Datenvisualisierung im Windpark. 1/6

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1 Datenvisualisierung im Windpark "Lookout von National Instruments enthält bereits die notwendige Funktionalität um über ein Ethernet-Netzwerk zu kommunizieren. Die Verwendung dieser Fähigkeiten von Lookout gestaltet sich sehr einfach." - Werner Wurmbauer, Windtec GmbH Die Aufgabe: Es soll eine möglichst einfach zu realisierende Möglichkeit gefunden werden, vierzehn WKA eines Windparks über ein Netzwerk zu verbinden. In diesem Netzwerk sollen Daten ausgetauscht werden, die in den einzelnen Anlagen visualisiert werden. Eine möglichst gute zeitliche Übereinstimmung der Daten in den einzelnen Anlagen und der über das Netzwerk übertragenen Daten ist wünschenswert. Die Lösung: Lookout wurde bereits seit einiger Zeit zur Visualisierung des Anlagenzustandes in unseren Anlagen eingesetzt. So lag es nahe, die bestehende Visualisierung weiterhin zu verwenden und an die zusätzlichen Erfordernisse anzupassen. Die Anzeige ist bisher aus verschiedenen Lookout-Fenstern aufgebaut, die jeweils Daten zu einem bestimmten Thema zusammenfassen. Diese Struktur wird beibehalten und zur Darstellung der wichtigsten Daten der einzelnen Windkraftanlagen im Windpark ein zusätzliches Fenster in die Prozess-Datei integriert. Autor(en): Werner Wurmbauer - Windtec GmbH Einleitung Die Firma Windtec GmbH entwickelt Windkraftanlagen (WKA) im Leistungsbereich von 600 bis 1500kW. Das Arbeitsgebiet umfasst sowohl maschinenbauliche Komponenten als auch die folgende elektrotechnische Ausrüstung: Auslegung des Generators und der Hilfsantriebe Entwicklung des Umrichters Auswahl aller notwendigen Sensoren und elektrotechnischen Komponenten Programmierung der Anlagensteuerung Programmierung der Umrichtersteuerung Programmierung der Blattverstellung Visualisierung und Vernetzung der Anlagen im Windpark Problemstellung Im vorliegenden Projekt soll eine möglichst einfach zu realisierende Möglichkeit gefunden werden, vierzehn WKA eines Windparks über ein Netzwerk zu verbinden. In diesem Netzwerk sollen Daten ausgetauscht werden, die in den einzelnen Anlagen visualisiert werden. Eine möglichst gute zeitliche Übereinstimmung der Daten in den einzelnen Anlagen und der über das Netzwerk übertragenen Daten ist wünschenswert (Abbildung 1). Lösung des Problems Die Lösung des Problems gliedert sich in zwei Teile. Der erste Teil betrifft die Festlegung der zu verwendenden Übertragungstechnologie (Bussystem und Übertragungsmedium), der zweite Teil beschäftigt sich mit der notwendigen Software. Auf Grund der guten Verfügbarkeit von Standardkomponenten und der hohen Übertragungsrate wird Ethernet als Bussystem gewählt. Zur Verbindung der Anlagen untereinander werden wegen der großen Entfernungen Glasfaserkabel verwendet. In jeder Anlage befindet sich ein industrietauglicher Switch, der die Verbindung zwischen dem Glasfasernetz und den Anlagenrechnern herstellt. Die Struktur der Vernetzung ist in Abbildung 2 ersichtlich. Es wird eine Bus-Topologie verwendet. Zusätzlich ist aber auch die Möglichkeit vorgesehen die Netzwerkkabel in einem Ring zu verbinden. Was die Software betrifft, wird bereits seit einiger Zeit Lookout ( zur Visualisierung des Anlagenzustandes in unseren Anlagen eingesetzt. So liegt es nahe, die bestehende Visualisierung weiterhin zu verwenden und an die zusätzlichen Erfordernisse anzupassen. Die Anzeige ist bisher aus verschiedenen Lookout ( aufgebaut, die jeweils Daten zu einem bestimmten Thema zusammenfassen. Diese Struktur wird beibehalten und zur Darstellung der wichtigsten Daten der einzelnen Windkraftanlagen im Windpark ein zusätzliches Fenster in die Prozess-Datei integriert (Abbildung 3). In diesem Fenster ist jede Anlage im Windpark durch ein Symbol dargestellt, das verschiedene Informationen anzeigt, die direkt mit den Datenobjekten in der betreffenden Anlage verbunden sind. Auf diese Weise entsprechen die angezeigten immer den aktuellen Werten. Im Symbol-Kopf steht die Bezeichnung der Anlage (z. Bsp. Nord-2, wie in Abbildung 4). Darunter wird die bisher an diesem Tag umgewandelte Energie in Kilowattstunden angezeigt. In der folgenden Zeile ist der aktuelle Zustand der Anlage, wie er von der Anlagensteuerung gemeldet wird, ersichtlich. Mögliche Anzeigen sind hier zum Beispiel Produktion, Service, Fehler. In der Zeile darunter wird die Verfügbarkeit der betreffenden Anlage angegeben. Die Verfügbarkeit und die Tagesenergie stellen wertvolle Informationen für den Anlagenbetreiber dar. Erstere wird als das Verhältnis von Betriebszeit abzüglich eventueller Fehlerzeiten zur Betriebszeit definiert und ist zumeist ein wichtiger Punkt in den Verträgen zwischen Anlagenhersteller und Anlagenbetreiber. Die Farbe in der das jeweilige Symbol dargestellt wird gibt Aufschluss über eventuell vorhandene Fehler in der Anlage. Durch die farbliche Darstellung abhängig vom Zustand sind Probleme auf den ersten Blick erkennbar (siehe Abbildung 5). Die Linien zwischen den Anlagensymbolen in Abbildung 3 stellen die Netzwerkverbindungen dar.lookout überwacht automatisch die Qualität der Netzwerkverbindung und stellt dem Anwender das Ergebnis bei Bedarf zur Verfügung. So ist es möglich, den Status der Verbindungsleitung ohne zusätzlichen Aufwand zu visualisieren (Abbildung 6 zeigt einen Ausschnitt aus Abbildung 3 in dem eine Linie in roter Farbe dargestellt ist, was einer nicht vorhandenen Verbindung entspricht). Auch für die Netzwerkverbindungen gilt wie für die Anlagensymbole, dass auf Grund der Farbänderung ein Blick in das Fenster mit den Daten des Windparks genügt, um den Zustand der Verbindungsleitungen zwischen den Anlagen zu überblicken. In diesem Fenster wird auch der Name der Anlage, in der das Fenster aufgerufen wird, angezeigt. Dieser Name wird automatisch vom Betriebssystem übernommen. So ist es möglich auf allen Anlagen die selbe Lookout Prozess-Datei zu verwenden, ohne für jede Anlage Änderungen vornehmen zu müssen. Weitere Anzeigen geben Gesamtwerte (für alle Anlagen im Windpark) der Tagesenergie und der bis zum aktuellen Zeitpunkt insgesamt umgewandelten Energie an. Vollständige Kundenlösung lesen Zusammenfassung Um die Kommunikation zwischen den Windkraftanlagen eines Windparks zu ermöglichen war ein Netzwerk aufzubauen und eine geeignete Software zu finden um die übertragenen Daten zu visualisieren. Da die zu übertragenden Daten nur zur Anzeige dienen und keine Steuer-, Regel- oder Überwachungsaufgaben von diesen Daten abhängen sind die zeitlichen Anforderungen an das Bussystem gering. Ein Ethernet-Netzwerk bietet sich aus mehreren Gründen für diese Aufgabe an. Neben der guten Verfügbarkeit von industrietauglichen Standardkomponenten und der hohen Übertragungsrate ist vor allem die Kompatibilität mit gängiger Software von Vorteil. 1/6

