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네트워크 전송기술을 통해 풍력발전의 관리에 한걸음 가까이 가다

2022-12-05

풍력발전 : 에어리프트와 저항력을 이용한 무공해 발전

풍력 에너지는 단연코 가장 깨끗한 에너지원 중 하나입니다. 과거에는 물을 퍼올리고 밀가루를 제분하는 데 사용했지만 오늘날 사람들은 발전용으로 사용합니다. 풍력 발전 단지는 종종 거대한 풍력 터빈이 사방에 흩어져 있는 평평하고 탁 트인 지역에 위치합니다. 바람이 임펠러 쪽으로 불 때마다 특정 모양 디자인의 블레이드는 공기가 양력과 저항을 생성하도록 하여 거대한 임펠러가 공기 역학에 의해 바퀴처럼 회전하도록 하여 바람 에너지를 기계 에너지로 변환합니다. 풍력 터빈은 이러한 임펠러의 기계적 에너지를 이용하여 전력으로 변환하여 우리의 일상 생활과 산업에서 사용되는 동력원 중 하나가 됩니다. 통계적으로 풍력 발전은 중국 북서 전력망의 두 번째로 큰 전력원이 되었으며 이는 저효율 발전으로서의 풍력발전이 구시대의 고정관념이 된 지 오래되었음을 의미합니다. 최근 중국은 풍력발전을 비약적으로 발전시켰을 뿐만 아니라 과거 내륙 풍력발전소부터 최근에는 해상 풍력발전소까지 선진국에서도 풍력발전소를 활용하고 있어 풍력발전은 전 세계인의 주목을 받는 무공해 에너지 산업입니다.


관리의 어려움: 내륙 및 해상 지역 전체에 흩어져 있는 수백 미터 높이의 풍력 터빈

풍력 발전소는 해가 갈수록 점점 더 대중화되고 정교해지고 있습니다. 기존 바람 형태의 수는 곧 새로운 바람 형태를 훨씬 능가할 것입니다. 기존 풍력 터빈이 다수가 되면 운영 효율이 좋지 않으면 처리량에 큰 영향을 미치게 됩니다. 따라서 풍력 발전소의 장기 O&M 계획은 최근 몇 년 동안 인기 있는 주제가 되었습니다. 그러나 평균 높이가 100m인 이 거상은 모두 멀리 떨어져 있거나 심지어 바다에 위치해 있습니다. 관리자는 효과적이고 시의적절한 O&M 프로그램을 구현하기 위해 무엇을 해야 할까요?

 DAQ 및 네트워크 전송 기술을 사용하여 지능형 감독 솔루션 구축

안후이에 있는 우리 고객 중 한 곳은 풍력 발전 단지 소유자가 운영 및 유지 관리 문제를 쉽게 해결할 수 있도록 "Wind Turbine Units – Integral Smart Monitory Solution"을 출시했습니다. 풍력 터빈에 설치된 센서는 전송 체인, 기어 박스 윤활유, 블레이드, 타워 배럴, 볼트 등 주요 구성 요소의 작동 조건을 실시간으로 수집합니다. 마찬가지로 터빈 내부의 DAQ 구성 요소는 다양한 데이터 수집 기술을 통해 높은 곳에서 지상까지, 심지어 원격 관제 센터까지 각각의 데이터를 수집하고 다시 전송합니다.


환경의 문제: 매우 좁은 공간, 강렬한 EMI, 극한의 온도

초기에 설계된 풍력 터빈에는 감지 및 통신 장치를 장착하기 위한 추가 공간이 반드시 제공되는 것은 아닙니다. 동시에 풍력 터빈의 발전기는 전자기장을 축적하고 근처의 전송 장비에 간섭을 일으키는 경향이 있습니다. 열대 국가의 풍력 터빈은 낮의 햇빛에 취약하여 내부 온도를 급격하게 높이는 반면 고위도 지역의 사람들은 밤에 극심한 추위에 시달립니다. 상용 사양의 일반 네트워킹 제품은 이러한 극한의 온도와 간섭이 심한 통신 환경에서 안정적인 데이터 통신을 유지할 수 없기에  풍력 발전소의 특정 통신 요구 사항을 해결하기 위해 고객은 꾸준하고 신뢰할 수 있는 산업용 네트워킹 제품을 기대하며 어드밴텍을 찾습니다.

장치 설치의 방법: 전면에 무선 장치, 후면과 지상에 유선 장치.

