طريقة جديدة للتحكم عن بعد بمزارع الرياح باستخدام SCADA-OPC وشبكات بتري الضبابية

الملخص

يعدُّ التحكم بالنظم الموزعة لتوليد الطاقة تحدٍ كبير نظراً لطبيعتها المعقدة، وقد استخدمت شبكات بتري Petri Net كأداة رسومية لنمذجة وتحليل الأنظمة المعقدة. وتعد شبكات بتري فعّالة في النظم التتابعية Sequential ذات الأحداث المتقطعة نظراً لأن شروط الانتقال بين الحالات المختلفة تكون حدية. هناك بعض النظم الصناعية المعقدة ذات طبيعة مستمرة وشروط الانتقال بين الحالات المختلفة للنظام يجب أن تكون عائمة Fuzzy. يمكن اعتبار نظم التوليد مثالاً للنظم المعقدة ذات الطبيعة المستمرة والتي تكون بعض مكوناتها عبارة عن نظم لا خطية، ومثالها العنفات الريحية التي يتأثر عملها بشكل كبير بالظروف المناخية المحيطة وخصوصاً سرعة الرياح، وعندما يكون لدينا عدة عنفات ريحية فإننا نحتاج إلى متحكم إشرافي ينظم أداء وحدات القياس البعيدة الفرعيةRTU)  - Remote Telemetry Unit) للوصول إلى الأداء الكلي الأمثل للنظام. ويشكل بحثنا مساهمة في تصميم نظام تحكم إشرافي يعتمد تقنيات التحكم العائم لإدارة نظام مزرعة ريحية موزعة. وقمنا بدمج متحكم إشرافي  SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) مع البروتوكول  OPC  (Open Platform Communication)  ليؤمن الإدارة المثلى لنظام توليد الطاقة من خلال استخدام متحكمات صغرية (Microcontrollers) ومنطقية Programmable Logic Controllers)).

 ويقوم النظام المصمم  بإدارة هذه المتحكمات من خلال مراقبة كل عنفة ريحية، والوسط المحيط بها والحمل الكهربائي، وذلك بأخذ عينات من بيانات التشغيل الرئيسة التي توفرها المولدات للمحطات المختلفة. وترتبط هذه المتحكمات الفرعية عبر روابط الاتصالات الموزعة بعيدة المدى DNP (Distributed Network Protocol) وتستخدم بيانات لتحديد وتشخيص المشاكل المحتملة وتقديم حل لها عن طريق التحكم باستطاعة مولدة العنفة الريحية للحفاظ على نقطة التشغيل العظمى للعنفة ذات الريش الثابتة من خلال التحكم بسرعة التوربين أو العنفة ذات الريش المتحركة من خلال التحكم بزاوية ميل الريش. وقد منح بروتوكول الـ OPC  برمجيات سكادا القدرة على القيام بدور مدير للشبكة الصناعية، حيث سمح لهم بإدارة جميع التجهيزات الموصولة على الشبكة على اختلاف أنواعها واختلاف الشركات الصانعة لها.