2 Lookout von National Instruments ( enthält bereits die notwendige Funktionalität um über ein Ethernet-Netzwerk zu kommunizieren. Die Verwendung dieser Fähigkeiten von Lookout gestaltet sich sehr einfach. Die Integration in bestehende Lookout-Anwendungen ist ohne großen Aufwand durchführbar. Durch die Verwendung eines standardisierten Bussystems und mit Hilfe der in Lookout schon vorhandenen Unterstützung für dieses Bussystem war eine außergewöhnlich schnelle Umsetzung der Anforderungen möglich. Weitere Informationen zu dieser Kundenlösung erhalten Sie über: Windtec GmbH Werner Wurmbauer Schleppeplatz Klagenfurt Tel Fax werner.wurmbauer@windtec.at Autor: Werner Wurmbauer Windtec GmbH Klagenfurt Bild 1: Panorama aus dem Windpark Bild 2: Schematische Darstellung der Netzwerkstruktur 2/6

3 Bild 3: Fenster für die Sammeldaten des Windparks 3/6

4 Bild 4: Anlagensymbol 4/6

5 Bild 5: Fehlerzustand (rotes Symbol) 5/6

6 Bild 6: Netzwerkverbindung getrennt Rechtliche Hinweise Diese Kundenlösung ( Kundenlösung ) wurde von einem Kunden von National Instruments ( NI ) entwickelt. DIESE KUNDENLÖSUNG WIRD IM IST-ZUSTAND ZUR VERFÜGUNG GESTELLT UND NI ÜBERNIMMT KEINERLEI GARANTIEN. AUSFÜHRLICHERE ERLÄUTERUNGEN ZU ANDEREN EINSCHRÄNKUNGEN ENTNEHMEN SIE BITTE DEN NUTZUNGSBEDINGUNGEN FÜR NI.COM. 6/6