲熱功能的系統,其能補償一日中太陽能量供給的變化,所以不論是陰天、雨天或夜間都能持續發電與供電,再加上CSP的建置成本、壽命及儲能效率均優於其他技術,因此讓這類型的太陽能發電最有潛力成為可全天候持續運轉並穩定供應低成本電力之綠能應用。

然而,CSP雖然擁有諸多優勢,但其相關的控制技術也比較複雜,太陽能發電場內所安裝的設備又多達數千件以上,若要確切地掌握現場各種設施的運轉情況,網路傳輸的穩定與否扮演著關鍵角色。另外,太陽能發電站多半設在地理位置偏遠且氣候較為嚴峻的地區,如何妥善管理發電站對業者而言亦是項大考驗。

研華以兩款EKI系列管理型交換器搭配WebAccess/NMS網路管理系統所提供的軟硬整合解決方案,運用了冗餘功能與智慧管理可以讓網路即使在嚴苛環境與資料流量大的情況下仍能保有穩定的傳輸;同時還能於中控室透過軟體來即時監看網路連線狀況與遠端控制網路設備,從而讓管理人員可以順利取得各種發電資訊以確保太陽能光熱發電站能持續穩定的運作。

系統需求

配合政府啟動之全新光熱發電計畫,專精於光熱發電技術的某中國企業即將於甘肅省河西走廊最西端的敦煌建置首座熔鹽塔式光熱發電站。此一聚光型太陽能熱發電是透過反射鏡將陽光集中到中央高塔並加熱塔中的熔鹽後產生蒸氣以推動發電機組的渦輪,藉此產生電力。而這座占地超過百公頃的發電場為了能充分吸收太陽熱能,中控室必須對圍繞吸熱塔成環形佈置的數千面定日鏡下指令,以便讓鏡子可以隨著太陽移動的軌跡而改變角度。因此該公司不僅需要一套高度穩定的網路解決方案來傳送控制指令,網路設備還必須因應龐大的資料流量而提供備援機制與相關的管理功能以確保指令傳輸不中斷。

由於發電場是建在敦煌的沙漠區,該地在不同季節的溫差變化相當大,其夏季溫度可高達40°C~50°C,而冬季的氣溫則又會低至-10°C~-20°C,是故硬體裝置必須是工業等級的產品,才能承受風沙襲擊與劇烈的氣候變化。此外,在如此惡劣的環境下,工作人員若要親自到現場巡檢發電場的網路設施是相當辛苦又費時的任務;而且一旦網路出現連線異常時也很難在短時間內從眾多設備中快速找出問題所在,因此解決方案亦需提供可遠端監控設備的軟體以便讓管理人員待在主控室就能充分掌握網路狀況。

系統概述

研華利用二層交換器EKI-7656CI、三層交換器EKI-9428G與智能網路管理系統WebAcces/NMS所組成的軟硬整合解決方案不僅能提供Gigabit等級的傳輸速度,還能穩定傳送熔鹽塔式光熱發電站的各種數位與類比訊號,而身處中控室的工作人員則無需親自到現場即能直接控制馬達、控制器與其他元件。透過每一台交換器連接九座定日鏡面板並將數十台交換器形成環狀拓撲,總計180台裝設在發電站現場的EKI-7656CI會將資料傳送給中控室的EKI-9428G,再由後者對大量匯聚來的資料進行網路分流管理,藉此可確保網路的穩定性。而後台系統中則安裝了WebAccess/NMS軟體可供管理者遠端監視及控制網路設備。

EKI-7656CI是一款管理型工業級乙太網路交換器,其不僅支援較寬的工作溫度範圍(-40°C~75°C),還有滿足IP30工業防護等級的金屬外殼、以及堅固可靠的導軌式安裝,讓其可以承受敦煌沙漠地區的極端溫度變化與嚴峻環境挑戰。此外,它還提供了各種診斷、控制、冗餘等智慧管理功能以強化通訊的穩定性和提升網路管理效率。像是研華自行研發的X-Ring Pro可以很容易地建置冗餘乙太網路,並能在小於20毫秒的時間之內快速復原;SNMP(Simple Networking Management Protocol)讓網管軟體可以方便地取得流量、系統資訊、設定內容,並重新設定或啟動/關閉交換器;LLDP(Link Layer Discovery Protocol)則提供了交換器彼此互連的資訊供網管軟體查詢和判斷通訊狀況。

與EKI-7656CI相同,EKI-9428G亦是管理型工業級乙太網路交換器,除了同樣提供了多種智慧管理功能之外,隸屬第三層交換器的它還具有部分路由器的功能,可以將大型區域網路劃分成多個小區域網路來優化網路性能。譬如,當網路出現廣播風暴時,系統就能藉由隔離小區域網路來大幅縮小風暴所帶來的危害。另外,強固的工業設計與通過IEC61850-3/IEEE 1613認證以符合變電站應用標準等特色則讓EKI-9428G不論在哪一種嚴苛環境下都能提供高速、可靠、穩定的網路通訊。

有了上述穩健的硬體,WebAcces/NMS這套基於瀏覽器的軟體當然就更能發揮其遠端管理網路設備的功能。使用者既可在電腦上以具親和性的拓撲圖或邏輯圖來檢視目前網路狀況,還能直接以此軟體來更改交換器的設定。而且透過其主動警報的功能更能避免小問題持續擴大而變成大災難,以此專案為例,系統設定為每五分鐘確認一次連線狀況,EKI交換器也會在重新開機時主動發送訊息通知系統,若有任何一台的網路設備出問題,使用者都能在中控室的電腦螢幕上立即發現,並儘早找出異常的原因以加速排除故障。

專案導入

Product

Description

WebAcces/NMS

基於網路瀏覽器之智能網路管理軟體

EKI-9428G

第三層網管型工業乙太網路交換器,提供多個Gigabit SFP埠與Ethernet埠並通過IIEC61850-3與IEEE 1613認證

EKI-7656CI

16 + 2G埠Gigabit網管型冗餘工業乙太網路交換器,支援寬溫

系統架構圖

太陽能發電站Advanech

結論

不論是位處敦煌沙漠區的太陽能發電站或是其他嚴苛環境的應用,研華一站式購足的軟硬整合網路解決方案都能讓使用者以更省時省力的方式建置一套穩定運行的網路系統,並且透過遠端管理讓數量眾多的網路設備之監控變得更加容易。同時,研華具有專業素養的工程人員還協助本專案的用戶排除了其原有光纖網路的問題,藉此提高專案導入效率。而在優質產品與專業服務皆獲用戶好評下,該公司亦持續選用研華產品來優化其發電站內的其他應用。