어드밴텍 팀은 클라이언트와 논의한 후 풍력 터빈이 "전면 회전 영역"과 "중간 및 후면 발전기 영역"의 두 부분으로 나뉜다는 사실을 깨달았습니다. 클라이언트의 DAQ 장치는 파워트레인과 기어의 동적 데이터 수집을 위해 대부분 풍력 터빈의 회전 영역 내에 설치되므로 이러한 장치의 수집된 데이터를 검색하기 위해 무선 전송이 필요합니다. 회전하는 부품은 없지만 발전기에서 나오는 강한 EMI가 많은 중간 및 후면의 발전기 구역은 유선 전송이 더 적합합니다. 고객의 요구와 현장 조사 결과를 결합한 어드밴텍은 무선 통신을 사용하여 회전 영역에서 모니터링 데이터를 수신하는 중간 및 후면 섹션에 산업용 무선 AP를 설치하도록 권장했습니다. AP의 이더넷 포트는 중간 및 후면 섹션에도 위치한 이더넷 스위치로 데이터를 전송하는 데 사용됩니다. 이 이더넷 스위치는 지상에 있는 높은 풍력 터빈의 데이터를 추가로 중계하고 추가 장거리 전송을 위해 데이터를 지상의 다른 이더넷 스위치로 전달합니다.


Industrial wireless AP recommendation: Advantech EKI-6333AC series

어드밴텍의 산업용 무선 AP EKI-6333AC 시리즈는 2.4/5GHz 2개 주파수 대역에서 작동합니다. 서로 다른 속성의 데이터를 2개의 전송 그룹으로 나누어 효과적으로 데이터 스트림을 조정하고 가속화할 수 있습니다. 대역폭 확보를 위해 IEEE802.11ac를 지원합니다. 추가 이더넷 포트를 사용하면 이더넷 스위치와 구리 케이블을 연결할 수 있습니다. 터미널 블록으로 설계된 전원 공급 장치는 백업 메커니즘을 위한 12-18VDC 입력 2세트를 지원합니다. DIN 레일 설계로 풍력 터빈 내부에 쉽게 설치할 수 있습니다. 산업용 하우징은 EMI 저항을 향상시킵니다. 방열 설계로 작동 온도 범위는 -45°C에서 최대 75°C입니다. 위에서 언급한 특성으로 인해 EKI-6333AC는 풍력 터빈의 프런트 엔드에 있는 DAQ 장치에서 수집한 데이터를 실시간으로 무선 수신할 수 있습니다.

Industrial Ethernet switch recommendation: Advantech EKI-5629CI-MB

EKI-5629 10개의 RJ-45 이더넷 포트가 있는 엔트리 레벨 관리형 이더넷 스위치로 EKI-6333AC와 유선 연결 가능; 포트 중 2개는 SFP 광 포트로 변경하여 최대 110km의 전송 거리를 가능하게 합니다. 관리 소프트웨어는 클라우드 플랫폼을 통해 스위치 전송 상태를 모니터링하거나 X-Ring 이중화를 구성하여 전송 품질을 두 배로 보장하는 등 클라이언트의 모든 기본 네트워크 관리 서비스를 충족합니다. 또한 100개 이상의 스위치를 쉽게 구성할 수 있는 어드밴텍만의 IXM 기술을 제공합니다. 또한 네트워킹 프로토콜은 이더넷뿐만 아니라 Modbus/TCP도 지원하여 보다 민첩한 네트워크 구축이 가능합니다.


어드밴텍은 안정적이고 안전한 네트워크 배치를 제공하여 지능형 감독 솔루션을 가능하게 합니다.

어드밴텍 산업용 무선 AP EKI-6333AC 시리즈와 기본 관리형 스위치 EKI-5629CI-MB는 모두 데이터 전송에서 중요한 역할을 하며 고객이 풍력 터빈을 모니터링할 수 있는 통합 지능형 ​​솔루션을 가능하게 합니다. 지금까지 어드밴텍 산업용 네트워킹 제품이 장착된 수백 개의 지능형 감독 솔루션이 중국 전역의 풍력 발전소에 설치되었습니다. 풍력발전단지의 운영상황을 직접 통제하고 관리와 장비 간의 거리를 단축하기 위해 경영진이 실시간으로 감독할 수 있는 창을 열었습니다. 정기적인 순찰 검사를 위한 인력과 비용을 크게 줄일 뿐만 아니라 장비에 대한 감독 품질을 높이고 실시간으로 결함을 식별할 수 있으며 서비스 인력을 즉시 또는 고급 배치하여 문제를 해결 및/또는 오작동하는 구성 요소를 교체할 수 있습니다. 고효율 풍력 발전소 운영, 실제로 "IoT 및 클라우드 관리"에 대한 기대를 실현합니다.


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